CN106833486A - 一种针对vmpet/pe结构的高效双组分聚氨酯胶粘剂组合物及其制备方法 - Google Patents

一种针对vmpet/pe结构的高效双组分聚氨酯胶粘剂组合物及其制备方法 Download PDF

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Abstract

一种针对VMPET/PE结构的高效双组分聚氨酯胶粘剂组合物及其制备方法，属于聚氨酯胶粘剂的技术领域。按质量百分比计，它是由下列各组分经反应制备得到：聚酯多元醇40％～65％，异氰酸酯1.5％～10％，乙酸乙酯25％～55％，催化剂A 0.001％～0.02％，其中聚酯多元醇、异氰酸酯、乙酸乙酯总量为100％，其中催化剂A 0.001％～0.02％指的是催化剂A占聚酯多元醇、异氰酸酯、乙酸乙酯总量的0.001％～0.02％。该双组分聚氨酯胶粘剂组合物在VMPET/PE复合结构上具有剥离强度高、稳定不衰减的特性。

Description

一种针对VMPET/PE结构的高效双组分聚氨酯胶粘剂组合物及 其制备方法
技术领域
本发明涉及一种双组分聚氨酯胶粘剂，特别涉及一种针对VMPET/PE结构的高效双组分聚氨酯胶粘剂组合物及其制备方法，利用多种材料连续反应、复配组合的方式取得具有较好适用于VMPET/PE结构的材料，属于聚氨酯胶粘剂的技术领域。
背景技术
近年来，随着国家经济的快速发展，人民的生活水平不断提高；为了有效保障人民生活物质的供应，提高商品的流通周期与货架寿命就显得尤为重要；对于食品、药品、化妆品、洗涤品等易变质的一类商品，采用高阻隔性能包装材料往往是最有效的手段；众所周知，作为软包装上使用的铝箔，具有突出的阻隔性能，但很容易产生断裂，进而影响铝箔的阻隔性，同时成本相对较高；后来，伴随着薄膜生产技术的日益先进，逐步改用真空镀铝膜来替代铝箔，从而降低包装成本。
真空镀铝膜目前多为VMPET、VMCPP；这类薄膜材料是在传统的PET、CPP基材上采用一定的工艺将铝附着在其表面上，从而达到高阻隔性能的目的；对于PET、CPP薄膜而言，其中为达到某种性能而添加的助剂如爽滑剂、抗静电剂等，原本是均匀分散在薄膜中的，但由于镀铝层的出现，导致助剂的分布呈现不均匀化，往往集中在非镀铝层一侧；当发生这种情况的时候，对于复合薄膜VMPET/PE，像爽滑剂类的助剂就会与胶粘剂中的某些组分发生反应，最终致使复合薄膜VMPET/PE的剥离强度不稳定并出现强度衰减的现象，给下游客户造成了极大的困扰。
如上所述，源于VMPET自身的缺陷与不足，剥离强度不稳定并出现强度衰减的问题正成为制约诸如PET(BOPP)/VMPET/PE等复合结构发展与应用的瓶颈；据调研，通过查找国内外相关的专利、文献，还没有报道过行之有效地解决上述问题的方案。
本发明主要通过搭建与薄膜基材中助剂具有相似组成或结构的方法来提高双组分聚氨酯胶粘剂在VMPET/PE结构上的应用性能；通过上述途径，最终制备获取了符合设计要求的聚氨酯胶粘剂产品。
发明内容
本发明的目的是为了解决目前市场上VMPET/PE复合结构剥离强度不稳定且常温放置强度易衰减的问题，提供了一种针对VMPET/PE结构的高效双组分聚氨酯胶粘剂组合物及其制备方法。
相应地，本发明采取的技术方案是一种针对VMPET/PE结构的高效双组分聚氨酯胶粘剂组合物，按质量百分比计，它是由下列各组分经反应制备得到：聚酯多元醇40％～65％，异氰酸酯1.5％～10％，乙酸乙酯25％～55％，催化剂A 0.001％～0.02％，其中聚酯多元醇、异氰酸酯、乙酸乙酯总量为100％，其中催化剂A 0.001％～0.02％指的是催化剂A占聚酯多元醇、异氰酸酯、乙酸乙酯总量的0.001％～0.02％。
为了更进一步地说明本发明的技术方案，列出了如下的详细内容：
所述聚酯多元醇由至少两种多元醇、至少两种多元酸、催化剂B合成，且按质量百分比计，多元醇30％～50％，多元酸50％～70％，催化剂B 0.005％～0.02％，其中多元醇和多元酸的总量为100％，催化剂B 0.005％～0.02％指的是催化剂B占多元醇和多元酸的总质量的0.005％～0.02％。
