雙組分聚氨酯膠粘劑介紹及特點
聚氨酯復膜膠
干法復合用膠粘劑
干法復合是指使用膠粘劑把二種薄膜基材粘合在一起，膠粘涂布在基材薄膜上以后，靠加熱干燥去除溶劑和發生化學反應進復合(壓合)，因此稱干法復合工藝。濕法復合是將膠粘劑涂在一種基材薄膜上，在膠粘劑沒有烘干之前，另一種基材薄膜就貼上去了然后再把貼復好的薄膜烘干或晾干，這種工藝稱濕法復合。濕法合的基膜中，少有一種透濕性很好的材料、如紙張、木材、織等。如果被復合的基材透濕性很差，如塑料薄膜、鋁箔、那么貼好后，由于溶劑總是要氣化的，透不出去時就要產生氣泡、剝落等缺陷。因此濕法復合受基材薄膜的限制，只能制造比較低檔的復合包裝材料，如紙與鋁箔復合的香煙包裝紙。
1.干法復合工藝的優缺點
(1)優點基材薄膜選擇的范圍廣，可以制成2層、3層、4層等多層的復合薄膜，復合牢度高，可以高達9.8N／15mm的剝離強度。因此，可以生產像高溫蒸煮袋那樣的高強度、高性能的復合制品。復合速度比較快，一般為150-180m／min，大可達250m/min。復合薄膜可以表面印刷，也可以反面印刷。另外制成的復合薄膜尺寸精密度高，熱封性能優良。
(2)缺點需要用膠粘劑，因此存在有機溶劑的殘留量和環徑污染問題。軟化點低的基材薄膜經過熱風通道時易收縮，容易引起變形?；谋∧さ暮穸纫缶哂休^高的精密度。
2．復合包裝薄膜用膠粘劑具備的性能
干法復合工藝中，膠粘劑是影響薄膜品質性能的關鍵因素，因此食品包裝復合薄膜用膠粘劑應具備下述性能。
(1)粘合性復合包裝薄膜是采用多種不同性質的材料、以膠粘劑把它們粘接起來制成的，所以，膠粘劑必須對各種薄膜都具有良好的粘合力。如果只對其中的―種粘得牢，而對另一種薄膜卻粘不住，必然無法操作。在復合包裝薄膜中使用的基材有塑料、鋁箔、紙張等，而塑料又有各種類型，它們的表面特性各不相同。面對如此眾多的且復雜的材料，膠粘劑必須具有同時能粘合二種不同材料的，陸能。
(2)柔軟性復合包裝材料之所以受到廣泛的歡迎，輕柔性是很重要的，現在人們把以塑料為主的復合材料稱為軟性包裝材料。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受高溫(180-220℃)，例如，在熱封制袋時，熱刀的溫度有時會高達220℃才能把復合薄膜做成袋子。另外，許多食品用復合薄膜包裝好后，要經受高溫殺菌滅菌處理，例如，蒸煮食品要經121～135℃／30min軋高溫蒸煮殺菌，酸奶、果醬等也要經受80-100℃高溫的處理。這就不僅僅要求各種基材薄膜經受起高溫的考驗，所使用的膠粘劑也要能經受得起高溫的考驗。如果膠粘劑只能在常溫下使用，而不能耐高溫，則經高溫處理后，原來復合好的基材薄膜要分層剝離，那就不是復合包裝薄膜了。這一點必須在選用膠粘劑時慎重考慮。
(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生變硬、發脆、分層、剝離、脫膠等現象是不行的。有時可能同時要求耐熱、耐寒的包裝，其膠粘劑品種必須符合要求。
(5)抗介質性食品本身是一種成分非常復雜的物質，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。面對這些復雜的成分，包裝后又要經受高低溫處理和長期貯存的考驗，要保持包裝薄膜的完美無缺，除了基材薄膜本身的優良抗介質侵蝕能力外，膠粘劑的穩定性也很重要，要能教各種介質的侵蝕，否則會引起復合薄膜分層剝離，失去包裝作用。
