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綠色紙塑復合膠粘劑的研究現(xiàn)狀及行業(yè)發(fā)展

PET保護膜綠色紙塑復合膠粘劑是包裝業(yè)中常用的一種膠粘劑，簡稱綠色復膜膠，主要指水基型和熱熔膠兩種類型。上世紀90年代以來，隨著人們環(huán)保意識的提高和政府環(huán)保法規(guī)的日益嚴格，水基膠和熱熔膠得到廣泛發(fā)展。美國是世界上最大的膠粘劑市場，其1999年膠粘劑行業(yè)中包裝用膠粘劑約占總數(shù)的42%。目前美國膠粘劑市場中溶劑型只占9.2%;水基膠占59.3%，熱熔膠占20%，其它占11.5%?？梢娋G色紙塑復合膠在現(xiàn)代包裝業(yè)中占有舉足輕重的地位。

      一、綠色紙塑復合膠粘劑研究

      1.水基丙烯酸系膠粘劑

      水基膠粘劑以水為介質，無毒、不燃;對其它物質有良好耐受性，可接受多種類型的添加劑改性;工藝簡單，使用方便。水基丙烯酸系膠粘劑的研究很多，已有不少報道。在丙烯酸酯中加入一種改性劑，得到一種紙塑復合膜膠粘劑具有很強的粘接強度，其韌性也好。

采用丙烯酸丁酯為軟單體，醋酸乙烯為硬單體加入少量單體進行改性，制得的復膜膠光亮度高、粘接強度高、不起泡、不泛黃，很適合作紙塑復合膠粘劑。唐宏科等以丙烯酸酯為主要原料，通過半連續(xù)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樹脂，制成了一種新型的紙塑復合膠粘劑;該膠粘劑粘接力、穩(wěn)定性、耐水性等大大得到改善。葉先科等合成了一種丙烯酸系乳液復膜膠，其中用丙烯酸和丙烯腈為功能單體，明顯改善了復膜膠對BOPP雙向拉伸聚丙烯與紙的粘接強度。

     2.聚醋酸乙烯水性復合膠

      該乳液膠粘劑包括均聚及共聚乳液，具有良好的起始膠接強度，可任意調節(jié)粘度，易與各種添加劑混溶，可配制成性能多樣的紙塑復合膠粘劑。

乙烯-醋酸乙烯酯共聚物乳液配伍良好的聚丙烯酸酯乳液，該膠粘劑用于高速自動糊盒機上復膜包裝盒的粘合效果好，完全適用于復膜白卡紙、復膜白板紙、普通上光白卡紙制品的自動封口粘接。徐祥兵等將合成的一種丙烯酸酯類乳液與自制水性松香乳液、VAE乳液復配制成復合乳液膠粘劑，用于包裝業(yè)的紙塑復合，剝離強度較高。在體系中加入適量的水性松香樹脂和VAE乳液，能使膠粘劑產品具備水溶性，提高了產品的粘合性能，減少“雪花”現(xiàn)象的產生。劉長春等以酯酸乙烯酯和丙烯酸為單體，通過高分子聚合和樹脂改性而成的膠粘劑，無毒、快干、色淺、耐水、粘接力強，適用于包裝業(yè)。

      3.水基及無溶劑聚氨酯膠粘劑

      水基聚氨酯膠粘劑是應上世紀70年代對低毒、低污染產品的要求而開發(fā)的。水基聚氨酯膠粘劑主要有以下兩種方法制得:一是通過加入乳化劑把原有的聚氨酯膠粘劑直接乳化為穩(wěn)定的水分散型乳液;二是利用在聚氨酯的分子骨架中引入親水性的離子基團，使其形成自分散和自乳化體系，這種體系的優(yōu)點是不含乳化劑、成膜性好、并能與其它陰離子或陽離子聚合體系摻和改性以降低成本。近來對它的研究非常活躍，主要集中在增加固含量、提高干燥速度和粘接強度、增加交聯(lián)或引入聚醚以提高其耐水性。離子型水分散液聚氨酯膠粘劑的制備方法可見相關專利報道。由于復合薄膜包裝材料綜合性能良好，日益受到人們歡迎。與它配套的膠粘劑需要量也相應增長，其中用量最大的是聚氨酯膠粘劑。據(jù)報道歐洲用于食品包裝復合薄膜袋的無溶劑聚氨酯膠粘劑每年約2.4kt，溶劑型每年約2.2kt。今后5年食品復合薄膜袋用膠粘劑全球平均增長率每年將為4%，中國可能會翻番。

