水溶性雙組分聚氨酯復(fù)膜膠技術(shù)開發(fā)淺析

　　復(fù)合軟包裝材料是由兩種或兩種以上不同性能的基膜，通過膠粘劑（也稱復(fù)膜膠）緊密地粘合起來的復(fù)合材料，可以結(jié)合兩種薄膜材料的優(yōu)點，改進綜合性能。但是這種復(fù)膜膠通常采用的是溶劑型雙組分聚氨酯膠粘劑，因為含有溶劑和游離TDI，在復(fù)合過程中會向空氣中的揮發(fā)和排放溶劑，影響員工身體健康和大氣環(huán)境，在生產(chǎn)、貯運和使用過程有火災(zāi)隱患，生產(chǎn)出來的食品包裝袋也經(jīng)常存在殘留溶劑和致癌物甲苯二胺（TDA）超標(biāo)問題。為了解決我國目前存在的食品衛(wèi)生安全問題，國家質(zhì)檢總局于2006年7月18日發(fā)布了《食品用包裝、容器、工具等制品生產(chǎn)許可通則》和《食品用塑料包裝、容器、工具等制品生產(chǎn)許可審查細則》，實行強制性的食品包裝生產(chǎn)許可證制度（QS）。
　　
　　《細則》中嚴(yán)格規(guī)定了復(fù)合膜的感官及理化指標(biāo)（包括溶劑殘留和TDA含量）中有一項不合格時，就判定為不合格，不再進行復(fù)檢。具體指標(biāo)《GB9685-2008》：殘留溶劑（含醋酸乙酯和乙醇）總量≤5mg/m2，其中苯系溶劑不能檢出。另外，作為QS必須遵循的《復(fù)合食品包裝袋衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)GB9683-88》中規(guī)定了甲苯二胺≤0.004mg/L。這些指標(biāo)將決定食品包裝企業(yè)的產(chǎn)品能不能進入市場，也就決定了食品包裝企業(yè)的生存和發(fā)展。在當(dāng)今世界各國都非常重視環(huán)境保護和食品安全的趨勢下，開發(fā)污染小或無污染的“綠色”包裝材料已勢在必行。特別是近幾年，隨著石油產(chǎn)品價格的高漲，使水性復(fù)膜膠具有了替代溶劑型復(fù)膜膠的性價比優(yōu)勢，給水性復(fù)膜膠的市場推廣提供了很好的發(fā)展機遇。目前，在美國市場上水性復(fù)膜膠已經(jīng)占60％，歐洲和日本也在40％左右，而溶劑型復(fù)膜膠則已從10年前的80％減少到30％左右，在國內(nèi)，溶劑型復(fù)膜膠仍占有95％以上。因此，開發(fā)適應(yīng)中國市場的水性復(fù)膜膠是國內(nèi)各大復(fù)膜膠企業(yè)的zui為緊迫的課題。水性聚氨酯復(fù)膜膠是一種以水代替有機溶劑的聚氨酯膠粘劑，在復(fù)合過程中零VOC排放，改善工作環(huán)境，無污染，節(jié)約石油資源；在生產(chǎn)、貯運和使用過程中無火災(zāi)隱患；復(fù)合膜無溶劑殘留和TDA，無毒無味，衛(wèi)生性好；無需更換溶劑型復(fù)合設(shè)備。因此，水性復(fù)膜膠被認為是替代溶劑型復(fù)膜膠的*選擇。而國內(nèi)現(xiàn)有上千條復(fù)合包裝生產(chǎn)線中的絕大部分（占95％以上）為干式復(fù)合機，每年使用的膠粘劑達到6～8萬噸，這是一個很大的膠粘劑市場。所以開發(fā)具有良好性價比、適應(yīng)中國市場的水性復(fù)膜膠具有非常大的市場潛力和現(xiàn)實意義。