(6)安全衛生性食品包裝復合薄膜所保護的、所包裝的壽是人們直接人口的，為了對消費者身體的健康安全負責，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，安全衛生性是各國都十分重視的大問題。我國業已制訂了復包裝材料衛生標準(GB9683-88)。
除此之外，對膠粘劑的外觀、透明性、流動性、抗寒性(不凍結性)、初粘力、施膠操作性等都有一定要求。
普通包裝用復合薄膜膠粘劑
普通包裝用復合薄膜聚氨酯膠粘劑一般包括干燥食品(又叫輕品)包裝用膠和耐70～100℃煮沸殺菌用的蒸餾食品包裝用膠。通此類膠粘劑為雙組分溶劑型聚氨酯膠粘劑，宅劑是聚醚或聚酯多醇經芳香異氰酸酯改性后含羥基的聚氨酯多元醇(稱甲組分)，固劑是芳香異氰酸酯與三羥甲基丙烷的加成物(稱乙組分)。使用時甲組分與乙組分按一定比例混合，再用醋酸乙酯稀釋到一定濃度，進行施膠涂布。
使用方法
膠粘劑使用方法是否合理直接影響復合薄膜的質量，每種牌號膠粘劑都有其自身的特點，在使用前必須詳細了解生產廠家的有關使用說明。在此簡單介紹膠液配制、涂膠量以及復合與熟化的基本方法，(詳細內容可參見干法復合薄膜制備工藝)。
(1)膠液配制按膠粘劑產品規格確定甲、乙組分的配比(參看表)。膠粘劑使用的工作濃度為25％―40％，稀釋的溶劑是醋酸乙酯，要求醋酸乙酯的含量≥99．8％，含水量不超過300*10-6，乙醇含量≤0.02％，醋酸含量低于0.005％。稀釋時需注要求往主劑中加入醋酸乙酯，并進行充分攪拌后，再將固化劑加人到稀釋好的主劑中，并充分攪拌均勻。一般配制好的膠粘劑存放于密閉容器中，可使用1-2天無明顯影響復合薄膜質量的問題。
(2)涂膠量涂膠量(以干膠量計算，g/m2)是影響復合薄膜粘合強度的重要因素之一，須根據復合薄膜使用目的和薄膜材質的不同確定涂膠量，干式復合薄膜的涂膠量見表15。
(3)復合與熟化涂上膠粘劑的薄膜在50-80℃的烘道進行干燥，復合輥溫控制為50-90℃,復合壓力為0.25-0.4MPa。復合后的薄膜通常需要在室溫下（不低于20℃）放置8天以上才能完全固化。為了縮短固化時間，熟化溫度可在40-65℃進行，熟化時間為24―48h。
121℃蒸煮殺菌用復合薄膜膠粘劑
耐121℃蒸煮殺菌用復合薄膜膠粘劑適用于制備中溫蒸煮袋（121℃下殺菌30min）。日本耐121℃蒸煮殺菌包裝用復合薄膜聚氨酯膠粘劑品種與技術指標見下表16。
①日本東洋油墨制造公司產品。
②大日本油墨化學工業公司產品。
135℃高溫蒸煮殺菌用復合薄膜膠粘劑
耐135℃高溫復合薄膜主要用于制造高溫蒸煮袋，而高溫蒸熏袋是60年代美國開發的，用于宇航員食品包裝，在常溫下放置使月壽命長。食用時，既可冷食又可熱食，使用方便，節省保存的能量因此很受人們的歡迎。1964年日本大冢食品公司使用高溫蒸煮袋(透明)包裝咖哩食品獲得成功。1970年日本銷售高溫蒸煮袋7000萬只1971年銷售1億只，到現在，高溫蒸煮袋的銷售量仍以15％的年增長率迅速增長。
高溫蒸煮袋的特點是：①能殺死全部細菌，保存期長，透明象有1年以上適用期，而不透明鋁箔(中間層)袋有2年以上的食品保存期；②透氧性和透濕性極小，內容物不發生腐敗變質；③可以利用罐頭食品的生產技術和設備，所以高溫蒸煮袋又叫軟罐頭；④封口可靠，易于操作；⑤袋子留有裂口，易拆封，用手一撕即開封；⑥裝璜印刷美觀；⑦能在3min以內加熱食用；⑧廢棄物易處理；⑨可在常溫下貯存。
