CN108727966A - 一种无溶剂高温蒸煮型耐介质复膜剂及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种无溶剂双组份复膜剂，特别涉及一种无溶剂高温蒸煮型耐介质复膜剂及其制备方法。该种高温蒸煮型耐介质复膜剂由A、B两组份组成，其中A组分为耐介质、耐高温树脂改性的异氰酸酯封端物，B组分为一种以上的聚酯多元醇、植物油多元醇或聚醚多元醇的混合物。该复膜剂具有低黏度、耐介质、耐高温蒸煮、高初粘强度等特点。

Description

一种无溶剂高温蒸煮型耐介质复膜剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种无溶剂双组份复膜剂，特别涉及一种无溶剂高温蒸煮型耐介质复膜剂及其制备方法。
背景技术
目前，国内复膜用胶粘剂主要以溶剂型为主，在复合软包装行业得到广泛应用，但该类复膜用胶粘剂含有大量的有机溶剂，具有易燃、易爆、易挥发、毒性大、高能耗、高污染等缺点。随着人们卫生安全及环保意识的提高以及国家对产业环保要求的提升，溶剂型复膜用胶粘剂在软包装行业的应用受到限制。因此，开发无溶剂复膜用胶粘剂成为替代溶剂型产品的主要趋势。该类复膜用胶粘剂具有以下特点：无任何有机溶剂，有效粘接成分为100％，绿色环保；使用时不使用烘道去除体系中的溶剂，降低使用成本及能耗；上胶量少，节省原料，进一步降低成本；可高速涂布，最高速度可达400m/min，充分提高生产效率。但目前国内无溶剂型复膜用胶粘剂发展存在一些问题：胶粘剂黏度大，涂布性能差，易造成白点、气泡等外观和其他质量问题；耐酯、烃、酒等介质效果较差，复合好的薄膜易出现开胶等现象；复合后胶粘剂初粘力较低，易造成薄膜褶皱。无溶剂高温蒸煮型复膜用胶粘剂可用于经受高温蒸汽加热杀菌的复合膜袋，尤其能够耐各种有机介质的高温蒸煮复膜用胶粘剂在食品、医疗器具包装方面具有巨大的市场需求，但国内该类复膜胶性能有待于提高，缺乏耐121℃及以上蒸煮的产品。专利CN101280167A提供了一种常温涂布无溶剂聚氨酯复膜胶及其制备方法和用途，但该专利未涉及到耐介质性能，且该胶只能耐100℃水煮30分钟；专利CN103525353A涉及到一种聚氨酯复膜胶极其制备方法，但该类复膜胶为溶剂型；专利CN102604583A涉及到一种耐蒸煮无溶剂型复膜胶及制备方法，该类复膜胶耐蒸煮温度为100℃。因此，国内缺乏无溶剂低黏度耐介质耐高温蒸煮复膜胶的现状亟待解决。
发明内容
本发明的目的是针对上述不足，提供一种无溶剂低黏度高温蒸煮型耐介质双组份聚氨酯复膜剂及其制备方法，该复膜剂具有低黏度、耐介质、耐高温蒸煮、高初粘强度等特点。
本发明采取的技术方案为：该种高温蒸煮型耐介质复膜剂由A、B两组份组成，其中A组分为耐介质、耐高温树脂改性的异氰酸酯封端物，B组分为一种以上的聚酯多元醇、植物油多元醇或聚醚多元醇的混合物。
上述A组分的耐介质、耐高温树脂包括，但不限于带氨基或羟基的酚醛树脂，环氧树脂，硅树脂，丙烯酸树脂。首选环氧树脂和丙烯酸树脂，尤其推荐使用分子量1000-2000聚醚多元醇改性的柔性环氧或苯基酸酐改性的丙烯酸酯多元醇。其使用重量百分数占A组分的10％-50％。由于酚醛、环氧以及苯基丙烯酸酯优良的耐高温作用和耐醇、苯类等溶剂性能，可充分提高聚氨酯复膜剂在高温性能不足和耐溶剂较差的缺陷。
上述A组分中异氰酸酯封端物的异氰酸根重量百分数为5％-25％，首选12％-18％。
上述B组分中聚酯多元醇、植物油多元醇和聚醚多元醇成分，其分子量为1000-2000，重量百分比为：聚酯多元醇：植物油多元醇：聚醚多元醇＝(10％-30％):(20％-60％)：(10％-70％)。
上述B组分中聚酯多元醇包括，但不限于聚邻苯二甲酸丁二醇酯、聚邻苯二甲酸己二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚对苯二甲酸己二醇酯或聚对苯二甲酸异戊二醇酯与聚对苯二甲酸丁二醇酯的嵌段共聚物。
