[发明专利]聚氨酯基粘合剂体系

说明书

本发明涉及粘合剂体系，其包含作为树脂组分的异氰酸酯基封端的聚氨酯预聚物和作为固化剂的多元醇混合物，所述多元醇混合物包含至少一种烷氧基化二胺。本发明还涉及所述粘合剂体系作为粘合剂/密封剂材料的用途，特别是作为用于食品包装的层压粘合剂的用途。

本发明涉及一种粘合剂体系，其包含作为树脂组分的异氰酸酯基封端的聚氨酯预聚物和作为固化剂的多元醇混合物，所述多元醇混合物含有至少一种烷氧基化二胺。本发明还涉及所述粘合剂体系作为粘合剂/密封剂，特别是作为食品包装的层压粘合剂的用途。

双组分粘合剂体系，特别是基于多元醇和异氰酸酯基封端(NCO封端的)化合物的粘合剂体系长期以来一直是现有技术的一部分。它们的用途例如在金属加工工业、汽车工业、电气工业、包装工业和建筑行业中用作粘合剂、密封剂、填料或浇铸化合物。基于双组分聚氨酯粘合剂的粘合剂体系，特别是包装工业中使用的粘合剂体系的一个缺点是在粘合剂体系中所包含的游离单体多异氰酸酯的毒性。用技术用语来讲，这些游离的单体多异氰酸酯能够在涂层或粘合剂中“迁移”，或者甚至能够在一定程度上进入被涂覆或粘合的材料中。与水汽接触时，迁移物的异氰酸酯基团连续反应形成氨基，在此过程中，由芳香族多异氰酸酯形成所谓的芳香族伯胺(PAA)。这些迁移物迁移通过包装材料可能造成包装产品的污染。由于PAA的毒性特别令人担忧，从而使其在包装行业，特别是在食品包装领域尤其不受欢迎，立法机关对食品包装的渗出物进行了限制，必须注意这些规定。因此，关键的是用于生产复合膜的粘合剂在食品被包装的时候必须已经充分固化，从而不超过限制。因此，在包装生产出来之后(其中复合膜尤其重要)，在包装食品之前复合膜必须储存至反应已进行得足够充分，使得不再能检测出PAA的迁移或结果低于规定的上限。

因此，根据能够迁移的游离单体多异氰酸酯的量，在包装材料符合食品安全标准之前需要等待较长的时间才能使用。出于经济性和物流的考虑，希望在包装材料可以进一步使用之前将所需的储存时间减至最短。

由于单体多异氰酸酯的迁移而可能产生的另一个不良影响被称为防密封效果，这是在生产塑料复合膜制成的袋子或购物袋时产生的。塑料复合膜通常含有基于脂肪酸酰胺的润滑剂。迁移的单体多异氰酸酯与脂肪酸酰胺和水分的反应在膜表面生成具有可能高于塑料膜密封温度的熔点的脲化合物。这导致在要密封在一起的膜部件之间形成不同的防密封层，这阻碍了形成均匀密封接缝。

存在多种为人熟知的用于防止单体芳香族多异氰酸酯迁移的方法。其中包括减少在合成异氰酸酯基封端的聚氨酯预聚物中使用的芳香族多异氰酸酯的量；异氰酸酯单体的微量蒸馏；使用具有多级固化机理的预聚物混合物；以及在NCO封端的预聚物中使用特殊的聚醚主链，如专利WO2010/091806中所述。

已知方法的缺点包括体系的反应性降低(芳香族多异氰酸酯的量的减少)，从而可能需要使用催化剂，这同样可能带来有毒性的风险；必须使用某些昂贵的工艺和设施(微量蒸馏)；或者难以规划对预聚物合成工艺(使用特殊聚醚主链)的必要改进。此外，专利WO2010/091806中描述的预聚物具有自动催化的缺点，因此需要至少四周的储存时间来成胶。

此外，许多已知的体系具有的缺点是常用的金属催化剂，例如基于锡的催化剂或使用例如1,4-二氮杂双环[2.2.2]辛烷(DABCO)的胺催化剂具有短的适用期，这是使用层压机施涂的一个缺点，特别是用量较大时。此外，在这种体系中，相对大量的催化剂不会使迁移时间显著降低。

因此，本发明所解决的问题是提供一种粘合剂体系，其克服这些缺点，并且尽管使用常规的具有高浓度异氰酸酯单体的异氰酸酯基封端聚氨酯(PU)预聚物，但是显示出快速的化学固化，因此迁移物含量迅速降低，使得包装材料在生产之后即能够尽快使用，从而使得等待时间最小化。此外，粘合剂体系的适用期应足够长以允许通过常用的层压机进行加工。

本发明人出人意料地发现，通过使用特殊的多元醇混合物来固化异氰酸酯基封端的聚氨酯预聚物，可以解决这个问题，所述多元醇混合物含有至少一种烷氧基化二胺。