CN111019588A - 一种耐热性好、且与油墨相溶性好的复膜用聚氨酯胶黏剂 - Google Patents

一种耐热性好、且与油墨相溶性好的复膜用聚氨酯胶黏剂 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种耐热性能好、同时与油墨相容性好的复膜用聚氨酯胶黏剂，该胶黏剂由重量比为1:1的A组分和B组分混合而成，A组分由35‑45重量份聚醚多元醇C、3‑10重量份双酚A改性二元醇、50重量份多异氰酸酯以及5重量份多异氰酸酯预聚体组成，其中，双酚A改性二元醇为双酚A附加环氧丙烷或环氧乙烷化合物；B组分由50‑70重量份聚醚多元醇C、10‑30重量份聚酯多元醇C、0‑15重量份多异氰酸酯、4重量份双酚A改性二元醇、0.5重量份偶联剂以及0‑0.01重量份助剂组成。该胶黏剂针对塑料薄膜与塑料薄膜、塑料薄膜与铝箔之间的粘接能够实现常温熟化，且耐热性能好。

Description

一种耐热性好、且与油墨相溶性好的复膜用聚氨酯胶黏剂
技术领域
本发明属于聚氨酯胶黏剂技术领域，具体涉及一种耐热性能好、同时与油墨相容性好的复膜用聚氨酯胶黏剂。
背景技术
随着生活水平的提高，食品包装种类繁多，精致的外包装既可以保证食品的安全又能吸引顾客的目光，提高产品的竞争力。面对复杂的软包装结构，对胶水的要求提出了更高的要求。包装袋的密封性能(热封封边)、包装袋表面的印刷要求精美(溶墨)等要求是包装厂关注的重点。包装印刷行业会有大量的有机溶剂排放到大气中，对环境污染严重。溶剂型双组份聚氨酯胶黏剂含有大量溶剂，相比来说，无溶剂型聚氨酯胶黏剂对环境更友好，具有全过程无污染，产品无溶剂残留，生产过程无安全隐患，可以降低包装成本，提高生产效率等优点。随着国家对环境保护的相关法律法规要求越来越严格，无溶剂型聚氨酯胶黏剂成为软包装行业的主流趋势；但与溶剂型聚氨酯胶黏剂相比，无溶剂型聚氨酯胶黏剂在耐热性方面还是存在差距。
目前市场使用的无溶剂型聚氨酯胶黏剂存在耐热性好的胶水易出现溶墨现象，而抗溶墨胶水的耐热性又存在问题，导致客户在使用时需要切换胶水的种类，影响效率。因此，亟需一种通用型的无溶剂型复膜聚氨酯胶黏剂，产品需要适用性广，耐热性好，对于不同的表层不能出现溶墨，熟化速度快，稳定性好。
发明内容
为了解决现有技术中存在的问题，本发明提供一种耐热性能好、同时与油墨相容性好的无溶剂型复膜用聚氨酯胶黏剂，该胶黏剂针对塑料薄膜与塑料薄膜、塑料薄膜与铝箔之间的粘接，能够实现常温熟化，且耐热性能好。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案具体如下：
本发明提供的复膜用聚氨酯胶黏剂，由重量比为1:1的A组分和B组分混合而成，其中：
A组分由35-45重量份聚醚多元醇C、3-10重量份双酚A改性二元醇、50重量份多异氰酸酯以及5重量份多异氰酸酯预聚体组成；双酚A改性二元醇为双酚A附加环氧丙烷化合物、双酚A附加环氧乙烷化合物中的至少一种；多异氰酸酯预聚体的重均分子量为400-800，其NCO含量为20wt％-30wt％；
B组分由50-70重量份聚醚多元醇C、10-30重量份聚酯多元醇、0-15重量份多异氰酸酯、4重量份双酚A改性二元醇、0.5重量份偶联剂以及0-0.01重量份助剂组成；聚酯多元醇的重均分子量为500～6000，其官能度≥2，25℃下的粘度为1000～3000mPa.s。
在上述技术方案的基础上，A组分和B组分中的多异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、液化MDI、异佛尔酮二异氰酸酯、多亚甲基多苯基多异氰酸酯中的至少一种。
在上述技术方案的基础上，液化MDI为二苯基甲烷-2,4-二异氰酸酯与二苯基甲烷-4,4-二异氰酸酯的混合物、碳化二亚胺改性MDI中的至少一种。
