无溶剂胶黏剂助力于功能性塑料软包装材料的发展

赵有中

（上海康达化工新材料股份有限公司，上海胶黏剂工程技术研究中心）

随着近几年无溶剂复合工艺的快速发展，无溶剂复合工艺不仅应用于普通产品的复合，也逐渐应用在耐高温蒸煮、耐介质以及耐含镀铝层的高阻隔包装薄膜等功能型包装材料的复合上。本文主要针对无溶剂胶黏剂在功能型塑料软包装材料的复合方面做一些简要的介绍。

1.蒸煮材料复合用无溶剂胶黏剂

耐高温蒸煮袋，是指用耐蒸煮的胶黏剂将PET、PA、Al箔、CPP等薄膜材料复合在一起制成袋状用于包装食品、医疗器具等，并能经受高温蒸汽加热杀菌的复合膜袋，也称可蒸煮的软包装或软罐头，软包装食品以其轻质、方便、保鲜期长、卫生、易储存、易拆开等特点，适应了人们日常生活的需要。

无溶剂复合应用于蒸煮包装主要有以下几方面需要改进和提高：

① 与部分油墨匹配性差，造成耐蒸煮性能下降——蒸煮型无溶剂胶黏剂应用于透明蒸煮包装一般情况下不会出现分层现象。但当无溶剂胶黏剂与油墨出现匹配性差的问题时，就会造成该油墨处剥离强度较透明和其他色墨处的剥离强度明显变差，并且蒸煮后在该色墨处容易出现分层的现象。

② 一般只能耐 121℃蒸煮——对于大部分蒸煮包装，一般要求121℃蒸煮40分钟。很多软包装厂家的杀菌温度控制在 118℃～120℃，最高温度不超过121℃的情况下，使用耐121℃蒸煮的无溶剂胶黏剂不会出现质量问题。而对于有些厂家为保证质量按照大于121℃ 条件下进行杀菌的包装材料就要求蒸煮型无溶剂胶黏剂能够耐125℃甚至更好的温度才能够保证复合后的产品不出现质量问题。这就对胶黏剂的耐温性能提出了更高的要求，目前市场上只能耐 121℃蒸煮胶就很难满足软包装用户的使用要求。

③ 成本较高、价格相对昂贵——对于大部分蒸煮型无溶剂胶黏剂主要采用成本相对较高的耐蒸煮的聚酯多元醇做为原料，这就造成耐蒸煮无溶剂聚氨酯胶黏剂成本和售价明显高于普通的无溶剂胶黏剂一大截，造成在实际的推广过程中的成本优势体现的没有那么明显。

康达新材的无溶剂胶黏剂最新研究成果改变了以前通过加入耐高温的聚酯树脂来提高耐蒸煮性能的思路，引进新的耐高温基团。从下图1中可以看出，最新体系的无溶剂蒸煮胶不仅成本上较原来的蒸煮型产品有很大优势，同时大大改善了无溶剂胶黏剂与蒸煮性能以及与油墨的匹配性问题。

图1 蒸煮型无溶剂胶黏剂数据对比图

表1 某品牌蒸煮型产品的测试数据

表2 胶黏剂T型剥离强度对比参考

2.耐介质材料复合用无溶剂胶黏剂

随着复合软包装材料应用范围的日益扩大，它不仅用在食品药品的包装方面，还用在日用品、化装品、洗涤用品、卫生用品、农药和某些化学药品的包装方面，所以对功能性的要求更迫切了。研究开发具备抗酸、碱、辣、咸、油的功能，以及具备抗苯、甲苯、二甲苯、酯、烃、酒、表面活性剂、含量小于20%的DMF有机溶剂混合液、农药等腐蚀的功能。无溶剂胶黏剂是也是无溶剂发展的一个趋势，其经充分熟化后的复合膜应能够包装含甲苯、二甲苯、少量DMF、醇类、酯类，烃类混合溶剂的液体农药。

对于食品包装材料可以分为塑塑包装材料和铝塑包装材料，康达新材针对这两类包装材料的耐介质性能进行了研究。复合好的包装袋内分别装 5%NaCl水溶液、50%醋水溶液以及装油、辣酱等内容物经121℃，40min蒸煮后，又在80℃条件下放置72小时，外观完好，无分层、破袋和隧道效应。剥离强度在蒸煮前可以达到5-6N/15mm，蒸煮后亦可以4-5N//15mm，甚至材料破坏。

3.含镀铝层的高阻隔性包装薄膜

镀铝材料复合（尤其是 VMPET）最容易产生的问题是镀铝层转移，造成复合材料基本没有强度，在复合工艺上表现的尤为明显。当然镀铝层发生转移的原因有很多种，包括镀铝材料、复合工艺、胶黏剂本身特性等等。仅从胶黏剂的角度考虑，可以通过调整胶黏剂的配方来最大程度的降低镀铝层转移的问题发生。

目前软包装材料复合用无溶剂胶黏剂所用的原料主要为异氰酸酯和多元醇。

异氰酸酯组份主要为二苯基甲烷二异氰酸酯（MDI），其可以分为三种异构体，按下图顺序依次分别为 4，4`-二苯基甲烷二异氰酸酯，2，4`-二苯基甲烷二异氰酸酯和2，2`-二苯基甲烷二异氰酸酯。

4，4`- MDI

2，4`- MDI

多元醇一般为聚醚多元醇和聚酯多元醇，由于其结构是链型的（如下图结构式）。

聚醚多元醇

聚酯多元醇

分子链中的RR’R’’可以有很多种变化，当 RR’R’’为直链性结构时，胶黏剂固化后比较柔软，镀铝不容易转移；当RR’R’’为一些立体环状结构时，固化后的剥离强度相对较高，但镀铝也容易转移，一旦发生镀铝转移，剥离强度则几乎为零。对于含镀铝层的高阻隔性包装薄膜的复合就要合理的设计分子结构，来控制固化后的胶层既要不发生转移，也要有较高的剥离强度，同时还要兼顾无溶剂胶黏剂的操作工艺性能。

表2为康达新材最新的无溶剂胶黏剂产品与溶剂型胶黏剂对不同材料复合后剥离强度的对比数据，特别是对镀铝材料复合在剥离强度方面有了明显的提高。

无溶剂胶黏剂应用于软包装材料的复合工艺技术已经相对比较成熟，发展较为迅速，特别是在功能型材料复合方面也有很大进展，在目前环境保护的严峻形势下，无溶剂胶黏剂必将助力于软包装复合领域向无VOCs排放的工艺的发展。