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CN108559440A - 一种高速复合、快速熟化的无溶剂型聚氨酯复膜胶及其制备方法和应用 - Google Patents

一种高速复合、快速熟化的无溶剂型聚氨酯复膜胶及其制备方法和应用 Download PDF

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CN108559440A CN201810395962.XA CN201810395962A CN108559440A CN 108559440 A CN108559440 A CN 108559440A CN 201810395962 A CN201810395962 A CN 201810395962A CN 108559440 A CN108559440 A CN 108559440A
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Abstract

本发明涉及一种胶粘剂，尤其涉及一种适用于软包装复合的聚氨酯复膜胶，更具体是涉及一种满足高速复合、快速熟化的无溶剂型聚氨酯复膜胶及其制备方法和应用。该聚氨酯复膜胶，包括A组分和B组分，其中，A组分，25℃时粘度为400‑5000cP，是由多羟基化合物和多异氰酸酯基化合物反应得到的端异氰酸酯基聚氨酯预聚体，异氰酸酯基占端异氰酸酯基聚氨酯预聚体总质量的6‑22％；B组分，25℃时粘度为100‑5000cP，羟值为50‑300mg KOH/g，包括多羟基化合物；A组分和B组分按照A组分中异氰酸酯基：B组分中羟基摩尔比1.3‑2.3混合配胶。本发明制备的无溶剂型聚氨酯复膜胶，无色无味，粘度低，反应快，满足高速复合和快速熟化，复合制品具有剥离强度高、稳定性好、耐热性好、开口性好等优点。

Description

一种高速复合、快速熟化的无溶剂型聚氨酯复膜胶及其制备 方法和应用
技术领域
本发明涉及一种胶粘剂，尤其涉及一种适用于软包装复合的聚氨酯复膜胶，更具体是涉及一种满足高速复合、快速熟化的无溶剂型聚氨酯复膜胶。本发明还涉及这种无溶剂型聚氨酯复膜胶的制备方法和应用。
背景技术
溶剂型聚氨酯复膜胶在软包装复合行业中广泛应用。但是有机溶剂易燃、易爆、易挥发、气味大、污染环境且具有毒性，因此，随着人们对包装材料的卫生安全性以及对环境保护的日趋重视，绿色环保的无溶剂型聚氨酯复膜胶作为溶剂型聚氨酯复膜胶的替代品，越来越受到人们的重视。
无溶剂型聚氨酯复膜胶具有如下几大优点：
(1)不含溶剂，安全环保；
(2)不存在溶剂排放问题，也不存在溶剂残留问题；
(2)不需要复杂庞大且能耗高的加热鼓风、废弃排风和废气处理装置；
(3)上胶量少，降低用胶成本；
(4)可高速运转，提高生产效率。
近几年，无溶剂型聚氨酯复膜胶因其优点获得了广泛应用，不断替代溶剂型聚氨酯复膜胶用于软包装复合。
然而随着软包装企业对于降低成本、提高效率的要求不断提高，对无溶剂型聚氨酯复膜胶的性能也提出了更高的要求，尤其是复合速度和熟化速度。复合速度的提高可以提高生产效率，熟化速度的提高可以提高熟化室的使用效率。
目前市场上销售的和已公开的专利中报道的可以高速复合、快速熟化的无溶剂型聚氨酯复膜胶，大多是采用了植物油多元醇作为其关键原料。比如蓖麻油多元醇、大豆油多元醇或棕榈油多元醇中的一种或多种。这类植物油多元醇，往往颜色深且具有一定的气味，在软包装复合过程中污染施胶环境，给工作人员的工作带来不便，并且会影响到最终产品的质量，尤其是用于食品包装的软包装制品。
因此，开发可以高速复合、快速熟化同时无色无味的无溶剂型聚氨酯复膜胶是本领域技术人员致力研究的课题。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种无溶剂型聚氨酯复膜胶，可以高速复合、快速熟化，同时具备无色无味、剥离强度高、耐热性好、不影响开口性等优点。