本項目開發(fā)的雙組分水溶性聚氨酯復(fù)膜膠是一種透明的水溶液體系，比傳統(tǒng)的乳液型聚氨酯體系具有更優(yōu)異的性能，可以解決乳液型水性復(fù)膜膠普遍存在的問題：網(wǎng)線輥易堵塞、復(fù)合有白點、涂布流平性能差、耐凍融性差、貯存穩(wěn)定性差、成鹽劑有毒和生產(chǎn)過程不環(huán)保等。另外，作為進行固化的雙組分體系，還可以解決目前市場上單組分水性復(fù)膜膠存在的粘合層間脫離、熱封時易變形和耐熱耐水性差等問題。再加上在生產(chǎn)和使用過程中沒有有機溶劑的加入和成鹽劑無毒，這種水溶性雙組分聚氨酯膠粘劑是真正無污染的綠色產(chǎn)品。因此，開發(fā)雙組分水溶性聚氨酯復(fù)膜膠具有非常重要的經(jīng)濟效益和社會意義，是目前替代溶劑型聚氨酯復(fù)膜膠的*技術(shù)路線，也是一個更新?lián)Q代和潮流的產(chǎn)品，可被稱為第三代水性聚氨酯復(fù)膜膠。水性聚氨酯復(fù)膜膠的成功研制和產(chǎn)業(yè)化，將大大提升我國水性復(fù)膜膠的競爭力，使國內(nèi)的水性復(fù)膜膠技術(shù)水平達到*水平。
　　
　　一、國內(nèi)外研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢
　　
　　1.國內(nèi)外研究現(xiàn)狀目前，水性復(fù)膜膠有聚氨酯和丙烯酸兩種體系，但是丙烯酸體系由于存在冷脆熱粘、復(fù)合牢度差和手感硬而脆等缺點，僅適合鍍鋁材料與塑料之間復(fù)合，但是現(xiàn)已開始被水性聚氨酯替代。所以，水性復(fù)膜膠還是以水性聚氨酯體系為更佳，并且以可以解決耐熱性和耐水性差的雙組分水性聚氨酯體系為*。
　　
　?、潘跃郯滨?fù)膜膠的類型根據(jù)親水基團的類型不同，水性聚氨酯可分為陰離子型、陽離子型和非離子型三種。其中國內(nèi)外研究zui多的是陰離子水性聚氨酯，它的應(yīng)用也，在國內(nèi)市場有95％以上為羧酸型陰離子體系；陽離子型和非離子型產(chǎn)品比例在5％以下，非離子型由于小分子乳化劑的存在和復(fù)合牢度差而不能用于復(fù)合膜上。所以，能用于復(fù)合膜上的水性聚氨酯還是陰離子和陽離子兩個體系，并且以陰離子為主。
　　
　?、扑跃郯滨?fù)膜膠的合成工藝水性聚氨酯膠粘劑的合成方法主要有五種：a.強制乳化法（也稱外乳化法）；b.丙酮法；c.預(yù)聚體法；d.熔融分散法；e.封閉異氰酸酯法。但是，由于復(fù)合薄膜用水性聚氨酯對衛(wèi)生性、透明性的高要求，水性聚氨酯復(fù)膜膠的合成主要采用丙酮法和預(yù)聚體法兩種方法：丙酮法是指在含親水單體的高分子量聚氨酯合成和成鹽反應(yīng)時，加入丙酮作為降低粘度的溶劑，再把這種含丙酮的溶液直接加入水中進行自乳化，zui后通過加熱分餾回收丙酮，從而得到高質(zhì)量的聚氨酯乳液。優(yōu)點：由于聚合反應(yīng)在均相溶液中進行，反應(yīng)易于控制，該方法制得的水性聚氨酯批間重復(fù)性好、乳液品質(zhì)高。缺點：因其使用大量丙酮，尤其是當(dāng)聚氨酯分子量很高時用量更大，雖然通過加熱分餾回收丙酮，但因丙酮與水互溶，回收率很低，既不經(jīng)濟也不環(huán)保，且不利于工業(yè)化大生產(chǎn)。國內(nèi)水性聚氨酯基本上用此法生產(chǎn)。預(yù)聚體法是先將親水單體引入到聚合物中制成含離子鍵的預(yù)聚體，然后將其分散于水中，用二元胺進行擴鏈，擴鏈用的二元胺通常預(yù)先制成酮亞胺。該法工藝簡單，不用大量溶劑，可制得有支化度聚氨酯乳液。但技術(shù)難度高，產(chǎn)品質(zhì)量不如丙酮法好，毒性很大的二元胺殘留量大，國內(nèi)還很少使用。
