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國外從20世紀(jì)70年代開始著手研究雙組份無溶劑型粘合劑，80年代起美國、意大利、法國、德國等已經(jīng)開始大量使用無溶劑膠粘劑，據(jù)文獻(xiàn)介紹，目前在歐洲主要國家其使用量已超過該類復(fù)合膜制品加工總量的60%，而且歐、美已立法限制溶劑型膠粘劑的使用量。 　　國內(nèi)食品包裝復(fù)合膜行業(yè)中使用的膠粘劑絕大部分是溶劑型，使用有機(jī)溶劑型膠粘劑存在著有機(jī)溶劑的揮發(fā)問題。溶劑型聚氨酯膠粘劑產(chǎn)品的固含量一般在50～75%，因復(fù)合工藝要求，在使用過程中要再加入溶劑稀釋到固含量20～35%左右，而后75%的有機(jī)溶劑要求在80℃左右的烘道里短時(shí)間內(nèi)揮發(fā)，排放量一般為干膠量的二至四倍，因此存在著大量溶劑對環(huán)境的污染和安全問題，并且耗用大量能源。據(jù)估算僅食品包裝行業(yè)每年排放到大氣中的有機(jī)溶劑就超過四十萬噸。另外，在膠粘劑的生產(chǎn)過程中還存在著溶劑揮發(fā)造成的污染和易燃、易爆的安全問題。而采用無溶劑膠粘劑，不但沒有溶劑的污染，減少了大量的能源消耗，而且復(fù)合制品中也沒有殘留溶劑造成的對使用安全性的損害，在生產(chǎn)過 程中還大大降低了發(fā)生火災(zāi)等的風(fēng)險(xiǎn)。　　目前，我國已自行開發(fā)成功醇溶型雙組份聚氨酯粘合劑，具有較為優(yōu)良的環(huán)保性能，大大降低了膠粘劑本身及殘留溶劑的毒性，如能再開發(fā)成功無溶劑粘合劑，則將一起成為將來符合環(huán)保發(fā)展趨勢的換代產(chǎn)品。國內(nèi)外現(xiàn)狀、水平和發(fā)展趨勢　　使用溶劑型膠粘劑，存在著揮發(fā)的有機(jī)溶劑污染環(huán)境和安全問題，加之溶劑價(jià)格的上漲主要以石油為原料 以及節(jié)能的需要使溶劑型膠粘劑的發(fā)展在國外受到了限制。美國環(huán)保局規(guī)定：每加侖膠粘劑在涂布作業(yè)中，不得散發(fā)2.9磅以上的溶劑。而在國內(nèi)涂布業(yè)中使用的溶劑型膠粘劑固含量一般在25%，溶劑揮發(fā)量為每加侖6磅左右?！　榻鉀Q以上問題，歐、美自60代起進(jìn)行聚氨酯膠粘劑高固含低粘度化以及無溶劑體系的研究。近年來國外無溶劑膠粘劑發(fā)展很快，從技術(shù)水平來看，由開始的第一代產(chǎn)品已發(fā)展到目前的第三代產(chǎn)品?！　〉谝淮鸁o溶劑粘合劑為單組份濕固化型粘合劑。這種粘合劑的特點(diǎn)是分子量大，粘度高，需要較高的操作溫度，而且使用時(shí)需要加濕設(shè)備。因?yàn)楫a(chǎn)品固化時(shí)有副產(chǎn)物二氧化碳放出，復(fù)合膜易起泡；若不能提供適當(dāng)?shù)乃荩€會出現(xiàn)固化不良的問題?！　〉诙鸁o溶劑粘合劑為雙組份反應(yīng)型粘合劑。這類粘合劑的優(yōu)點(diǎn)是消除了水份及空氣濕度的影響，產(chǎn)品分子量小，粘度下降，操作溫度也降低。其缺點(diǎn)是含有較多的游離二異氰酸酯(為了降低粘度)，容易向膜內(nèi)遷移造成對食品的污染和熱封強(qiáng)度降低，再有就是它不適用于EVA膜和NY膜。　　