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鍍鋁復(fù)合薄膜膠粘劑
2012-05-22 14:53:02   作者:   來源:   評論:0 點擊:

  一直致力于特種復(fù)合膠的研制,以求服務(wù)于包裝行業(yè),已經(jīng)完成的特種膠有135℃高溫蒸煮膠、121℃蒸煮膠、抗介質(zhì)膠、鍍鋁膜復(fù)合膠、快速固化膠、洗衣粉袋專用膠及其他專為包裝企業(yè)設(shè)計的膠粘劑品種。本文介紹的是我公司最新研制的新型鍍鋁膜膠粘劑。

  鍍鋁復(fù)合薄膜是將鍍鋁薄膜(VMPET、VMBOPP、VMCPP和VMCPE)與塑料薄膜復(fù)合在一起,形成一種帶有鋁光澤的包裝材料。因其具有良好的阻隔性能,耐穿刺、耐高低溫、耐水煮性能和不透光、不透濕、不透氣,在食品、保健品、醫(yī)藥和化妝品等包裝方面獲得了廣泛的應(yīng)用。以前市場上的鍍鋁復(fù)合薄膜剝離強度太低,北京高盟化工有限公司于1998年推出了YH501S鍍鋁膜專用膠粘劑,使鍍鋁復(fù)合薄膜的強度有很大提高,但存在塑/塑復(fù)合強度不如普通膠、體系活性高、操作不方便、不耐100℃水煮等缺點。為了適應(yīng)市場的需要,我們在YH501S鍍鋁膜專用膠粘劑基礎(chǔ)上,重新進行分子結(jié)構(gòu)設(shè)計,研制出一種新的多用途、高強度、耐水煮鍍鋁復(fù)合薄膜用膠粘劑。

  一、試驗部分

  1.主要原材料

  對苯二甲酸二甲酯,工業(yè)級(北京化工廠);間苯二甲酸,工業(yè)級(燕山石化);己二酸,工業(yè)級(遼寧化工廠);二甘醇,工業(yè)級(金山石化);乙二醇,工業(yè)級(金山石化);二異氰酸酯,工業(yè)級(拜爾公司);乙酸乙酯,工業(yè)級(天津);催化劑(自制);VM10固化劑(自制)。1#材料為滿版印刷BOPP薄膜(20μ)/鍍鋁CPP(VMCPP)薄膜,青島廠家提供;2#材料為滿版印刷BOPP薄膜(28μ)/鍍鋁CPP(VMCPP)薄膜,北京廠家提供;3#材料為滿版印刷BOPP薄膜(35μ)/鍍鋁CPP(VMCPP)薄膜,河北廠家提供;

  2.設(shè)備、儀器

  HIROSHIMA復(fù)膜機(日本),復(fù)合速度為50~70M/MIN;BLD-200S電子剝離試驗機。

  3.聚酯多元醇的合成

  將計量的對苯二甲酸二甲酯、二甘醇及催化劑進行酯交換反應(yīng),待甲醇出至理論量時,再加入計量的間苯二甲酸、己二酸、乙二醇進行混合酯化反應(yīng),達到理論出水量后,在真空狀態(tài)下縮聚,每隔一段時間取樣分析酸值、羥值,合格后出料,得到分子量為2000左右的聚酯多元醇。

  4.粘合劑主劑的合成

  將計量的聚酯多元醇,二異氰酸酯及部分乙酸乙酯加入反應(yīng)釜中,升溫到一定的溫度后保溫數(shù)小時,取樣分析粘度、固體含量、羥值,合格后降溫,加入助劑及乙酸乙酯攪拌均勻即得到粘合劑主劑,商品牌號為YH501SL。

  5.性能測試

 、偃軇埩袅吭囼灐0碮Y0235-1996藥品包裝用復(fù)合膜(通則)5.5溶劑殘留量的檢驗進行。

  ②剝離強度。按BB2790-81,測量180℃剝離強度。

  二、結(jié)果與討論

  1.膠粘劑設(shè)計原理

  鍍鋁復(fù)合薄膜是將鍍鋁薄膜與塑料薄膜復(fù)合在一起。

  根據(jù)示意圖可知,影響鍍鋁復(fù)合薄膜剝離強度主要有以下幾個因素:

