介紹了新型鍍鋁復合薄膜用聚氨酯膠粘劑的制備和性能。該膠粘劑初粘力強、剝離強度高、溶劑殘留量低，適用于快速鍍鋁復合薄膜生產(chǎn)線。

　　食品包裝，聚氨酯，膠粘劑，干式復合

　　鍍鋁復合薄膜是將鍍鋁薄膜(VMPET、VMBOPP、VMCPP和VMCPE)與塑料薄膜復合在一起，形成一種帶有鋁光澤的包裝材料。因其具有良好的阻隔性能，耐穿刺、耐高低溫、耐水煮性能和不透光、不透濕、不透氣，在食品、保健品、醫(yī)藥和化妝品等包裝方面獲得了廣泛的應用。以前市場上的鍍鋁復合薄膜剝離強度太低，北京高盟化工有限公司于1998年推出了YH501S鍍鋁膜專用膠粘劑[1]，使鍍鋁復合薄膜的強度有很大提高，但存在塑，塑復合強度不如普通膠、體系活性高操作不方便、不耐100℃水煮等缺點。為了適應市場的需要，我們在YH501S鍍鋁膜專用膠粘劑基礎上，重新進行分子結構設計，研制出一種新型的多用途、高強度、耐水煮鍍鋁復合薄膜用膠粘劑。

　　1試驗部分

　　1.1主要原材料

　　對苯二甲酸二甲酯，工業(yè)級，北京化工廠；間苯二甲酸，工業(yè)級，燕山石化；己二酸，工業(yè)級，遼寧化工廠；二甘醇，工業(yè)級，金山石化；乙二醇，工業(yè)級，金山石化；二異氰酸酯，工業(yè)級，拜爾公司：乙酸乙酯，工業(yè)級，天津；催化劑，自制；VMl0固化劑，自制。1#材料為滿版印刷BOPP薄膜(20μ)/鍍鋁CPP(VMCPP)薄膜，青島廠方提供；2#材料為滿版印刷BOPP薄膜(2811)/鍍鋁CPP(VMCPP)薄膜，北京廠方提供：3#材料為滿版印刷BOPP薄膜(3511)/鍍鋁CPP(VMCPP)薄膜，河北廠方提供；

　　1.2設備、儀器

　　HIROSHIMA復膜機(日本)，復合速度為50～70m/min;

　　BLD-200s電子剝離試驗機。

　　1.3聚酯多元醇的合成

　　將計量的對苯二甲酸二甲酯、二甘醇及催化劑進行酯交換反應，待甲醇出至理論量時，再加入計量的間苯二甲酸、己二酸、乙二醇進行混合酯化反應，達到理論出水量后，在真空狀態(tài)下縮聚，每隔一段時間取樣分析酸值、羥值，合格后出料，得到分子量為2000左右的聚酯多元醇。

　　1.4粘合劑主劑的合成

　　將計量的聚酯多元醇、二異氰酸酯及部分乙酸乙酯加入反應釜中，升溫到一定的溫度后保溫數(shù)小時，取樣分析粘度、固體含量、羥值，合格后降溫，加入助劑及乙酸乙酯攪拌均勻即得到粘合劑主劑，商品牌號為YH5lSL。

　　1.5性能測試

　　1.5.1溶劑殘留量試驗

　　按YY0236-1996藥品包裝用復合膜(通則)5.5溶劑殘留量的檢驗進行。

　　1.5.2剝離強度

　　按GB2790-81，測量180°剝離強度。

　　2結果與討論

　　2.1膠粘劑設計原理

　　鍍鋁復合薄膜是將鍍鋁薄膜與塑料薄膜復合在一起，結構示意如圖1。

　　根據(jù)示意圖可知，影響鍍鋁復合薄膜剝離強度主要由以下幾個因素：

　　①膠粘劑本體強度及膠粘劑的本質；

　　②BOPP或PET薄膜和膠粘劑界面強度；

　　③膠粘劑和VM界面強度；

　　④VM和CPP或PET薄膜界面強度。

　　用普通雙組分聚氨酯膠粘劑復合鍍鋁復合薄膜，復合薄膜剝離強度很低，其剝離破壞主要發(fā)生在VM—CPP界面，鍍鋁膜完全轉移，180°剝離強度小于0．3N。這說明膠粘劑本體強度、BOPP或PET薄膜和膠粘劑界面強度、膠粘劑和州界面強度都高于VM和CPP界面強度。事實上末復合以前，VM和CPP或PET薄膜界面強度遠大于0．3N。因此，膠粘劑的性質即膠粘劑的本質—膠粘劑的組成、分子結構、分子量分布、單體殘存量等對鍍鋁層產(chǎn)生很大的影響，近而影響剝離強度和溶劑殘留量。若膠粘劑分子結構設計不合理，軟硬段比例不合理，分子量分布太寬，單體殘存量高，不僅影響膠粘劑本體強度、BOPP和膠粘劑界面、膠粘劑和VM界面強度，還將影響VM和CPP界面強度以及溶劑殘留量。

