[發明專利]一種水性聚氨酯材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201210261999.6
• 申請日: 2012-07-26
• 公開（公告）號: CN102746818A
• 公開（公告）日: 2012-10-24
• 發明（設計）人: 項尚林;吳新上
• 申請（專利權）人: 南京工業大學
• 主分類號: C09J175/06
• 分類號: C09J175/06;C08G18/66;C08G18/42;C08G18/12
• 代理公司: 南京天華專利代理有限責任公司 32218
• 代理人: 徐冬濤;袁正英

技術領域

本發明涉及一種水性聚氨酯材料及其制備方法，尤其涉及一種食品或藥品包裝層壓復合用水性聚氨酯材料及其制備方法。

背景技術

目前食品或藥品包裝用聚氨酯膠粘劑以溶劑型為主，所用有機溶劑（一般為甲苯，乙酸乙酯等）易燃、易爆、易揮發、氣味大，有毒，使用時造成污染帶來公害，并對人們的身體健康帶來危害，而且藥品袋內的殘留溶劑還會影響到藥品質量與安全。目前歐美發達國家已經制定了相關的藥品衛生法規，如美國的食品和藥品管理局FDA、歐盟的EU90/128以及德國的BgVV，都明確規定了用于食品和藥品包裝的膠粘劑型，只要是法規中沒有提到的化學品一律禁止使用。目前在歐美使用溶劑型膠粘劑的復合包裝材料已從10年前的80%減少到目前的30%左右。隨著人們環保意識的不斷增強，藥品包裝材料綠色化、環保型必將越來越受到重視，水性聚氨酯材料替代溶劑型聚氨酯膠粘劑應用于食品或藥品包裝層壓復合用的趨勢越來越明顯。

水性聚氨酯以水為分散介質，按分散狀態可分為聚氨酯乳液、聚氨酯分散液、聚氨酯水溶液，實際應用最多的是聚氨酯乳液及分散液。因此，將水性聚氨酯材料應用于膠粘劑領域時，在復合包裝生產過程中無有害溶劑揮發，沒有異味，從根本上消除了殘留溶劑，無毒、不易燃燒、不污染環境、安全可靠、節能，并且具備了聚氨酯膠粘劑耐磨、耐水、耐油、耐溶劑、耐高低溫、耐化學藥品、耐臭氧可室溫固化、省能耗及耐細菌等性能特點，因此，水性聚氨酯材料作為膠粘劑應用于層壓復合包裝，特別是食品或藥品包裝材料上，越來越得到國內外的重視。

食品或藥品層壓復合包裝用的水性聚氨酯材料，除了需保持聚氨酯的粘接強度高以外，針對水性聚氨酯材料以水為分散介質的特點，還需提出一些特殊的要求，如要求水性聚氨酯材料低粘度；要求具有合適的軟化點、好的耐水性、流平性、耐黃變性等。

申請號為201010000634.9的發明專利報導了一種無毒陰離子水性聚氨酯材料的制備方法。該發明采用脂肪族異氰酸酯二環己基甲烷二異氰酸脂、脂肪族聚合二元醇，制得水性聚氨酯材料，可用于醫藥衛生、食品、家居用品領域。但由于水的表面張力達到7.3×10^-4N/cm，而食品或藥品包裝材料的表面張力為（3~4）×10^-4N/cm，因為表面張力小的液體才能很好潤濕表面張力大的被粘體表面，故不加處理的話，水性聚氨酯材料在食品或藥品層壓復合包裝材料上的流平性一般較差，而流平性的好壞直接影響層壓復合的表觀質量，這些在該專利中未曾提出；另外，層壓復合需要水性聚氨酯材料在成膜后需具有較低含量的易氧化物，防止被包裝藥品或食品失效，這些在該專利中也未曾提出。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是為了克服溶劑型聚氨酯膠粘劑毒性較大、易燃、使用安全性差、污染環境等問題而提出一種食品或藥品層壓復合包裝用的水性聚氨酯材料，本發明的另一目的還提供了上述水性聚氨酯材料的制備方法。

本發明的具體技術方案為：一種水性聚氨酯材料，其特征在于是100質量份耐黃變水性聚氨酯分散體、0.01-0.2質量份流平劑和0.01-0.2質量份消泡劑復配而成。

優選上述的耐黃變水性聚氨酯分散體的性能指標為：固含量為20-40％；pH值為6.5-7.5；粘度為11-20s/（涂-4杯，25℃）。

本發明還需加入流平劑，降低水性聚氨酯材料的表面張力，在食品或藥品包裝材料上有好的流平性；優選所述的流平劑為市售的聚有機硅氧烷、聚醚改性的聚有機硅氧烷或含氟表面活性劑；優選所用的消泡劑為水性有機硅消泡劑。

本發明還提供了上述水性聚氨酯材料的制備方法，其具體步驟如下：

A、耐黃變水性聚氨酯分散體的制備；

a、在容器中首先加入聚酯多元醇，100-110℃下抽真空脫水1-2小時，降溫至30-60℃加入按官能團物質的量之比為-NCO/-OH=3-6的脂肪族或脂環族二異氰酸酯，在70-80℃下反應1-2小時，然后加入含有親水基團的化合物和低分子多元醇擴鏈劑，以上原料按官能團摩爾比-NCO/-OH=1.1-1.5在占預聚物質量（聚酯多元醇+脂肪族或脂環族二異氰酸酯+含有親水基團的化合物+低分子多元醇擴鏈劑）的0.05-0.3%催化劑存在下進行反應，反應溫度70-80℃，反應時間2-4小時，在反應過程中通過加入丙酮控制反應物粘度在3000-5000mPa.s，制得（端基以異氰酸酯基團為主、羧基含量為0.7-2.0％的）聚氨酯預聚物；