新型镀铝复合薄膜胶粘剂研究

　　北京高盟化工有限公司一直致力于特种复合胶的研制,以求服务于包装行业,已经完成的特种胶有135℃高温蒸煮胶､121℃蒸煮胶､抗介质胶､镀铝膜复合胶､快速固化胶､洗衣粉袋专用胶及其他专为包装企业设计的胶粘剂品种｡本文介绍的是我公司最新研制的新型镀铝膜胶粘剂｡?
　　镀铝复合薄膜是将镀铝薄膜(VMPET､VMBOPP､VMCPP和VMCPE)与塑料薄膜复合在一起,形成一种带有铝光泽的包装材料｡因其具有良好的阻隔性能,耐穿刺､耐高低温､耐水煮性能和不透光､不透湿､不透气,在食品､保健品､医药和化妆品等包装方面获得了广泛的应用｡以前市场上的镀铝复合薄膜剥离强度太低,北京高盟化工有限公司于1998年推出了YH501S镀铝膜专用胶粘剂,使镀铝复合薄膜的强度有很大提高,但存在塑/塑复合强度不如普通胶､体系活性高､操作不方便､不耐100℃水煮等缺点｡为了适应市场的需要,我们在YH501S镀铝膜专用胶粘剂基础上,重新进行分子结构设计,研制出一种新的多用途､高强度､耐水煮镀铝复合薄膜用胶粘剂｡?
　　一､试验部分?
　　1.主要原材料?
　　对苯二甲酸二甲酯,工业级(北京化工厂);间苯二甲酸,工业级(燕山石化);己二酸,工业级(辽宁化工厂);二甘醇,工业级(金山石化);乙二醇,工业级(金山石化);二异氰酸酯,工业级(拜尔公司);乙酸乙酯,工业级(天津);催化剂(自制);VM10固化剂(自制)｡1#材料为满版印刷BOPP薄膜(20μ)/镀铝CPP(VMCPP)薄膜,青岛厂家提供;2#材料为满版印刷BOPP薄膜(28μ)/镀铝CPP(VMCPP)薄膜,北京厂家提供;3#材料为满版印刷BOPP薄膜(35μ)/镀铝CPP(VMCPP)薄膜,河北厂家提供;?
　　2.设备､仪器?
　　HIROSHIMA复膜机(日本),复合速度为50~70m/min;BLD- 200s电子剥离试验机｡?
　　3.聚酯多元醇的合成?
　　将计量的对苯二甲酸二甲酯､二甘醇及催化剂进行酯交换反应,待甲醇出至理论量时,再加入计量的间苯二甲酸､己二酸､乙二醇进行混合酯化反应,达到理论出水量后,在真空状态下缩聚,每隔一段时间取样分析酸值､羟值,合格后出料,得到分子量为2000左右的聚酯多元醇｡?
　　4.粘合剂主剂的合成?
　　将计量的聚酯多元醇,二异氰酸酯及部分乙酸乙酯加入反应釜中,升温到一定的温度后保温数小时,取样分析粘度､固体含量､羟值,合格后降温,加入助剂及乙酸乙酯搅拌均匀即得到粘合剂主剂,商品牌号为YH501SL｡?
　　5.性能测试?
　　①溶剂残留量试验｡按YY0235-1996药品包装用复合膜(通则)5.5溶剂残留量的检验进行｡?
　　②剥离强度｡按GB2790-81,测量180℃剥离强度｡?
　　二､结果与讨论?
　　1.胶粘剂设计原理?
　　镀铝复合薄膜是将镀铝薄膜与塑料薄膜复合在一起,结构示意如图1(略)｡?
　　??根据示意图可知,影响镀铝复合薄膜剥离强度主要有以下几个因素:①胶粘剂本体强度及胶粘剂的本质;②BOPP或PET薄膜和胶粘剂界面强度;③胶粘剂和VM界面强度;④VM和CPP或PET薄膜界面强度｡?