本发明的另一目的在于提供上述无溶剂型聚氨酯复膜胶的制备方法和应用。
本发明的技术方案如下：
一种高速复合、快速熟化的无溶剂型聚氨酯复膜胶，包括A组分和B组分，其中，
所述A组分，25℃时粘度为400-5000cP，优选粘度为600-3500cP，更优选粘度为600-2500cP，是由多羟基化合物和多异氰酸酯基化合物反应得到的端异氰酸酯基聚氨酯预聚体，异氰酸酯基占所述端异氰酸酯基聚氨酯预聚体总质量的6-22％，优选为10-18％；
所述B组分，25℃时粘度为100-5000cP，优选粘度为200-4000cP，更优选粘度为200-2000cP，羟值为50-300mg KOH/g，优选为100-250mg KOH/g，包括多羟基化合物；
所述A组分和B组分按照所述A组分中异氰酸酯基：所述B组分中羟基摩尔比1.3-2.3混合配胶。
进一步的，所述B组分还包括固化促进剂、粘结力促进剂中的至少一种。
进一步的，所述A组分和B组分中多羟基化合物为两官能度和/或两官能度以上的聚酯多元醇、聚醚多元醇中的至少一种；所述多异氰酸酯基化合物为芳香族多异氰酸酯、脂肪族多异氰酸酯、脂肪环族多异氰酸酯中的至少一种。
进一步的，所述聚酯多元醇是己二酸、间苯二甲酸、对苯二甲酸、苯酐、癸二酸中的一种或多种，与乙二醇、二乙二醇、三乙二醇、1,4-丁二醇、1,6-己二醇、新戊二醇、2-甲基-1,3-丙二醇、3-甲基-1,5-戊二醇、三羟甲基丙烷中的一种或多种，通过高分子缩聚反应合成得到的分子量为300-1500的羟基封端的低聚物；所述聚醚多元醇是以含羟基或含氨基或含羟基和氨基的低分子化合物作为起始剂，引发得到的分子量为300-6000的主链含有醚键的羟基封端的低聚物；所述多异氰酸酯基化合物为二苯基甲烷二异氰酸酯、液化MDI、二环己基甲烷二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、多亚甲基多苯基多异氰酸酯中的一种或多种。
进一步的，所述A组分中，所述聚酯多元醇占所述多羟基化合物总质量的0-40％；所述B组分中，所述聚酯多元醇占多羟基化合物总质量的0-80％。
进一步的，所述固化促进剂为分子量低于200的两官能度和/或两官能度以上的小分子多元醇；所述粘结力促进剂为硅烷偶联剂。
进一步的，所述固化促进剂占所述B组分总质量的0-10％，为乙二醇、丙二醇、1,4-丁二醇、新戊二醇、1,6-己二醇、甘油、一缩二乙二醇、二缩三乙二醇中的一种或多种；所述粘结力促进剂占所述B组分总质量的0-5％，为γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-氨丙基三甲氧基硅烷、N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷、N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ缩水甘油氧丙基三甲氧基硅烷、苯氨甲基三乙氧基硅烷、苯氨丙基三乙氧基硅烷或苯氨丙基三甲氧基硅烷中的一种或多种。
上述高速复合、快速熟化的无溶剂型聚氨酯复膜胶的制备方法，包括以下步骤：
S1、将多羟基化合物在温度60-140℃，优选100-120℃，真空条件下脱水，使得含水量小于0.05％；待多羟基化合物降温至40-60℃后，加入多异氰酸酯基化合物，使其充分混合，在氮气保护下升温至70-90℃，反应2-4小时，得到A组分；
S2、将多羟基化合物和/或固化促进剂在60-140℃，优选100-120℃，真空条件下脱水，使得含水量小于0.05％；再根据需要选择加入粘结力促进剂，搅拌均匀，得到B组分；
S3、将A组分和B组分按照所述A组分中异氰酸酯基：所述B组分中羟基摩尔比1.3-2.3混合配胶，得到无溶剂型聚氨酯复膜胶。
上述高速复合、快速熟化的无溶剂型聚氨酯复膜胶的应用如下：
(1)需要在专业的无溶剂复合机上使用；
(2)温度设定：推荐A、B组分的贮胶桶和输胶管均设定40℃，计量辊设定40℃，涂布辊设定40℃，复合辊设定50℃，可以根据实际使用条件作适当调整；
