介绍了新型镀铝复合薄膜用聚氨酯胶粘剂的制备和性能。该胶粘剂初粘力强、剥离强度高、溶剂残留量低，适用于快速镀铝复合薄膜生产线。
食品包装，聚氨酯，胶粘剂，干式复合
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[1]，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，研制出一种新型的多用途、高强度、耐水煮镀铝复合薄膜用胶粘剂。
1试验部分
1.1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；VMl0固化剂，自制。1#材料为满版印刷BOPP薄膜(20μ)/镀铝CPP(VMCPP)薄膜，青岛厂方提供；2#材料为满版印刷BOPP薄膜(2811)/镀铝CPP(VMCPP)薄膜，北京厂方提供：3#材料为满版印刷BOPP薄膜(3511)/镀铝CPP(VMCPP)薄膜，河北厂方提供；
1.2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。
1.3聚酯多元醇的合成
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。
1.4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YH5lSL。
1.5性能测试
1.5.1溶剂残留量试验
按YY0236-1996药品包装用复合膜(通则)5.5溶剂残留量的检验进行。
1.5.2剥离强度
按GB2790-81，测量180°剥离强度。
2结果与讨论
2.1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。
根据示意图可知，影响镀铝复合薄膜剥离强度主要由以下几个因素：
①胶粘剂本体强度及胶粘剂的本质；
�、贐OPP或PET薄膜和胶粘剂界面强度；
�、劢赫臣梁蚔M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复合镀铝复合薄膜，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、胶粘剂和州界面强度都高于VM和CPP界面强度。事实上末复合以前，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，近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以含羟基基团-0H组成的主剂和以含异氰酸酯基基团-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[2]，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，彼此缔合在一起许多微区小单元，如图2，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、次晶或微晶，称之为塑料相。由于两种链段的热力学不相容性，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释：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，固化过程中产生的应力集中；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，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小分子齐聚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。
2．2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(单位为N／15mm)。
注：表1中熟化1指在50℃左右环境下放置时间，CPP拉断2是指被测试样大部分拉断，能够测到的剥离强度数据为3.5～6.4N/mm。
从表中看出，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℃下熟化间不要超过48h。
2.3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，还和生产环境的温度、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。
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[1]，但若使剥离强度达到最大，建议涂布量不低于3．0g／m2。
2．4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4。
2.5耐水煮性能
YH501S和进口胶D不耐100℃中水煮[1]。用YH501SL复合的三种复合薄膜在50℃下熟化后，放在100℃的沸水中水煮，煮后立即测其剥离强度，结果见表5。
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。
由表中数据可知，YH501SL／VM10复合薄膜胶粘具有良好水煮性能，但不同的薄膜耐水煮性能也同；所用的薄膜厚度越小，耐水煮效果越好。
2.6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6。
表6：YH501SL/VM10对于塑塑复合同样有较强的复合强度，熟化48小时后，PET/PE的复合强度可达到4.58N/15mm；PET/CPPR复合强度可达到4.78n/15mm；NY/PE的复合强度可达到5.56N/15mm。
从表中可以看出，YH501SL用于塑—塑复合，具有较高的剥离强度。
2.7性能对比
YH501S、进口胶D和YH501SL性能对比见表7。
表7：从实验数据中我们可以看出正常情况下，YH501SL／VM10的复合剥离强度大于3N／15mm,YH501S在1.8-2.2N/15mm之间，而进口胶D只有1.4-1.6N／15mm,只有YH501SL/VM10能够耐100℃水煮，可见YH501SL/VM10性能优于YH501S和进口胶D。
从表中可以看出，YH501SL性能优于YH501S和进口胶D。
2．8溶剂残留量
按YY0236—1996药品包装用复合膜(通则)5．5溶剂残留量的检验进行溶剂残留量测试乙酸乙酯、甲苯的残留量和据此计算出的溶剂残留量见表8。
3结论
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。