 、倌z粘劑本體強度及膠粘劑的本質(zhì);

  ②BOPP或PET薄膜和膠粘劑界面強度;

  ③膠粘劑和VM界面強度;

  ④VM和CPP或PET薄膜界面強度。

  用普通雙組分聚氨酯膠粘劑粘合鍍鋁復(fù)合薄膜,復(fù)合薄膜剝離強度很低,其剝離破壞主要發(fā)生在VM-CPP界面,鍍鋁膜完全轉(zhuǎn)移,180℃剝離強度小于0.3N。這說明膠粘劑本體強度、BOPP或PET薄膜和膠粘劑界面強度、膠粘劑和VM界面強度都高于VM和CPP界面強度。事實上未復(fù)合以前,VM和CPP或PET薄膜界面強度遠大于0.3N。因此,膠粘劑的性質(zhì)即膠粘劑的本質(zhì)--膠粘劑的組成、分子結(jié)構(gòu)、分子量分布、單體殘存量等對鍍鋁層產(chǎn)生很大的影響,進而影響剝離強度和溶劑殘留量。(未完待續(xù))'若膠粘劑分子結(jié)構(gòu)設(shè)計不合理,軟硬段比例不合理,分子量分布太寬,單體殘存量高,不僅影響膠粘劑本體強度、BOPP和膠粘劑界面、膠粘劑和VM界面強度,還將影響VM和CPP界面強度以及溶劑殘留量。

  雙組分聚氨酯膠粘劑是由含羥基基團-OH組成的主劑和含異氰酸酯基基團-NCO組成的固化劑組成。使用時將主劑和固化劑按一定比例混合均勻,經(jīng)化學(xué)反應(yīng)進行分子擴鏈后形成高分子量的聚合物。作為膠粘劑的使用,聚氨酯的組成、分子結(jié)構(gòu)、分子量分布等對粘接有重要的影響。聚氨酯可認為是一種含有軟鏈段和硬鏈段的嵌段共聚物,軟段由聚酯、聚醚、聚烯烴等低聚物鏈段組成,非常柔順,呈無規(guī)卷曲狀態(tài),由于其玻璃化溫度低于室溫,稱之為橡膠相;硬段由芳香基、取代脲基、氨基甲酸酯、脲基甲酸酯、縮二脲等基團組成,在常溫下伸展成棒狀,不容易改變其構(gòu)形構(gòu)象,內(nèi)聚能很大,彼此締合在一起形成許多微區(qū)小單元,這些微區(qū)小單元的玻璃化溫度遠高于室溫,在常溫下呈玻璃態(tài)、冷晶或微晶,稱之為塑料相。由于兩種鏈段的熱力學(xué)具有不相容性,會產(chǎn)生微觀相分離,在聚合物基體內(nèi)部形成相區(qū)或微相區(qū)。

  聚氨酯優(yōu)良的性能可用兩相形態(tài)學(xué)來解決:硬段相提供多官能度物理交聯(lián),即形成氫鍵而交聯(lián),起增強作用;軟段被硬段區(qū)增強。因為鋁、塑料膜等的物理性能差異較大,如果膠粘劑結(jié)構(gòu)設(shè)計不合理,固化過程中會產(chǎn)生應(yīng)力集中;此外,雙組分聚氨酯膠粘劑是通過主劑和固化劑混合后,發(fā)生化學(xué)反應(yīng)形成大分子聚合物(固化)進行粘接的,這一過程所需時間較長,常溫下一般需要48H。在這期間,膠粘劑中的殘存單體和小分子聚合物將通過鍍鋁層進入VM層和CPP層的界面,由于膠粘劑的固化收縮以及鋁、CPP線漲系數(shù)不同產(chǎn)生應(yīng)力而降低VM層和CPP層的結(jié)合強度。

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