單組份聚氨酯膠粘劑多是含有NCO基團(tuán)的聚異氰酸酯預(yù)聚體，是靠空氣中水份和被涂復(fù)膜附著的水與之反應(yīng)而固化的，單組份無溶劑聚氨酯膠粘劑類型多為以下兩種：
①聚醚聚氨酯聚異氰酸酯：
OCN-R-NCO+H-(-OR’-)n-OH——→OCN-R-NH-CO-(-OR’-)n-O-CO-NH-NCO
(二異氰酸酯)(聚乙醚多元醇)(聚醚聚氨酯異氰酸酯)
②聚酯聚氨酯聚異氰酸酯
UF7508是這兩種類型的混和型，既有聚酯聚氨酯的粘接強(qiáng)度高的特點(diǎn)，并由聚醚型聚氨酯提高了抗水解性。
低游離異氰酸酯單體的新型雙組分無溶劑聚氨酯膠粘劑(UR7980/UR8160)
目前的無溶劑復(fù)合用雙組份聚氨酯膠粘劑存在的一個質(zhì)量問題，就是膠粘劑中含有較多的游離異氰酸酯單體，所產(chǎn)生的小分子化合物容易向膜內(nèi)遷移造成對所包裝品的污染，而且小分子產(chǎn)物使包裝袋熱封強(qiáng)度降低。2000年我院研制成功的低游離異氰酸酯單體的新型雙組分無溶劑聚氨酯膠粘劑，滿足了國內(nèi)客戶的需要，促進(jìn)了我國該技術(shù)的發(fā)展。
雙組分無溶劑聚氨酯膠粘劑是由兩組聚氨酯預(yù)聚體組成的，其化學(xué)結(jié)構(gòu)簡示如下。
主組份一般為聚酯聚氨酯預(yù)聚物(一般均含有活潑基團(tuán)-0H)。
OCN—R—NCO+HO～OH——→HO～O—CO—NR—R—NH—CO—O～OH
(二異氰酸酯)(聚酯多元醇)(聚酯聚氨酯預(yù)聚物)
另一組份(也稱為固化劑)，為聚異氰酸酯預(yù)聚物，(一般含有NCO基團(tuán))：
OCN—R—NCO+OH～R”-OH——→OCN—R—NH—CO—O—R”-O—CO-NH-R-NCO
(二異氰酸酯)(多元醇)(聚異氰酸酯預(yù)聚物)
注：以上式中R、R、R”為烴基或苯基。
在使用時將兩個組份均勻混合在一起，靠相互的反應(yīng)形成大分子而達(dá)到交聯(lián)固化。無溶劑雙組分膠粘劑使用時，要求產(chǎn)品有較低的粘度，以保證操作溫度在40—50℃之間。而無溶劑膠粘劑的粘度與預(yù)聚物中異氰酸基的含量成反比，降低預(yù)聚物中游離二異氰酸酯基的含量，必然使產(chǎn)品中的異氰酸基含量下降，從而使產(chǎn)品粘度增加。使用操作溫度增高，操作條件不易控制。我院研制的低游離異氰酸酯單體的新型雙組分無溶劑聚氨酯膠粘劑，既降低了產(chǎn)品中游離二異氰酸酯基的含量，又使產(chǎn)品具有適當(dāng)粘度，操作溫度適中符合客戶的使用要求。
無溶劑膠粘劑的涂布及使用
無溶劑聚氨酯膠粘劑的涂布不同于溶劑型膠粘劑的涂布。溶劑型的膠粘劑涂布時，為使涂布均勻，易于涂布的粘度靠增加有機(jī)溶劑來調(diào)整控制的。由于無溶劑膠粘劑根本不含任何溶劑，在常溫下的粘度相當(dāng)大(特別是無溶劑單組分膠粘劑常溫時超過幾萬或十幾萬mpas)。根據(jù)無溶劑聚氨酯膠粘劑結(jié)構(gòu)的特殊性，只要溫度稍有變化，其粘度就有很大的變化，為使粘度下降適于涂布，通常在使用時將膠粘劑加熱。因此無溶劑膠粘劑的涂布復(fù)合設(shè)備，應(yīng)該是一個專用的帶有加熱涂布上膠系統(tǒng)的裝置。無溶劑復(fù)合機(jī)由混合計量配膠系統(tǒng)；涂布上膠系統(tǒng)：復(fù)合冷卻系統(tǒng)；放卷、收卷系統(tǒng)等主要部分構(gòu)成。
1) 無溶劑復(fù)合機(jī)涂布系統(tǒng)
現(xiàn)在我國引進(jìn)的無溶劑復(fù)合機(jī)的涂布系統(tǒng)多為專用的無溶劑復(fù)合機(jī)的涂布系統(tǒng)，也稱為四輥涂布系統(tǒng)。其由A.B.C.D四輥組成，A輥是涂布輥：B輥是浮動輥；C輥是計量輥；D輥是存膠固定輥，由固定輥D與計量輥C間的夾逢存膠。
2) 無溶劑膠粘劑的使用與涂布
①涂布粘度與溫度：
