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1、精选优质文档-倾情为你奉上聚氨酯油墨与复合粘合剂应用中常见的问题探讨一、聚氨酯的化学原理聚氨酯实际上是各种不同类型的异氰酸酯与含活性氢化合物生成的加聚物。因此，聚氨酯胶粘剂在制备与固化过程式中，都要发生异氰酸酯与活化氢化合物的反应，所以聚氨酯化学是异氰酸酯的反应为基本原理。 （一）、异氰酸酯的化学反应异氰酸酯与羟基的反应 各类含活泼氢化合物与异氰酸酯反应活性次序为异氰酸酯能与醇、多元醇、聚醚、聚酯等含羟基化合物的活性氢反应，生成氨基甲酸酯。这类反应是聚氨酯胶粘剂合成与固化的基本反应。这些反应中空间位阻对反应影响很大，异氰酸酯与伯羟基的反应十分迅速，比仲羟基快3倍，比叔羟基快200倍。 2、异氰
2、酸酯与水的反应。 异氰酸酯与水的反应首先生成不稳定的氨基甲酸，然后分解成二氧化碳和胺。如果异氰酸酯过量，可继续反应生成取代脲反应如下： RNCO H2O RNHCOOH RNH2 CO2 RNCO RNH2 RNHCONHR 单组分湿固化型聚氨酯胶粘剂就是利用上述反应进行固化，而对于双组分聚氨酯胶粘剂在潮湿环境中粘接，胶层容易产生气泡，粘接强度可降低10%20% 3、异氰酸酯与胺基的反应 异氰酸酯与胺基的反应生成脲，由于伯胺反应活性太大，在聚氨酯胶粘剂中常用活性较小的芳香二胺（如MOCA）等，作为异氰酸酯基封端预聚体的固化剂。 4、异氰酸酯与羧基的反应 异氰酸酯与羧基的反应的活性低于伯羟基或水
3、，首先反应生成酸酐，然后分解成酰胺和二氧化碳这对粘接不利。若在异氰酸酯和羧酸二者之中仅其一是芳香族的它们在室温下反应时则主要生成酸酐、脲和二氧化碳。 5、异氰酸酯与脲的反应。 异氰酸酯与取代脲的反应生成缩二脲。聚氨酯胶粘剂在较高温度（100度）下可产生支化或交联、能提高粘接强度。 6、异氰酸酯与酚的反应。 异氰酸酯与酚的反应要比与羟基的反应迟缓，即使在5070度下其反应速度也很慢。然而可用叔胺或氯化铝催化反应速度。为个反应有催化剂存在且较高温度下为可逆反应，可用于制备封闭型异氰酸酯胶粘剂。 7、异氰酸酯与酰胺的反应 异氰酸酯与酰胺的反应活性很低，仅在100度时才有一定的反应速度，并且生成酰基脲
4、。 8、异氰酸酯与氨基甲酸酯的反应 异氰酸酯与氨基甲酸酯的反应活性比脲低，只有在高温（120140度）或者在有选择性催化剂作用下，异氰酸酯与氨基甲酸酯才有足够的反应速度，并经聚合反应生成脲基甲酸酯。 （二）、异氰酸酯的溶解渗透性 异氰酸酯能溶于很多有机溶剂，而且异氰酸酯分子体积小，容易扩散渗入到被粘物中，从而提高粘合力 （三）、形成氢键增大粘合力 多异氰酸酯与聚酯（或醚）多元醇反应生成的聚氨酯具有很强的极性，其中的氨 酯、脲、酯、醚等基团能形成氢健，对多种表面都有良好的湿润性，产生很大的粘合力。 （四）、 聚氨酯结构对性能的影响聚氨酯是由软链段和硬链段组成的嵌段共聚物。软链段为聚酯(醚)多元醇
5、组成，硬链段为多异氰酸酯或其与低分子扩链剂组成。由于两种链段的热力学不相容性，则产生微观相分离的两相结构，而表现出独特的粘弹行为。聚氨酯的硬段起增加作用，软段则贡献柔韧性。聚氨酯的优异性能主要是微相区形成的结果，而不完全是因硬段与软段之间的氢键所致。由于酯基的极性大，内聚能高，分子作用力大，因此聚酯型聚氨酯比聚氨酯具有较高的强度和硬度。又因醚键较易内旋转，柔顺性较好，致使聚醚型聚氨酯低温性能极好。酯基比醚键易水解，故聚醚型聚氨酯比聚酯型耐水解性能好。二、印刷和复合白点（不是泡沫破灭后形成的空白处，也不是因机械针孔的空白点）。我们往往在印刷PET或OPP簿膜，通常上胶与铝箔、镀铝膜或其它复合物，
