浅析染发剂对软包胶粘剂的腐蚀影响

吕忠元 徐萍萍 刘柯兰 叶桂香

（万华化学（北京）有限公司）

1. 引言

日用化学品是软包装的重要应用领域之一，与食品内容物相比，日化品中添加的化学成分更为多样复杂，因而其对软包胶粘剂的影响也更明显。但正是由于日化品添加物的复杂性，加之软包胶粘剂并非直接与内容物接触，所以其作用过程及机理的研究具有一定难度，相关的应用研究方法并不健全。

本文以染发剂作为具体案例，通过傅里叶变换红外光谱（FTIR）、气相质谱联用仪（GC-MS）等仪器手段，建立相关评价方法，对染发剂的组成、迁移物质成分及其对软包胶粘剂的腐蚀机理进行了系统研究，为日化品包装应用提供一定的数据参考。

2. 实验部分

2.1 设备、材料与试剂

Agilent 7890B-5977A 气相色谱-质谱仪：美国Agilent 科技有限公司；电子天平：美国梅特勒有限公司；烘箱：日本埃斯佩克公司。

染发剂：市售，A/B 剂型；胶粘剂：实验室合成；乙二醇：上海阿拉丁生化科技股份有限公司。

2.2 实验处理

染发剂成分分析：采用溶剂沉淀离心分离的方法，取上清液进样GC-MS 测试。

染发剂穿透物质分析：将染发剂承装于流延聚丙烯（CPE）薄膜内，接触面积比为2.2 dm2/20 g 内容物，其外部用乙二醇作为吸收载体。将上述样品放置50℃/7 天后，取外部乙二醇，通过GC-MS 测试其新增成分。

染发剂对胶体腐蚀性分析：将胶粘剂按配比混合并充分固化后，制成膜片。取1 g 膜片浸泡于染发剂内，放入50℃烘箱中7 天。取出膜片，观察其外观及力学强度变化。

浸泡后染发剂成分分析：取浸泡后的染发剂，采用溶剂沉淀离心分离的方法，取上清液进样GC-MS 测试其中是否含有胶粘剂成分。

染发剂对剥离强度的影响：将染发剂用OPP/AL/PET/PE（结构由外到内）复合膜热封封装，放置在50℃烘箱中进行老化。测试不同时间下的剥离强度数值，测试标准参考GB/T 8808-1988。

3. 结果与讨论

3.1 染发剂成分分析

重点关注染色剂中的小分子物质，因其分子量低，穿透力强。GC-MS 结果如下：

图1. 染发剂A 剂提取液GC-MS 谱图

图2. 染发剂B 剂提取液GC-MS 谱图

表1 染发剂A 剂提取液小分子物质检出物

表2 染发剂B 剂提取液小分子物质检出物

从GC-MS 结果看：染发剂A 剂和B 剂中的成分有一定差异：A 剂中有多种胺类和醇类，包括对苯二胺、十六醇和十八醇等；B 剂中则出现较大量的磷化氢，另有较多醇类物质。

3.2 染发剂迁移物质分析

取处理后的乙二醇，进样GC-MS 测试，结果如下：

图3. 染发剂A 剂迁移物GC-MS 谱图

表3 染发剂迁移物质

图4. 染发剂B 剂迁移物GC-MS 谱图

结果显示，染发剂相关成分确实可以穿透CPE 膜，其中：

（1）染发剂A 剂中，对苯二胺、十六醇、十八醇均可穿透PE 膜。

（2）染发剂B 剂中，十六醇、十八醇均可穿透PE 膜，磷化氢未穿透。

3.3 染发剂对胶粘剂的影响分析

将胶体膜片放入染发剂中浸泡，测试分析其对胶体的影响。

3.3.1 外观及力学强度变化分析

选用两种类型的胶粘剂，对比浸泡前后胶粘剂膜片的外观变化，具体如下：

图5. 胶粘剂在染色剂中浸泡前后对比

结果显示：

胶粘剂膜片中肉眼可见嵌入了很多染发剂，颜色发生明显变化：在A 剂中的胶膜偏紫色；而在B 剂中的胶膜偏黄色。同时手撕胶膜发现，其力学强度明显变差（此处因膜片尺寸原因未进行力学性能数值测试）。

由此说明，无论是A 或B 剂，其接触胶粘剂后，均会对后者产生明显的腐蚀作用。

3.3.2 化学结构变化分析

将膜片从染发剂中取出后，清洗干净后，进行FT-IR 测试，具体如下：

图6. 膜片浸泡前后FT-IR 谱图

表4 膜片浸泡前后FT-IT 测试结果

结果显示：经A/B 剂浸泡后，胶粘剂的氨基甲酸酯峰强度均出现不同程度地降低，说明染发剂对胶粘剂的化学结构产生了腐蚀。尤其是A 剂对胶粘剂腐蚀更为明显，推测为胺和醇双重作用下导致的降解更为明显。

3.3.3 浸泡后染发剂分析

取胶黏剂1-浸泡后的染发A 剂5.0g，用溶剂溶解，离心分离后，取上清液测试，结果如下：

图7. 染发剂浸泡前后成分分析

结果显示：在染发剂A 剂中，均未发现胶粘剂的成分信息，这说明氨基甲酸酯键虽然遭到破坏降解，但其并未完全分解为小分子单体类物质，而仅为部分降解。

3.4 染发剂对剥离强度的影响

使用胶粘剂-1，复合OPP/AL/PET/PE 结构，熟化完成后用于承装染发剂，分析其剥离强度随老化时间的变化，具体如下：

表5 剥离强度衰减数据

结果显示：

（1）PET/PE 层：剥离强度随老化时间延长，出现了明显衰减，这说明染发剂穿透PE 膜，且对胶粘剂腐蚀，造成了强度降低。

（2）AL/PET：剥离强度在30 天后，只出现轻微衰减。这说明PET 对染发剂中相关成分具有一定的阻隔性。

（3）OPP/AL：观察期内剥离强度未出现明显衰减。这一现象产生，一方面是由于中间层PET已经对染发剂成分进行了一定阻隔，另一方面AL层对染发剂也具有良好的阻隔效果。

4. 结论

以A/B 型染发剂作为研究内容物，以聚乙烯（PE）膜作为阻隔层，通过建立相关检测手段和方法，对上述典型日化品的迁移及腐蚀情况做了系统研究，得到结论：所研究染发剂的有效迁移成分主要为胺类及醇类，其与聚氨酯胶粘剂长期接触时，会导致胶粘剂中氨基甲酸酯键破坏，进而影响胶粘剂的粘接性能。建议使用功能型胶粘剂（诸如万华化学WANNATE®系列耐介质专用胶）应对此类特殊内容物，同时增加 PET、AL等有效阻隔层也是可行手段之一。