第三代無溶劑粘合劑克服了第二代無溶劑粘合劑的缺點(diǎn)，適用于各種塑料膜及鋁箔的復(fù)合，降低了游離二異氰酸酯的含量，耐內(nèi)容物性能優(yōu)良，粘合劑的粘接強(qiáng)度提高，鋁塑復(fù)合膜制品有可能耐高蒸煮?！　∧壳暗谌鸁o溶劑膠粘劑復(fù)合制品的質(zhì)量，完全可以達(dá)到溶劑型膠粘劑復(fù)合制品的質(zhì)量。第三代產(chǎn)品的主要特征有：1.采用反催化體系，即主劑采用端異氰酸根預(yù)聚體，這樣使得膠粘劑游離異氰酸根含量降低，進(jìn)一步減小了對環(huán)境的污染，同時(shí)改變了熱封強(qiáng)度差的問題。2.降低了膠粘劑的粘度，改善了膠粘劑對膜的潤濕性，提高了膠粘劑在膜表面的涂布分散性能。因此既提高無溶劑膠粘劑復(fù)合制品的質(zhì)量，也可提高機(jī)速，增加生產(chǎn)效率?！　鴥?nèi)復(fù)膜行業(yè)使用無溶劑膠粘劑的復(fù)合工藝較晚，因此對與之配套的無溶劑膠粘劑的開發(fā)也較為落后。目前國內(nèi)已經(jīng)有近30條無溶劑復(fù)合設(shè)備，多用于一些出口食品的包裝，以適應(yīng)國外嚴(yán)格的殘留溶劑規(guī)定要求，而國內(nèi)復(fù)膜廠家目前使用的無溶劑膠粘劑均為進(jìn)口，價(jià)格一般每噸在4萬元左右?！　∮捎趪鴥?nèi)無溶劑膠粘劑復(fù)膜設(shè)備的引進(jìn)，許多廠家已經(jīng)開始關(guān)注無溶劑膠粘劑的研究與開發(fā)，但由于起步較晚，市場上還未看到成熟的與國外產(chǎn)品水平相當(dāng)?shù)膰a(chǎn)無溶劑膠粘劑面市。無溶劑雙組份聚氨酯粘合劑的技術(shù)　　無溶劑雙組份聚氨酯粘合劑的技術(shù)關(guān)鍵在于合成適當(dāng)?shù)亩水惽杷岣鶊F(tuán)的主劑，必須達(dá)到以下的要求：1.達(dá)到要求的粘接強(qiáng)度；2.具有良好的涂布性能；3.粘度較低，以保證良好的工藝使用性能?！　≡诤铣傻墓に嚶肪€選擇方面，首先使用二元醇與二元酸合成聚酯，通過二元醇、二元酸的化學(xué)機(jī)構(gòu)的選擇和用量的配比，達(dá)到對聚酯分子量的調(diào)整，以滿足端異氰酸根預(yù)聚體的要求，再與不同分子量、官能團(tuán)的聚醚及異氰酸酯進(jìn)行反應(yīng)，合成端異氰酸根預(yù)聚體?！　《水惽杷岣A(yù)聚體是聚酯二元醇與MDI的齊聚物和聚醚二元醇與MDI的齊聚物的混合體；端羥基預(yù)聚體是聚酯二元醇與聚醚多元醇的混合體，羥基對異氰酯基團(tuán)的比例應(yīng)在1:1.6(摩爾比)左右?！　≡诰埘サ倪x擇方面，聚酯的分子結(jié)構(gòu)對聚氨酯的性能有很大影響，為了得到具有高強(qiáng)度和一定柔韌性的膠膜，聚酯中各種成分要有適當(dāng)?shù)拇钆洌渲?，脂肪族二元酸例如己二酸和癸二酸，其分子中的線性、碳?xì)滏溤黾恿司埘サ娜嵝枣湺危蚨簿驮黾恿司郯滨プ罱K產(chǎn)物的柔韌性并降低了凝固點(diǎn)。鏈中引入芳香環(huán)能增加剛性和抗氧化的能力，并由于空間阻礙使水解試劑難于接近酯鍵從而提高了抗水解的性能。適用的芳香族二酸有間苯二甲酸、對苯二甲酸、鄰苯二甲酸或酸酐。簡單的二醇，例如乙二醇，1,3－丙二醇或1,4－丁二醇，能形成有優(yōu)良柔性的線性聚酯鏈并具有強(qiáng)的結(jié)晶傾向。由短鏈二醇形成的聚酯具有高的－COO－鍵密度，因此具有較強(qiáng)的分子間吸引力，這一點(diǎn)可以解釋其強(qiáng)的結(jié)晶傾向性，同時(shí)也是它們抗極性溶劑性差以及與碳?xì)浠衔锵嗳苄圆畹脑?。