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做座新型镀铝复合薄膜胶粘剂研究及应用

发布时间:2021-10-09 03:59:03 阅读: 来源:外墙保温装饰板厂家
做座新型镀铝复合薄膜胶粘剂研究及应用

新型镀铝复合薄膜胶粘剂研究及应用

北京高盟化工有限公司一直致力于特种复合胶的研制,以求服务于包装行业,已经完成的特种胶有135℃高温蒸煮胶、121℃蒸煮胶、抗介质胶、镀铝膜复合胶、快速固化胶、洗衣粉袋专用胶及其他专为包装企业设计的胶粘剂品种。本文介绍的是我公司最新研制的新型镀铝膜胶粘剂。

镀铝复合薄膜是将镀铝薄膜(VMPET、VMBOPP、VMCPP和VMCPE)与塑料薄膜复合在一起,形成一种带有铝光泽的包装材料。因其具有良好的阻隔性能,耐穿刺、耐高低温、耐水新能源材料煮性能和不透光、不透湿、不透气,在食品、保健品、医药和化妆品等包装方面获得了广泛的应用。以前市场上的镀铝复合薄膜剥离强度太低,北京高盟化工有限公司于1998年推出了YH501S镀铝膜专用胶粘剂,使镀铝复合薄膜的强度有很大提高,但存在塑/塑复合强度不如普通胶、体系活性高、操作不方便、不耐100℃水煮等缺点。为了适应市场的需要,我们在YH501S镀铝膜专用胶粘剂基础上,重新进行分子结构设计,研制出一种新的多用途、高强度、耐水煮镀铝复合薄膜用胶粘剂。

一、试验部分

1.主要原材料

对苯二甲酸二甲酯,工业级(北京化工厂);间苯二甲酸,工业级(燕山石化);己二酸,工业级(辽宁化工厂);二甘醇,工业级(金山石化);乙二醇,工业级(金山石化);二异氰酸酯,工业级(拜尔公司);乙酸乙酯,工业级(天津);催化剂(自制);VM10固化剂(自制)。1#材料为满版印刷BOPP薄膜(20μ)/镀铝CPP(VMCPP)薄膜,青岛厂家提供;2#材料为满版印刷BOPP薄膜(28μ)/镀铝CPP(VMCPP)薄膜,北京厂家提供;3#材料为满版印刷BOPP薄膜(35μ)/镀铝CPP(VMCPP)薄膜,河北厂家提供;

2.设备、仪器

HIROSHIMA复膜机(日本),复合速度为50~70m/min;BLD- 200s电子剥离试验机。

3.聚酯多元醇的合成可以用测压膜片将油压转化为应变片电阻的变化

将计量的对苯二甲酸二甲酯、二甘醇及催化剂进行酯交换反应,待甲醇出至理论量时,再加入计量的间苯二甲酸、己二酸、乙二醇进行混合酯化反应,达到理论出水量后,在真空状态下缩聚,每隔一段时间取样分析酸值、羟值,合格后出料,得到分子量为2000左右的聚酯多元醇。

4.粘合剂主剂的合成

将计量的聚酯多元醇,二异氰酸酯及部分乙酸乙酯加入反应釜中,升温到一定的温度后保温数小时,取样分析粘度、固体含量、羟值,合格后降温,加入助剂及乙酸乙酯搅拌均匀即得到粘合剂主剂,商品牌号为YH501SL。

5.性能测试

①溶剂残留量试验。按YY0235-1996药品包装用复合膜(通则)5.5溶剂残留量的检验进行。

②剥离强度。按GB2790-81,测量180℃剥离强度。

二、结果与讨论

1.胶粘剂设计原理

镀铝复合薄膜是将镀铝薄膜与塑料薄膜复合在一起,结构示意如图1(略)。

根据示意图可知,影响镀铝复合薄膜剥离强度主要有以下几个因素:①胶粘剂本体强度及胶粘剂的本质;②BOPP或PET薄膜和胶粘剂界面强度;③胶粘剂和VM界面强度;④VM和CPP或PET薄膜界面强度。

用普通双组分聚氨酯胶粘剂粘合镀铝复合薄膜,复合薄膜剥离强度很低,其剥离破坏主要发生在VM-CPP界面,镀铝膜完全转移,180℃剥离强度小于0.3N。这说明胶粘剂本体强度、BOPP或PET薄膜和胶粘剂界面强度、胶粘剂和VM界面强度都高于VM和CPP界面强度。事实上未复合以前,VM和CPP或PET薄膜界面强度远大于0.3N。因此,胶粘剂的性质即胶粘剂的本质——胶粘剂的组成、分子结构、分子量分布、单体残存量等对镀铝层产生很大的影响,进而影响剥离强度和溶剂残留量。若胶粘剂分子结构设计不合理,软硬段比例不合理,分子量分布太宽,单体残存量高,不仅影响胶粘剂本体强度、BOPP和胶粘剂界面、胶粘剂和VM界面强度,还将影响VM和CPP界面强度以及溶剂残留量。