上述B组分中聚醚多元醇和植物油多元醇为含有分子量在100-2000的10％-70％重量百分数的两官能以上多元醇，包括但不限于聚氧化丙烯三元醇，聚氧化乙烯三元醇，聚氧化丙烯-氧化乙烯三元醇，蓖麻油，大豆油。
上述A、B组分的使用重量百分比为：100:(30-90)。首选100：(75-85)。
上述该种高温蒸煮型耐介质复膜剂的制备方法，包含如下实施过程：
(1)将定量分子量为1000-2000的聚醚多元醇与耐介质、耐高温树脂混合，或单独使用耐介质、耐高温树脂。将混合物加热到110℃-130℃，在真空度为1kPa-3kPa条件下脱水1-2小时，降至常温。将定量异氰酸酯加热到110℃-120℃，在4-8小时内将聚醚多元醇和耐介质、耐高温树脂混合物或单独使用的耐介质、耐高温树脂逐渐滴加入异氰酸酯中，在110℃保温2-4小时，降至常温既得A组分。
(2)将聚酯多元醇、植物油多元醇或聚醚多元醇混合，加热到110℃-130℃，在真空度为1kPa-3kPa条件下脱水1-2小时，降至常温既得B组分。
本发明所阐述的一种无溶剂高温蒸煮型耐介质复膜剂，由于采用酚醛、环氧或含苯基的丙烯酸酯作为异氰酸酯组分的改性剂，可充分提高双组份固化后对复合膜材的耐高温蒸煮性，由于这些组分的良好的耐溶剂性，复合后的膜材在包装此类溶剂物质时不会影响复合膜的质量。由于B组分同样采用苯酐改性的聚酯多元醇，进一步提高了双组份固化后的耐高温效果。此外，由于采用此类硬单体或者硬段树脂，复膜剂的初粘力强，复合之后的薄膜不易出现起皱等缺陷。采用该制备方法制备的高温蒸煮型耐介质复膜剂，粘度较低，可在常温条件下进行涂覆作业。采用该无溶剂高温蒸煮型耐介质复膜剂制备的复合膜可耐121℃水蒸气蒸煮30分钟以上。
具体实施方式
实施例1
(1)将100g分子量为2000的聚氧化丙烯二醇加热到110℃，抽真空到1kPa脱水2小时，降至常温。将61.2g对甲基苯基二异氰酸酯加热到120℃，在6小时内将上述100g经脱水的聚氧化丙烯二醇逐渐滴加入对甲基苯基二异氰酸酯中，之后降温至110℃保温3小时，降至常温得A组分。
(2)将50g分子量400的聚乙二醇改性的三醇和50g分子量2000的聚氧化丙烯二醇混合，加热到130℃，抽真空脱水2小时，降至常温得B组分。
在实施复膜时，提前将A、B组分按重量比2:1混合充分搅拌，常温涂布,初始混合粘度830mPa·s。
实施例2
(1)将400g分子量为2000的聚氧化丙烯二醇加热到110℃，抽真空到1kPa脱水2小时，降至常温。将300g对甲基苯基二异氰酸酯加热到120℃，在6小时内将上述1000g经脱水的聚氧化丙烯二醇逐渐滴加入对甲基苯基二异氰酸酯中，之后降温至110℃保温3小时，降至常温得A组分。
(2)将400g分子量380的聚氧化丙烯三醇和300g的蓖麻油混合，加热到130℃，抽真空脱水2小时，降至常温得B组分。
在实施复膜时，提前将A、B组分按重量比10:6混合充分搅拌，常温涂布，初始混合粘度920mPa·s。
实施例3
(1)将900g分子量为2000的聚氧化丙烯二醇、80g分子量2000的邻苯二甲酸酐改性的甲基丙烯酸正丁酯和60g分子量2000的含二氨基液体酚醛加热到110℃，抽真空到1kPa脱水2小时，降至常温。将1000g对甲基苯基二异氰酸酯加热到120℃，在6小时内将上述混合物逐渐滴加入对甲基苯基二异氰酸酯中，之后降温至110℃保温3小时，降至常温得A组分。
(2)将400g分子量380的聚氧化丙烯三醇和750g分子量2000的聚对苯二甲酸异戊二醇-丁二醇酯混合，加热到130℃，抽真空脱水2小时，降至常温得B组分。
在实施复膜时，提前将A、B组分按重量比10:8混合充分搅拌，常温涂布，初始混合粘度1640mPa·s。
实施例4
(1)将900g分子量为2000的聚氧化丙烯二醇、50g分子量2000的邻苯二甲酸酐改性的甲基丙烯酸正丁酯和50g分子量2000的聚氧化丙烯二醇改性的环氧树脂加热到110℃，抽真空到1kPa脱水2小时，降至常温。将1000g对甲基苯基二异氰酸酯加热到120℃，在6小时内将上述混合物逐渐滴加入对甲基苯基二异氰酸酯中，之后降温至110℃保温3小时，降至常温得A组分。
