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水性聚氨酯粘合剂及其在干法复合中的应用

干法复合因具有实施方便、操作简单、产品性能优良、适应性广等众多优点，应用十分广泛，是塑料软包装材料生产中应用最为普遍的复合工艺之一。其生产过程如下：

基材1→放卷→涂胶→烘道干燥→贴合（复合）→收卷→熟化→成品

↑

放卷

↑

基材2

干法复合传统所使用的胶粘剂为溶剂型胶粘剂，须通过烘道干燥除净其中的溶剂，以便后续贴合加工，生产出优质产品。在复合过程中，有大量溶剂排出，对操作车间与周边环境产生巨大的污染，对工人的健康和环境保护工作极为不利。同时，由于使用了溶剂，会产生燃烧、爆炸等方面的隐患。水性粘合剂的开发应用，为解决干法复合长期以来所存在的安全、环保问题，提供了一条上佳的途径。

水性粘合剂与溶剂型粘合剂不同，它不采用有机溶剂，而是用水作为粘合剂的溶剂或分散剂。在干法复合中采用水性粘合剂时，干燥过程中挥发、排放的不是有机溶剂而是水蒸气，因此不仅避免了大量珍贵的有机溶剂的浪费，而且也从根本上消除了有毒有害的有机物质对操作人员与环境的危害，根除了残留溶剂对产品卫生性能的不利影响，此外，由于水不会燃烧、不会爆炸，对安全性也更为有利。

在复合软包装用水性粘合剂中，我们应当特别关注聚氨酯类水性胶，该类胶粘剂不仅复合产品的剥离强度明显地高于丙烯酸类水性粘合剂等的复合产品，而且产品的耐热、耐介质性等综合性能优越，在各类水性胶粘剂中独树一帜。

国内的水性聚氨酯以聚醚型TDI为主流产品，国外以聚酯型脂肪族（或脂环族）为主。目前水性聚氨酯以阴离子型自乳化为主，亲水性扩链剂较多用2，2-二羟甲基丙酸（DM-PA），成盐剂用有机碱类（如三乙胺TEA），三乙胺与2，2-二羟甲基丙酸的比在0..78范围内，可获得粘度适中、稳定性好的聚氨酯乳液，以此配制的粘合剂可直接用于现有的溶剂型干法复合机使用。

水性聚氨酯粘合剂的一般性能指标如表1所示。表1 水性聚氨酯胶粘剂的性能

目前，制约水性聚氨酯胶粘剂广泛应用的主要因素，除了水性聚氨酯胶粘剂的某些性能还不如溶剂型聚氨酯胶粘剂之外，单价较高也是一个重要原因。然而，如果我们注意到，由于水性聚氨酯胶粘剂单位面积上胶量较低，生产中常常能够有效地消减水性聚氨酯胶粘剂单价高的缺点，这对于推动水性聚氨酯胶粘剂的应用，是相当有利的。

干法复合用水性聚氨酯粘合剂典型案例

LH-468A/LH-468B水性粘合剂(普通型)

LH-468A/LH-468B水性粘合剂是隆宏化工的干法复合用水性聚氨酯粘合剂，是双组分、透明复合用水性粘合剂。适用于BOPP、PE、PP、PET等基材的复合，具有良好的剥离强度和透明度，并具有良好的安全卫生性，符合下列卫生安全法规：中国食品包装用粘接剂法规、中国食品卫生法、美国食品药物管理局(FDA)21CFR 175.105。其物理性能指标如表2。表2 LH-468A/LH-468B水性粘合剂的物理性能

LH-468A/LH-468B水性粘合剂应用时，干基涂布量可在1.5～3.0g/m2间选择。需进行热加工或深度加工的复合膜，涂布量较大，反之则涂布量较小。对于印刷膜也应适当增加涂布量。

用38达因的达因水检测印刷膜的表面张力，确保油墨表面超过38达因 （可以直接使用胶水在被涂薄膜表面检测其适用性）。

烘箱温度设置为80℃、85℃或90℃（温度到设定温度后才可开不粘煤机）。因为风量对于水性胶粘剂的干燥很重要，所以烘箱的进风和排风要放到最大，复合热鼓温度设置为75℃～85℃，复合热鼓压力尽量设到最大。（注：对于温度的设定，在考虑薄膜和工艺的承受能力情况下建议尽量按以上条件操作）。