所述异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯、4,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、4,4’-二环己基甲烷二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、萘-1,5-二异氰酸酯、苯二亚甲基二异氰酸酯、甲基环己基二异氰酸酯、二环己基甲烷二异氰酸酯中的一种或几种；
所述催化剂A为二月桂酸二丁基锡、辛酸亚锡中的一种；
根据本发明，制备聚酯多元醇的各组分中，所述多元醇优选为乙二醇、1,2-丙二醇、2-甲基-1,3-丙二醇、1,4-丁二醇、1,6-己二醇、新戊二醇、一缩二乙二醇、一缩二丙二醇、三羟甲基丙烷、甘油、季戊四醇中的两种或两种以上；所述多元酸优选为对苯二甲酸、间苯二甲酸、己二酸、壬二酸、癸二酸中的两种或两种以上；所述催化剂B为乙酸锌与三氧化锑混合物、钛酸四丁酯、钛酸四异丙酯中的一种。
特别地，前述针对VMPET/PE结构的双组分聚氨酯胶粘剂组合物的制备方法，包括以下步骤：
(1)按质量百分比计，将多元醇、多元酸先后投入反应釜内，边搅拌升温边往釜内通入氮气，待开始反应出水时，撤除氮气，需注意釜内升温速率与顶温变化情况，最终釜内升温到220℃～250℃，维持2小时～4小时，完成酯化反应过程；接着，向反应釜内加入计量的催化剂B，维持220℃～250℃的反应温度，开始缩聚反应过程；此过程需对反应釜进行抽真空，釜内真空度由-0.01MPa开始，并以-0.01MPa/30分钟的速度提高至-0.1MPa，之后保温保压30分钟～60分钟，即可降温出料，得到合格的聚酯多元醇；
(2)将聚酯多元醇与部分乙酸乙酯充分搅拌，此部分乙酸乙酯占乙酸乙酯总量的50％～70％，待混合均匀且温度达到60℃～70℃后，加入计量的异氰酸酯，继续搅拌升温到80℃～95℃，保温0.5小时～2小时后，再加入计量的催化剂A，继续搅拌保温3小时～8小时，待体系NCO％小于0.02％时，反应结束，加入剩余的乙酸乙酯，充分搅拌20分钟～40分钟，出料装桶即为适用于VMPET/PE结构的聚氨酯胶粘剂。
利用本发明方法，基于胶粘剂组合物与被粘结基材之间建立有效架构的研究思路，所制备的双组分聚氨酯胶粘剂组合物在与固化剂NCO组分配合后，该双组分聚氨酯胶粘剂组合物在VMPET/PE复合结构上具有剥离强度高、稳定不衰减的特性，可广泛用于镀铝结构的复合加工，如PET/VMPET/PE、BOPP/VMPET/PE。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步说明，但本发明并不限于以下实施例。
实施例1适用于VMPET/PE结构的双组分聚氨酯胶粘剂组合物的制备实施例1(样品A)：按照表1所示原料配方合成一种针对VMPET/PE结构的高效双组分聚氨酯胶粘剂组合物。
表1胶粘剂组合物样品A的合成配方
具体制备方法如下：
将多元醇、多元酸先后投入反应釜内，边搅拌升温边往釜内通入氮气，待开始反应出水时，撤除氮气，需注意釜内升温速率与顶温变化情况，最终釜内升温到240℃，维持2小时，完成酯化反应过程；接着，向反应釜内加入计量的催化剂，维持240℃的反应温度，开始缩聚反应过程；此过程需对反应釜进行抽真空，釜内真空度由-0.01MPa开始，并以-0.01MPa/30分钟的速度提高至-0.1MPa，之后保温保压30分钟，即可降温出料，得到合格的聚酯多元醇；对应地，将聚酯多元醇与部分乙酸乙酯(占乙酸乙酯总量的60％)充分搅拌，待混合均匀且温度达到60℃后，加入计量的异氰酸酯，继续搅拌升温到90℃～95℃，保温0.5小时后，再加入计量的催化剂，继续搅拌保温4小时，待体系NCO％小于0.02％时，反应结束，加入剩余的乙酸乙酯，充分搅拌30分钟，出料装桶即为适用于VMPET/PE结构的聚氨酯胶粘剂。
