CN111087963A - 一种烟用卡纸复合用单组分无溶剂型湿气固化胶粘剂 - Google Patents

一种烟用卡纸复合用单组分无溶剂型湿气固化胶粘剂 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种用于烟用卡纸复合的单组分无溶剂型湿气固化胶粘剂，包括以下重量份数的各组分：聚醚多元醇50‑70份；聚酯多元醇2‑10份；异氰酸酯20‑40份；催化剂0.05‑0.5份；噁唑烷类物质0.1‑1份。本发明提供的单组分无溶剂湿气固化胶粘剂固化过程中不会产生气泡，胶层无膨胀和缩孔现象，粘结强度明显提高；其固化时间较长，不影响产品的使用；黏度小，胶层厚度可控。

Description

一种烟用卡纸复合用单组分无溶剂型湿气固化胶粘剂
技术领域
本发明涉及胶粘剂技术领域，具体地说，涉及一种烟用卡纸复合用单组分无溶剂型湿气固化胶粘剂。
背景技术
目前，国内软包装行业采用的复合方法现阶段多为干式复合的方法，所用的胶粘剂以溶剂型为准，这是因为干式复合设备存量较大，溶剂型胶粘剂工艺成熟、黏性较高、制品外观和力学性能优异等特点，但其含有大量溶剂，复合过程中涉及溶剂挥发，不但会污染环境，而且会对现场的操作人员的健康造成较大伤害。无溶剂复合作为软包装领域最重要的环保技术之一，近年来发展迅速，且已在欧美市场占据相当重要的地位。烟用卡纸是用于香烟内包装的专用纸，长期以来国内主要采用铝箔复合卡纸，由于这种纸品气体阻隔性好，能使其包装内容物不易氧化变质、变味，香味不易散失；且水汽阻隔性好，使其包装内容物不易吸潮霉变。但其所用复合胶多为溶剂型产品，本身有毒性，在生产过程中溶剂的挥发会污染环境，在产品中残留的溶剂也会对消费者的身体健康带来极大危害。另外，相比于其它行业，烟草行业对生产排放、卷烟环境和安全指标要求更为严格，因此推广无溶剂复合工艺势在必行。
目前，市售的无溶剂型单组分聚氨酯胶粘剂常存在以下问题：
a.固化过程产生气泡，使胶层膨胀而形成缩孔，影响粘结强度；
b.固化时间偏短，开放时间不长而影响产品的使用；
c.黏度大，胶层厚度不可控。
考虑到烟用卡纸与镀铝膜复合的工艺，急需一种黏度和初黏力适中、固化时间可控且无气泡释放、粘结强度优异的单组分无溶剂型湿气固化胶粘剂。
发明内容
针对现有技术的缺陷，本发明的目的是提供一种烟用卡纸复合用单组分无溶剂型湿气固化胶粘剂。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
本发明提供了一种用于烟用卡纸复合的单组分无溶剂型湿气固化胶粘剂，包括以下重量份数的各组分：
Figure BDA0002341454440000021
优选地，所述聚醚多元醇为聚氧化丙烯二醇、聚氧化丙烯三醇、聚四氢呋喃二醇中的至少一种。更优选为聚氧化丙烯二醇，分子量为2000-4000。
优选地，所述聚酯多元醇由二元羧酸与多元醇缩聚而成，包括聚己二酸乙二醇酯、聚己二酸丁二醇酯、聚己二酸己二醇酯、聚己二酸新戊二醇酯中的至少一种。更优选为聚己二酸新戊二醇酯，数均分子量为500-2000。
优选地，所述异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、1,6-己二异氰酸酯中的至少一种。更优选为2,4-二苯基甲烷二异氰酸酯和4,4-二苯基甲烷二异氰酸酯的混合物，如MDI-50。
优选地，所述聚醚多元醇和聚酯多元醇的质量分数各为30-70％；所述异氰酸酯的NCO摩尔数与聚醚多元醇和聚酯多元醇的总羟基摩尔数比值为2.00-5.00。
