食品級水溶性雙組份聚氨酯復膜膠及其制備方法技術

本發明專利技術所涉及的食品級水溶性雙組份聚氨酯復膜膠，它由水溶性陰離子聚氨酯和水溶性陽離子聚氨酯復配組成，其中所述的水溶性陰離子由二異氰酸酯、低聚二元醇、ＤＭＰＡ和成鹽劑混合而成，所述的水溶性陽離子聚氨酯是由二異氰酸酯、低聚二元醇、甲基二乙醇胺和成鹽劑混合而成。這種腹膜膠，經過配方的調整可以廣泛適用于塑塑復合、塑鋁復合、紙塑復合等不同復合形式。同時，針對ＢＯＰＰ、ＰＥＴ、ＣＰＰ、ＰＥ、ＰＡ等不同基材的應用，其效果均有上佳的表現。且合成工藝的安全健康性，復膜印品零ＶＯＣ揮發的綠色環保性以及在不同基材上表現出的復膜適性，有著“乳液型”雙組份聚氨酯復膜膠無可比擬的優勢。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及到一種水性復膜膠，特別是一種食品級水溶性雙組份聚氨酯復膜膠及 其制備方法。
技術介紹
近年來，包裝印刷業的發展呈一日千里之勢，復膜作為包裝印刷的印后工序，不僅 為消費者提供了美好的視覺效果，增加了印品的附加值；同時，復膜后印品的機械強度、耐 水防潮、防污、耐磨、耐折、耐化學品腐蝕等性能均有大幅度的提高。在印刷業中，印后復膜 已愈來愈顯得不容忽視。隨著各種有關復膜的先進技術，先進工藝，先進膠水的不斷涌現， 經過市場的反復選擇，印后復膜逐漸呈現出一些新的趨勢。我國復膜工藝最初興起時，全部采用溶劑型粘合劑。隨著復膜膠技術的不斷發展， 溶劑型粘合劑本身存在的致命弱點開始逐漸凸現出來1、溶劑型粘合劑中苯類和酯類物質 對操作者損害較大；2、易燃易爆，在儲存、運輸和生產中有著極大的安全隱患；3、VOC的排 放及制品中的殘留對環境和消費者構成一定的危害；4、溶劑的使用不利于降低成本。隨著 全球工業化的進程進一步加快，生態環境與發展之間的矛盾被演繹得日漸尖銳，環保、健康 和安全方面的問題已引起了人們的廣泛關注。為確保食品衛生安全，我國先后頒布了《食品 用塑料包裝、容器、工具等制品生產許可證審查細則》、《GB9685-2008》、《復合食品包裝袋衛 生標準GB9683-88》等法規和標準，其中對復合食品包裝的VOC殘留量，苯類物質、甲苯二胺 等有害物質進行了嚴格的限定。眾多環保法規的出臺，同行競爭的壓力以及市場對成本的 要求，使綠色環保型高品質低成本復膜膠的開發，成了國內各大復膜膠生產企業迫切需要 解決的課題水性復膜膠是一種以水代替有機溶劑的聚氨酯膠黏劑；在復合過程中，零VOC排 放，復合膜無溶劑殘留和TDA，更重要的是印刷企業無需另行更換原來的溶劑型復合設備； 具有綠色環保、安全健康、復合性能優良等特點。水性復膜膠因而也是業內公認替代溶劑型 復膜膠的最佳產品。據有關調查顯示，2009年，我國復膜膠總消耗量近28萬噸。而食品軟 包裝(主要是塑塑復合、鋁塑復合)的復膜膠用量約14萬噸/年。其中，溶劑型復膜膠的 市場占有量有近95%。但從2005年開始到2009年，水性復膜膠的需求量正以200%的速 度迅速增長，并逐漸取代溶劑型復膜膠。種種統計數據表明，開發良好性價比，適合中國市 場的水性復膜膠有巨大的市場潛力和現實意義。目前，水性復膜膠有聚氨酯和丙烯酸兩種體系，但丙烯酸體系存在著冷脆熱粘、復 合牢度差等技術缺陷，適合鋁塑復合而不適合塑塑復合。相比之下，雙組份水性聚氨酯具有 耐熱性和耐水性雙層優勢，在使用過程中表現出更加優異的復合適性。我國水性聚氨酯復膜膠的發展大體經過了兩個階段第一階段為乳液型單組份水 性復膜膠；第二階段為乳液型雙組份水性復膜膠。當前，在國內市場上先后推出的YH610/ YH05(高盟化工)，RobondL-100/CR-2(美國羅門哈斯)等均屬于第二代乳液型雙組份水性 復膜膠類型。該類復膜膠具有耐水性好、耐熱性好、熱封不變形及復合不脫層等優點。但這種雙組份水性復膜膠依然存在乳液型復膜膠普遍存在的一些缺陷。諸于網線輥堵塞不能徹 底解決、復合有白點、涂布流平性差、儲存不穩定、成鹽有毒和生產過程不環保等等。這些難 題依然需要開發新一代水溶性聚氨酯復膜膠來加以克服。專利技術新型內容本專利技術新型的目的是為了解決上述技術的不足而提供一種而生產和使用過程中 零VOC排放，對操作者和環境不構成任何危害；同時，又具有優良復合適性的綠色環保型食 品級水溶性雙組份聚氨酯復膜膠及其制備方法。