在上述技术方案的基础上，多异氰酸酯为二苯基甲烷-2,4-二异氰酸酯与二苯基甲烷-4,4-二异氰酸酯的混合物、二苯基甲烷二异氰酸酯或异佛尔酮二异氰酸酯。
在上述技术方案的基础上，聚醚多元醇C为200≤重均分子量≤5000、官能度≥2的聚环氧丙烯二醇、聚氧化丙烯-氧化乙烯二醇、聚四氢呋喃二醇、聚氧化丙烯三醇中的至少一种。
在上述技术方案的基础上，硅烷偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-氨丙基三甲氧基硅烷、苯氨丙基三甲氧基硅烷中的至少一种。
在上述技术方案的基础上，助剂为有机锡、有机铋、有机锌、钛酸酯中的至少一种。
在上述技术方案的基础上，聚酯多元醇的重均分子量为1000～5000；平均官能度为3.4。
在上述技术方案的基础上，聚酯多元醇由小分子多元醇和小分子多元酸通过酯化缩聚反应制得：其中，小分子多元醇为(i)乙二醇、二乙二醇、新戊二醇、1,6-己二醇、1,4-丁二醇中的至少一种与(ii)三羟甲基丙烷、(iii)季戊四醇、(iv)聚醚多元醇D四者的混合物，其中，聚醚多元醇D的重均分子量为200～5000；小分子多元酸为己二酸、癸二酸、对苯二甲酸中的至少一种与间苯二甲酸的混合物。
在上述技术方案的基础上，聚醚多元醇D的重量占小分子多元醇总重量的1％～30％，三羟甲基丙烷的重量占小分子多元醇总重量的0.1％～10％，间苯二甲酸的重量占小分子多元酸总重量的15％～95％。
在上述技术方案的基础上，多异氰酸酯预聚体为基于甲苯二异氰酸酯的聚氨酯预聚体、基于六亚甲基二异氰酸酯的聚氨酯预聚体、基于二苯基甲烷二异氰酸酯的聚氨酯预聚体、基于异佛尔酮二异氰酸酯的聚氨酯预聚体中的一种或几种。
本发明胶黏剂B组分中使用的聚酯多元醇是由小分子多元醇和小分子多元酸聚合而成，其中小分子多元醇为乙二醇、二乙二醇、三羟甲基丙烷、新戊二醇、1,6-己二醇、1,4-丁二醇、季戊四醇、聚醚多元醇D中的一种或一种以上的成分组成，其中聚醚多元醇D重量占比占小分子多元醇总重量的1％～30％，聚醚多元醇D的引入有利于降低聚酯多元醇的粘度使胶粘剂获得更好的施工性能，三羟甲基丙烷重量占比占小分子多元醇总重量的0.1％～10％，季戊四醇的引入有利于提高聚酯多元醇的官能度使胶粘剂获得更好的交联密度，提高耐热性；间苯二甲酸的引入提高了胶黏剂的粘接性能，从而获得了高剥离强度，双酚A改性二元醇的引入有效地提高了产品的耐热性。
本发明相对于现有技术具有以下优点和有益效果：
1.本发明通过提高高官能度醇的比例、调节助剂的用量，能够有效地缩短产品的熟化时间，提高生产效率。
2.本发明聚酯多元醇因其特殊的结构设计：主链中引入了高官能度醇，提高了聚酯多元醇的官能度，从而提高了产品的耐热性，加快固化速度；主链通过引入聚醚多元醇，使得聚酯多元醇粘度低，便于施工，同时保证了在增加聚酯多元醇的用量后，不会出现溶墨现象。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明的技术方案进行进一步说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
本发明中聚酯多元醇可由小分子多元醇和小分子多元酸通过酯化缩聚反应制得，聚酯多元醇的重均分子量为500～6000，其官能度≥2，25℃下的粘度为1000～3000mPa.s，进一步地，采用重均分子量为3000、平均官能度为3.4的聚酯多元醇；其中，制备聚酯多元醇所采用的小分子多元醇为(i)乙二醇、二乙二醇、新戊二醇、1,6-己二醇、1,4-丁二醇中的至少一种与(ii)三羟甲基丙烷、(iii)季戊四醇、(iv)聚醚多元醇D四者的混合物，聚醚多元醇D的分子量为200～5000；小分子多元酸为己二酸、癸二酸、对苯二甲酸中的至少一种与间苯二甲酸的混合物。其中，聚醚多元醇D的重量占小分子多元醇总重量的1％～30％，三羟甲基丙烷的重量占小分子多元醇总重量的0.1％～10％，间苯二甲酸的重量占小分子多元酸总重量的15％～95％。具体地，实施例1-3所采用聚酯多元醇由乙二醇(占小分子多元醇的40wt％)、三羟甲基丙烷(占小分子多元醇的10wt％)、季戊四醇(占小分子多元醇的20wt％)、聚醚多元醇D(重均分子量1000，占小分子多元醇的30wt％)四者组成的小分子多元醇与重量比为1:1的己二酸与间苯二甲酸混合物通过酯化缩聚得到。