优选地，所述催化剂为叔胺类催化剂，包括三乙烯四胺、二乙烯三胺、五甲基二乙烯三胺、双吗啉二乙基醚、N-甲基吗啉、双吗啉三乙基醚中的至少一种。更优选为双吗啉三乙基醚。
优选地，所述的噁唑烷类物质作为除水剂，包括2-异丙基噁唑烷、2-异丙基-N-羟乙基-噁唑烷、R-4-苄基-1,3-噁唑烷酮、2,2-二氢噁唑烷中的一种以上。更优选为R-4-苄基-1,3-噁唑烷酮和2,2-二氢噁唑烷酮。
本发明还提供了一种用于烟用卡纸复合的单组分无溶剂型湿气固化胶粘剂的制备方法，包括以下步骤：
S1：在反应釜中加入聚醚多元醇和聚酯多元醇搅拌升温，真空下回流脱水；
S2：再向反应釜中加入异氰酸酯，与多元醇反应制得-NCO封端的聚氨酯预聚体；
S3：向反应釜中加入适量噁唑烷类物质和催化剂，并搅拌均匀；
S4：测定步骤S3制得的体系的NCO值和粘度，达到要求后冷却，灌装密封即得。
优选地，步骤S1中，所述搅拌升温至125℃，真空下回流脱水1h，控制多元醇中的水分含量小于0.05％。
优选地，步骤S2中，降温至55℃后加入所述异氰酸酯，所述反应温度为60-80℃，氮气保护，反应2-5h。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
1、本发明提供的单组分无溶剂湿气固化胶粘剂的固体含量100％，不含任何溶剂，因而复合后的产品不含残留溶剂而污染包装物。在生产过程中，也不会影响施工人员的健康。复合时，无须烘道预干燥，可降低设备投入成本；在单位面积上涂胶量少，与干式复合相比，无溶剂复合用胶粘剂的耗用量可节约50％左右，单位面积所用胶粘剂的成本降低约30％。
2、本发明提供的单组分无溶剂湿气固化胶粘剂固化过程中不会产生气泡，胶层无膨胀和缩孔现象，粘结强度明显提高；其固化时间较长，不影响产品的使用；黏度和胶层厚度可控。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
实施例1
一种烟用卡纸复合用单组分无溶剂型湿气固化胶粘剂，包括以下重量份数的各组分：
聚氧化丙烯二醇 60
聚己二酸新戊二醇酯 10
MDI-50 30
双吗啉三乙基醚 0.1
R-4-苄基-1,3-噁唑烷酮 0.8
所述胶粘剂的制备方法如下：
第一步：向反应釜中加入质量分数为60％的聚氧化丙烯二醇和10％聚己二酸新戊二醇，搅拌升温至125℃，真空下回流脱水1h，控制多元醇的水分含量小于0.05％。
第二步：降温至55℃后加入异氰酸酯MDI-50，加入量为异氰酸酯的NCO摩尔数与多元醇的羟基摩尔数比值为2.00-5.00，控制反应温度在60-80℃，氮气保护，反应2-5h。
第三步：先后加入噁唑烷类物质和催化剂，并搅拌均匀。
第四步：测定体系NCO残留值达到8-9％后，冷却至50℃，灌装密封即得产品。
实施例2
一种烟用卡纸复合用单组分无溶剂型湿气固化胶粘剂，包括以下组分：
聚氧化丙烯二醇 62.5
聚己二酸新戊二醇酯 7.5
MDI-50 30
双吗啉三乙基醚 0.1
R-4-苄基-1,3-噁唑烷酮 0.8
所述胶粘剂的制备方法与实施例1相同。
实施例3
一种烟用卡纸复合用单组分无溶剂型湿气固化胶粘剂，包括以下组分：
聚氧化丙烯二醇 65
聚己二酸新戊二醇酯 5
MDI-50 30
双吗啉三乙基醚 0.1
R-4-苄基-1,3-噁唑烷酮 0.8
所述胶粘剂的制备方法与实施例1相同。
实施例4
一种烟用卡纸复合用单组分无溶剂型湿气固化胶粘剂，包括以下组分：