　　
　?、撬跃郯滨?fù)膜膠的發(fā)展和現(xiàn)狀水性聚氨酯膠粘劑在復(fù)合膜上的使用開始于1993年，但是由于技術(shù)不成熟、油價較低以及環(huán)保重視程度不高等，水性聚氨酯復(fù)膜膠的使用受到限制。近五年，由于油價上漲，對環(huán)保和食品安全的重視，在歐美發(fā)達國家水性復(fù)膜膠發(fā)展十分迅速。目前在美國和日本水性膠粘劑已占軟包裝復(fù)膜膠30％以上的*。但在國內(nèi)，由于水性復(fù)膜膠的研究和使用都處于剛起步階段，水性復(fù)膜膠只占我國復(fù)膜膠市場的5％以下，并且基本上被國外大公司所占據(jù)。目前水性聚氨酯復(fù)膜膠已經(jīng)發(fā)展了兩代：*代為乳液型單組分水性聚氨酯復(fù)膜膠；第二代為乳液型雙組分水性聚氨酯復(fù)膜膠。
　　
　?、賳谓M分水性聚氨酯復(fù)膜膠單組分水性聚氨酯復(fù)膜膠由于不進行固化，其分子量非常高，不用固化劑，依靠活化溫度進行粘接。但是這種粘接方式存在很多問題：耐水耐熱性差、膠層流平性差、網(wǎng)線輥堵塞、復(fù)合膜白點多、熱封時易變形及復(fù)合膜易脫層等。此類水性聚氨酯因分子量很大且粘度高一般采用丙酮法生產(chǎn)，生產(chǎn)過程既不經(jīng)濟也不環(huán)保，復(fù)合膜質(zhì)量較差，一般只適用于鍍鋁膜復(fù)合，在歐美發(fā)達國家已基本上被淘汰。但是，在我國，由于水性復(fù)膜膠的研發(fā)剛剛起步，目前還是以單組分為主，如北京高盟的YH620單組分水性聚氨酯復(fù)膜膠。其實，目前國內(nèi)市場上的水性復(fù)膜膠還是以單組分水性丙烯酸體系為主，如美國羅門哈斯RobondL-90D。這些已在國外屬于過渡產(chǎn)品的水性膠，由于性能缺陷只用于鍍鋁膜復(fù)合，市場難以推廣，占有率也低。
　　
　?、陔p組分水性聚氨酯復(fù)膜膠雙組分水性聚氨酯復(fù)膜膠是在單組分水性聚氨酯復(fù)膜膠基礎(chǔ)上引入固化劑組成的。由于屬于雙組分可固化體系，雙組分水性聚氨酯復(fù)膜膠具有耐水性好、耐熱性好、熱封不變形及復(fù)合膜不脫層等優(yōu)點。雖然，雙組分水性聚氨酯的分子量比單組分水性聚氨酯相對較低，其膠層流平性和網(wǎng)線輥堵塞程度有一定程度的改善但無法*解決，在生產(chǎn)時還是需要加入較多的溶劑稀釋和分餾回收。在國外，許多大公司（如Bayer、BASF、Fuller、德國漢高等）已成功開發(fā)此類膠粘劑，具有較好的性能，在國外市場已形成良好的銷售形勢。如Fuller公司開發(fā)的WD-4003、WD-4006和WD-4007聚氨酯分散液對多種軟包裝材料均有*的粘接性，交聯(lián)后的膠接強度高于薄膜材料本身。在國內(nèi)，只有北京高盟在2006年推出乳液型雙組分水性聚氨酯復(fù)膜膠YH610/YH05，至今在市場上未能銷售。雖然，美國羅門哈斯在2006年就宣稱其雙組分水性聚氨酯復(fù)膜膠RobondL-100/CR-2進入中國市場，但是由于價格較高和出于技術(shù)保密，在中國市場還是沒有推廣。
　　
　?、人跃郯滨?fù)膜膠目前存在的問題*代和第二代水性聚氨酯復(fù)膜膠都屬于乳液體系，乳膠顆粒的不均勻和不穩(wěn)定以及生產(chǎn)過程使用溶劑，使乳液型復(fù)膜膠普遍存在一些問題：網(wǎng)線輥易堵塞、復(fù)合有白點、涂布流平性能差、耐凍融性差、貯存穩(wěn)定性差、成鹽劑有毒和生產(chǎn)過程不環(huán)保等。因此，開發(fā)能解決這些問題的第三代水性復(fù)膜膠成為一個非常緊迫的課題。本課題開發(fā)的非乳液型水溶性聚氨酯就可以被稱為第三代水性聚氨酯復(fù)膜膠。
