常用商标胶的研究现状

杨玉娜

（渭南职业技术学院，陕西 渭南 714026）

前 言

能将两种或两种以上同质或异质的制件或材料通过表面将其紧密结合成一个整体,固化后具有足够强度的有机或无机的、天然或合成的一类物质称为胶粘剂[1]。商标胶粘剂简称商标胶，是指用来粘贴标签的胶粘剂，在医药、食品等产品的包装过程中得到了广泛的应用[2～5]。随着社会的发展和工业水平的提高，包装行业对商标胶性能的要求越来越高。目前国内外主要的商标胶有淀粉类商标胶、蛋白类商标胶、化学类商标胶等。淀粉类商标胶具有原料成本低、来源广、环保性好等优点，但其存在生产工艺复杂、流动性差、易霉变等缺点；蛋白类商标胶虽是一种环保型胶粘剂，但因其原料来源有限、价格昂贵，不利于大规模推广；化学类商标胶疏水性能差且低温容易出现凝胶现象，又因在制胶、使用过程中会释放出有害气体，进而污染环境，危害人体健康，故在很大程度上限制了其市场推广和应用。因此为了提高商标胶的综合性能，扩展其在包装行业中的应用范围，国内外许多学者对商标胶的研制、应用、推广做了很多的研究[6～8]。本文对国内外常用的淀粉类商标胶、蛋白类商标胶、化学类商标胶的研究进展进行了综述。

1 淀粉类商标胶

淀粉[12]是一种多糖天然可再生高分子材料，常见的有木薯淀粉、小麦淀粉、玉米淀粉和马铃薯淀粉等，具有价格低、来源广、绿色环保、可再生等优势，受到了广大科研者的青睐。同时我国拥有着广阔的淀粉产业市场，相关企业不断壮大，深加工产品已经拓展到了数百种，种类得到了极大的丰富，包括淀粉糖、变性淀粉、功能性生物制品、柠檬酸、谷氨酸和燃料乙醇等，广泛用于纺织、汽车、食品、医药、材料、化工等行业。该行业在政府的大力倡导及相关企业的积极运作下，给传统农业注入了活力，带动了结构优化调整，加速了产业化和规模化经营，增加了农民的收入，促进了农业发展，进而对社会进步起到了促进作用。淀粉可与多种物质发生化学反应，是由于其分子链具有一定的亲水性，同时含有大量的糖苷键和羟基，可进行淀粉商标胶的研制。然而为了增大原淀粉胶粘剂的粘接强度及弥补性能不稳定、易霉变、流动性差和易脱标等缺陷，在其生产过程中通常需要加入甲醛，因而存在游离甲醛释放的问题，由于其污染周期长，难以根除，危害着人体健康和生态环境[9～14]。故国内外学者在采用淀粉对其他商标胶进行改性方面做了大量的研究工作。

陆雪良[15]以酸变性淀粉、聚乙烯醇等反应物为主要原料制备合成了啤酒商标胶，其产品具有环保性强、黏度大、耐水性高、流动性强，干燥迅速等优点，而且生产过程没有有毒有害物质的产生，产品生产工艺、使用方法简单、方便，同时可以完全满足贴标机的贴标要求。王庆蓉[16]通过水溶性丙烯酸对玉米淀粉进行改性，研制并合成了纸- 塑聚丙烯酸酯改性淀粉商标胶，其产品具有生产成本低、粘合性强、环保性强等优点，可用于食品、医药、工业等行业的塑料包装上商标纸的粘贴，该商标胶已在有关工厂得到应用，取得了较好的环境、经济效益，且粘接性好。杨欣静[17]采用H2O2对木薯淀粉进行氧化，再通过甲醛、尿素、脲醛树脂等物质对其进行复合改性，制备合成改性氧化淀粉粘合剂，提高了淀粉商标胶的耐水性能，通过仪器表征了产品交联反应中基团的变化，并探讨了反应机理，为淀粉商标胶的开发研制提供的了一定的理论支持。于虎[18]以玉米淀粉作为主要原料，采用KMnO4、NaOH 对其进行氧化、糊化，通过与聚乙烯醇、干酪素进行交联复合制备商标胶，并考察了各生产因素对产品胶黏度的影响，最终获得了良好的综合性能，且该工艺简单，成本低，应用前景良好。黄智奇[19]以淀粉为主要原料，通过三聚氰胺甲醛树脂对其进行改性，并对其产品结构进行了表征，验证其改性机理，该合成工艺使淀粉的结晶度得到了提高，进而增加了淀粉的粘结强度。朱清梅[20]以淀粉为主要生产原料，对其进行改性制得淀粉衍生物，并合成了改性淀粉环保廉价啤酒商标胶，同时提高了农产品附加值，且比酪素商标胶具有生产成本低的优势，能够满足金属箔高档啤酒贴标机的要求。王书丽[21]以淀粉、聚乙烯醇为主要原料，通过对原料用量、反应pH 值、交联剂、氧化剂等合成因素进行探索，并筛选了最佳合成工艺，该产品综合性能较好，能满足国内啤酒生产线20000～40000 瓶/h 的贴标速度要求，适合在该工业中的贴标机生产线上的应用。王艳明[22]以淀粉、聚乙烯醇和聚丙烯酰胺为原料，次氯酸钠为氧化剂，水为溶剂，三聚磷酸钠为交联剂，通过单因素实验探索了该实验的最佳合成工艺，生产出了稳定性好、粘接强度高、流动性好、成本低、无毒无害的商标胶，其性能符合现在国内对啤酒标签胶的要求，在啤酒工业生产过程中具有广阔的应用前景。

