绿色纸塑复合胶粘剂是包装业中常用的一种胶粘剂,简称绿色复膜胶,主要指水基型和热熔胶两种类型。上世纪90年代以来,随着人们环保意识的提高和政府环保法规的日益严格,水基胶和热熔胶得到广泛发展。美国是世界上最大的胶粘剂市场,其1999年胶粘剂行业中包装用胶粘剂约占总数的42 %。目前美国胶粘剂市场中溶剂型只占9. 2 %;水基胶占59. 3 % ,热熔胶占20 % ,其它占11. 5 %。可见绿色纸塑复合胶在现代包装业中占有举足轻重的地位。
一、绿色纸塑复合胶粘剂研究
1.水基丙烯酸系胶粘剂 水基胶粘剂以水为介质,无毒、不燃;对其它物质有良好耐受性,可接受多种类型的添加剂改性;工艺简单,使用方便。水基丙烯酸系胶粘剂的研究很多,已有不少报道。在丙烯酸酯中加入一种改性剂,得到一种纸塑复合膜胶粘剂具有很强的粘接强度,其韧性也好。
邹本莲等采用丙烯酸丁酯为软单体,醋酸乙烯为硬单体加入少量单体进行改性,制得的复膜胶光亮度高、粘接强度高、不起泡、不泛黄,很适合作纸塑复合胶粘剂。唐宏科等以丙烯酸酯为主要原料,通过半连续乳液聚合法合成了丙烯酸丁酯醋酸乙烯酯丙烯酸共聚乳液,向其中添加一定比例的乳化松香增粘树脂,制成了一种新型的纸塑复合胶粘剂;该胶粘剂粘接力、稳定性、耐水性等大大得到改善。叶先科等合成了一种丙烯酸系乳液复膜胶,其中用丙烯酸和丙烯腈为功能单体,明显改善了复膜胶对BOPP双向拉伸聚丙烯与纸的粘接强度。
2.聚醋酸乙烯水性复合胶 该乳液胶粘剂包括均聚及共聚乳液,具有良好的起始胶接强度,可任意调节粘度,易与各种添加剂混溶,可配制成性能多样的纸塑复合胶粘剂。
王金良等合成了与乙烯-醋酸乙烯酯共聚物乳液配伍良好的聚丙烯酸酯乳液,该胶粘剂用于高速自动糊盒机上复膜包装盒的粘合效果好,完全适用于复膜白卡纸、复膜白板纸、普通上光白卡纸制品的自动封口粘接。徐祥兵等将合成的一种丙烯酸酯类乳液与自制水性松香乳液、VAE乳液复配制成复合乳液胶粘剂,用于包装业的纸塑复合,剥离强度较高。在体系中加入适量的水性松香树脂和VAE乳液,能使胶粘剂产品具备水溶性,提高了产品的粘合性能,减少“雪花”现象的产生。刘长春等以酯酸乙烯酯和丙烯酸为单体,通过高分子聚合和树脂改性而成的胶粘剂,无毒、快干、色浅、耐水、粘接力强,适用于包装业。
3.水基及无溶剂聚氨酯胶粘剂 水基聚氨酯胶粘剂是应上世纪70年代对低毒、低污染产品的要求而开发的。水基聚氨酯胶粘剂主要有以下两种方法制得:一是通过加入乳化剂把原有的聚氨酯胶粘剂直接乳化为稳定的水分散型乳液;二是利用在聚氨酯的分子骨架中引入亲水性的离子基团,使其形成自分散和自乳化体系,这种体系的优点是不含乳化剂、成膜性好、并能与其它阴离子或阳离子聚合体系掺和改性以降低成本。近来对它的研究非常活跃,主要集中在增加固含量、提高干燥速度和粘接强度、增加交联或引入聚醚以提高其耐水性。离子型水分散液聚氨酯胶粘剂的制备方法可见相关专利报道。由于复合薄膜包装材料综合性能良好,日益受到人们欢迎。与它配套的胶粘剂需要量也相应增长,其中用量最大的是聚氨酯胶粘剂。据报道欧洲用于食品包装复合薄膜袋的无溶剂聚氨酯胶粘剂每年约2.4kt ,溶剂型每年约2. 2kt。今后5年食品复合薄膜袋用胶粘剂全球平均增长率每年将为4 % ,中国可能会翻番。
目前国内外开发的聚氨酯( PU)胶粘剂在用于高性能食品包装复合膜方面占很大比例,开发主要方向之一是水性聚氨酯胶粘剂。因它在使用时无污染、涂布量少、复合速度快,加工成本比溶剂型低;而且将它用于粘接耐溶剂性差以及热收缩性较大的塑膜更为优越,因此该类胶在包装领域应用前景广阔。
无溶剂型聚氨酯胶粘剂应用于复合膜是1974年始于德国,在欧美用这种无溶剂型聚氨酯胶粘剂制备复合膜已占到50 %以上。用于复合膜制造的无溶剂型聚氨酯胶粘剂目前已发展到第3代。氨基树脂或醚化的氨基树脂可以用于软包装当中。
张雪银等采用氨基树脂复合以EVA、DBP、稀释剂、增稠剂和松香类化合物增粘剂所组成的胶粘剂可以满足纸塑胶粘剂的要求。胡晓兰等以聚己二酸- 1 ,4 -丁二醇酯为原料,制备具有良好耐蒸煮性能和粘接性能的聚氨酯胶粘剂。此胶粘剂对于PET膜/ Al箔复合结构和PET/ PET结构的粘接性能良好,胶层在蒸煮后透明性良好,质量稳定,重复性好,无毒,适用于软包装复合结构材料的粘接。
4.生物降解热熔胶 美国是世界上热熔胶产量最大的国家,1991年为61. 4万吨。1996年为91. 6万吨,年增长率在5 %以上,其消费市场包装业占49 %。我国上世纪70年代才开始研制热熔胶,上世纪末热熔胶得到迅速发展,并且在包装业也开始得到应用。热熔胶主要为乙烯-醋酸乙烯共聚物( EVA) ,1996年该类粘接剂产量达1. 2万吨,主要用于包装工业、书籍装订和制袋等。它的优点为粘接速度快、不用溶剂、涂胶量易控制、制品光泽好。美国专利介绍用双羟基酸与醚反应,合成含有羟甲基的聚酯做基体,生产出的生物降解热熔胶,性能好,可用于纸塑的粘接。Shark等用含有羟基的丁酸酯、戊酸酯、纤维素、淀粉酯等做基体用蔗糖酯作为增粘剂,得到生物降解胶粘剂在纸塑的粘接方面效果好。
另外贺伦英研究了一种无载体淀粉胶粘剂,其流动性能好,粘度适宜、保水性能好,能完全均匀地浸润被粘物表面,粘附能力强,性能稳定、不易分层、凝胶、腐变等,适合于瓦楞纸板的粘接。在包装业上还有氧化淀粉胶粘剂。
二、结语 绿色胶粘剂是本世纪包装业发展环保包装提出的要求。在绿色粘剂的发展水平上,我国在规模和品种上与国外差距很大。高固含量水基乳液胶、水基及无溶剂聚氨酯胶粘剂、可生物降解热熔胶、绿色多功能复合胶是未来绿色纸塑胶粘剂的发展趋势,加强绿色环保胶粘剂用树脂的研究,开发新型、绿色纸塑胶粘剂品种,对于提高我国绿色环保包装胶粘剂质量具有重要的意义。