　　
　　2.國內(nèi)外發(fā)展趨勢
　　
　?、庞蓡谓M分向雙組分方向發(fā)展。雙組分水性聚氨酯復(fù)膜膠由于引入固化劑，分子間形成耐熱性良好的立體網(wǎng)狀交聯(lián)結(jié)構(gòu)，相比于單組分水性復(fù)膜膠，具有耐熱性好、耐水性好、熱封不變形及復(fù)合膜不脫層等優(yōu)點。雙組分水性聚氨酯復(fù)膜膠在國外已經(jīng)替代單組分水性聚氨酯復(fù)膜膠。
　　
　?、朴傻凸毯肯蚋吖毯糠较虬l(fā)展。由于聚氨酯分子鏈中含有親水基團，水的釋放性較差；又由于水的熱焓較大，不易揮發(fā)，干燥速度慢，造成復(fù)合機速比溶劑型低。故如何提高固含量和水的釋放性，從而提高干燥速度和生產(chǎn)效率，是目前亟待解決的一個問題。膠粘劑涂布時的工作濃度在40％以上。
　　
　?、怯杀ㄏ驘o溶劑或低溶劑的綠色工藝方向發(fā)展。目前，國內(nèi)的水性聚氨酯基本上采用丙酮法生產(chǎn)，但是丙酮與水互溶，回收率很低，就是回收的丙酮含水量也過高，丙酮損耗嚴(yán)重，此工藝既不經(jīng)濟也不環(huán)保，不利于工業(yè)化大生產(chǎn)。因此無溶劑或低溶劑的綠色工藝是一個發(fā)展方向。
　　
　　⑷由普通膠向高性能膠（蒸煮膠）和功能膠方向發(fā)展。目前，國內(nèi)外的水性復(fù)膜膠基本上都只用于低要求的普通輕包裝領(lǐng)域，高性能（高溫蒸煮、重包裝等）和功能膠（抗酸辣、耐介質(zhì)、抗液體農(nóng)藥腐蝕等）還有待于開發(fā)。
　　
　?、上蛐滦凸袒椒ǎ║V或EB固化）方向發(fā)展UV或EB固化膠粘劑具有快速固化和節(jié)能的特點，固化時間約幾秒鐘，可大大提高生產(chǎn)效率。目前，丙烯酸型水性聚氨酯UV固化膠粘劑是比較理想的一種，有關(guān)研究也不少，但在復(fù)合設(shè)備和工藝方面還需要很長時間的研究和完善。
　　
　　二、主要研究內(nèi)容
　　
　　1.技術(shù)路線本項目開發(fā)的水性復(fù)膜膠屬于“非乳液型”雙組分水溶性聚氨酯體系，放棄了傳統(tǒng)乳液體系的技術(shù)路線。合成原理：在低分子量水溶性聚氨酯預(yù)聚體合成基礎(chǔ)上，引入反應(yīng)性功能基團，再配合能與這些功能基團在正常復(fù)合固化條件下進行固化反應(yīng)的水性固化劑組成雙組分水溶性聚氨酯復(fù)膜膠。水溶性原理為：在水性聚氨酯分子鏈中水性化基團足夠多、分子量足夠小的情況下，聚氨酯乳液會轉(zhuǎn)變成澄清透明的水溶性聚氨酯體系，調(diào)節(jié)聚氨酯低聚物分子量大?。?000～50000之間）、水性化基團含量、軟段含量和類型可得到濃度和粘度合適（依據(jù)復(fù)合工藝要求）的水溶性聚氨酯。下面就本項目的三個主要研究內(nèi)容進行分別介紹：
　　