通常在85℃的溫度下所有致病菌都會被殺死，但其中危害性員大的肉毒桿菌和孢子菌于135℃下、10min才能被殺死，所以要求鍛造復合薄膜用的聚氨酯膠粘劑要耐135℃。
實例1：(主劑：聚對苯二甲酸―間苯二甲酸―壬二酸―乙二醇-環氧樹脂)
對苯二甲酸二甲酯194.2g、乙二醇248.3g、醋酸鋅0.2g，通人氮氣，于160-220℃進行酯交換反應，蒸出反應生成的甲醇后加人間苯二甲酸83.1g，于200―220℃進行酯化反應，蒸出反應生成的水，再加入壬二酸282.3g，于220-230℃進行酯化反應，慢慢減壓，于220-230℃縮合60min后再減壓至133Pa，于220～230℃縮合4h，制得數均分子量為50000的聚酯多元醇。
將以上制得聚酯多元醇50g溶解于67g，醋酸乙酯中，加入苯酐2g、磷酸0.1g、環氧樹脂(Epikote1002)15g，于60℃加熱攪拌4h，制得固含量為50％粘稠液(主劑)。
固化劑是含NCO％為17.3％的IPDI三聚體，用醋酸乙酯配制成固含量為50％的溶液。
按主劑：固化劑=100：7.5(質量份數)配制成膠粘劑。
復合薄膜的結構為聚酯薄膜(12/um)／膠粘劑／鋁箔(9um)／膠粘劑／未拉伸聚丙烯(70um)，貼合后的薄膜于50℃固化3天。將復合薄膜裁成360mm*l5mm大小的試片，于拉力機上進行剝離強度測定，鋁箔與未拉伸聚丙烯薄膜的剝離強度為1250g／15mm。
將復合薄膜制成13cm*l7cm大小的食品袋，內裝4．2％濃度的食醋，于135℃*30min,0.45MPa壓力下進行熱水殺菌后，于60℃保存7天未發現復合薄膜有分離現象。經耐熱、耐酸試驗后鋁箔與聚丙烯薄膜的剝離強度為1000g／15mm。
在膠粘劑組分中，添加1％Y-環氧丙氧丙基三甲氧基硅烷(KH-560)偶聯劑，其耐熱耐水解性能更優良。
干法復合用膠粘劑
干法復合是指使用膠粘劑把二種薄膜基材粘合在一起，膠粘涂布在基材薄膜上以后，靠加熱干燥去除溶劑和發生化學反應進復合(壓合)，因此稱干法復合工藝。濕法復合是將膠粘劑涂在一種基材薄膜上，在膠粘劑沒有烘干之前，另一種基材薄膜就貼上去了然后再把貼復好的薄膜烘干或晾干，這種工藝稱濕法復合。濕法合的基膜中，少有一種透濕性很好的材料、如紙張、木材、織等。如果被復合的基材透濕性很差，如塑料薄膜、鋁箔、那么貼好后，由于溶劑總是要氣化的，透不出去時就要產生氣泡、剝落等缺陷。因此濕法復合受基材薄膜的限制，只能制造比較低檔的復合包裝材料，如紙與鋁箔復合的香煙包裝紙。
1.干法復合工藝的優缺點
(1)優點基材薄膜選擇的范圍廣，可以制成2層、3層、4層等多層的復合薄膜，復合牢度高，可以高達9.8N／15mm的剝離強度。因此，可以生產像高溫蒸煮袋那樣的高強度、高性能的復合制品。復合速度比較快，一般為150-180m／min，大可達250m/min。復合薄膜可以表面印刷，也可以反面印刷。另外制成的復合薄膜尺寸精密度高，熱封性能優良。
(2)缺點需要用膠粘劑，因此存在有機溶劑的殘留量和環徑污染問題。軟化點低的基材薄膜經過熱風通道時易收縮，容易引起變形?；谋∧さ暮穸纫缶哂休^高的精密度。
2．復合包裝薄膜用膠粘劑具備的性能
干法復合工藝中，膠粘劑是影響薄膜品質性能的關鍵因素，因此食品包裝復合薄膜用膠粘劑應具備下述性能。
(1)粘合性復合包裝薄膜是采用多種不同性質的材料、以膠粘劑把它們粘接起來制成的，所以，膠粘劑必須對各種薄膜都具有良好的粘合力。如果只對其中的―種粘得牢，而對另一種薄膜卻粘不住，必然無法操作。在復合包裝薄膜中使用的基材有塑料、鋁箔、紙張等，而塑料又有各種類型，它們的表面特性各不相同。面對如此眾多的且復雜的材料，膠粘劑必須具有同時能粘合二種不同材料的，陸能。