(3)涂布量：根据复合材质与结构、油墨、复合膜的最终用途，涂布量范围可以在0.6-2.5g/m2之间；
(4)复合机速：根据复合材质与结构、油墨、复合膜的最终用途，复合机速范围可在100-500m/min之间；
(5)盘寿命长，上胶过程30分钟之内，粘度没有明显增大的现象，性能稳定；
(6)复合产品20-40℃熟化12-24小时可进行分切制袋。
借由上述方案，本发明至少具有以下优点：
本发明的无溶剂型聚氨酯复膜胶的A、B组分均为无色无味的透明状液体，具有较低的粘度，易于涂布上胶，复合机速快，上胶及固化过程溶剂排放量为零，固化速度快，固化后具有高而稳定的剥离强度、良好的耐热性，且不影响开口性。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下文以实施例对本发明进行进一步示例性说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
A组分制备：
将分子量1000的聚酯多元醇、分子量1000的聚醚多元醇按照质量比1:4的比例投入反应装置中，110℃且真空条件下脱水1小时，使得含水量小于0.05％，降温至50℃后，加入二苯基甲烷二异氰酸酯，并加大搅拌速度使其充分混合，同时通入氮气保护，升温至80℃，反应2小时，降温至40℃出料得到A组分；
A组分室温下为澄清透明粘稠状液体，无色无味，25℃下粘度为2000cP。
B组分制备：
将分子量500的聚酯多元醇、分子量2000的聚醚多元醇按照质量比1:6的比例投入反应装置中，110℃且真空条件下脱水1小时，使得含水量小于0.05％，降温至40℃出料得到B组分；
B组分室温下为澄清透明粘稠状液体，无色无味，25℃下粘度为500cP。
将A组分和B组分按照A组分中异氰酸酯基：B组分中羟基的摩尔比＝2.3进行混合，在无溶剂复合机上进行BOPP/PE薄膜复合，机速400m/min，复合好的薄膜在40℃的熟化室中熟化12小时后进行分切和制袋。
实施例2
A组分制备：
将分子量1000的聚酯多元醇、分子量2000的聚醚多元醇按照质量比1:4的比例投入反应装置中，110℃且真空条件下脱水1小时，使得含水量小于0.05％，降温至50℃后，加入二苯基甲烷二异氰酸酯，并加大搅拌速度使其充分混合，同时通入氮气保护，升温至80℃，反应2小时，降温至40℃出料得到A组分；
A组分室温下为澄清透明粘稠状液体，无色无味，25℃下粘度为1500cP。
B组分制备：
将分子量500的聚酯多元醇、分子量2000的聚醚多元醇按照质量比1:4的比例投入反应装置中，110℃且真空条件下脱水1小时，使得含水量小于0.05％，降温至40℃出料得到B组分；
B组分室温下为澄清透明粘稠状液体，无色无味，25℃下粘度为700cP。
将A组分和B组分按照A组分中异氰酸酯基：B组分中羟基的摩尔比＝1.7进行混合，在无溶剂复合机上进行PET/PE薄膜复合，机速400m/min，复合好的薄膜在40℃的熟化室中熟化12小时后进行分切和制袋。
实施例3
A组分制备：
将分子量1000的聚酯多元醇、分子量1000的聚醚多元醇按照质量比1:4的比例投入反应装置中，110℃且真空条件下脱水1小时，使得含水量小于0.05％，降温至50℃后，加入二苯基甲烷二异氰酸酯，并加大搅拌速度使其充分混合，同时通入氮气保护，升温至80℃，反应2小时，降温至40℃出料得到A组分；
A组分室温下为澄清透明粘稠状液体，无色无味，25℃下粘度为2000cP。
B组分制备：
将分子量500的聚酯多元醇、分子量2000的聚醚多元醇、甘油按照质量比1:6:0.5的比例投入反应装置中，110℃且真空条件下脱水1小时，使得含水量小于0.05％，降温至40℃出料得到B组分；
B组分室温下为澄清透明粘稠状液体，无色无味，25℃下粘度为480cP。
将A组分和B组分按照A组分中异氰酸酯基：B组分中羟基的摩尔比＝1.6进行混合，在无溶剂复合机上进行BOPP/PE薄膜复合，机速400m/min，复合好的薄膜在40℃的熟化室中熟化12小时后进行分切和制袋。