　　雙組分聚氨酯膠粘劑是由以含羥基基團-0H組成的主劑和以含異氰酸酯基基團-NCO組成的固化劑組成。使用時將主劑和固化劑按一定比例混合均勻，經(jīng)化學反應進行分子擴鏈后形成高分子量的聚合物。作為膠粘劑的使用，聚氨酯的組成、分子結構、分子量分布等對粘接有重要的影響。聚氨酯可認為是一種含有軟鏈段和硬鏈段的嵌段共聚物[2]，軟段由聚酯、聚醚、聚烯烴等低聚物鏈段組成，非常柔順，呈無規(guī)卷曲狀態(tài)，由于其玻璃化溫度低于室溫，稱之為橡膠相；硬段由芳香基、取代脲基、氨基甲酸酯、脲基甲酸酯、縮二脲等基團組成，在常溫下伸展成棒狀，不容易改變其構形構象，內聚能很大，彼此締合在一起許多微區(qū)小單元，如圖2，這些微區(qū)小單元的玻璃化溫度遠高于室溫，在常溫下呈玻璃態(tài)、次晶或微晶，稱之為塑料相。由于兩種鏈段的熱力學不相容性，會產(chǎn)生微觀相分離，在聚合物基體內部形成相區(qū)或微相區(qū)。聚氨酯優(yōu)良的性能可用兩相形態(tài)學來解釋：硬段相提供多官能度物理交聯(lián)，即形成氫鍵而交聯(lián)，起增強作用：軟段被硬段區(qū)增強。因為鋁、塑料膜等的物理性能差異較大，如果膠粘劑結構設計不合理，固化過程中產(chǎn)生的應力集中；此外，雙組分聚氨酯膠粘劑是通過主劑和固化劑混合后，發(fā)生化學反應形成大分子聚合物(固化)進行粘接，這一過程所需時間較長，常溫下一般需要48h。在這期間，膠粘劑中的殘存單體和小分子齊聚物將通過鍍鋁層進入VM層和CPP層的界面，由于膠粘劑的固化收縮以及鋁、CPP線漲系數(shù)不同產(chǎn)生應力而降低VM層和CPP層的結合強度。

　　2．2材料性質、熟化條件對剝離強度的影響

　　三種不同厚度的薄膜復合后在不同的條件下熟化，其剝離強度見表1(單位為N／15mm)。

　　注：表1中熟化1指在50℃左右環(huán)境下放置時間，CPP拉斷2是指被測試樣大部分拉斷，能夠測到的剝離強度數(shù)據(jù)為3.5～6.4N/mm。

　　從表中看出，用YH501SL/VM10膠粘劑具有較高的初粘力；復合不同厚度的薄膜，其剝離強度略有不同；薄膜厚度較大，剝離強度也略大。熟化24h后已經(jīng)有很高的剝離強度，熟化48h后剝離強度達到最大，繼續(xù)熟化強度下降，鍍鋁層部分轉移。建議50℃下熟化間不要超過48h。

　　2.3涂布量的影響

　　復合薄膜復合效果的好壞，除了膠粘劑涂布量、熟化溫度及時間的影響外，還和生產(chǎn)環(huán)境的溫度、復合溫度、薄膜張力控制等因素有關。熟化溫度及時間的影響上文已經(jīng)討論過，涂布量對滿版印刷BOPP/VMCPP剝離強度的影響見表2。

　　從表中可知，當涂布量大于2．0g／m2時，YH501SL／VM10復合滿版印刷BOPP／VMCPP，剝離強度達到并超過YH501S和進口膠D[1]，但若使剝離強度達到最大，建議涂布量不低于3．0g／m2。

　　2．4固化劑用量的影響

　　YH501SL和VM10不同質量配比(-OH／-NCO不同)對剝離強度影響結果見表4。

　　2.5耐水煮性能

　　YH501S和進口膠D不耐100℃中水煮[1]。用YH501SL復合的三種復合薄膜在50℃下熟化后，放在100℃的沸水中水煮，煮后立即測其剝離強度，結果見表5。

　　由表中的數(shù)據(jù)可知，YH501SL／VM10復合薄膜膠粘劑具有良好的水煮性能，但不同的薄膜耐水煮性能也不同：所用的薄膜厚度越小，耐水煮效果越好。

　　由表中數(shù)據(jù)可知，YH501SL／VM10復合薄膜膠粘具有良好水煮性能，但不同的薄膜耐水煮性能也同；所用的薄膜厚度越小，耐水煮效果越好。

　　2.6塑-塑復合

　　YH501SL用于PET／PEP、PET／CPP和NNNY／PE三種復合薄膜復合后，在50℃下熟化48h后，測其剝離強度，結果見表6。

　　表6：YH501SL/VM10對于塑塑復合同樣有較強的復合強度，熟化48小時后，PET/PE的復合強度可達到4.58N/15mm；PET/CPPR復合強度可達到4.78n/15mm；NY/PE的復合強度可達到5.56N/15mm。

　　從表中可以看出，YH501SL用于塑—塑復合，具有較高的剝離強度。

　　2.7性能對比

　　YH501S、進口膠D和YH501SL性能對比見表7。

　　表7：從實驗數(shù)據(jù)中我們可以看出正常情況下，YH501SL／VM10的復合剝離強度大于3N／15mm,YH501S在1.8-2.2N/15mm之間，而進口膠D只有1.4-1.6N／15mm,只有YH501SL/VM10能夠耐100℃水煮，可見YH501SL/VM10性能優(yōu)于YH501S和進口膠D。

　　從表中可以看出，YH501SL性能優(yōu)于YH501S和進口膠D。

　　2．8溶劑殘留量

　　按YY0236—1996藥品包裝用復合膜(通則)5．5溶劑殘留量的檢驗進行溶劑殘留量測試乙酸乙酯、甲苯的殘留量和據(jù)此計算出的溶劑殘留量見表8。

　　3結論

　　通過膠粘劑的組成、分子結構、分子量分布設計和控制，研制出性能優(yōu)異的鍍鋁復合薄膜用膠粘劑YH501SL；該膠粘劑用于鍍鋁復合薄膜具有良好的初粘力、優(yōu)異的剝離強度和耐水煮性能，用于塑—塑復合也具有較高的剝離強度。