实施例2适用于VMPET/PE结构的双组分聚氨酯胶粘剂组合物的制备实施例2(样品B)：按照表2所示原料配方合成一种针对VMPET/PE结构的高效双组分聚氨酯胶粘剂组合物。
表2胶粘剂组合物样品B的合成配方
具体制备方法如下：
将多元醇、多元酸先后投入反应釜内，边搅拌升温边往釜内通入氮气，待开始反应出水时，撤除氮气，需注意釜内升温速率与顶温变化情况，最终釜内升温到230℃，维持4小时，完成酯化反应过程；接着，向反应釜内加入计量的催化剂，维持230℃的反应温度，开始缩聚反应过程；此过程需对反应釜进行抽真空，釜内真空度由-0.01MPa开始，并以-0.01MPa/30分钟的速度提高至-0.1MPa，之后保温保压50分钟，即可降温出料，得到合格的聚酯多元醇；对应地，将聚酯多元醇与部分乙酸乙酯(占乙酸乙酯总量的60％)充分搅拌，待混合均匀且温度达到60℃后，加入计量的异氰酸酯，继续搅拌升温到90℃～95℃，保温1小时后，再加入计量的催化剂，继续搅拌保温3小时，待体系NCO％小于0.02％时，反应结束，加入剩余的乙酸乙酯，充分搅拌20分钟，出料装桶即为适用于VMPET/PE结构的聚氨酯胶粘剂。
实施例3适用于VMPET/PE结构的双组分聚氨酯胶粘剂组合物的制备实施例3(样品C)：按照表3所示原料配方合成一种针对VMPET/PE结构的高效双组分聚氨酯胶粘剂组合物。
表3胶粘剂组合物样品C的合成配方
具体制备方法如下：
将多元醇、多元酸先后投入反应釜内，边搅拌升温边往釜内通入氮气，待开始反应出水时，撤除氮气，需注意釜内升温速率与顶温变化情况，最终釜内升温到240℃，维持4小时，完成酯化反应过程；接着，向反应釜内加入计量的催化剂，维持240℃的反应温度，开始缩聚反应过程；此过程需对反应釜进行抽真空，釜内真空度由-0.01MPa开始，并以-0.01MPa/30分钟的速度提高至-0.1MPa，之后保温保压60分钟，即可降温出料，得到合格的聚酯多元醇；对应地，将聚酯多元醇与部分乙酸乙酯(占乙酸乙酯总量的65％)充分搅拌，待混合均匀且温度达到60℃后，加入计量的异氰酸酯，继续搅拌升温到85℃～90℃，保温1.5小时后，再加入计量的催化剂，继续搅拌保温7小时，待体系NCO％小于0.02％时，反应结束，加入剩余的乙酸乙酯，充分搅拌30分钟，出料装桶即为适用于VMPET/PE结构的聚氨酯胶粘剂。
实施例4适用于VMPET/PE结构的双组分聚氨酯胶粘剂组合物的制备实施例4(样品D)：按照表4所示原料配方合成一种针对VMPET/PE结构的高效双组分聚氨酯胶粘剂组合物。
表4胶粘剂组合物样品D的合成配方
具体制备方法如下：
将多元醇、多元酸先后投入反应釜内，边搅拌升温边往釜内通入氮气，待开始反应出水时，撤除氮气，需注意釜内升温速率与顶温变化情况，最终釜内升温到230℃，维持3小时，完成酯化反应过程；接着，向反应釜内加入计量的催化剂，维持230℃的反应温度，开始缩聚反应过程；此过程需对反应釜进行抽真空，釜内真空度由-0.01MPa开始，并以-0.01MPa/30分钟的速度提高至-0.1MPa，之后保温保压50分钟，即可降温出料，得到合格的聚酯多元醇；对应地，将聚酯多元醇与部分乙酸乙酯(占乙酸乙酯总量的65％)充分搅拌，待混合均匀且温度达到60℃后，加入计量的异氰酸酯，继续搅拌升温到85℃～90℃，保温1小时后，再加入计量的催化剂，继续搅拌保温6小时，待体系NCO％小于0.02％时，反应结束，加入剩余的乙酸乙酯，充分搅拌20分钟，出料装桶即为适用于VMPET/PE结构的聚氨酯胶粘剂。
应用实例
将上述实施例1～例4所制备的聚氨酯胶粘剂样品A～D按照表5所示配方进行胶液的配制。
表5组合物胶液的配方，固化剂为非芳香族类异氰酸酯组分。
配制好胶液后分别进行上机复膜，复膜结构均为PET(12μm)/VMPET(12μm)/PE(60μm)，外层上胶量为3.0g/m2～3.3g/m2，内层上胶量为3.0g/m2～3.5g/m2；将复合好的样品膜置于50℃的烘箱中熟化48小时～72小时，熟化之后切成15mm宽的样条，测试VMPET/PE层剥离强度；另各组合物的样品膜常温条件下分别放置7天、15天、21天、30天，各时间点均需取出相应的膜测试VMPET/PE层剥离强度，最终测试结果汇总如表6所示。