而支鏈化的二醇，?,2－丙二醇由于側(cè)鏈的存在而妨礙了分子間的締合，同時(shí)對酯鍵起了空間保護(hù)作用，因而改善了抗熱、抗氧化、抗水解的性能，并具有較弱的結(jié)晶傾向和較好的耐溶劑性。在雙組份無溶劑型粘合劑中，單獨(dú)使用聚酯遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足所要求的全部性能，需要選用聚醚進(jìn)行調(diào)整。首先，聚醚型聚氨酯柔韌性好，能降低產(chǎn)品的粘度。第二，由于聚醚與聚酯相比其分子鏈間相互作用力較弱可以調(diào)節(jié)產(chǎn)品的內(nèi)聚強(qiáng)度提高產(chǎn)品的粘接性能。第三，聚醚彈性體的耐水解性遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于聚酯型彈性體，這一點(diǎn)反映了醚基具有超過酯基的優(yōu)異水解穩(wěn)定性。第四，使用聚醚可以降低成本。在聚醚的選擇方面，適用的聚醚有環(huán)氧丙烷聚醚、環(huán)氧丙烷－環(huán)氧乙烷共聚聚醚，可通過改變所用聚醚的分子量來調(diào)整產(chǎn)品粘度及粘接強(qiáng)度。在保持聚酯分子量不變的情況下，改變聚醚分子量，產(chǎn)品的粘度隨聚醚分子量的增大而減小。這是因?yàn)榫勖逊肿恿吭叫?，分子鏈越短，則聚合物中氨酯鍵密度越大分子間引力越大，產(chǎn)品的粘度就越高。應(yīng)用前景分析目前我國由于成本原因，無溶劑雙組份聚氨酯粘合劑還遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒有普及，大量使用的還是溶劑型粘合劑，其原因主要是由于一方面無溶劑復(fù)合設(shè)備昂貴，而且對操作工人的要求較高；另一方面無溶劑產(chǎn)品復(fù)合時(shí)比較容易出現(xiàn)復(fù)合質(zhì)量問題、適用的結(jié)構(gòu)有限及其主劑本身仍具有一定的毒性。這些因素制約著它在我國的推廣使用。但從長遠(yuǎn)的角度來看，隨著環(huán)保法規(guī)的日益嚴(yán)格和經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，無溶劑和醇溶型產(chǎn)品的比重必將不斷上升。自20多年前德國Herberts公司使用無溶劑聚氨酯膠粘劑復(fù)合包裝材料以來，由于其工藝明顯的經(jīng)濟(jì)性、安全性及對環(huán)境保護(hù)的優(yōu)勢，以及復(fù)膜工藝及設(shè)備的不斷發(fā)展，使其在歐洲等發(fā)達(dá)國家從20年前使用量的10%，迅速增加到現(xiàn)在的60%?！　〗陙?，隨著食品工業(yè)的蓬勃發(fā)展，使雙組份聚氨酯復(fù)合薄膜用膠粘劑這一行業(yè)不斷擴(kuò)大，目前市場容量據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)已達(dá)到3～5萬噸/年左右?，F(xiàn)在全國共有聚氨酯復(fù)膜類膠粘劑生產(chǎn)廠家超過100家，均為溶劑型膠粘劑。在今后應(yīng)逐步重視無溶劑粘合劑的開發(fā)，宜采取技術(shù)引進(jìn)和自主研發(fā)相結(jié)合的路線，盡快開發(fā)出符合使用要求的產(chǎn)品。  來源: 中國包裝報(bào)