為了達到上述目的，本專利技術新型所設計的食品級水溶性雙組份聚氨酯復膜膠，它 由水溶性陰離子聚氨酯和水溶性陽離子聚氨酯復配組成，其中所述的水溶性陰離子由二異 氰酸酯、低聚二元醇、DMPA和成鹽劑混合而成，所述的水溶性陽離子聚氨酯是由二異氰酸 酯、低聚二元醇、甲基二乙醇胺和成鹽劑混合而成。這種食品級水溶性雙組份聚氨酯復膜膠的制備方法，是先由二異氰酸酯、低聚二 元醇和DMPA合成含有羧基的低聚物，然后將低聚物加入到成鹽劑和水的混合液中得到陰 離子水溶性聚氨酯；再由二異氰酸酯、低聚物二元醇和甲基二乙醇胺合成含叔胺鍵NCO封 端的預聚體，該預聚體經二氨基化合物封端形成的低聚物加入到成鹽劑和水的混合液中進 行中和分散得到陽離子水溶性聚氨酯；最后上述兩種水溶性聚氨酯按比例復配，再輔之以 水性固化劑和助劑固化得到食品級水溶性雙組份聚氨酯復膜膠。所述的陰離子水溶性聚氨酯的合成，是將二異氰酸酯、低聚物二元醇反應制備NCO 端預聚體，其反應式如下H0R0H+0CN NCO — OCN R NCO ；然后將制得NCO端預聚體用DMPA擴鏈和封端合成含有羧基的低聚物，其反應式如 下 最后再將該底聚物加入到成鹽劑氨水的水溶液中進行分散得到陰離子水溶性聚氨酯，其反應式如下 其中制備預聚體時，根據所選二異氰酸酯和低聚物二元醇的種類應按化學式量比 例加入，以確保預聚體分子量盡量小，擴鏈封端時應在50-70°C范圍內充分攪拌，把擴鏈后的分子量控制在較窄的范圍。采用此法制成的陰離子水溶性聚氨酯為一種水溶液，不存在 乳液穩定問題。同時，成鹽劑采用了對人體基本無害的氨水，無需選擇制作乳液型陰離子水 性聚氨酯經常使用的三乙胺，是名副其實的綠色環保產品。所述陽離子水溶性聚氨酯是由二異氰酸酯、低聚物二元醇和甲基二乙醇胺反應， 制備預聚體，其反應式如下H0R0H+0CN NCO — OCN R NCO ；然后將得到的預聚體與甲基二乙醇胺進行擴鏈反應，其反應式如下 接著用二氨基化合物進行氨基封端，其反應式如下 最后將氨基封端的低聚物加入到成鹽劑乙酸水溶液中，其反應式如下 分散既得陽離子水溶性聚氨酯；其中制備預聚體時，根據所選二異氰酸酯和聚物二元醇的種類按化學式量比例加 入，以確保預聚體分子量盡量小，進行二氨基化合物進行氨基封端時，為降低氨基活性應使 用配有冷卻夾套的反應釜，確保合成反應在5士l°C進行。采用此法制備的陽離子水溶性聚 氨酯，不存在第二代雙組份聚氨酯復膜膠一直難以解決的乳液穩定性問題。成鹽劑采用對 人體基本無毒的乙酸，無需使用采用有毒的甲酸作為成鹽劑，對操作者的健康和環境的維 護而言，有著非常積極的現實意義。所述的固化過程是使用水性環氧樹脂作為固化劑，其與兩種水溶性聚氨酯的固化 機理按下式進行 固化在標準的和符合條件下50士2°C下進行24h_48h，同時環氧基與氨氫摩爾比 在 0. 7 1 1. 3 1。所述的水性環氧樹脂為山梨醇縮水甘油醚、丙三醇縮水甘油醚、二甘醇縮水甘油 醚。這種水性環氧樹脂固化劑具有良好的水溶性或乳化性，粘度適中。不同的固化劑針對 不同的基團進行固化。如水性環氧樹脂針對羧基或氨基固化；可水分散多異氰酸酯針對 羥基和氨基固化；多官能團氮丙啶針對羧基固化。水性環氧樹脂針對水溶性聚氨酯中氨基 和羧基進行固化。成本較低，固化性能好且無毒無味，與水溶性聚氨酯有良好的相容性；不 影響復膜的透明度，而且未參與反應的環氧樹脂單體可以進行自固化，不會污染內容物，生 產制備過程具有良好的環保衛生性。本專利技術采用以上技術路線，放棄了傳統的乳液合成辦法，在水溶性聚氨酯低聚物 合成的基礎上，引入反應性功能基團，再配合水性固化劑，組成雙組份水溶性聚氨酯本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種食品級水溶性雙組份聚氨酯復膜膠，其特征是它由水溶性陰離子聚氨酯和水溶性陽離子聚氨酯復配組成，其中所述的水溶性陰離子由二異氰酸酯、低聚二元醇、ＤＭＰＡ和成鹽劑混合而成，所述的水溶性陽離子聚氨酯是由二異氰酸酯、低聚二元醇、甲基二乙醇胺和成鹽劑混合而成。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：樊家駒，
申請(專利權)人：浙江新東方油墨集團有限公司，
類型：發明
國別省市：33[中國|浙江]