(2)将400g分子量380的聚氧化丙烯三醇和750g蓖麻油混合，加热到130℃，抽真空脱水2小时，降至常温得B组分。
在实施复膜时，提前将A、B组分按重量比10:8.5混合充分搅拌，常温涂布，初始混合粘度1250mPa·s。
实施例效果
以上实施例采用BOPP/PET,BOPP/VMPET两种基材进行复合实验，固化条件：45℃，48小时。
通过实施例的复合实验，可以看出四个实施例制备的复膜剂初始混合粘度较低，在对BOPP/PET,BOPP/VMPET膜材粘接方面具有较好的效果，尤其耐蒸煮后仍能保持较高的粘接强度，耐甲苯、乙醇性能优异。
实验结果见下表

Claims (10)

1.一种高温蒸煮型耐介质复膜剂，其特征在于：由A、B两组份组成，其中A组分为耐介质、耐高温树脂改性的异氰酸酯封端物，异氰酸酯封端物的异氰酸根重量百分数为5％-25％，B组分为一种以上的聚酯多元醇、植物油多元醇或聚醚多元醇的混合物。
2.根据权利要求1所述一种高温蒸煮型耐介质复膜剂，其特征在于A组分介质的耐介质、耐高温树脂采用带氨基或羟基的酚醛树脂、环氧树脂、硅树脂、丙烯酸树脂。
3.根据权利要求2所述一种高温蒸煮型耐介质复膜剂，其特征在于，A组分耐介质、耐高温树脂为环氧树脂和丙烯酸树脂。
4.根据权利要求3所述一种高温蒸煮型耐介质复膜剂，其特征在于，A组分耐介质、耐高温树脂为分子量1000-2000聚醚多元醇改性的柔性环氧或苯基酸酐改性的丙烯酸酯多元醇，使用重量百分数占A组分的10％-50％。
5.根据权利要求1所述一种高温蒸煮型耐介质复膜剂，其特征在于A组分中异氰酸酯封端物的异氰酸根重量百分数为12％-18％。
6.根据权利要求1所述一种高温蒸煮型耐介质复膜剂，其特征在于B组分中若含有权利要求1所述的聚酯多元醇、植物油多元醇和聚醚多元醇，其分子量为1000-2000，重量百分比为：聚酯多元醇：植物油多元醇：聚醚多元醇＝(10％-30％):(20％-60％)：(10％-70％)。
7.根据权利要求1所述一种高温蒸煮型耐介质复膜剂，其特征在于B组分中聚酯多元醇为苯酐改性的聚酯多元醇，包括但不限于聚邻苯二甲酸丁二醇酯、聚邻苯二甲酸己二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚对苯二甲酸己二醇酯或聚对苯二甲酸异戊二醇酯与聚对苯二甲酸丁二醇酯的嵌段共聚物。
8.根据权利要求1所述一种高温蒸煮型耐介质复膜剂，其特征在于B组分中聚醚多元醇和植物油多元醇含有分子量在100-2000的10％-70％重量百分数的两官能以上多元醇，包括但不限于聚氧化丙烯三元醇，聚氧化乙烯三元醇，聚氧化丙烯-氧化乙烯三元醇，蓖麻油，大豆油。
9.根据权利要求1-7所述一种高温蒸煮型耐介质复膜剂的制备方法，其特征在于包含如下步骤：
(1)将定量分子量为1000-2000的聚醚多元醇与耐介质、耐高温树脂混合，或单独使用耐介质、耐高温树脂，将混合物加热到110℃-130℃，在真空度为1kPa-3kPa条件下脱水1-2小时，降至常温，将异氰酸酯加热到110℃-120℃，在4-8小时内将聚醚多元醇和耐介质、耐高温树脂混合物或单独使用的耐介质、耐高温树脂逐渐滴加入异氰酸酯中，在110℃保温2-4小时，降至常温既得A组分；
(2)将聚酯多元醇、植物油多元醇或聚醚多元醇混合，加热到110℃-130℃，在真空度为1kPa-3kPa条件下脱水1-2小时，降至常温既得B组分；
(3)使用时，A、B组分的使用重量百分比为100:(30-90)。
10.根据权利要求9所述一种高温蒸煮型耐介质复膜剂的制备方法，其特征在于，使用时，A、B组分的使用重量百分比为100：(75-85)。
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