2 蛋白类商标胶

蛋白胶粘剂是将富含蛋白的物质作为主要原料，通过合适的方法、改性剂对其进行改性，制备出具有良好粘结性能的一类胶粘剂的总称[23]，具有初粘力强、固化快、耐水性好、无污染、碱洗涤性好等优点，是各行业十分理想的胶粘剂基础材料。按其中蛋白的来源不同可以分为植物蛋白胶粘剂和动物蛋白胶粘剂。国内植物性蛋白类商标胶主要有花生蛋白商标胶、大豆蛋白商标胶等，其来源广，可再生性强，反应活性高，并且是一种可再生资源，其天然的多极性基团结构特性与胶结材质容易发生化学结合反应，使其很适合做标签胶粘剂。同时由于大豆蛋白制成胶粘剂，减少了对石油资源的依赖，实现了循环经济模式。而国内动物性蛋白类商标胶主要有骨胶、酪蛋白胶等，但是由于国内蛋白价格昂贵，使其生产成本大大提高，加上缺乏相关的生产技术，所以国内大多蛋白商标胶仍然需从国外进口[24]，故国内外学者常常对蛋白类商标胶进行改性以达到降低其加工成本的目的，进而扩大其应用范围。

李海旺[25]以淀粉为改性剂对合成的大豆蛋白商标胶进行了改性，并通过单因素实验探索了原料用量、反应时间、反应温度对其改性产品性能的影响，并通过正交优化试验，获得了淀粉改性大豆蛋白标签胶的最佳合成工艺条件，且其产品的性能指标基本达到了目前市场上销售的干酪素胶性能，有望进行市场推广。蒋小友[26]采用干酪素为其主要成膜物,以乙酸钠、碳酸钠为辅助分散剂、淀粉为助剂、硫酸锌为交联剂制备商标胶，通过单因素实验讨论了各反应物用量对其制备及综合性能的影响，并讨论了各反应物之间的影响因素，获得了最佳合成工艺的最佳指标。周学林[27]以聚乙烯醇为改性剂，对合成的干酪素商标胶进行改性，以达到降低其生产成本的目的，同时在其研制的过程中，探索了改性剂、分散剂、交联剂用量及反应pH 值、时间、温度等因素对改性干酪素商标胶制备及综合性能的影响，该产品可用于啤酒瓶封口金属标签、商标的粘接，同时具有回收易清洗、流动性、耐水性强、黏度大等优点，在啤酒厂进行多次粘接实践表明，适宜于36000瓶/h 以上啤酒生产线的使用，其性能已达到进口干酪素商标胶的指标，进而可以代替进口产品的应用，且价格是国内同类产品的70%，具有一定的优势。卞科[28]采用正十二硫醇为改性剂，对合成的大豆蛋白商标胶进行了改性。通过单因素试验法考察了反应物用量、pH 值、时间等反应因素对产品耐水性、黏度、粘接力等性能的影响，并采用正交试验法进一步优选出了合成该胶的最佳工艺，得到了综合性能相对较好的商标胶。

李萌萌[29]以花生蛋白为主要原料，采用微波法对其合成的啤酒商标胶进行了改性。并讨论了花生蛋白用量、微波功率、改性温度及时间等因素对其合成工艺的影响，以黏度、粘结强度和抗水性为评价指标，采用正交实验优选出了最佳改性工艺，且改性后的花生蛋白商标胶的黏度明显高于改性前。王璇[30]以分离大豆蛋白、木薯淀粉为主要材料，以尿素、交联剂等对其进行改性获得了大豆蛋白商标胶，通过单因素实验探索了原料、尿素、交联剂等用量对合成条件的影响，并优选出了最佳合成工艺，该制备工艺简单，在此条件下制备的标签胶具有较好的综合性能，其黏度为6670mPa·s，粘接力为184N，耐常温水性（20±2）℃≥240h。王刚刚[31]以尿素、淀粉分别为分散剂、助剂，研究制备了以酰化干酪素为成膜物的酰化酪蛋白商标胶，并采用单因素、响应曲面法分别对合成工艺进行了优化，探讨了在一定的温度下尿素、淀粉、硼砂、水溶解性等因素对产品制备与性能的影响，总结并选取了合成酰化酪蛋白商标胶的最佳工艺条件，同时在环保性、粘接力等性能方面与市场销售的蛋白胶相比而言具有一定的优势，可应用于家具粘贴、贴标等领域。