本发明中多异氰酸酯预聚体可选用基于甲苯二异氰酸酯的聚氨酯预聚体、基于六亚甲基二异氰酸酯的聚氨酯预聚体、基于二苯基甲烷二异氰酸酯的聚氨酯预聚体、基于异佛尔酮二异氰酸酯的聚氨酯预聚体中的一种或几种，具体地，实施例1～3中的多异氰酸酯预聚体选用基于甲苯二异氰酸酯的聚氨酯预聚体，其重均分子量为600，NCO含量为20wt％-30wt％。
本发明中聚醚多元醇C可选用重均分子量为200～5000、官能度≥2的聚环氧丙烯二醇、聚氧化丙烯-氧化乙烯二醇、聚四氢呋喃二醇、聚氧化丙烯三醇中的至少一种，具体地，实施例1～3中聚醚多元醇C均选用重均分子量为2000、平均官能度＝2.4的聚环氧丙烯二醇。
本发明中双酚A改性二元醇可采用双酚A附加环氧丙烷化合物、双酚A附加环氧乙烷化合物中的至少一种；实施例1～3中采用双酚A附加环氧丙烷化合物。
本发明中的多异氰酸酯可选用甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、液化MDI、异佛尔酮二异氰酸酯、多亚甲基多苯基多异氰酸酯中的至少一种，液化MDI选用二苯基甲烷-2,4-二异氰酸酯与二苯基甲烷-4,4-二异氰酸酯的混合物、碳化二亚胺改性MDI中的至少一种，多异氰酸酯优选为二苯基甲烷-2,4-二异氰酸酯与二苯基甲烷-4,4-二异氰酸酯的混合物、二苯基甲烷二异氰酸酯或异佛尔酮二异氰酸酯。实施例1～3中的多异氰酸酯采用二苯基甲烷-2,4-二异氰酸酯与二苯基甲烷-4,4-二异氰酸酯重量比为1:1的混合物。
本发明中可采用有机锡、有机铋、有机锌、钛酸酯中的至少一种作为助剂，实施例1～3中均采用有机铋催化剂。
本发明中硅烷偶联剂可选用γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-氨丙基三甲氧基硅烷、苯氨丙基三甲氧基硅烷中的至少一种，实施例1～3中均采用γ-氨丙基三乙氧基硅烷作为硅烷偶联剂。
实施例1
将表1所示的A组分和B组分按重量比1:1充分混合之后，测试其熟化时间、剥离强度、热封后外观、热封强度以及表层外观，所用测试材料为尼龙印刷薄膜复合聚乙烯薄膜，使用的油墨为聚氨酯一体化油墨，结果如表4所示。
表1实施例1提供的复膜用聚氨酯胶黏剂的组成
Figure BDA0002336265580000051
实施例2
将表2所示的A组分和B组分按重量比1:1充分混合之后，测试其熟化时间、剥离强度、热封后外观、热封强度以及表层外观，所用测试材料为尼龙印刷薄膜复合聚乙烯薄膜，使用的油墨为聚氨酯一体化油墨，结果如表4所示。
表2实施例2提供的复膜用聚氨酯胶黏剂的组成
Figure BDA0002336265580000052
实施例3
将表3所示的A组分和B组分按重量比1:1充分混合之后，测试其熟化时间、剥离强度、热封后外观、热封强度以及表层外观，所用测试材料为尼龙印刷薄膜复合聚乙烯薄膜，使用的油墨为聚氨酯一体化油墨，结果如表4所示。
表3实施例3提供的复膜用聚氨酯胶黏剂的组成
Figure BDA0002336265580000061
表4实施例1-3的测试结果
Figure BDA0002336265580000062
通过表1～表4的数据可以看出，将复膜用聚氨酯胶黏剂中聚酯多元醇和双酚A改性二元醇的用量提高20wt％，并提高助剂的用量能够将熟化时间缩短至12小时，大大提高生产效率。