双组分聚氨酯胶粘剂是由含羟基基团-OH组成的主剂和含异氰酸酯基基团-NCO组成的固化剂组成。使用时将主剂和固化剂按一定比例混合均匀,经化学反应进行分子扩链后形成高分子量的聚合物。作为胶粘剂的使用,聚氨酯的组成、分子结构、分子量分布等对粘接有重要的影响。聚氨酯可认为是一种含有软链段和硬链段的嵌段共聚物,软段由聚酯、聚醚、聚烯烃等低聚物链段组成,非常柔顺,呈无规卷曲状态,由于其玻璃化温度低于室温,称之为橡胶相;硬段由芳香基、取代脲基、氨基甲酸酯、脲基甲酸酯、缩二脲等基团组成,在常温下伸展成棒状,不容易改变其构形构象,内聚能很大,彼此缔合在一起形成许多微区小单元,这些微区小单元的玻璃化温度远高于室温,在常温下呈玻璃态、冷晶或微晶,称之为塑料相。由于两种链段的热力学具有不相容性,会产生微观相分离,在聚合物基体内部形成相区或微相区。聚氨酯优良的性能可用两相形态学来解决: 硬段相提供多官能度物理交联,即形成氢键而交联,起增强作用;软段被硬段区增强。因为铝、塑料膜等的物理性能差异较大,如果胶粘剂结构设计不合理,固化过程中会产生应力集中;此外,双组分聚氨酯胶粘剂是通过主剂和固化剂混合后,发生化学反应形成大分子聚合物(固化)进行粘接的,这一过程所需时间较长,常温下一般需要48h。在这期间,胶粘剂中的残存单体和且已投入利用小分子聚合物将通过镀铝层进入VM层和CPP层的界面,由于胶粘剂的固化收缩以及铝、CPP线涨系数不同产生应力而降低VM层和CPP层的结合强度。

2.材料性质、熟化条件对剥离强度的影响

三种不同厚度的薄膜复合后在不同的条件下熟化,其剥离强度见表1(略)(单位为N/ 15mm)。o

从表中可看出,用YH501SL/VM10胶粘剂具有较高的初粘力;复合不同厚度的薄膜,其剥离强度略有不同;薄膜厚度较大,剥离强度也略大。熟化24h后已经有很高的剥离强度,熟化48h后,剥离强度达到最大,继续熟化强度下降,镀铝层部分转移。建议50℃下熟化时间不要超过48h。

3.涂布量的影响

复合薄膜复合效果的好坏,除了胶粘剂涂布量、熟化温度及时间的影响外,还和生产环帮助他们找到迫切需要解决的痛点境的湿度、复合温度、薄膜张力控制等因素有关。熟化温度及时间的影响因素,上文已经讨论过,涂布量对满版印刷BOPP/VMCPP剥离强度的影响见表2(略)。

从表中可知,当涂布量大于2.0g/m2时,YH501SL/VM10复合满版印刷BOPP/VMCPP,剥离强度达到并超过YH501S和进口胶D,但若要使剥离强度达到最大,建议涂布量不低于3.0g/m2。

4.固化剂用量的影响

YH501SL和VM10不同质量配比(-OH/NCO不同)对剥离强度影响结果见表3(略)。

5.耐水煮性能

YH501S和进口胶D不耐100℃水煮。用YH501SL复合的三种复合薄膜在50℃下熟化48h后,放在100℃的沸水中水煮,煮后立即测其剥离强度,结果见表4(略)。

由表中的数据可知,YH501SL/VM10复合薄膜胶粘剂具有良好的水煮性能,但不同的薄膜耐水煮性能也不同,所用的薄膜厚度越小,耐水煮效果越好。

6.塑/塑复合

YH501SL用于PET/PEP、PET/CPP和NNNY/PE三种复合薄膜复合后,在50℃下熟化48h后,测其剥离强度,结果见表5(略)。

从表中可以看出,YH501SL用于塑/塑复合,具有较高的剥离强度。

7.性能对比

YH501S、进口胶D和YH501SL性能对比见表6(略)。

从表中可以看出,YH501SL性能优于YH501S和进口胶D。

通过胶粘剂的组成、分子结构、分子量分布设计和控制,研制出性能优异的镀铝复合薄膜用胶粘剂YH501SL;该胶粘剂用于镀铝复合薄膜具有良好的初粘力、优异的剥离强度和耐水煮性能,用于塑/塑复合也具有较高的剥离强度。

来源:化工精细

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