聚氧化丙烯二醇 67.5
聚己二酸新戊二醇酯 2.5
MDI-50 30
双吗啉三乙基醚 0.1
R-4-苄基-1,3-噁唑烷酮 0.8
所述胶粘剂的制备方法与实施例1相同。
实施例5
一种烟用卡纸复合用单组分无溶剂型湿气固化胶粘剂，包括以下组分：
聚氧化丙烯二醇 68
聚己二酸新戊二醇酯 2
MDI-50 20
双吗啉三乙基醚 0.5
R-4-苄基-1,3-噁唑烷酮 1
所述胶粘剂的制备方法与实施例1相同。
实施例6
一种烟用卡纸复合用单组分无溶剂型湿气固化胶粘剂，包括以下组分：
聚氧化丙烯二醇 55
聚己二酸新戊二醇酯 10
MDI-50 40
双吗啉三乙基醚 0.01
R-4-苄基-1,3-噁唑烷酮 0.1
所述胶粘剂的制备方法与实施例1相同。
实施例7
一种烟用卡纸复合用单组分无溶剂型湿气固化胶粘剂，包括以下组分：
聚氧化丙烯三醇 50
聚己二酸新戊二醇酯 2
MDI-50 40
双吗啉三乙基醚 0.01
R-4-苄基-1,3-噁唑烷酮 0.1
所述胶粘剂的制备方法与实施例1相同。
实施例8
一种烟用卡纸复合用单组分无溶剂型湿气固化胶粘剂，包括以下组分：
Figure BDA0002341454440000051
Figure BDA0002341454440000061
所述胶粘剂的制备方法与实施例1相同。
实施例9
一种烟用卡纸复合用单组分无溶剂型湿气固化胶粘剂，包括以下组分：
聚氧化丙烯二醇 50
聚己二酸丁二醇酯 10
甲苯二异氰酸酯 40
双吗啉三乙基醚 0.01
R-4-苄基-1,3-噁唑烷酮 0.1
所述胶粘剂的制备方法与实施例1相同。
对比例1
一种烟用卡纸复合用单组分无溶剂型湿气固化胶粘剂，包括以下组分：
聚氧化丙烯二醇 70
聚己二酸新戊二醇酯 0
MDI-50 30
双吗啉三乙基醚 0.1
R-4-苄基-1,3-噁唑烷酮 0.8
所述胶粘剂的制备方法与实施例1相同。
对比例2
一种烟用卡纸复合用单组分无溶剂型湿气固化胶粘剂，包括以下组分：
聚氧化丙烯二醇 65
聚己二酸新戊二醇酯 5
MDI-50 30
双吗啉三乙基醚 0.6
R-4-苄基-1,3-噁唑烷酮 0.8
所述胶粘剂的制备方法与实施例1相同。
对比例3
一种烟用卡纸复合用单组分无溶剂型湿气固化胶粘剂，包括以下组分：
聚氧化丙烯二醇 65
聚己二酸新戊二醇酯 5
MDI-50 30
双吗啉三乙基醚 0.1
R-4-苄基-1,3-噁唑烷酮 0
所述胶粘剂的制备方法与实施例1相同。
对比例4
一种烟用卡纸复合用单组分无溶剂型湿气固化胶粘剂，包括以下组分：
聚氧化丙烯二醇 65
聚己二酸新戊二醇酯 15
MDI-50 30
双吗啉三乙基醚 0.1
R-4-苄基-1,3-噁唑烷酮 0.8
所述胶粘剂的制备方法与实施例1相同。
测试方法：
按照《胶粘剂粘度的测定》标准GB/T2794-1995的方法对本发明中的烟用卡纸复合用单组分无溶剂型湿气固化胶粘剂的粘度进行测定，测试结果如表1所示：
表1
Figure BDA0002341454440000071
Figure BDA0002341454440000081
将本发明中的烟用卡纸复合用单组分无溶剂型湿气固化胶粘剂用线棒刮涂于卡纸上，与镀铝膜进行复合，置于恒温恒湿环境(温度20℃，湿度60％)下进行固化。测试了发明实施例得到的产品1-5的应用性能，如表2所示：
表2
Figure BDA0002341454440000082