　?、抨庪x子水溶性聚氨酯的合成由二異氰酸酯（MDI、TDI、HDI及IPDI）、低聚物二元醇（聚酯或聚醚）反應(yīng)制備端NCO預(yù)聚體，再用DMPA擴鏈和封端合成含有羧基的低聚物。然后將該低聚物加入到成鹽劑（氨水）和水的混合溶液中，進行中和分散得到水溶性聚氨酯。反應(yīng)方程式如下：a.制備預(yù)聚體b.擴鏈和封端反應(yīng)c.成鹽反應(yīng)合成要點和特點：該陰離子水溶性聚氨酯低聚物的合成必須在工藝上做到嚴(yán)格控制預(yù)聚體的分子量盡量小，也就是在NCO封端的預(yù)聚體合成時盡量減少擴鏈；在DMPA擴鏈封端反應(yīng)時需要控制分子量分布在較窄的范圍。如果需要進一步提高水溶性和降低粘度，在配方上，低聚物二元醇可以采用帶有-SO3Na的水性聚酯或者分子量在400～1000的聚醚（PPG）。該陰離子水溶性聚氨酯由于是一種水溶液，不存在乳液穩(wěn)定性問題，成鹽劑可以采用對人體基本無毒的氨水。這也是該陰離子水溶性聚氨酯復(fù)膜膠相比于乳液型陰離子水性聚氨酯的一個優(yōu)點，這是因為乳液型陰離子水性聚氨酯一般采用有利于乳液穩(wěn)定性但是毒性很強的三乙胺作為成鹽劑。
　　
　　⑵陽離子水溶性聚氨酯的合成由二異氰酸酯（MDI、TDI、HDI及IPDI）、低聚物二元醇（聚酯或聚醚）和甲基二乙醇胺反應(yīng)制備含有叔胺鍵的NCO封端的預(yù)聚體，接著用二胺基化合物（乙二胺、己二胺等）進行胺基封端。然后，將該胺基封端的低聚物加入到成鹽劑（乙酸）和水的混合溶液中，進行中和分散得到水溶性聚氨酯。反應(yīng)方程式如下：a.制備預(yù)聚體b.擴鏈反應(yīng)c.封端反應(yīng)d.成鹽反應(yīng)合成要點和特點：該陽離子水溶性聚氨酯低聚物的合成也必須在工藝上做到嚴(yán)格控制預(yù)聚體的分子量盡量小，也就是在NCO封端的預(yù)聚體合成時盡量減少擴鏈；在甲基二乙醇胺擴鏈反應(yīng)時需要控制分子量分布在較窄的范圍；其難點在于胺基封端反應(yīng)，由于胺基活性很強，一定要在低溫和其他降低反應(yīng)活性的工藝方法下合成。該陽離子水溶性聚氨酯也不存在乳液穩(wěn)定性問題，成鹽劑可采用對人體基本無毒的乙酸。這也是該陽離子水溶性聚氨酯復(fù)膜膠相比于乳液型陽離子水性聚氨酯的一個優(yōu)點，這是因為乳液型陽離子聚氨酯一般采用有利于乳液穩(wěn)定性但是有毒的甲酸作為成鹽劑。
　　
　?、撬怨袒瘎┘坝嘘P(guān)助劑的選擇采用的固化劑必須具有良好的水溶性或可乳化性，粘度適中?？蛇x擇的固化劑有：水性環(huán)氧樹脂（針對羧基或胺基進行固化）；可水分散多異氰酸酯（針對羥基和胺基進行固化）；多官能團氮丙啶（針對羧基進行固化）。另外，還可以考慮根據(jù)工藝配方的要求加入必要的助劑（主要是催化劑和降低水表面張力的助劑）。
　　
　?、偎原h(huán)氧樹脂類固化劑水性環(huán)氧樹脂主要針對水溶性聚氨酯中的胺基（陽離子體系）和羧基（陰離子體系）進行固化交聯(lián)反應(yīng)。成本較低，固化性能較好，無毒無味，與水溶性聚氨酯有良好的相容性，不影響復(fù)合膜透明度。因為未參與同胺基或羧基反應(yīng)的環(huán)氧樹脂單體可在促進劑作用下進行自固化，不會遷移污染內(nèi)容物，衛(wèi)生性能良好。所以，水性環(huán)氧樹脂是*的水溶性聚氨酯復(fù)膜膠的固化劑。采購渠道：水性環(huán)氧樹脂有乳液型和水溶型兩種。因乳液型水性環(huán)氧樹脂添加了乳化劑，會影響復(fù)合膜的牢度和衛(wèi)生性，本課題優(yōu)選水溶性環(huán)氧樹脂作為固化劑。并且這種水溶性環(huán)氧樹脂不會影響水溶性聚氨酯復(fù)膜膠的zui大特點——非乳液型。目前市場上可以采購到的水溶性環(huán)氧樹脂有：*縮水甘油醚及丙三醇縮水甘油醚、二甘醇縮水甘油醚等，對于其他性能更好但又難以采購的水溶性環(huán)氧樹脂可以考慮自己合成。固化特性：對胺基的固化，一般能夠在標(biāo)準(zhǔn)的復(fù)合固化條件下（48℃～52℃，24h～48h）進行固化反應(yīng)；而對羧基的固化，由于羧基活性低，需要找到一種符合要求的無毒水溶性催化劑來促進固化。