     目前國內外開發(fā)的聚氨酯(PU)膠粘劑在用于高性能食品包裝復合膜方面占很大比例，開發(fā)主要方向之一是水性聚氨酯膠粘劑。因它在使用時無污染、涂布量少、復合速度快，加工成本比溶劑型低;而且將它用于粘接耐溶劑性差以及熱收縮性較大的塑膜更為優(yōu)越，因此該類膠在包裝領域應用前景廣闊。

     無溶劑型聚氨酯膠粘劑應用于復合膜是1974年始于德國，在歐美用這種無溶劑型聚氨酯膠粘劑制備復合膜已占到50%以上。用于復合膜制造的無溶劑型聚氨酯膠粘劑目前已發(fā)展到第3代。氨基樹脂或醚化的氨基樹脂可以用于軟包裝當中。

采用氨基樹脂復合以EVA、DBP、稀釋劑、增稠劑和松香類化合物增粘劑所組成的膠粘劑可以滿足紙塑膠粘劑的要求。胡曉蘭等以聚己二酸-1，4-丁二醇酯為原料，制備具有良好耐蒸煮性能和粘接性能的聚氨酯膠粘劑。此膠粘劑對于PET膜/Al箔復合結構和PET/PET結構的粘接性能良好，膠層在蒸煮后透明性良好，質量穩(wěn)定，重復性好，無毒，適用于軟包裝復合結構材料的粘接。

     4.生物降解熱熔膠

     美國是世界上熱熔膠產量最大的國家，1991年為61.4萬噸。1996年為91.6萬噸，年增長率在5%以上，其消費市場包裝業(yè)占49%。我國上世紀70年代才開始研制熱熔膠，上世紀末熱熔膠得到迅速發(fā)展，并且在包裝業(yè)也開始得到應用。熱熔膠主要為乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)，1996年該類粘接劑產量達1.2萬噸，主要用于包裝工業(yè)、書籍裝訂和制袋等。它的優(yōu)點為粘接速度快、不用溶劑、涂膠量易控制、制品光澤好。美國專利介紹用雙羥基酸與醚反應，合成含有羥甲基的聚酯做基體，生產出的生物降解熱熔膠，性能好，可用于紙塑的粘接。Shark等用含有羥基的丁酸酯、戊酸酯、纖維素、淀粉酯等做基體用蔗糖酯作為增粘劑，得到生物降解膠粘劑在紙塑的粘接方面效果好。

     另外賀倫英研究了一種無載體淀粉膠粘劑，其流動性能好，粘度適宜、保水性能好，能完全均勻地浸潤被粘物表面，粘附能力強，性能穩(wěn)定、不易分層、凝膠、腐變等，適合于瓦楞紙板的粘接。在包裝業(yè)上還有氧化淀粉膠粘劑。

      二、結語

      綠色膠粘劑是本世紀包裝業(yè)發(fā)展環(huán)保包裝提出的要求。在綠色粘劑的發(fā)展水平上，我國在規(guī)模和品種上與國外差距很大。高固含量水基乳液膠、水基及無溶劑聚氨酯膠粘劑、可生物降解熱熔膠、綠色多功能復合膠是未來綠色紙塑膠粘劑的發(fā)展趨勢，加強綠色環(huán)保膠粘劑用樹脂的研究，開發(fā)新型、綠色紙塑膠粘劑品種，對于提高我國綠色環(huán)保包裝膠粘劑質量具有重要的意義。