实施例4
A组分制备：
将分子量1000的聚酯多元醇、分子量2000的聚醚多元醇按照质量比1:4的比例投入反应装置中，110℃且真空条件下脱水1小时，使得含水量小于0.05％，降温至50℃后，加入二苯基甲烷二异氰酸酯，并加大搅拌速度使其充分混合，同时通入氮气保护，升温至80℃，反应2小时，降温至40℃出料得到A组分；
A组分室温下为澄清透明粘稠状液体，无色无味，25℃下粘度为1500cP。
B组分制备：
将分子量500的聚酯多元醇、分子量2000的聚醚多元醇、甘油按照质量比1:4:0.3的比例投入反应装置中，110℃且真空条件下脱水1小时，使得含水量小于0.05％，降温至40℃出料得到B组分；
B组分室温下为澄清透明粘稠状液体，无色无味，25℃下粘度为650cP。
将A组分和B组分按照A组分中异氰酸酯基：B组分中羟基的摩尔比＝1.7进行混合，在无溶剂复合机上进行PET/PE薄膜复合，机速400m/min，复合好的薄膜在40℃的熟化室中熟化12小时后进行分切和制袋。
实施例5
A组分制备：
将分子量1000的聚酯多元醇、分子量1000的聚醚多元醇按照质量比1:4的比例投入反应装置中，110℃且真空条件下脱水1小时，使得含水量小于0.05％，降温至50℃后，加入二苯基甲烷二异氰酸酯，并加大搅拌速度使其充分混合，同时通入氮气保护，升温至80℃，反应2小时，降温至40℃出料得到A组分；
A组分室温下为澄清透明粘稠状液体，无色无味，25℃下粘度为2000cP。
B组分制备：
将分子量500的聚酯多元醇、分子量2000的聚醚多元醇、甘油按照质量比1:6:0.5的比例投入反应装置中，110℃且真空条件下脱水1小时，使得含水量小于0.05％，降温至50℃，加入γ-氨丙基三乙氧基硅烷，充分搅拌均匀后降温至40℃出料得到B组分；
B组分室温下为澄清透明粘稠状液体，无色无味，25℃下粘度为480cP。
将A组分和B组分按照A组分中异氰酸酯基：B组分中羟基的摩尔比＝1.6进行混合，在无溶剂复合机上进行NY/PE薄膜复合，机速400m/min，复合好的薄膜在40℃的熟化室中熟化12小时后进行分切和制袋。
实施例6
A组分制备：
将分子量1000的聚酯多元醇、分子量2000的聚醚多元醇按照质量比1:4的比例投入反应装置中，110℃且真空条件下脱水1小时，使得含水量小于0.05％，降温至50℃后，加入二苯基甲烷二异氰酸酯，并加大搅拌速度使其充分混合，同时通入氮气保护，升温至80℃，反应2小时，降温至40℃出料得到A组分；
A组分室温下为澄清透明粘稠状液体，无色无味，25℃下粘度为1500cP。
B组分制备：
将分子量500的聚酯多元醇、分子量2000的聚醚多元醇、甘油按照质量比1:4:0.3的比例投入反应装置中，110℃且真空条件下脱水1小时，使得含水量小于0.05％，降温至50℃，加入γ-氨丙基三乙氧基硅烷，充分搅拌均匀后降温至40℃出料得到B组分；
B组分室温下为澄清透明粘稠状液体，无色无味，25℃下粘度为650cP。
将A组分和B组分按照A组分中异氰酸酯基：B组分中羟基的摩尔比＝1.3进行混合，在无溶剂复合机上进行BOPP/VMCPP薄膜复合，机速250m/min，复合好的薄膜在40℃的熟化室中熟化12小时后进行分切和制袋。
本发明至少具有以下优点：
本发明的无溶剂型聚氨酯复膜胶的A、B组分均为无色无味的透明状液体，具有较低的粘度，易于涂布上胶，复合机速快，上胶及固化过程溶剂排放量为零，固化速度快，固化后具有高而稳定的剥离强度、良好的耐热性，且不影响开口性。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，并不用于限制本发明，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种高速复合、快速熟化的无溶剂型聚氨酯复膜胶，其特征在于：包括A组分和B组分，其中，
所述A组分，25℃时粘度为400-5000cP，是由多羟基化合物和多异氰酸酯基化合物反应得到的端异氰酸酯基聚氨酯预聚体，异氰酸酯基占所述端异氰酸酯基聚氨酯预聚体总质量的6-22％；