　　
　?、诳伤稚⒍喈惽杷狨ス袒瘎┛伤稚⒍喈惽杷狨ナ且环N可乳化、分散在水中的多異氰酸酯，其本身不含水，只是在使用時可直接加入水中分散乳化，一般為二異氰酸酯改性物，也有很少的親水改性PAPI產(chǎn)品。主要針對水溶性聚氨酯中的羥基和胺基進行固化交聯(lián)。其價格很高，添加量大，成本偏高，顏色較深，容易產(chǎn)生氣泡等。除了特殊要求，在本項目中只作嘗試性應(yīng)用試驗。采購渠道：目前市場上可水分散多異氰酸酯主要有：Bayer公司的由脂肪族二異氰酸酯HDI制得的DesmodurDA、DN以及BayhydurXP7007，由芳香族二異氰酸酯MDI制得的DesmodurXO-672；Rhodia公司的親水性異氰酸酯WT2102，WT2092。這幾種Bayer公司的可水分散多異氰酸酯（100％固含量）的NCO含量約20％，粘度在1000～4000mpas/25℃之間，都具有良好的水中乳化分散性。固化特性：可水分散多異氰酸酯固化劑對胺基的固化反應(yīng)活性高于環(huán)氧樹脂，對于活性較低的羥基進行固化反應(yīng)一般要求加入無毒水溶性催化劑，使其能在標(biāo)準(zhǔn)的復(fù)合固化條件下進行固化反應(yīng)。
　　
　?、鄣ゎ惞袒瘎┑ゎ惞袒瘎┲会槍﹃庪x子水溶性聚氨酯中的羧基進行固化交聯(lián)反應(yīng)。作為固化劑的氮丙啶要求是多官能團氮丙啶。此類固化劑具有良好的水溶性，但是其zui大的缺點是有一定的毒性，一般考慮用于食品級要求外的其他薄膜。采購渠道：目前多官能團氮丙啶交聯(lián)劑已經(jīng)國產(chǎn)化，國內(nèi)能夠提供的產(chǎn)品有上海尤恩公司的SaC-100和上海澤龍公司XC-105。外觀淡黃色清澈透明，100％固含量粘度200mpas/25℃，水溶性良好。固化特性：針對陰離子水溶性聚氨酯的羧基進行固化反應(yīng)，可常溫固化，反應(yīng)速度較快，可以滿足標(biāo)準(zhǔn)的復(fù)合固化條件。
　　
　　2.技術(shù)關(guān)鍵
　　
　?、湃绾巫屗跃郯滨コ蔀榈驼扯鹊耐该魉芤后w系選擇不同的水性化基團（叔胺、羧基及磺酸基）及其在分子鏈中的含量，合成分子量大小合適的水溶性聚氨酯低聚物，以取得在較高固含量和低粘度（符合復(fù)合工藝要求）條件下具有良好的水溶性。
　　
　　⑵反應(yīng)性功能基團的引入和含量在合成陰離子或陽離子水溶性聚氨酯預(yù)聚體的基礎(chǔ)上，引入胺基、羧基等反應(yīng)性基團，找出切實可行的合成工藝和條件。這些反應(yīng)性基團可以使該水溶性聚氨酯低聚物能夠配合合適的固化劑在標(biāo)準(zhǔn)的復(fù)合固化溫度（48℃～52℃）和時間（24h～48h）條件下進行固化。
　　
　?、钦业胶线m的水性固化劑和助劑針對水溶性聚氨酯中引入的反應(yīng)性功能基團，找到合適（固化性能和衛(wèi)生要求）的水性固化劑和助劑，組成雙組分水溶性聚氨酯復(fù)膜膠。同時，成本也要求在可被市場接受的范圍內(nèi)。
　　