(2)柔軟性復合包裝材料之所以受到廣泛的歡迎，輕柔性是很重要的，現在人們把以塑料為主的復合材料稱為軟性包裝材料。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受高溫(180-220℃)，例如，在熱封制袋時，熱刀的溫度有時會高達220℃才能把復合薄膜做成袋子。另外，許多食品用復合薄膜包裝好后，要經受高溫殺菌滅菌處理，例如，蒸煮食品要經121～135℃／30min軋高溫蒸煮殺菌，酸奶、果醬等也要經受80-100℃高溫的處理。這就不僅僅要求各種基材薄膜經受起高溫的考驗，所使用的膠粘劑也要能經受得起高溫的考驗。如果膠粘劑只能在常溫下使用，而不能耐高溫，則經高溫處理后，原來復合好的基材薄膜要分層剝離，那就不是復合包裝薄膜了。這一點必須在選用膠粘劑時慎重考慮。
(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生變硬、發脆、分層、剝離、脫膠等現象是不行的。有時可能同時要求耐熱、耐寒的包裝，其膠粘劑品種必須符合要求。
(5)抗介質性食品本身是一種成分非常復雜的物質，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。面對這些復雜的成分，包裝后又要經受高低溫處理和長期貯存的考驗，要保持包裝薄膜的完美無缺，除了基材薄膜本身的優良抗介質侵蝕能力外，膠粘劑的穩定性也很重要，要能教各種介質的侵蝕，否則會引起復合薄膜分層剝離，失去包裝作用。
(6)安全衛生性食品包裝復合薄膜所保護的、所包裝的壽是人們直接人口的，為了對消費者身體的健康安全負責，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，安全衛生性是各國都十分重視的大問題。我國業已制訂了復包裝材料衛生標準(GB9683-88)。
除此之外，對膠粘劑的外觀、透明性、流動性、抗寒性(不凍結性)、初粘力、施膠操作性等都有一定要求。
普通包裝用復合薄膜膠粘劑
普通包裝用復合薄膜聚氨酯膠粘劑一般包括干燥食品(又叫輕品)包裝用膠和耐70～100℃煮沸殺菌用的蒸餾食品包裝用膠。通此類膠粘劑為雙組分溶劑型聚氨酯膠粘劑，宅劑是聚醚或聚酯多醇經芳香異氰酸酯改性后含羥基的聚氨酯多元醇(稱甲組分)，固劑是芳香異氰酸酯與三羥甲基丙烷的加成物(稱乙組分)。使用時甲組分與乙組分按一定比例混合，再用醋酸乙酯稀釋到一定濃度，進行施膠涂布。
使用方法
膠粘劑使用方法是否合理直接影響復合薄膜的質量，每種牌號膠粘劑都有其自身的特點，在使用前必須詳細了解生產廠家的有關使用說明。在此簡單介紹膠液配制、涂膠量以及復合與熟化的基本方法，(詳細內容可參見干法復合薄膜制備工藝)。
(1)膠液配制按膠粘劑產品規格確定甲、乙組分的配比(參看表)。膠粘劑使用的工作濃度為25％―40％，稀釋的溶劑是醋酸乙酯，要求醋酸乙酯的含量≥99．8％，含水量不超過300*10-6，乙醇含量≤0.02％，醋酸含量低于0.005％。稀釋時需注要求往主劑中加入醋酸乙酯，并進行充分攪拌后，再將固化劑加人到稀釋好的主劑中，并充分攪拌均勻。一般配制好的膠粘劑存放于密閉容器中，可使用1-2天無明顯影響復合薄膜質量的問題。
(2)涂膠量涂膠量(以干膠量計算，g/m2)是影響復合薄膜粘合強度的重要因素之一，須根據復合薄膜使用目的和薄膜材質的不同確定涂膠量，干式復合薄膜的涂膠量見表15。