所述B组分，25℃时粘度为100-5000cP，羟值为50-300mg KOH/g，包括多羟基化合物；
所述A组分和B组分按照所述A组分中异氰酸酯基：所述B组分中羟基摩尔比1.3-2.3混合配胶。
2.根据权利要求1所述的一种高速复合、快速熟化的无溶剂型聚氨酯复膜胶，其特征在于：所述B组分还包括固化促进剂、粘结力促进剂中的至少一种。
3.根据权利要求2所述的一种高速复合、快速熟化的无溶剂型聚氨酯复膜胶，其特征在于：所述A组分和B组分中多羟基化合物为两官能度和/或两官能度以上的聚酯多元醇、聚醚多元醇中的至少一种；所述多异氰酸酯基化合物为芳香族多异氰酸酯、脂肪族多异氰酸酯、脂肪环族多异氰酸酯中的至少一种。
4.根据权利要求3所述的一种高速复合、快速熟化的无溶剂型聚氨酯复膜胶，其特征在于：所述聚酯多元醇是己二酸、间苯二甲酸、对苯二甲酸、苯酐、癸二酸中的一种或多种，与乙二醇、二乙二醇、三乙二醇、1,4-丁二醇、1,6-己二醇、新戊二醇、2-甲基-1,3-丙二醇、3-甲基-1,5-戊二醇、三羟甲基丙烷中的一种或多种，通过高分子缩聚反应合成得到的分子量为300-1500的羟基封端的低聚物；所述聚醚多元醇是以含羟基或含氨基或含羟基和氨基的低分子化合物作为起始剂，引发得到的分子量为300-6000的主链含有醚键的羟基封端的低聚物；所述多异氰酸酯基化合物为二苯基甲烷二异氰酸酯、液化MDI、二环己基甲烷二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、多亚甲基多苯基多异氰酸酯中的一种或多种。
5.根据权利要求4所述的一种高速复合、快速熟化的无溶剂型聚氨酯复膜胶，其特征在于：所述A组分中，所述聚酯多元醇占所述多羟基化合物总质量的0-40％；所述B组分中，所述聚酯多元醇占所述多羟基化合物总质量的0-80％。
6.根据权利要求2所述的一种高速复合、快速熟化的无溶剂型聚氨酯复膜胶，其特征在于：所述固化促进剂为分子量低于200的两官能度和/或两官能度以上的小分子多元醇；所述粘结力促进剂为硅烷偶联剂。
7.根据权利要求6所述的一种高速复合、快速熟化的无溶剂型聚氨酯复膜胶，其特征在于：所述固化促进剂占所述B组分总质量的0-10％，为乙二醇、丙二醇、1,4-丁二醇、新戊二醇、1,6-己二醇、甘油、一缩二乙二醇、二缩三乙二醇中的一种或多种；所述粘结力促进剂占所述B组分总质量的0-5％，为γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-氨丙基三甲氧基硅烷、N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷、N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ缩水甘油氧丙基三甲氧基硅烷、苯氨甲基三乙氧基硅烷、苯氨丙基三乙氧基硅烷或苯氨丙基三甲氧基硅烷中的一种或多种。
8.根据权利要求1-7任一项所述的高速复合、快速熟化的无溶剂型聚氨酯复膜胶的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、将多羟基化合物在温度60-140℃，真空条件下脱水，使得含水量小于0.05％；待多羟基化合物降温至40-60℃后，加入多异氰酸酯基化合物，使其充分混合，在氮气保护下升温至70-90℃，反应2-4小时，得到A组分；
S2、将多羟基化合物和/或固化促进剂在60-140℃，真空条件下脱水，使得含水量小于0.05％；再根据需要选择加入粘结力促进剂，搅拌均匀，得到B组分；
S3、将A组分和B组分按照所述A组分中异氰酸酯基：所述B组分中羟基摩尔比1.3-2.3混合配胶，得到无溶剂型聚氨酯复膜胶。
9.权利要求1-7任一项所述的高速复合、快速熟化的无溶剂型聚氨酯复膜胶在软包装复合中的应用。
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