一種食品級包裝用雙組份無溶劑型聚氨酯膠黏劑的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及食品級軟包裝用聚氨酯膠黏劑領(lǐng)域，特別涉及到一種雙組份無溶劑型聚氨酯膠黏劑的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]軟包裝用復(fù)合膜一般由兩層、三層甚至多層不同材質(zhì)的薄膜復(fù)合而成，其質(zhì)量取決于復(fù)合所用的薄膜和膠黏劑。聚氨酯膠黏劑因其具有黏結(jié)力強、透明、柔軟、耐油、耐酸、耐高低溫等特性，在復(fù)合用膠黏劑中占據(jù)主導(dǎo)地位。國內(nèi)現(xiàn)在使用的聚氨酯膠黏劑大多為溶劑型雙組分聚氨酯膠黏劑，一般工作濃度在30%左右，所用溶劑大多為乙酸乙酯。每使用I噸干膠，就會有2噸多的乙酸乙酯排放到空氣中，嚴(yán)重污染了環(huán)境，也浪費了能源和資源。綠色環(huán)保的復(fù)合用聚氨酯膠黏劑主要是無溶劑聚氨酯膠黏劑和水性聚氨酯膠黏劑，從節(jié)能減排的角度講，無溶劑聚氨酯膠黏劑是未來復(fù)合用膠黏劑的最終發(fā)展方向。
[0003]目前，國內(nèi)無溶劑型聚氨酯膠黏劑得到了較快的發(fā)展，但在制備過程中仍大量使用不可再生的石油類多元醇原料。蓖麻油、甘油為生物可降解的環(huán)境友好型化學(xué)原料，將其引入到聚酯多元醇的制備過程中，不僅提高了交聯(lián)密度和粘接牢度，還一定程度減輕了對石油資源的依賴。在食品包裝領(lǐng)域，普遍使用的有機錫類催化劑和芳香族異氰酸酯也給食品安全帶來了很大的隱患。因此，采用無催化劑法和脂肪族異氰酸酯制備食品級聚氨酯膠黏劑意義重大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的首要目的在于提供一種綠色環(huán)保、性能優(yōu)異的食品級包裝用雙組份無溶劑型聚氨酯膠黏劑及其制備方法。
[0005]本發(fā)明是通過下述技術(shù)方案加以實現(xiàn)的，一種食品級包裝用雙組份無溶劑型聚氨酯膠黏劑的制備方法，該膠黏劑由A和B兩種組分構(gòu)成，具體制備過程包括，
[0006](I)A組分的制備:在反應(yīng)釜中加入摩爾比為2?4:1的脂肪族二異氰酸酯和經(jīng)真空脫水的端-OH聚醚多元醇，在氮氣保護(hù)下攪拌并升溫至50?70°C，待體系中NCO質(zhì)量分?jǐn)?shù)不再變化時停止攪拌，降溫出料，密封包裝；
[0007](2)B組分的制備:將摩爾比為1: 2的真空脫水的蓖麻油和甘油加入到充滿氮氣的反應(yīng)釜中，攪拌并緩慢升溫至180?220°C，在氫氧化鈉催化下醇解1.5?2.5h，然后加入六氫苯酐和鈦酸四正丁酯，蓖麻油、六氫苯酐與鈦酸四正丁酯的摩爾比為1: 1.1?