(3)復合與熟化涂上膠粘劑的薄膜在50-80℃的烘道進行干燥，復合輥溫控制為50-90℃,復合壓力為0.25-0.4MPa。復合后的薄膜通常需要在室溫下（不低于20℃）放置8天以上才能完全固化。為了縮短固化時間，熟化溫度可在40-65℃進行，熟化時間為24―48h。
121℃蒸煮殺菌用復合薄膜膠粘劑
耐121℃蒸煮殺菌用復合薄膜膠粘劑適用于制備中溫蒸煮袋（121℃下殺菌30min）。日本耐121℃蒸煮殺菌包裝用復合薄膜聚氨酯膠粘劑品種與技術指標見下表16。
①日本東洋油墨制造公司產品。
②大日本油墨化學工業公司產品。
135℃高溫蒸煮殺菌用復合薄膜膠粘劑
耐135℃高溫復合薄膜主要用于制造高溫蒸煮袋，而高溫蒸熏袋是60年代美國開發的，用于宇航員食品包裝，在常溫下放置使月壽命長。食用時，既可冷食又可熱食，使用方便，節省保存的能量因此很受人們的歡迎。1964年日本大冢食品公司使用高溫蒸煮袋(透明)包裝咖哩食品獲得成功。1970年日本銷售高溫蒸煮袋7000萬只1971年銷售1億只，到現在，高溫蒸煮袋的銷售量仍以15％的年增長率迅速增長。
高溫蒸煮袋的特點是：①能殺死全部細菌，保存期長，透明象有1年以上適用期，而不透明鋁箔(中間層)袋有2年以上的食品保存期；②透氧性和透濕性極小，內容物不發生腐敗變質；③可以利用罐頭食品的生產技術和設備，所以高溫蒸煮袋又叫軟罐頭；④封口可靠，易于操作；⑤袋子留有裂口，易拆封，用手一撕即開封；⑥裝璜印刷美觀；⑦能在3min以內加熱食用；⑧廢棄物易處理；⑨可在常溫下貯存。
通常在85℃的溫度下所有致病菌都會被殺死，但其中危害性員大的肉毒桿菌和孢子菌于135℃下、10min才能被殺死，所以要求鍛造復合薄膜用的聚氨酯膠粘劑要耐135℃。
實例1：(主劑：聚對苯二甲酸―間苯二甲酸―壬二酸―乙二醇-環氧樹脂)
對苯二甲酸二甲酯194.2g、乙二醇248.3g、醋酸鋅0.2g，通人氮氣，于160-220℃進行酯交換反應，蒸出反應生成的甲醇后加人間苯二甲酸83.1g，于200―220℃進行酯化反應，蒸出反應生成的水，再加入壬二酸282.3g，于220-230℃進行酯化反應，慢慢減壓，于220-230℃縮合60min后再減壓至133Pa，于220～230℃縮合4h，制得數均分子量為50000的聚酯多元醇。
將以上制得聚酯多元醇50g溶解于67g，醋酸乙酯中，加入苯酐2g、磷酸0.1g、環氧樹脂(Epikote1002)15g，于60℃加熱攪拌4h，制得固含量為50％粘稠液(主劑)。
固化劑是含NCO％為17.3％的IPDI三聚體，用醋酸乙酯配制成固含量為50％的溶液。
按主劑：固化劑=100：7.5(質量份數)配制成膠粘劑。
復合薄膜的結構為聚酯薄膜(12/um)／膠粘劑／鋁箔(9um)／膠粘劑／未拉伸聚丙烯(70um)，貼合后的薄膜于50℃固化3天。將復合薄膜裁成360mm*l5mm大小的試片，于拉力機上進行剝離強度測定，鋁箔與未拉伸聚丙烯薄膜的剝離強度為1250g／15mm。
將復合薄膜制成13cm*l7cm大小的食品袋，內裝4．2％濃度的食醋，于135℃*30min,0.45MPa壓力下進行熱水殺菌后，于60℃保存7天未發現復合薄膜有分離現象。經耐熱、耐酸試驗后鋁箔與聚丙烯薄膜的剝離強度為1000g／15mm。
在膠粘劑組分中，添加1％Y-環氧丙氧丙基三甲氧基硅烷(KH-560)偶聯劑，其耐熱耐水解性能更優良。