上述实施例仅是为了清楚地说明所做的实施例，而并非对实施方式的限制。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其他不同形式的变化或者变动，这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举，因此所引申的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种复膜用聚氨酯胶黏剂，由重量比为1:1的A组分和B组分混合而成，其特征在于：
所述A组分由35-45重量份聚醚多元醇C、3-10重量份双酚A改性二元醇、50重量份多异氰酸酯以及5重量份多异氰酸酯预聚体组成；所述双酚A改性二元醇为双酚A附加环氧丙烷化合物、双酚A附加环氧乙烷化合物中的至少一种；所述多异氰酸酯预聚体的重均分子量为400-800，其NCO含量为20wt％-30wt％；
所述B组分由50-70重量份聚醚多元醇C、10-30重量份聚酯多元醇C、0-15重量份多异氰酸酯、4重量份双酚A改性二元醇、0.5重量份偶联剂以及0-0.01重量份助剂组成；所述聚酯多元醇的重均分子量为500～6000，其官能度≥2，25℃下的粘度为1000～3000mPa.s。
2.根据权利要求1所述的复膜用聚氨酯胶黏剂，其特征在于：所述A组分和B组分中的多异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、液化MDI、异佛尔酮二异氰酸酯、多亚甲基多苯基多异氰酸酯中的至少一种。
3.根据权利要求2所述的复膜用聚氨酯胶黏剂，其特征在于：所述液化MDI为二苯基甲烷-2,4-二异氰酸酯与二苯基甲烷-4,4-二异氰酸酯的混合物、碳化二亚胺改性MDI中的至少一种。
4.根据权利要求3所述的复膜用聚氨酯胶黏剂，其特征在于：所述多异氰酸酯为二苯基甲烷-2,4-二异氰酸酯与二苯基甲烷-4,4-二异氰酸酯的混合物、二苯基甲烷二异氰酸酯或异佛尔酮二异氰酸酯。
5.根据权利要求1所述的复膜用聚氨酯胶黏剂，其特征在于：所述聚醚多元醇C为200≤重均分子量≤5000、官能度≥2的聚环氧丙烯二醇、聚氧化丙烯-氧化乙烯二醇、聚四氢呋喃二醇、聚氧化丙烯三醇中的至少一种。
6.根据权利要求1所述的复膜用聚氨酯胶黏剂，其特征在于：所述硅烷偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-氨丙基三甲氧基硅烷、苯氨丙基三甲氧基硅烷中的至少一种。
7.根据权利要求1所述的复膜用聚氨酯胶黏剂，其特征在于：所述助剂为有机锡、有机铋、有机锌、钛酸酯中的至少一种。
8.根据权利要求1所述的复膜用聚氨酯胶黏剂，其特征在于：所述聚酯多元醇的重均分子量为1000～5000；平均官能度为3.4。
9.根据权利要求8所述的复膜用聚氨酯胶黏剂，其特征在于：所述聚酯多元醇由小分子多元醇和小分子多元酸通过酯化缩聚反应制得：其中，所述小分子多元醇为(i)乙二醇、二乙二醇、新戊二醇、1,6-己二醇、1,4-丁二醇中的至少一种与(ii)三羟甲基丙烷、(iii)季戊四醇、(iv)聚醚多元醇D四者的混合物，其中，聚醚多元醇D的重均分子量为200～5000；所述小分子多元酸为己二酸、癸二酸、对苯二甲酸中的至少一种与间苯二甲酸的混合物。
10.根据权利要求9所述的复膜用聚氨酯胶黏剂，其特征在于：聚醚多元醇D的重量占小分子多元醇总重量的1％～30％，三羟甲基丙烷的重量占小分子多元醇总重量的0.1％～10％，间苯二甲酸的重量占小分子多元酸总重量的15％～95％。
11.根据权利要求1所述的复膜用聚氨酯胶黏剂，其特征在于：所述多异氰酸酯预聚体为基于甲苯二异氰酸酯的聚氨酯预聚体、基于六亚甲基二异氰酸酯的聚氨酯预聚体、基于二苯基甲烷二异氰酸酯的聚氨酯预聚体、基于异佛尔酮二异氰酸酯的聚氨酯预聚体中的一种或几种。
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