在50±5℃的条件下熟化24小时后可进行分切加工。如熟化后进行制袋加工则应适当延长热化时间。

LH-468A/LH-468B水性粘合剂复合产品的性能指标见表3。表3 LH-468A/LH-468B水性聚氨酯粘合剂复合产品的性能指标

YH610/YH05耐水煮塑－塑复合用水性聚氨酯粘合剂

YH610/YH05耐水煮塑－塑复合用水性聚氨酯粘合剂是高盟公司的干法复合用水性聚氨酯粘合剂。其物理性能指标见表4。表4 YH610/YH05的物理性质

2YH610/YH05耐水煮塑－塑复合用水性聚氨酯粘合剂的产品性能：

1 YH610/YH05涂布量对复合产品剥离强度的影响见表5。由该表可以看出，建议干基涂布量不低于3.0g/m2。表5 YH610/YH05涂布量对复合产品剥离强度的影响

2用YH610/YH05复合PA/PE、PET/PE，干基涂布量为3..5g/m2，水煮前后的复合强度见表6。

从表中数据可以看出，水性聚氨酯胶粘剂YH610/YH05和溶剂型聚氨酯粘合剂的产品性能相当，能够满足水煮的要求。

双组分水性聚氨酯胶粘剂PU-4276/C520

双组分水性聚氨酯复合胶粘剂PU-4276/C520，是襄樊航天化学动力总公司开发的干法复合用水性聚氨酯胶粘剂，在复合产品的粘接强度要求不高时，该胶亦可作为单组分胶使用。双组分水性聚氨酯复合胶粘剂PU-4276/C520适用于PET、NY、PE、CPP等塑料薄膜之间，及各种塑料薄其压力值或拉力值总是在变化膜与铝箔、纸张之间的复合。

PU-4276/C520的基本特性：以水为稀释剂，无溶剂气味，使用安全；胶液主剂中不含异氰酸酯化合物，卫生安全性好；初粘力高，熟化周期短，节约熟化能量并有利于组织生产。该胶粘剂为乳白色，中小型多功能工程机械由于具有发掘固含量为（40±2）%，粘度为50~120mPaS/25℃。

PU-4276/C520的工艺条件：使用专用固化剂C520，添加量为PU-4276的1.8%。稀释配比，建议涂布固含量不低于30%。

双组分水性聚氨酯复合胶粘剂PU-4276/C520涂布液的配比例见表7。表7 PU-吧台4276/C520涂布液的配比

干燥与贴合：为促使涂布在薄膜上的胶粘剂中的水分充分挥发，需将薄膜通过干燥装置，并对风量、风速及温度进行控制。一般要求温度高于70℃，并保证强鼓风。复合辊温度应根据复合材料的耐热性来定，一般控制在50℃-90℃，在不影响产品质量的前提下尽可能采用较高的温度。

熟化：复合加工后，可常温亦可加热熟化。一般来讲，常温(25℃左右)需要较长的熟化时间，要熟化24小时左右；在50℃-60℃的温度下，熟化小时即可。

复合产品性能：如表8所示。 表8 PU4276/C520复合产品的剥离强度(实测数据)

水性聚氨酯复膜胶的优势与不足

水性聚氨酯粘合剂可以用于普通的干法复合生产线上生产复合软包装材料，不需要购置或者改造干法复合设备，这对水性聚氨酯粘合剂的推广应用十分有利。另外，应用水性聚氨酯粘合剂复合薄膜用胶粘剂是以水代替了醋酸乙酯或乙醇作为介质，水性聚氨酯粘合剂表现出许多明显的优势：因为水性聚氨酯粘合剂多是乳液体系，其粘度不随聚合物分子量改变而产生明显的差异，可使高聚物高分子量化、高固含量化以提高其内聚强度；水性聚氨酯粘合剂不易燃、环保适应性好，使用过程中设备容易清洗，但考虑完全环保的要求，需要对该胶生产中添加的封端剂、乳化剂、稳定剂、PH调节剂和抗寒防冻剂等进行筛选与控制，避免这些助剂带来的弊端。

水性胶粘剂也存在一些比较明显的不足之处，诸如：水的挥发较慢，烘干需要适当提高烘道温度、加长烘道，耗能较大；其初粘性一般较溶剂型差；价格保障出口环境相对较高；对塑料薄膜的润湿性较差；设备长期接触水蒸气会使铁质设备部件锈蚀等等，我们在推广水性聚氨酯粘合剂的时候，要充分认识到这些问题的存在。

水性聚氨酯胶粘剂的动向

为了获得耐高温性能好、耐水性佳、初粘力大、固化快的沸石优良的水性聚氨酯，通常需要对其进行改性。水性聚氨酯改性的方法主要有交联改性、共混改性、共聚改性和助剂改性等。

近年来水性聚氨酯研发方面不断取得令人振奋的成果，大体上集中于如下几个方面：

(1)提高固含量：目前，日本已有55%-60%固含量的商品上巿。

(2)采用共混技术提高性能、降低成本：将水性聚氨酯胶粘剂与其他廉价的水性胶配合使用，可制成高性能、低成本的水性聚氨酯胶粘剂，这是降低水性聚氨酯胶粘剂成本的重要途径之一。美国已开发了水性聚氨酯—聚丙烯酸酯胶粘剂，其粘接强度和耐溶剂性等均比共混前优越，目前产品已投放到欧美巿场。

(3)提高初粘性：日本大日本油墨公司采用引入环氧树脂的方法制得了具有良好初粘性的产品。

(4)提高稳定性：从乳液的形态学着手研究，解决粒径、粘度、贮存性与胶性能之间的矛盾。

由于水性聚氨酯胶粘剂在干法复合中的应用前景诱人，众多的科技工作者已纷纷加入水性聚氨酯胶粘剂的开发研究领域，我们有理由相信，水性聚氨酯胶粘剂在干法复合中应用的比例将不断增加，传统的酯溶性粘合剂所存在的各种问题将不断得到解决，干法复合作为一种古老而成熟的工艺也将因此而重新焕发青春。 (end)

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