对比结果可看出，多元醇组分中引入聚酯多元醇能有效地调节胶粘剂的粘度，从而改善初黏力；加入噁唑烷除水剂能有效地解决胶粘剂容易产生气泡的问题，还能增加产品的储存时间；合适的催化剂添加量可以控制胶粘剂的固化速度，调节开放时间以改善产品的可操作性。
本发明具体应用途径很多，以上所述仅是本发明的优选实施方式。应当指出，以上实施例仅用于说明本发明，而并不用于限制本发明的保护范围。对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种用于烟用卡纸复合的单组分无溶剂型湿气固化胶粘剂，其特征在于，包括以下重量份数的各组分：
Figure FDA0002341454430000011
2.根据权利要求1所述的用于烟用卡纸复合的单组分无溶剂型湿气固化胶粘剂，其特征在于，所述聚醚多元醇为聚氧化丙烯二醇、聚氧化丙烯三醇、聚四氢呋喃二醇中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的用于烟用卡纸复合的单组分无溶剂型湿气固化胶粘剂，其特征在于，所述聚酯多元醇由二元羧酸与多元醇缩聚而成，包括聚己二酸乙二醇酯、聚己二酸丁二醇酯、聚己二酸己二醇酯、聚己二酸新戊二醇酯中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的用于烟用卡纸复合的单组分无溶剂型湿气固化胶粘剂，其特征在于，所述异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、1,6-己二异氰酸酯中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的用于烟用卡纸复合的单组分无溶剂型湿气固化胶粘剂，其特征在于，所述聚醚多元醇和聚酯多元醇的质量分数各为30-70％；所述异氰酸酯的NCO摩尔数与聚醚多元醇和聚酯多元醇的总羟基摩尔数比值为2.00-5.00。
6.根据权利要求1所述的用于烟用卡纸复合的单组分无溶剂型湿气固化胶粘剂，其特征在于，所述催化剂为叔胺类催化剂，包括三乙烯四胺、二乙烯三胺、五甲基二乙烯三胺、双吗啉二乙基醚、N-甲基吗啉、双吗啉三乙基醚中的至少一种。
7.根据权利要求1所述的用于烟用卡纸复合的单组分无溶剂型湿气固化胶粘剂，其特征在于，所述的噁唑烷类物质作为除水剂，包括2-异丙基噁唑烷、2-异丙基-N-羟乙基-噁唑烷、R-4-苄基-1,3-噁唑烷酮、2,2-二氢噁唑烷中的一种以上。
8.一种根据权利要求1所述的用于烟用卡纸复合的单组分无溶剂型湿气固化胶粘剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：在反应釜中加入聚醚多元醇和聚酯多元醇搅拌升温，真空下回流脱水；
S2：再向反应釜中加入异氰酸酯，与多元醇反应制得-NCO封端的聚氨酯预聚体；
S3：向反应釜中加入适量噁唑烷类物质和催化剂，并搅拌均匀；
S4：测定步骤S3制得的体系的NCO值达到8-9％时，冷却，灌装密封即得。
9.根据权利要求8所述的用于烟用卡纸复合的单组分无溶剂型湿气固化胶粘剂的制备方法，其特征在于，步骤S1中，所述搅拌升温至125℃，真空下回流脱水1h，控制多元醇中的水分含量小于0.05％。
10.根据权利要求8所述的用于烟用卡纸复合的单组分无溶剂型湿气固化胶粘剂的制备方法，其特征在于，步骤S2中，降温至55℃后加入所述异氰酸酯，所述反应温度为60-80℃，氮气保护，反应2-5h。
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