干法復(fù)合工藝中, 膠粘劑是影響復(fù)合薄膜品質(zhì)性能的關(guān)鍵因素, 因此食品包裝復(fù)合薄膜用膠粘劑應(yīng)具備下述性能:

     1、粘合性復(fù)合包裝薄膜使用的基材有塑料、鋁箔等, 而塑料又分很多種類, 要將這些表面特性不同的薄膜粘接在一起, 要求膠粘劑必須具有同時(shí)能粘合兩種不同薄膜材料的性能。

     2、柔軟性以塑料為主的復(fù)合材料, 又稱軟性包裝材料, 其受歡迎的主要原因就是其輕柔性。這除了本身要柔軟、可折疊外, 膠粘劑本身也要具備這種性能。如果膠膜堅(jiān)硬、性脆、不可折疊, 則失去了包裝的意義。

     3、耐熱性許多食品包裝在制造加工操作中要經(jīng)受高溫(180 ～ 220 ℃), 例如, 熱封制袋, 對(duì)包裝好的食品經(jīng)高溫殺菌以及蒸煮食品等, 這就不僅僅要求各種基材薄膜經(jīng)受起高溫的考驗(yàn), 所使用的膠粘劑也能經(jīng)受得起高溫的考驗(yàn), 否則, 經(jīng)高溫處理后的薄膜分層剝離, 就不是復(fù)合包裝薄膜了。這一點(diǎn)必須在選用膠粘劑時(shí)慎重考慮。

     4、耐寒性許多食品包裝后要低溫冷藏或冷凍保存, 這就要求包裝薄膜本身能耐低溫。如果膠粘劑在低溫下發(fā)生變硬、發(fā)脆、分層、剝離、脫膠等現(xiàn)象, 則不符合要求。

     5、抗介質(zhì)性食品本身是一種成分非常復(fù)雜的物質(zhì), 含水、油、鹽、酒, 還有辣、香料, 甚至醋酸、檸檬酸、乳酸、糖、硫化物、氧化物等。面對(duì)這些復(fù)雜的成分, 包裝后又要受高低溫處理和長期貯存的考驗(yàn), 要保持包裝薄膜的完美無缺, 除了基材薄膜本身的優(yōu)良抗介質(zhì)侵蝕能力外, 膠粘劑的穩(wěn)定性也很重要, 要能抵抗各種介質(zhì)的侵蝕, 否則會(huì)引起復(fù)合薄膜分層剝離, 失去包裝作用。

     6、安全衛(wèi)生性食品包裝復(fù)合薄膜所保護(hù)的、所包裝的東西是直接入口的, 為了對(duì)消費(fèi)者身體的健康安全負(fù)責(zé), 不僅基材薄膜要無味、無臭、無毒, 所使用的膠粘劑也要具有相同的性能, 安全衛(wèi)生性是世界各國都十分重視的大問題。

     針對(duì)以上所述, 結(jié)合水性聚氨酯膠粘劑的特性,對(duì)水性聚氨酯膠粘劑應(yīng)用于制備復(fù)合薄膜的不足之處進(jìn)行分析, 并提供以下改善方法:

     ①因分子結(jié)構(gòu)中有親水基團(tuán), 其耐水性及耐溶劑性欠佳。為改善其耐水性及耐溶劑性, 研究措施很多, 其中較有效的措施是通過交聯(lián)。交聯(lián)方法分內(nèi)交聯(lián)和外交聯(lián)兩種。

     內(nèi)交聯(lián)是指制備過程中即已完成架橋及交聯(lián)行為。內(nèi)交聯(lián)法常因不慎交聯(lián)過度, 致使預(yù)聚體無法于水中分散。若分散同時(shí)交聯(lián), 易生成沉淀而分層。即使無上述現(xiàn)象發(fā)生, 具網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的水性聚氨酯往往在室溫下的潤濕性和成膜性欠佳。

     外交聯(lián)是指向水性聚氨酯中外加交聯(lián)劑, 相當(dāng)于雙組分體系, 即在使用前添加交聯(lián)劑組分于水性聚氨酯主劑中, 在適合的干燥成膜條件下, 產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng), 形成交聯(lián)的膠膜。與內(nèi)交聯(lián)法相比, 所得乳液性能好, 并且可根據(jù)不同的交聯(lián)劑品種及用量, 調(diào)節(jié)膠膜的性能。

     外交聯(lián)法是目前工業(yè)上應(yīng)用最廣的一種方法。通常交聯(lián)可提高水性聚氨酯膠膜的耐溶劑、耐熱蠕變以及膠接力學(xué)性能等。按反應(yīng)官能團(tuán)分, 其適用交聯(lián)體系有：

     含羧基—(COOH)基團(tuán)　三聚氰胺/甲醛、多官能度氮雜環(huán)丙烷、碳化二亞胺、環(huán)氧樹脂、鋅或鋯鹽的離子性交聯(lián)劑;

     含羥基—(OH)基團(tuán)　三聚氰胺/甲醛、環(huán)氧樹脂、屏蔽異氰酸酯交聯(lián)劑;