6、覆膜复合后产生的似有空气凸起的白点（尤其是最后一道色更明显）。人们往往的解释是以下情况导致的：(1)环境湿度大；(2)油墨流不平；(3)薄膜不平整；(4)墨膜内聚力大；(5)上胶不饱满；(6)油墨静电或胶水静电；(7)覆膜辊残缺或不通心；(8)环境有风；(9)覆膜机因振动运行不稳；(10)油墨遮盖力不好；(11)覆膜时前后收、放辊前松后紧，或上紧下松；(12)油墨或胶水有杂物；(13)油墨中的增塑或分散剂析出；(14)油墨与胶水张力不一和互溶性不好；(15)墨膜残留的溶剂重新释放等15大现象导致的。单就油墨的静电和能够导电的水份或金属箔材料的接触、作用力的结果造成的。 结论是：带电的油墨或静电
7、的复合胶水，在印刷、上胶、覆膜复合过程中，由于湿、热在一定的摩擦条件下，它的周围产生磁场绕着产生的磁转动，致使无法把墨或胶水转印、涂布均匀所致。这里所说的静电和导电的环境湿度中的水份（有多少水份，薄膜就会失去多少“电”，就会排斥油墨或胶水均一涂布复合）。在瞬间会出现绕着磁转动静电力和磁力，表现为可以相互吸引的拉力，或者相互排斥的推力拉会导致承印物起皱，推会导致复合牢度差。产生这种不稳定的感应电流，往往大都会因不透气（残留溶剂或水释放）、光反射的铝箔或镀铝膜等承印物出现。其它承印物则很少出现。由此推论：自然界中的力，如万有引力、静电力、磁力，包括油墨、胶水、光油的氢键力，包装印刷机、覆膜复合机的
8、机械压力，统统表现为：可以相互吸引的拉力，或相互排斥的推力。其结果是有区别的附着的优、良、可与次、差、废。三、复合膜层间不干有些软包装厂家常碰到复合产品熟化2448 小时后仍然不干，甚至熟化后的产品通过制袋、热封的地方会出现皱折，不知何种原因使然。其实这跟复合膜胶层不干有关联，常在高温高湿季节出现。（一）、复合膜不干的现象分析：1、胶粘剂分析：聚氨酯胶粘剂主剂以OH 封端的高分子聚酯、聚氨酯化合物，本身具有一定粘性，聚氨酯胶粘剂固化剂含NCO（异氰根）封端聚氨酯化合物。前者只有通过与固化剂内的异氰根反应，产生网状交链结构，才有较高剥离强度。而后者的中异氰根极易跟含有羟基、氨基的物质（水份、醇类
9、、胺类）起反应。聚氨酯胶粘剂主剂与固化剂反应的速度一般与催化剂用量、温度、浓度有关，催化剂用量越多，反应速度越快，温度越高反应速度越快，浓度越大而反应速度越快。可见，胶层不干的主要原因是主剂与固化剂交链反应不完全，即有部分主剂没有与固化剂反应，因为主剂是具有粘性的物质，因此复合膜的胶层就具有粘性。影响了产品的质量。而造成主剂与固化剂交联不全完的原因在于固化剂内NCO 基团大量被水份或醇类消耗掉了。2、使用聚氨酯、聚酯油墨也易出现胶层不干。首先对聚氨酯油墨体系进行分析，聚氨酯油墨的组成：颜料、聚氨酯树脂、助剂、溶剂等。聚氨酯油墨的稀释溶剂组成成份一般有：丁酮、乙酯、丁酯、异丙醇、甲苯等。带OH
10、的醇类及带NH2（氨基）的物质对复合后加工干扰较大。油墨中聚氨酯树脂本身也是OH 封端，也能与聚氨酯胶粘剂固化剂起反应。3、有些快固化聚氨酯胶粘剂常通过增加催化剂用量来提高主剂与固化剂的反应速度，但同时也提高了水份和醇类与固化剂的反应速度，如果溶剂内含水份或醇类再稍高一点，胶液中的固化剂就会在进烘道之前就被水份或醇类消灭而所剩无几了。这样就会引起不干现象。（二）、复合膜不干原因1、固化剂比例太小或配制胶液时配比失调，固化剂太少或失效；2、稀释溶剂水份或小分子醇含量太高，消耗大量的固化剂；3、薄膜吸潮，特别是NY 和玻璃纸；4、使用的油墨中含有醇类溶剂没有挥发完全；5、使用聚氨酯、聚酯油墨造成的