表6实验测试结果
为了对本发明的目的、技术方案和最终应用结果作更进一步的详细说明，特地列举了上面所述的具体实施例及应用实例，但仅作为具体实例，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和思路的基础上所做的等效变化或调整，都应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种双组分聚氨酯胶粘剂组合物，其特征在于，按质量百分比计，它是由下列各组分经反应制备得到：聚酯多元醇40％～65％，异氰酸酯1.5％～10％，乙酸乙酯25％～55％，催化剂A0.001％～0.02％，其中聚酯多元醇、异氰酸酯、乙酸乙酯总量为100％，其中催化剂A0.001％～0.02％指的是催化剂A占聚酯多元醇、异氰酸酯、乙酸乙酯总量的0.001％～0.02％；
所述聚酯多元醇由至少两种多元醇、至少两种多元酸、催化剂B合成，且按质量百分比计，多元醇30％～50％，多元酸50％～70％，催化剂B 0.005％～0.02％，其中多元醇和多元酸的总量为100％，催化剂B 0.005％～0.02％指的是催化剂B占多元醇和多元酸的总质量的0.005％～0.02％。
2.按照权利要求1所述的一种双组分聚氨酯胶粘剂组合物，其特征在于，异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯、4,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、4,4’-二环己基甲烷二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、萘-1,5-二异氰酸酯、苯二亚甲基二异氰酸酯、甲基环己基二异氰酸酯、二环己基甲烷二异氰酸酯中的一种或几种。
3.按照权利要求1所述的一种双组分聚氨酯胶粘剂组合物，其特征在于，催化剂A为二月桂酸二丁基锡、辛酸亚锡中的一种。
4.按照权利要求1所述的一种双组分聚氨酯胶粘剂组合物，其特征在于，制备聚酯多元醇的各组分中，多元醇为乙二醇、1,2-丙二醇、2-甲基-1,3-丙二醇、1,4-丁二醇、1,6-己二醇、新戊二醇、一缩二乙二醇、一缩二丙二醇、三羟甲基丙烷、甘油、季戊四醇中的两种或两种以上；所述多元酸为对苯二甲酸、间苯二甲酸、己二酸、壬二酸、癸二酸中的两种或两种以上；所述催化剂B为乙酸锌与三氧化锑混合物、钛酸四丁酯、钛酸四异丙酯中的一种。
5.制备权利要求1-4任一项所述的双组分聚氨酯胶粘剂组合物的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)按质量百分比计，将多元醇、多元酸先后投入反应釜内，边搅拌升温边往釜内通入氮气，待开始反应出水时，撤除氮气，需注意釜内升温速率与顶温变化情况，最终釜内升温到220℃～250℃，维持2小时～4小时，完成酯化反应过程；接着，向反应釜内加入计量的催化剂B，维持220℃～250℃的反应温度，开始缩聚反应过程；此过程需对反应釜进行抽真空，釜内真空度由-0.01MPa开始，并以-0.01MPa/30分钟的速度提高至-0.1MPa，之后保温保压30分钟～60分钟，即可降温出料，得到合格的聚酯多元醇；
(2)将聚酯多元醇与部分乙酸乙酯充分搅拌，此部分乙酸乙酯占乙酸乙酯总量的50％～70％，待混合均匀且温度达到60℃～70℃后，加入计量的异氰酸酯，继续搅拌升温到80℃～95℃，保温0.5小时～2小时后，再加入计量的催化剂A，继续搅拌保温3小时～8小时，待体系NCO％小于0.02％时，反应结束，加入剩余的乙酸乙酯，充分搅拌20分钟～40分钟，出料装桶即可。
6.权利要求1-4任一项所述的双组分聚氨酯胶粘剂组合物的应用，其特征在于，VMPET/PE结构的粘结。
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