　?、仁顾苄跃郯滨ミ_到復(fù)合工藝和復(fù)合膜質(zhì)量的要求調(diào)整水溶性聚氨酯鏈段結(jié)構(gòu)，選擇固化劑種類和配比，使該體系達到復(fù)膜膠的性能指標(biāo)要求：如良好的初粘力、復(fù)合牢度、水揮發(fā)性、貯存穩(wěn)定性、耐熱性和性價比等。
　　
　　3.創(chuàng)新要素
　　
　?、欧侨橐盒?ldquo;水溶性”聚氨酯的合成。本項目放棄傳統(tǒng)的乳液合成路線，在具有水溶性聚氨酯低聚物合成的基礎(chǔ)上，引入反應(yīng)性功能基團，再配合水性固化劑，組成雙組分水溶性聚氨酯復(fù)膜膠。另外，通過配方設(shè)計還可以作為蒸煮膠使用。該水溶性聚氨酯復(fù)膜膠相對于乳液型具有澄清透明的特點，是以水為溶劑的溶液體系。它還可以解決傳統(tǒng)乳液型水性聚氨酯復(fù)膜膠的很多技術(shù)和使用上的問題。查閱國內(nèi)外資料都沒有找到有關(guān)“水溶性”聚氨酯復(fù)膜膠的報道，不過，對于“乳液型”雙組分水性聚氨酯用于復(fù)膜膠的技術(shù)文獻和報道有不少。但在國內(nèi)，就是對乳液型的雙組分水性聚氨酯復(fù)膜膠研究報告也。
　　
　?、茻o溶劑參與的綠色合成工藝。由于本項目合成的水溶性聚氨酯屬于低聚物，體系粘度較低，無需溶劑稀釋就可直接在含有成鹽劑的水中進行溶解，與傳統(tǒng)乳液型聚氨酯的丙酮法合成工藝不同。所以，在整個合成和使用過程中都可以做到不含有機溶劑的綠色環(huán)保工藝。本項目采用的成鹽劑與傳統(tǒng)乳液型也不同，傳統(tǒng)乳液型聚氨酯一般需要采用三乙胺（陰離子體系）和甲酸（陽離子體系）作為成鹽劑，這兩種成鹽劑使乳液的穩(wěn)定性較好，但三乙胺和甲酸的毒性很大，會殘留在復(fù)合膜中使其衛(wèi)生性能下降甚至不達標(biāo)。而本項目的產(chǎn)品由于是水溶性的聚氨酯體系，不存在乳液穩(wěn)定性問題，采用的成鹽劑可以為基本無毒的氨水（陰離子體系）和乙酸（陽離子體系）
　　
　　主要技術(shù)指標(biāo)：固含量：主劑40％～60％，固化劑100％；粘度：主劑1000～5000mpas/25℃，固化劑500～5000mpas/25℃；外觀：澄清透明液體，無色無異味；主劑/固化劑：4:1～10:1；復(fù)合工藝和固化條件：同溶劑型；初剝離強度（OPP/PE）≥0.8N/15mm，（OPP/CPP）≥1.0N/15mm，（PET/PE）≥1.0N/15mm；（PET/CPP）≥1.2N/15mm；終剝離強度（OPP/PE）≥1.5N/15mm，（OPP/CPP）≥1.0N/15mm，（PET/PE）≥4.0N/15mm，（PET/CPP）≥3.0N/15mm。
　　
　?、菩l(wèi)生指標(biāo)：無毒無異味，不存在殘留溶劑和甲苯二胺；達到或超過《食品用塑料包裝、容器、工具等制品生產(chǎn)許可審查細則》中對復(fù)合膜的衛(wèi)生指標(biāo)該產(chǎn)品是水性產(chǎn)品，屬無污染的綠色項目。在生產(chǎn)過程和使用過程中無有機溶劑揮發(fā)，做到零VOC排放，可以節(jié)約大量有機溶劑（上膠1克溶劑型復(fù)膜膠需要揮發(fā)2克溶劑）；在復(fù)合過程中也不會對工人造成任何健康影響；在復(fù)合固化后，膠粘劑或助劑都達到食品復(fù)合膜衛(wèi)生要求，不會污染產(chǎn)品，無殘留溶劑和無有毒有害物質(zhì)，屬綠色環(huán)保型產(chǎn)品。該產(chǎn)品*可以在現(xiàn)有干式復(fù)合機上代替溶劑型復(fù)膜膠使用，使用廠家不需要更換設(shè)備，復(fù)合成本也不高于溶劑型復(fù)膜膠，具有優(yōu)異的性價比。該產(chǎn)品的成功開發(fā)將是我國水性復(fù)膜膠行業(yè)的一次技術(shù)革命，可使我國的水性復(fù)膜膠達到*水平，并且可以在國內(nèi)市場占有一席之地。