     含胺—(NH)基團(tuán)　三聚氰胺/甲醛、環(huán)氧樹脂、屏蔽異氰酸酯交聯(lián)劑、水分散性多異氰酸酯、氮雜環(huán)丙烷交聯(lián)劑。

     ②水性聚氨酯膠粘劑的初粘性低也是阻礙它廣泛應(yīng)用的因素之一。除加入增粘劑改善外, 大日本油墨和化學(xué)品公司引入環(huán)氧樹脂制成的水性聚氨酯, 顯示出良好的初粘性, 且其耐水性、耐溶劑、耐熱蠕變, 密著性能也得到明顯改善。

     ③由于水的比熱和蒸發(fā)潛熱高, 水性聚氨酯的干燥性很差。提高水性聚氨酯固含量可改善其干燥性。設(shè)法將固含量提高到50%以上是國外研究課題之一。因提高固含量往往導(dǎo)致制品不穩(wěn)定, 研究者多從反應(yīng)工藝學(xué)和單元操作方面著手解決。德國Goldschmidt 公司制得的固含量為55%的水性聚氨酯, 對(duì)電解質(zhì)和冷凍穩(wěn)定。該公司采用了分子中既含有端羥基又含有磺酸側(cè)基的聚氧化烷撐和聚酯二醇作聚氨酯原料, 使聚合物中具有親水基團(tuán)能自乳化, 且對(duì)乳液的穩(wěn)定度有顯著改進(jìn) 。必須注意,乳化分散后進(jìn)行擴(kuò)鏈, 務(wù)必加入比水與異氰酸酯基反應(yīng)性更高的擴(kuò)鏈劑, 以提高聚合物分子量:又含有反應(yīng)性基團(tuán)時(shí), 需極力抑制其自身反應(yīng), 否則將導(dǎo)致產(chǎn)品性能劣化。

     ④由于水的揮發(fā)性比有機(jī)溶劑差, 其成膜性較低, 也有待提高。在合成乳液時(shí)稍加溶劑(一般稱為助溶劑或潛溶劑), 如丙酮、甲乙酮或甲苯, 可以降低反應(yīng)物粘度, 又可起短效增塑劑的作用, 促使干燥過程中膠膜的形成, 還能改進(jìn)乳液流動(dòng)性和對(duì)被粘物的浸潤性, 提高膠接強(qiáng)度。據(jù)涂布在線了解，歐美生產(chǎn)的水性聚氨酯中, 常含有約10%的與水可共混的高沸點(diǎn)N -甲基-2 -吡咯烷酮, 以克服低沸點(diǎn)的缺點(diǎn), 在干法復(fù)合膜生產(chǎn)中, 復(fù)合效果良好。另可通過加入高沸點(diǎn)磷酸酯來改善成膜性。

     若將水性聚氨酯視為微球分散于連續(xù)水相中,微球愈硬, 愈難凝聚成連續(xù)性膠膜, 愈需使用助溶劑。若使微球軟些, 即合成為軟質(zhì)聚氨酯, 則可扭轉(zhuǎn)局面。ICI Resins US 開發(fā)出兩種勿需使用潛溶劑的水系聚氨酯膠粘劑, 其固含量約為40 %, 粘度低于0 .25Pa·s。聚氨酯的軟化點(diǎn)一為65 ℃, 一為107 ℃。可用氮丙啶、碳化二亞胺、三聚氰胺或叔胺類固化。專為低表面能塑料薄膜復(fù)合或乙烯基塑料與硬質(zhì)塑料復(fù)合而設(shè)計(jì)的。

     ⑤通過干法層壓使用一般水性聚氨酯膠粘劑時(shí), 需加熱去除水分, 并活化膠層, 對(duì)熱敏性材料而言, 加熱會(huì)使變形, 需要降低熱活化溫度。為降低活性溫度, 曾加入增塑劑或其他樹脂, 但有損膠接強(qiáng)度。合肥恒天公司曾研制一水性聚氨酯(聚酯型)膠粘劑, 可將活化溫度降低到50 ℃, 耐熱性可達(dá)90 ℃以上;且膠層不易變色, 適用于淺色熱敏性材料的膠接。

     ⑥水的表面張力大, 所以對(duì)被粘體的潤濕性比溶劑聚氨酯差。據(jù)涂布在線了解，水的表面張力約為7 .3 ×10-4N/cm , 為通常的有機(jī)溶劑的3 倍。含有親水基團(tuán)聚合物乳液持有某些表面活性, 其表面張力一般為(3 ～4)×10-4N/cm 。表面張力小的液體才能很好潤濕表面張力大的被粘體表面。若欲降低水性聚氨酯表面張力, 添加表面活性劑(以含氟活性劑為佳)可達(dá)此目的。

     ⑦成本較高是阻礙水性聚氨酯膠粘劑普及推廣的關(guān)鍵之一。而共混技術(shù)是投資少, 見效快, 既能降低成本, 又能提高產(chǎn)品性能的有效方法, 廣為采用。

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