1.3: 0.005，在200?240°C下酯化6?1h至酸值低于5mgK0H/g，羥值為210?230mgK0H/g，冷卻至室溫放料包裝。
[0008]本發(fā)明中，所述雙組分無溶劑型聚氨酯膠黏劑的制備過程中不使用有機錫類催化劑。
[0009]本發(fā)明中，所述脂肪族二異氰酸酯為1，6_已二異氰酸酯、異氟爾酮二異氰酸酯、甲基環(huán)己基二異氰酸酯、二環(huán)己基甲烷二異氰酸酯中的一種或幾種混合。
[0010]本發(fā)明中，所述端-OH聚醚多元醇為分子量在400?2000的聚乙二醇、聚丙二醇、聚四氫呋喃二醇中的一種或幾種混合。
[0011]本發(fā)明中，所述蓖麻油的羥值為160?165mgK0H/g，平均官能度為2.5?2.8。
[0012]本發(fā)明進(jìn)一步提供了采用上述膠黏劑的制備方法得到的膠黏劑用于制備復(fù)合軟包裝復(fù)膜的工藝，是按NC0/0H官能團(tuán)摩爾比1.1?1.3: I稱取A、B組分，在35?45°C下混合均勻后進(jìn)行復(fù)膜，然后在40?60°C下固化24?48h。
[0013]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:
[0014]1、本發(fā)明的聚氨酯膠黏劑生產(chǎn)和使用過程中不使用有機溶劑和有機錫類催化劑，無污染，安全性高；
[0015]2、本發(fā)明使用可再生、可降解的蓖麻油和甘油為原料，原料綠色環(huán)保，廉價易得，降低了對石油資源的依賴；
[0016]3、本發(fā)明制備的聚氨酯膠黏劑交聯(lián)程度高，且不含苯環(huán)類物質(zhì)。
【具體實施方式】
[0017]下面結(jié)合實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步描述，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不僅局限于實施例，該領(lǐng)域?qū)I(yè)人員對本發(fā)明技術(shù)專利所做的改變，均應(yīng)屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
[0018]本發(fā)明的NCO含量按照HG/T2409-1992標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢測；酸值按照HG/T2708-95標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢測；羥值按照ASTM D 4247-99標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢測；T剝離強度按照GB/T2791-1995標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢測。
[0019]實施例1
[0020]制備A組分:在反應(yīng)釜中依次加入50g的異氟爾酮二異氰酸酯和真空脫水后的30g分子量為400的聚乙二醇，在氮氣保護(hù)下攪拌，升溫至60°C，每隔30min取樣，測其NCO含量，待體系中NCO質(zhì)量分?jǐn)?shù)不再變化時停止攪拌，降溫出料，密封包裝。所得A組分NCO %
=16.4o
[0021]制備B組分:將真空脫水后的0.1mol蓖麻油和0.2mol甘油加入到充滿氮氣的反應(yīng)釜中，攪拌并緩慢升溫至180°C，在氫氧化鈉催化下醇解2h，然后加入0.12mol六氫苯酐和30ul鈦酸四正丁酯，在200°C下酯化8h至酸值低于5mgK0H/g，羥值219mgK0H/g，冷卻至室溫放料包裝。
[0022]按NC0/0H官能團(tuán)摩爾比1.1: I稱取A、B組分，在45°C下混合均勻后進(jìn)行復(fù)膜，然后在60°C下固化48h后測得ΡΕ/0ΡΡ復(fù)合膜的T剝離強度3.2N/15mm。
[0023]實施例2
[0024]制備A組分:在反應(yīng)釜中依次加入50g的異氟爾酮二異氰酸酯和真空脫水后的56g分子量為1000的聚四氫呋喃二醇，在氮氣保護(hù)下攪拌，升溫至50°C，每隔30min取樣，測其NCO含量，待體系中NCO質(zhì)量分?jǐn)?shù)不再變化時停止攪拌，降溫出料，密封包裝。所得A組分 NC0%= 14.9。
[0025]制備B組分:將真空脫水后的0.1mol蓖麻油和0.2mol甘油加入到充滿氮氣的反應(yīng)釜中，攪拌并緩慢升溫至220°C，在氫氧化鈉催化下醇解1.5h，然后加入0.13mol六氫苯酐和30ul鈦酸四正丁酯，在220°C下酯化6h至酸值低于5mgK0H/g，羥值210mgK0H/g，冷卻至室溫放料包裝。