王传霞[32]研究了以干酪素、聚丙烯酸酯乳液为主要原料制备改性干酪素商标胶的工艺，通过单因素实验讨论了主要原料、新型金属交联剂、分散剂等用量以及反应pH 值、温度、时间等因素对干酪素标签胶的制备与性能的影响，并获得了新型聚丙烯酸酯液改性干酪素标签胶的工业化生产工艺。该产品用于啤酒标签的粘接，具有初粘力强、性能稳定、成本低廉等优点，且适宜于36000 瓶/h 以上啤酒生产线的使用，性能已达到进口酪素胶指标，可以代替进口产品。姜朝阳[33]以干酪素和丙烯酸酯乳液为主要原料，通过实验讨论、探索了原料、助剂、交联剂、分散剂用量及反应温度、pH 值等对商标胶性能的影响，并获得了制备新型耐水干酪素标签胶的最佳合成工艺，经啤酒厂多次试验后该标签胶完全满足啤酒厂20000～60000 瓶/h 的高速贴标机的生产要求，而且能完全替代进口同类产品。

3 化学类商标胶

化学商标胶是通过化学反应生产或通过合适的化学方法、化学试剂对其进行改性，而制备成具有良好粘结性能的一类胶粘剂的总称。虽具有生产简便、成本低廉、产量高等优点，但因其会产生污染、毒素等缺点，不能满足当前环保发展的主题要求。同时由于人们环保意识逐渐提高，化学胶的推广受到了一定限制[34]。目前，国内使用较多的化学胶是聚乙烯醇商标胶，其具有优良的透明性和光泽度，产品原料价格低，因而在进行商品包装时，有利于提高商品的价值，是比较有发展前景的一种化学商标胶，但其耐水性方面存在不足和低温时易出现凝胶的现象，合成过程需加入有害物质，故限制了其市场推广与应用[35]。因而国内外学者纷纷对化学胶进行改性，以提高其综合性能，降低其污染程度。

苏秀霞[36]以硫酸铝、淀粉分别为无机交联剂、分散剂，制备合成了改性聚乙烯醇商标胶，采用单因素实验法以耐冰水性能作为考察因素，并获得了最佳合成工艺。通过产品表征并对合成产品的影响因素进行探讨，研制合成了具有耐冰水性能佳、凝固点低、环保无毒、生产成本低等优势的改性聚乙烯醇商标胶。石松林[37]以聚乙烯醇为主要成膜物，并以尿素、锆化合物分别为成膜物、交联剂，通过交联反应合成了改性聚乙烯醇商标胶，同时探索了各反应物用量对产品性能的影响，并筛选了最佳的合成工艺。其产品具有成本低、初粘力强、耐水性好、干燥速度高等优势，可以满足高速啤酒生产线贴标需要并获得了良好的效果，可以替代酪素胶以降低生产成本。苏秀霞[38]以甲苯二异氰酸酯、羧酸类有机物分别为化学交联剂、酯化改性剂，合成了改性聚乙烯醇商标胶。采用单因素试验法探索了各反应物、反应条件对产品性能的影响，获得了最佳合成工艺。使其改性聚乙烯醇商标胶耐冰性、黏度都得到了明显提高，并对其产品性能进行了表征，探讨了反应原理。

周丽[39]通过硫酸锌、硫酸铝复合改性剂对聚乙烯醇商标胶进行了改性，以黏度、耐水性为主要考察指标，采用单因素实验法优选出制备改性聚乙烯醇商标胶的最佳工艺条件，并对其产品性能进行了表征，其黏度、耐水性均明显优于纯聚乙烯醇商标胶，同时具有绿色环保、生产成本低等优势。杨玉娜[2]采用糯玉米淀粉对聚乙烯醇商标胶进行了改性，同时通过单因素实验考察了糯玉米淀粉用量、反应温度、尿素用量等因素对啤酒商标胶性能的影响，并优选出了制备合成糯玉米淀粉改性商标胶的最佳合成工艺。该产品提高了农产品玉米的附加值，而且成本低、耐水性高，有望得到推广。

4 结 论

国内对商标胶的研究与开发尚有很大的空间，蛋白类商标胶在黏度、外观、耐水性、保质期等方面有很大的优势，但其生产成本较高，制约了该类商标胶的发展；淀粉类商标胶具有生产成本低、环保等优点，但其也有保质期短、容易凝固等缺点，使其不能大规模生产；化学类商标胶存在的最大问题是生产过程及产品不能达到环保标准。因此，为了满足商标胶在工业生产的需要,还需研究人员加大各类商标胶的综合研究，以达到生产原料的优缺点进行互补，进而研制出具有生产工艺简单、成本低、原料来源广、环保性高等优势的商标胶。