無溶劑膠粘劑與含溶劑膠粘劑相比，在分子量的大小上有很大差異。溶劑聚氨酯膠粘劑的分子量一般在幾萬到幾十萬。當(dāng)沒有溶劑時粘度也很大，常溫達(dá)到上百萬毫帕·秒(mpas)，甚至為膠狀體，無法直接涂布。所以借助于溶劑溶解稀釋到可涂布的粘度。當(dāng)無溶劑膠粘劑與溶劑型膠粘劑的結(jié)構(gòu)很相似時，為了達(dá)到無溶劑涂布操作要求的粘度，降低膠粘劑的分子量，粘度比有溶劑膠粘劑干膠的粘度要小很多，但仍無法直接涂布。無溶劑聚氨酯膠粘劑的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是：分子間吸引力大(可形成氫鍵)，在常溫下粘度很高，當(dāng)溫度升高，氫鍵斷裂，粘度下降。(圖2是單組份無溶劑膠粘劑粘度與溫度關(guān)系曲線。)因此加溫使粘度降到可涂布的粘度。溫度提高粘度下降，涂布容易；但溫度過高(單組份膠大于100℃，雙組份膠大于80℃)，膠粘劑的內(nèi)部反應(yīng)速度加快，發(fā)生凝膠化，易形成高分子樹脂，造成涂布困難和涂布不均勻。因此要確定涂布的最佳溫度，并保持最小的溫度差。一般單組份膠粘劑的涂布溫度控制在70-100℃，粘度控制在600-3000mpas；雙組份膠粘劑涂布溫度控制在45-80℃，粘度500-1500mpas。
②單組份膠粘劑的涂布及固化
單組份膠的涂布除上述要求控制的溫度和粘度外，由于單組份聚氨酯膠粘劑都含有NCO基團(tuán)(含量在3-6％)，它是靠與水反應(yīng)固化的。當(dāng)涂布量為1g/m2時，需要完全固化的水量為6.5-13mg。單靠干燥膜表面上附著的水是不夠的(在22℃38％RH下測得的OPP，CPP的薄膜兩側(cè)表面附著水約為2-4mg/m2)。必須從外界補(bǔ)充供給水份，因此必須對環(huán)境加濕。
③涂布量
在無溶劑復(fù)合加工中，膠粘劑的涂布量對復(fù)合膜的質(zhì)量非常關(guān)鍵。涂布量不足，易引起復(fù)合膜粘接力不大，易剝離甚至脫層。膠粘劑最佳涂布量的選擇，要依據(jù)復(fù)合膜制品的不同質(zhì)量要求、薄膜性質(zhì)、印刷效果和油墨以及膠粘劑性能等綜合考慮。一般使用單組份涂布量為0.5-1.8g/m2．當(dāng)涂布量>2g/m2，由于涂層較厚，不利于膠粘劑與水的固化反應(yīng)，造成膠膜層中心長期不固化，影響復(fù)合制品的粘接強(qiáng)度，使用雙組份無溶劑聚氨酯膠粘劑則無此限制。但是涂布量過大也不利于復(fù)合質(zhì)量，一般涂布量控制在1-3.5g/m2，做特殊需要的復(fù)合膜時(如：高溫蒸煮用)可加大到不超過5.0g/m2。
④初期粘接力與粘接強(qiáng)度
由于使用的無溶劑膠粘劑的分子量低于溶劑型膠粘劑的分子量，在常溫下凝聚力小，未固化前的初期粘接力低，因此，復(fù)合生產(chǎn)操作中應(yīng)嚴(yán)格的控制張力和牽引力，否則會產(chǎn)生復(fù)合膜制品的質(zhì)量問題。現(xiàn)在膠粘劑生產(chǎn)廠家正在研制初期粘接力強(qiáng)的產(chǎn)品，這一問題可望得到較好的解決。
無溶劑膠粘劑干式復(fù)合制造復(fù)合膜包裝材料的技術(shù)，經(jīng)過二十多年的發(fā)展已成為成熟的工業(yè)技術(shù)。特別是近五年我國復(fù)合膜加工行業(yè)對該項新技術(shù)的認(rèn)識和了解，及成功引進(jìn)二十多臺無溶劑復(fù)合設(shè)備的經(jīng)驗(yàn)，無溶劑干式復(fù)合制造復(fù)合膜包裝材料的技術(shù)將在我國取得較大發(fā)展。并且隨著無溶劑復(fù)合設(shè)備的國產(chǎn)化，及無溶劑膠粘劑品種的多樣化，這一新加工技術(shù)將隨著其明顯的突出的優(yōu)越性，逐步被國內(nèi)認(rèn)識和接受。預(yù)計在未來的幾年內(nèi)在我國將以更快的速度得到發(fā)展。
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