[0026]按NC0/0H官能團(tuán)摩爾比1.3: I稱取A、B組分，在45°C下混合均勻后進(jìn)行復(fù)膜，然后在60°C下固化36h后測得ΡΕ/Β0ΡΡ復(fù)合膜的T剝離強度2.7N/15mm。
[0027]實施例3
[0028]制備A組分:在反應(yīng)釜中依次加入50g的二環(huán)己基甲烷二異氰酸酯和真空脫水后的38g分子量為600的聚丙二醇，在氮氣保護(hù)下攪拌，升溫至60°C，每隔30min取樣，測其NCO含量，待體系中NCO質(zhì)量分?jǐn)?shù)不再變化時停止攪拌，降溫出料，密封包裝。所得A組分NCO%= 13.5o
[0029]制備B組分:將真空脫水后的0.2mol蓖麻油和0.4mol甘油加入到充滿氮氣的反應(yīng)釜中，攪拌并緩慢升溫至180°C，在氫氧化鈉催化下醇解2.5h，然后加入0.22mol六氫苯酐和50ul鈦酸四正丁酯，在180°C下酯化1h至酸值低于5mgK0H/g，羥值223mgK0H/g，冷卻至室溫放料包裝。
[0030]按NC0/0H官能團(tuán)摩爾比1.2:1稱取A、B組分，在40°C下混合均勻后進(jìn)行復(fù)膜，然后在50°C下固化48h后測得ΡΕΤ/0ΡΡ復(fù)合膜的T剝離強度3.1N/I5mm。
【主權(quán)項】
1.一種食品級包裝用雙組份無溶劑型聚氨酯膠黏劑的制備方法，該膠黏劑由A和B兩種組分構(gòu)成，其特征在于包括以下過程， (1)A組分的制備:在反應(yīng)釜中加入摩爾比為2?4: I的脂肪族二異氰酸酯和經(jīng)真空脫水的端-OH聚醚多元醇，在氮氣保護(hù)下攪拌并升溫至50?70°C，待體系中NCO質(zhì)量分?jǐn)?shù)不再變化時停止攪拌，降溫出料，密封包裝； (2)B組分的制備:將摩爾比為1: 2的真空脫水的蓖麻油和甘油加入到充滿氮氣的反應(yīng)釜中，攪拌并緩慢升溫至180?220°C，在氫氧化鈉催化下醇解1.5?2.5h，然后加入六氫苯酐和鈦酸四正丁酯，蓖麻油、六氫苯酐與鈦酸四正丁酯的摩爾比為1: 1.1?1.3: 0.005，在200?240°C下酯化6?1h至酸值低于5mgK0H/g，羥值為210?230mgK0H/g，冷卻至室溫放料包裝。2.按權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述脂肪族二異氰酸酯為1，6_己二異氰酸酯、異氟爾酮二異氰酸酯、甲基環(huán)己基二異氰酸酯、二環(huán)己基甲烷二異氰酸酯中的一種或幾種混合。3.按權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述端-OH聚醚多元醇為分子量在400?2000的聚乙二醇、聚丙二醇、聚四氫呋喃二醇中的一種或幾種混合。4.按權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述蓖麻油的輕值為160?165mgK0H/g，平均官能度為2.5?2.8。5.按權(quán)利要求1所述的膠黏劑的制備方法得到的膠黏劑用于制備復(fù)合軟包裝復(fù)膜的工藝，其特征在于，按NC0/0H官能團(tuán)摩爾比1.1?1.3: I稱取A、B組分，在35?45°C下混合均勻后進(jìn)行復(fù)膜，然后在40?60°C下固化24?48h。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種食品級包裝用雙組份無溶劑型聚氨酯膠黏劑的制備方法。包括端NCO組分A和組分B，所述組分A由脂肪族異氰酸酯和端-OH聚醚多元醇制得，所述組分B為蓖麻油基聚酯多元醇，由蓖麻油、甘油以及六氫苯酐經(jīng)酯交換和酯化反應(yīng)制得，兩種組分按NCO/OH官能團(tuán)進(jìn)行配比。本發(fā)明的聚氨酯膠黏劑不使用溶劑和有機錫類催化劑，不含有苯環(huán)類成分，引入了植物油降低對石油類多元醇的依賴，安全環(huán)保無污染，并具有優(yōu)良的黏結(jié)性能，可滿足食品包裝復(fù)合膜的復(fù)合要求。
【IPC分類】C09J175/14, C08G18/66, C08G18/22, C08G18/48, C08G18/32, C08G18/67
【公開號】CN105111997
【申請?zhí)枴緾N201510573632
【發(fā)明人】張萍波, 王宇奇, 范明明, 蔣平平
【申請人】江南大學(xué)
【公開日】2015年12月2日
【申請日】2015年9月8日