單組份聚氨酯膠粘劑多是含有NCO基團(tuán)的聚異氰酸酯預(yù)聚體，是靠空氣中水份和被涂復(fù)膜附著的水與之反應(yīng)而固化的，單組份無(wú)溶劑聚氨酯膠粘劑類型多為以下兩種：
①聚醚聚氨酯聚異氰酸酯：
OCN-R-NCO+H-(-OR’-)n-OH——→OCN-R-NH-CO-(-OR’-)n-O-CO-NH-NCO
(二異氰酸酯)(聚乙醚多元醇)(聚醚聚氨酯異氰酸酯)
②聚酯聚氨酯聚異氰酸酯
UF7508是這兩種類型的混和型，既有聚酯聚氨酯的粘接強(qiáng)度高的特點(diǎn)，并由聚醚型聚氨酯提高了抗水解性。
低游離異氰酸酯單體的新型雙組分無(wú)溶劑聚氨酯膠粘劑(UR7980/UR8160)
目前的無(wú)溶劑復(fù)合用雙組份聚氨酯膠粘劑存在的一個(gè)質(zhì)量問(wèn)題，就是膠粘劑中含有較多的游離異氰酸酯單體，所產(chǎn)生的小分子化合物容易向膜內(nèi)遷移造成對(duì)所包裝品的污染，而且小分子產(chǎn)物使包裝袋熱封強(qiáng)度降低。2000年我院研制成功的低游離異氰酸酯單體的新型雙組分無(wú)溶劑聚氨酯膠粘劑，滿足了國(guó)內(nèi)客戶的需要，促進(jìn)了我國(guó)該技術(shù)的發(fā)展。
雙組分無(wú)溶劑聚氨酯膠粘劑是由兩組聚氨酯預(yù)聚體組成的，其化學(xué)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)示如下。
主組份一般為聚酯聚氨酯預(yù)聚物(一般均含有活潑基團(tuán)-0H)。
OCN—R—NCO+HO～OH——→HO～O—CO—NR—R—NH—CO—O～OH
(二異氰酸酯)(聚酯多元醇)(聚酯聚氨酯預(yù)聚物)
另一組份(也稱為固化劑)，為聚異氰酸酯預(yù)聚物，(一般含有NCO基團(tuán))：
OCN—R—NCO+OH～R”-OH——→OCN—R—NH—CO—O—R”-O—CO-NH-R-NCO
(二異氰酸酯)(多元醇)(聚異氰酸酯預(yù)聚物)
注：以上式中R、R、R”為烴基或苯基。
在使用時(shí)將兩個(gè)組份均勻混合在一起，靠相互的反應(yīng)形成大分子而達(dá)到交聯(lián)固化。無(wú)溶劑雙組分膠粘劑使用時(shí)，要求產(chǎn)品有較低的粘度，以保證操作溫度在40—50℃之間。而無(wú)溶劑膠粘劑的粘度與預(yù)聚物中異氰酸基的含量成反比，降低預(yù)聚物中游離二異氰酸酯基的含量，必然使產(chǎn)品中的異氰酸基含量下降，從而使產(chǎn)品粘度增加。使用操作溫度增高，操作條件不易控制。我院研制的低游離異氰酸酯單體的新型雙組分無(wú)溶劑聚氨酯膠粘劑，既降低了產(chǎn)品中游離二異氰酸酯基的含量，又使產(chǎn)品具有適當(dāng)粘度，操作溫度適中符合客戶的使用要求。
無(wú)溶劑膠粘劑的涂布及使用
無(wú)溶劑聚氨酯膠粘劑的涂布不同于溶劑型膠粘劑的涂布。溶劑型的膠粘劑涂布時(shí)，為使涂布均勻，易于涂布的粘度靠增加有機(jī)溶劑來(lái)調(diào)整控制的。由于無(wú)溶劑膠粘劑根本不含任何溶劑，在常溫下的粘度相當(dāng)大(特別是無(wú)溶劑單組分膠粘劑常溫時(shí)超過(guò)幾萬(wàn)或十幾萬(wàn)mpas)。根據(jù)無(wú)溶劑聚氨酯膠粘劑結(jié)構(gòu)的特殊性，只要溫度稍有變化，其粘度就有很大的變化，為使粘度下降適于涂布，通常在使用時(shí)將膠粘劑加熱。因此無(wú)溶劑膠粘劑的涂布復(fù)合設(shè)備，應(yīng)該是一個(gè)專用的帶有加熱涂布上膠系統(tǒng)的裝置。無(wú)溶劑復(fù)合機(jī)由混合計(jì)量配膠系統(tǒng)；涂布上膠系統(tǒng)：復(fù)合冷卻系統(tǒng)；放卷、收卷系統(tǒng)等主要部分構(gòu)成。
1) 無(wú)溶劑復(fù)合機(jī)涂布系統(tǒng)
現(xiàn)在我國(guó)引進(jìn)的無(wú)溶劑復(fù)合機(jī)的涂布系統(tǒng)多為專用的無(wú)溶劑復(fù)合機(jī)的涂布系統(tǒng)，也稱為四輥涂布系統(tǒng)。其由A.B.C.D四輥組成，A輥是涂布輥：B輥是浮動(dòng)輥；C輥是計(jì)量輥；D輥是存膠固定輥，由固定輥D與計(jì)量輥C間的夾逢存膠。
2) 無(wú)溶劑膠粘劑的使用與涂布
①涂布粘度與溫度：
