第一代无溶剂粘合剂为单组份湿固化型粘合剂。单组份潮气固化型聚氨酯无溶剂粘合剂的化学结构是含有链长相对较短的异氰酸根端基的聚酯或聚醚,异氰酸根(-NCO)与基材或环境中的潮气发生化学反应,释放出CO2进行固化。
为了克服单组份粘合剂的缺点,开发了双组份聚氨酯无溶剂粘合剂,双组份聚氨酯无溶剂粘合剂根据初粘力及耐蒸煮性能,又可分为第二代和第三代双组份聚氨酯无溶剂粘合剂。
第二代无溶剂粘合剂于1980年初次应用于复合包装材料。
第三代无溶剂粘合剂克服了第二代无溶剂粘合剂的缺点,它具有初粘力高、粘度低,操作温度低,对复合基材无限制的优点,能够解决第二代粘合剂对EVA和Nylon热封不良的问题,同时阻隔性强的薄膜容易起皱褶或容易剥离的问题也得到了解决,可适用于各种塑料膜及箔的复合,降低了游离二异氰酸酯的含量,耐内容物性能优良,粘合剂的粘接强度和耐热性能也得到了提高,铝塑复合膜制品有可能具有耐高温蒸煮的性能。
目前第三代产品的主要特征有:
(1)采用反催化体系。
(2)降低了粘合剂的粘度,改善了粘合剂对膜的润湿性,提高了粘合剂在膜表面的涂布分散性能。因此既提高无溶剂粘合剂复合制品的质量,也可提高机速,增加生产效率。
无溶剂型聚氨酯粘合剂发展至今已经有将近30年的历史,其产品的性能也逐渐趋向成熟,在绿色环保、低碳经济的大环境下,无溶剂粘合剂以其优越的经济性、安全性及对环境保护的优势,以及复合工艺及设备的不断发展,在德国、美国、日本及全世界都受到青睐。在欧美等发达国家,无溶剂聚氨酯粘合剂的使用量从20年前的10%,迅速增加到现在的一半以上。在日本自1977年开始引进第一台无溶剂干复合机以来,经过不到20年时间,现已发展到目前拥有近100多台的无溶剂复合设备。
双组分是指以异氰酸根封端的预聚物为甲组分和以羟基封端的含羟基的乙组分预聚物,产生氨酯化反应,生成氨基甲酸酯,可看成反应的第一步;过量的分子量较高链上的异氰酸根和湿气反应,生成脲,到反应的结束可看为第二步。整个粘合剂的加聚反应非常复杂,一般可以简单的看成是上面的两步反应,从而能够帮助和指导复合生产。反应机理如下:
双组分无溶剂反应机理
由于复膜机的不断提速致使通用粘合剂的固化速度难以适应,得益于汉高的研究成果和丰富经验,第四代紫外线固化型无溶剂粘合剂应运而生。目前应用的阳离子固化类产品,主要是酸催化的环氧体系,在紫外线的照射下,粘合剂的光引发剂分解,引发环氧嵌段聚合,得到环氧树脂的三维交联结构。在选择适当紫外线发生器前提下,此粘合剂能够快速复合聚酯薄膜,并可在几分钟到一小时内达到相当高的粘接强度,使后加工过程顺利进行。