一種食品級(jí)包裝用雙組份無(wú)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(jí)軟包裝用聚氨酯膠黏劑領(lǐng)域，特別涉及到一種雙組份無(wú)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(qiáng)、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(guó)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(huì)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(fèi)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(wú)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(wú)溶劑聚氨酯膠黏劑是未來(lái)復(fù)合用膠黏劑的最終發(fā)展方向。
[0003]目前，國(guó)內(nèi)無(wú)溶劑型聚氨酯膠黏劑得到了較快的發(fā)展，但在制備過(guò)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(guò)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(duì)石油資源的依賴。在食品包裝領(lǐng)域，普遍使用的有機(jī)錫類催化劑和芳香族異氰酸酯也給食品安全帶來(lái)了很大的隱患。因此，采用無(wú)催化劑法和脂肪族異氰酸酯制備食品級(jí)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(jí)包裝用雙組份無(wú)溶劑型聚氨酯膠黏劑及其制備方法。
[0005]本發(fā)明是通過(guò)下述技術(shù)方案加以實(shí)現(xiàn)的，一種食品級(jí)包裝用雙組份無(wú)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(guò)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?dú)獗Ｗo(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(shí)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?dú)獾姆磻?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(wú)溶劑型聚氨酯膠黏劑的制備過(guò)程中不使用有機(jī)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(guò)程中不使用有機(jī)溶劑和有機(jī)錫類催化劑，無(wú)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(jià)易得，降低了對(duì)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(shí)施方式】
[0017]下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)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(shí)施例，該領(lǐng)域?qū)I(yè)人員對(duì)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(cè)；酸值按照HG/T2708-95標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢測(cè)；羥值按照ASTM D 4247-99標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢測(cè)；T剝離強(qiáng)度按照GB/T2791-1995標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢測(cè)。
[0019]實(shí)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?dú)獗Ｗo(hù)下攪拌，升溫至60°C，每隔30min取樣，測(cè)其NCO含量，待體系中NCO質(zhì)量分?jǐn)?shù)不再變化時(shí)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?dú)獾姆磻?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(cè)得ΡΕ/0ΡΡ復(fù)合膜的T剝離強(qiáng)度3.2N/15mm。
[0023]實(shí)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?dú)獗Ｗo(hù)下攪拌，升溫至50°C，每隔30min取樣，測(cè)其NCO含量，待體系中NCO質(zhì)量分?jǐn)?shù)不再變化時(shí)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?dú)獾姆磻?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(cè)得ΡΕ/Β0ΡΡ復(fù)合膜的T剝離強(qiáng)度2.7N/15mm。
[0027]實(shí)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?dú)獗Ｗo(hù)下攪拌，升溫至60°C，每隔30min取樣，測(cè)其NCO含量，待體系中NCO質(zhì)量分?jǐn)?shù)不再變化時(shí)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?dú)獾姆磻?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(cè)得ΡΕΤ/0ΡΡ復(fù)合膜的T剝離強(qiáng)度3.1N/I5mm。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種食品級(jí)包裝用雙組份無(wú)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(guò)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?dú)獗Ｗo(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(shí)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?dú)獾姆磻?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(kāi)了一種食品級(jí)包裝用雙組份無(wú)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(jī)錫類催化劑，不含有苯環(huán)類成分，引入了植物油降低對(duì)石油類多元醇的依賴，安全環(huán)保無(wú)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(kāi)號(hào)】CN105111997
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510573632
【發(fā)明人】張萍波, 王宇奇, 范明明, 蔣平平
【申請(qǐng)人】江南大學(xué)
【公開(kāi)日】2015年12月2日
【申請(qǐng)日】2015年9月8日