11、，主要表现在溶剂残留大；油墨耐乙酯性能差。6、环境温度和湿度太高，配制好的胶粘剂放置时间过长导致固化剂与水份长时间反应；7、含有K 涂层的PET 膜复合及PET 膜内的添加剂影响。（三）、复合膜不干解决的方法1、如果因胶粘剂本身质量原因就必须要更换胶粘剂；2、降低乙酸乙酯中水和醇的总含量（更换质量好的乙酸乙酯，水份和醇类的总含量在0.2以下）；3、当复合易吸潮的NY 和玻璃纸等薄膜时调整提高固化剂比例（510），同时不使用受过潮的薄膜；4、尽量降低印刷油墨中残留溶剂的量；5、使用聚氨酯油墨时：首先，解决聚氨酯油墨中稀释溶剂的组成成份，尽量做到不用醇类稀释溶剂。如果印刷时醇类稀释剂必须要用，也要
12、在印刷时做到尽量将残留溶剂降至最小限度。其次，如果有白墨铺底的印刷膜，最后是在白墨中加少量硬化剂，可以增加复合牢度。但是加了硬化剂的油墨使用期较短，如果有剩余，且间隔时间较长原则上不应再用。最后，配制胶粘剂稀释用的乙酸乙酯的纯度要高，其中水份及醇类含量尽可能低，这是蒸煮袋及干式复合的质量保证，另外在配制胶粘剂时，适当增加固化剂的用量（增加比例是固化剂量的510之间，也就是说加1 公斤固化剂需多加0.050.5 公斤固化剂）以保证胶粘剂主剂与固化剂充分交联。6、必须对复合环境进行控制，如在室内放置排风扇，加强室内空气流通，但注意不要对着复合机吹。复合时，随时注意胶槽附近的刮刀及导辊，有无水珠产生
13、，并同时降低车速，因为车速过快，胶槽附近局部温度过低，宜引起水蒸气凝结；7、缩短配制好的胶粘剂存放时间，配制胶粘剂时做到减少每次配制量，增加配制次数，缩短存放时间，同时提高烘道温度，减少残留溶剂量（四）、残留容积消耗固化剂的理论基数1、溶剂残留对固化剂的影响（理论） 残留溶剂 残留量mg/m2 羟基摩尔数 消耗异氰酸摩尔数 消耗异氰酸量/g 固化剂异氰酸含量/ 消耗固化剂重量g/m2 异丙醇（M=60） 10 0. 0. 0.007 13 0.05 乙醇（M=46） 10 0. 0. 0.009 13 0.07 甲醇（M=32） 10 0. 0. 0.013 13 0.1 备注 以上数据为以1
14、0mg/m2计算出的参照数据，可用来对照实际残留量并按比例折算； 固化剂以德国拜尔L-75为参照，异氰酸根统一设为13 2、100g胶液剩余异氰酸与单胺类消耗量（理论） 残留异氰酸含量% 异氰酸摩尔数 消耗胺基摩尔数 消耗胺类(M)的重量/g 0.5 0.0119 0.0119 0.0119*M 1 0.0238 0.0238 0.0238*M 2 0.0476 0.0476 0.0476*M 备注 四、聚氨酯油墨与复合粘合剂复合熟化后复合强度下降1、将复合膜进行剥离，检验印刷面和复合膜，粘合剂在印刷面，问题出在复合面；上述问题是复合膜内的添加剂析出造成的。粘合剂在复合膜面，问题出在印刷面；上
15、述问题是印刷面的添加剂析出造成的。2、将复合膜进行剥离，检验印刷面和复合膜，粘合剂不干，说明固化剂没有彻底固化，是吸水所致，检测印刷膜和复合膜查找水分来源，加强环境控制和溶剂控制，减少水分侵入；同事检查复合材料是否吸收水分。3、印刷和复合前检测复合膜双面达因值是否达到要求，没有达到要求，剥离强度也会下降；印刷墨膜剥离后全部转移，说明印刷膜有问题，一可能吸收水分，对薄膜进行恒温储存，避免吸水；二印刷膜电晕处理不够，对印刷膜或复合膜重新进行电晕或换电晕好的薄膜；三油墨复润性太强，复合时被乙酯复溶，这个问题需要提高油墨的耐乙酯性能或提高复合粘合剂涂布的粘度，另外，选择高浓度的复合胶涂布。 北京高盟化工有限公司 杨双明 2009年5月10日专心-专注-专业