無(wú)溶劑膠粘劑與含溶劑膠粘劑相比，在分子量的大小上有很大差異。溶劑聚氨酯膠粘劑的分子量一般在幾萬(wàn)到幾十萬(wàn)。當(dāng)沒(méi)有溶劑時(shí)粘度也很大，常溫達(dá)到上百萬(wàn)毫帕·秒(mpas)，甚至為膠狀體，無(wú)法直接涂布。所以借助于溶劑溶解稀釋到可涂布的粘度。當(dāng)無(wú)溶劑膠粘劑與溶劑型膠粘劑的結(jié)構(gòu)很相似時(shí)，為了達(dá)到無(wú)溶劑涂布操作要求的粘度，降低膠粘劑的分子量，粘度比有溶劑膠粘劑干膠的粘度要小很多，但仍無(wú)法直接涂布。無(wú)溶劑聚氨酯膠粘劑的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是：分子間吸引力大(可形成氫鍵)，在常溫下粘度很高，當(dāng)溫度升高，氫鍵斷裂，粘度下降。(圖2是單組份無(wú)溶劑膠粘劑粘度與溫度關(guān)系曲線。)因此加溫使粘度降到可涂布的粘度。溫度提高粘度下降，涂布容易；但溫度過(guò)高(單組份膠大于100℃，雙組份膠大于80℃)，膠粘劑的內(nèi)部反應(yīng)速度加快，發(fā)生凝膠化，易形成高分子樹(shù)脂，造成涂布困難和涂布不均勻。因此要確定涂布的最佳溫度，并保持最小的溫度差。一般單組份膠粘劑的涂布溫度控制在70-100℃，粘度控制在600-3000mpas；雙組份膠粘劑涂布溫度控制在45-80℃，粘度500-1500mpas。
②單組份膠粘劑的涂布及固化
單組份膠的涂布除上述要求控制的溫度和粘度外，由于單組份聚氨酯膠粘劑都含有NCO基團(tuán)(含量在3-6％)，它是靠與水反應(yīng)固化的。當(dāng)涂布量為1g/m2時(shí)，需要完全固化的水量為6.5-13mg。單靠干燥膜表面上附著的水是不夠的(在22℃38％RH下測(cè)得的OPP，CPP的薄膜兩側(cè)表面附著水約為2-4mg/m2)。必須從外界補(bǔ)充供給水份，因此必須對(duì)環(huán)境加濕。
③涂布量
在無(wú)溶劑復(fù)合加工中，膠粘劑的涂布量對(duì)復(fù)合膜的質(zhì)量非常關(guān)鍵。涂布量不足，易引起復(fù)合膜粘接力不大，易剝離甚至脫層。膠粘劑最佳涂布量的選擇，要依據(jù)復(fù)合膜制品的不同質(zhì)量要求、薄膜性質(zhì)、印刷效果和油墨以及膠粘劑性能等綜合考慮。一般使用單組份涂布量為0.5-1.8g/m2．當(dāng)涂布量>2g/m2，由于涂層較厚，不利于膠粘劑與水的固化反應(yīng)，造成膠膜層中心長(zhǎng)期不固化，影響復(fù)合制品的粘接強(qiáng)度，使用雙組份無(wú)溶劑聚氨酯膠粘劑則無(wú)此限制。但是涂布量過(guò)大也不利于復(fù)合質(zhì)量，一般涂布量控制在1-3.5g/m2，做特殊需要的復(fù)合膜時(shí)(如：高溫蒸煮用)可加大到不超過(guò)5.0g/m2。
④初期粘接力與粘接強(qiáng)度
由于使用的無(wú)溶劑膠粘劑的分子量低于溶劑型膠粘劑的分子量，在常溫下凝聚力小，未固化前的初期粘接力低，因此，復(fù)合生產(chǎn)操作中應(yīng)嚴(yán)格的控制張力和牽引力，否則會(huì)產(chǎn)生復(fù)合膜制品的質(zhì)量問(wèn)題。現(xiàn)在膠粘劑生產(chǎn)廠家正在研制初期粘接力強(qiáng)的產(chǎn)品，這一問(wèn)題可望得到較好的解決。
無(wú)溶劑膠粘劑干式復(fù)合制造復(fù)合膜包裝材料的技術(shù)，經(jīng)過(guò)二十多年的發(fā)展已成為成熟的工業(yè)技術(shù)。特別是近五年我國(guó)復(fù)合膜加工行業(yè)對(duì)該項(xiàng)新技術(shù)的認(rèn)識(shí)和了解，及成功引進(jìn)二十多臺(tái)無(wú)溶劑復(fù)合設(shè)備的經(jīng)驗(yàn)，無(wú)溶劑干式復(fù)合制造復(fù)合膜包裝材料的技術(shù)將在我國(guó)取得較大發(fā)展。并且隨著無(wú)溶劑復(fù)合設(shè)備的國(guó)產(chǎn)化，及無(wú)溶劑膠粘劑品種的多樣化，這一新加工技術(shù)將隨著其明顯的突出的優(yōu)越性，逐步被國(guó)內(nèi)認(rèn)識(shí)和接受。預(yù)計(jì)在未來(lái)的幾年內(nèi)在我國(guó)將以更快的速度得到發(fā)展。
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