　　
　　技術(shù)應(yīng)用和產(chǎn)業(yè)化前景
　　
　?、偶夹g(shù)應(yīng)用前景本項目開發(fā)的雙組分“水溶性”聚氨酯復(fù)膜膠不僅具有傳統(tǒng)乳液型雙組分水性聚氨酯的優(yōu)點：在復(fù)合過程中零VOC排放，改善工作環(huán)境，無污染，節(jié)約石油資源；在生產(chǎn)、貯運和使用過程中無火災(zāi)隱患；復(fù)合膜無溶劑殘留和TDA，無毒無味，衛(wèi)生性好；與溶劑型和水性油墨的適應(yīng)性好；無需更換溶劑型復(fù)合設(shè)備。而且，該雙組分水溶性聚氨酯復(fù)膜膠作為一種透明溶液體系，比傳統(tǒng)乳液型聚氨酯體系具有更優(yōu)異的性能，可以解決乳液型水性復(fù)膜膠普遍存在的問題：網(wǎng)線輥易堵塞、復(fù)合有白點、涂布流平性能差、耐凍融性差、貯存穩(wěn)定性差、成鹽劑有毒和生產(chǎn)過程不環(huán)保等，包裝企業(yè)在使用時還可以很方便地直接采用自來水進行稀釋。另外，作為進行固化的雙組分體系，還可以解決目前市場上單組分水性復(fù)膜膠存在的粘合層間脫離、熱封時易變形和耐熱耐水性差等問題，并且可通過配方設(shè)計作為蒸煮膠使用。再加上在生產(chǎn)和使用過程中沒有有機溶劑的加入和成鹽劑無毒，這種水溶性雙組分聚氨酯膠粘劑是真正無污染的綠色產(chǎn)品。所以，該水溶性聚氨酯復(fù)膜膠是溶劑型聚氨酯復(fù)膜膠一個良好的更新?lián)Q代產(chǎn)品，除了優(yōu)異的技術(shù)應(yīng)用性能外，還具有良好的性價比，可以廣泛替代普通溶劑型復(fù)膜膠和部分耐蒸煮復(fù)膜膠，甚至有望替代乳液型的雙組分水性聚氨酯復(fù)膜膠。
　　
　　⑵產(chǎn)業(yè)化前景據(jù)zui近統(tǒng)計，全國已有1000多條干式復(fù)合生產(chǎn)線，2008年使用復(fù)膜膠6～8萬噸，并且每年以15～20％的速度增長。美國和日本水性膠粘劑已占軟包裝復(fù)膜膠30％的*。但在國內(nèi)，由于水性復(fù)膜膠技術(shù)水平的限制，溶劑型聚氨酯復(fù)膜膠還占有95％以上市場，給本項目的雙組分水溶性聚氨酯復(fù)膜膠提供了一個非常有增長潛力的市場。我國于2006年7月18日開始實行強制性的食品包裝生產(chǎn)許可證制度，嚴(yán)格的市場準(zhǔn)入制度讓食品軟包裝企業(yè)不得不重視食品包裝中的殘留溶劑和甲苯二胺含量，給水性復(fù)膜膠提供了一個很好的市場推廣機會。特別是近幾年石油產(chǎn)品價格的高漲，又使水性復(fù)膜膠在價格上也具有了一定的優(yōu)勢，給水性復(fù)膜膠提供了一個很好的發(fā)展機遇。本項目開發(fā)的水溶性雙組分聚氨酯復(fù)膜膠具有綠色環(huán)保、安全衛(wèi)生、節(jié)約石油資源以及預(yù)計良好的性價比，是替代普通溶劑型雙組分聚氨酯復(fù)膜膠的*選擇。因此，該雙組分水溶性聚氨酯復(fù)膜膠具有很好的產(chǎn)業(yè)化前景，它的成功開發(fā)將是復(fù)膜膠的一次革命，同時為推動中國軟包裝行業(yè)的綠色化作出貢獻。