　　用普通双组分聚氨酯胶粘剂粘合镀铝复合薄膜,复合薄膜剥离强度很低,其剥离破坏主要发生在VM-CPP界面,镀铝膜完全转移,180℃剥离强度小于0.3N｡这说明胶粘剂本体强度､BOPP或PET薄膜和胶粘剂界面强度､胶粘剂和VM界面强度都高于VM和CPP界面强度｡事实上未复合以前,VM和CPP或PET薄膜界面强度远大于0.3N｡因此,胶粘剂的性质即胶粘剂的本质——胶粘剂的组成､分子结构､分子量分布､单体残存量等对镀铝层产生很大的影响,进而影响剥离强度和溶剂残留量｡若胶粘剂分子结构设计不合理,软硬段比例不合理,分子量分布太宽,单体残存量高,不仅影响胶粘剂本体强度､BOPP和胶粘剂界面､胶粘剂和VM界面强度,还将影响VM和CPP界面强度以及溶剂残留量｡
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　　双组分聚氨酯胶粘剂是由含羟基基团-OH组成的主剂和含异氰酸酯基基团-NCO组成的固化剂组成｡使用时将主剂和固化剂按一定比例混合均匀,经化学反应进行分子扩链后形成高分子量的聚合物｡作为胶粘剂的使用,聚氨酯的组成､分子结构､分子量分布等对粘接有重要的影响｡聚氨酯可认为是一种含有软链段和硬链段的嵌段共聚物,软段由聚酯､聚醚､聚烯烃等低聚物链段组成,非常柔顺,呈无规卷曲状态,由于其玻璃化温度低于室温,称之为橡胶相;硬段由芳香基､取代脲基､氨基甲酸酯､脲基甲酸酯､缩二脲等基团组成,在常温下伸展成棒状,不容易改变其构形构象,内聚能很大,彼此缔合在一起形成许多微区小单元,这些微区小单元的玻璃化温度远高于室温,在常温下呈玻璃态､冷晶或微晶,称之为塑料相｡由于两种链段的热力学具有不相容性,会产生微观相分离,在聚合物基体内部形成相区或微相区｡聚氨酯优良的性能可用两相形态学来解决:硬段相提供多官能度物理交联,即形成氢键而交联,起增强作用;软段被硬段区增强｡因为铝､塑料膜等的物理性能差异较大,如果胶粘剂结构设计不合理,固化过程中会产生应力集中;此外,双组分聚氨酯胶粘剂是通过主剂和固化剂混合后,发生化学反应形成大分子聚合物(固化)进行粘接的,这一过程所需时间较长,常温下一般需要48h｡在这期间,胶粘剂中的残存单体和小分子聚合物将通过镀铝层进入VM层和CPP层的界面,由于胶粘剂的固化收缩以及铝､CPP线涨系数不同产生应力而降低VM层和CPP层的结合强度｡?
　　2.材料性质､熟化条件对剥离强度的影响?
　　三种不同厚度的薄膜复合后在不同的条件下熟化,其剥离强度见表1(略)(单位为N/ 15mm)｡o
　　从表中可看出,用YH501SL/VM10胶粘剂具有较高的初粘力;复合不同厚度的薄膜,其剥离强度略有不同;薄膜厚度较大,剥离强度也略大｡熟化24h后已经有很高的剥离强度,熟化48h后,剥离强度达到最大,继续熟化强度下降,镀铝层部分转移｡建议50℃下熟化时间不要超过48h｡
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　　3.涂布量的影响?
　　复合薄膜复合效果的好坏,除了胶粘剂涂布量､熟化温度及时间的影响外,还和生产环境的湿度､复合温度､薄膜张力控制等因素有关｡熟化温度及时间的影响因素,上文已经讨论过,涂布量对满版印刷BOPP/VMCPP剥离强度的影响见表2(略)｡?
　　从表中可知,当涂布量大于2.0g/m2时,YH501SL/VM10复合满版印刷BOPP/VMCPP,剥离强度达到并超过YH501S和进口胶D,但若要使剥离强度达到最大,建议涂布量不低于3.0g/m2｡?
　　4.固化剂用量的影响?
　　YH501SL和VM10不同质量配比(-OH/NCO不同)对剥离强度影响结果见表3(略)｡
　　5.耐水煮性能?
　　YH501S和进口胶D不耐100℃水煮｡用YH501SL复合的三种复合薄膜在50℃下熟化48h后,放在100℃的沸水中水煮,煮后立即测其剥离强度,结果见表4(略)｡?
　　由表中的数据可知,YH501SL/VM10复合薄膜胶粘剂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｡?
　　6.塑/塑复合
　　YH501SL用于PET/PEP､ET/CPP和NNNY/PE三种复合薄膜复合后,在50℃下熟化48h后,测其剥离强度,结果见表5(略)｡?
　　从表中可以看出,YH501SL用于塑/塑复合,具有较高的剥离强度｡?
　　7.性能对比?
　　YH501S､进口胶D和YH501SL性能对比见表6(略)｡?
　　从表中可以看出,YH501SL性能优于YH501S和进口胶D｡?
　　通过胶粘剂的组成､分子结构､分子量分布设计和控制,研制出性能优异的镀铝复合薄膜用胶粘剂YH501SL;该胶粘剂用于镀铝复合薄膜具有良好的初粘力､优异的剥离强度和耐水煮性能,用于塑/塑复合也具有较高的剥离强度。