[发明专利]一种耐高温蒸煮复合软包装膜用胶粘剂的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种改性水性胶粘剂，具体涉及一种耐高温蒸煮复合软包装膜用胶粘剂的制备方法，该胶粘剂是一种具有高粘接性能的多重改性水性聚氨酯复合胶粘剂。

背景技术

近年来，随着社会的进步和科研技术的发展，人们对软包装材料的要求越来越严格，除了要求包装材料满足各种特殊的功能性需要与保证包装产品的质量之外，还要求包装材料符合环保法规的要求。因此，任何单一的软包装薄膜已经无法满足人们对包装材料的要求，只有使用胶粘剂把多种具有特殊性能的高性能软包装薄膜复合在一起，综合各自的优点，才能得到满足特定包装要求的软包装膜。通过复合方法将多种软包装薄膜复合在一起得到的多层复合材料称为复合软包装膜。复合软包装袋具有质量轻、携带方便、保鲜期长、卫生环保、易于储存运输等方面的优点，已成为包装材料的一大选择。目前，软包装膜大部分应用于食品的包装，尤其是速成或即食食品，还可用于药丸、化妆品、维它命粉等医药卫生保健产品的包装。复合软包装袋的性能不仅与所选用薄膜的性能有关，还取决于把不同薄膜粘接在一起的胶粘剂的性能，从而带动了与软包装配套使用的复合软包装膜用胶粘剂行业的发展。

复合软包装膜用胶粘剂对多种软包装薄膜必须具有良好的粘接性能，并能够抗各种被包装物的侵蚀、在食品加工过程中能耐高温加压蒸煮（100～135℃）、在制袋封口时耐瞬间高温（150～200℃）等方面性能。以往复合软包装膜用胶粘剂用量最大的是溶剂型聚氨酯（PU）胶粘剂，其能满足软包装薄膜对耐热性能、抗油污、耐酸侵蚀、耐药品、耐磨等方面性能的要求。然而，随着人们环保意识的不断提高和世界范围内环保法规的日趋完善，溶剂型聚氨酯胶粘剂具有有毒、易燃、异味、易造成空气污染等方面缺点，导致其无法满足时代的发展需求。而水性聚氨酯（WPU）胶粘剂是以水作为分散介质的环保型聚氨酯体系，其具有不燃、无毒、不污染环境、节省能源及易加工等方面优点，正逐渐取代溶剂型聚氨酯胶粘剂在复合软包装行业的使用。

目前，常用于软包装领域的薄膜材料主要有流延聚丙烯膜（CPP膜）、双向拉伸聚丙烯膜（BOPP膜）、聚乙烯膜（PE膜）和聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET膜）等，这些都属于非极性膜，其膜的表面能低于30mN/m。而水性聚氨酯胶粘剂的表面张力为40～60mN/m，远远大于聚烯烃薄膜的表面能，对基材的润湿性不好，直接影响到水性聚氨酯胶粘剂对聚烯烃薄膜的粘接性能。为达到对低表面能基材的润湿目的，需要降低水性聚氨酯胶粘剂的表面张力，使其表面张力接近或低于聚烯烃薄膜的表面能。此外，由于在食品加工过程中需进行高温加压蒸煮，水性聚氨酯胶粘剂还需具有优异的耐高温性能和耐水性能。为满足复合软包装薄膜在高温加压蒸煮条件下的使用要求，必须对单一的水性聚氨酯胶粘剂进行改性，以满足其在复合软包装行业中的使用。

发明内容

本发明的目的在于开发出一种耐高温蒸煮复合软包装膜用胶粘剂的制备方法，该胶粘剂对聚烯烃薄膜润湿性好，粘接强度高，具有优异耐水性能和热稳定性，可满足复合软包装材料对高粘接性能和耐高温蒸煮的要求。

本发明同时使用改性纳米SiO₂和含氟丙烯酸酯对水性聚氨酯胶粘剂进行改性，研制出一种环保型、具有优异耐水性能、力学性能和耐热性能，能够满足复合软包装膜耐高温蒸煮需要的、具有高粘接性能胶粘剂，对复合软包装的推广和使用具有重要的实际意义。

为达到上述目的，本发明采取了如下技术方案：

本发明的耐高温蒸煮复合软包装膜用胶粘剂的制备方法，包括以下步骤：

（1）改性纳米SiO₂的制备：将纳米SiO₂和溶剂N-甲基吡咯烷酮混合，在室温下超声分散0.5～1h后，加热至35～45℃，向反应体系中加入γ-氨丙基三乙氧基硅烷，搅拌反应5～7h后，进行冷却、离心沉淀，用无水乙醇进行反复洗涤，真空干燥后得到改性纳米SiO₂；纳米SiO₂和γ-氨丙基三乙氧基硅烷的质量比为2：0.5～1.5；

（2）聚氨酯预聚体的制备：在反应设备中加入真空脱水的低聚物多元醇，再加入多异氰酸酯和催化剂二月桂酸二丁基锡，在60～80℃下反应2～3h，然后加入亲水性扩链剂反应2～3h，得到聚氨酯预聚体；其中，多异氰酸酯和低聚物多元醇物质的量的比为3.2～2：1，多异氰酸酯与亲水性扩链剂的质量比为10：1.5～3；