[发明专利]软包装用粘合剂和涂料

说明书

发明背景

膜-膜和膜-金属箔层合膜应用于各类食品和工业产品的包装。在制造这些复合结构时，由于使用共挤出或热焊接技术很难在不同组成的膜之间达到令人满意的结合，因而要使用粘合剂和涂料。要求这类层合膜具有若干关键的成品特性，使得包装后的物品在交付顾客使用前能安全地放置、运送和储存。在许多包装阶段，层合膜要经过各种处理如印刷、装袋、制袋、装填、装箱、运输等。20多年来，曾采用主要由多元醇和聚异氰酸酯反应生产的聚氨酯为基础的配方。这些产品主要是聚酯或聚醚多醇与适当芳族异氰酸酯如MDI(二苯甲烷二异氰酸酯)、TDI(甲苯二异氰酸酯)和许多二异氰酸酯反应产物的含溶剂溶液。由于人们环保意识的增加，在许多应用中这类含溶剂溶液已被无溶剂的聚氨酯替代。尽管已知有少量水基层合粘合剂，但大部分是以100％固体体系形式提供。这些体系与带溶剂的产品基本类似，但所含的游离单体异氰酸酯量很大。它们的挥发性、这类异氰酸酯及它们与大气中的水汽反应而生成的芳族二胺反应产物对人体健康的影响，尤其是在食品包装方面已引起广泛关注。工业应用的几乎所有的粘合剂和大部分涂料都是以聚氨酯为基础的。当高阻隔性膜，即指不能允许气体自由通过的膜进行层合时，这类含游离异氰酸酯的粘合剂会引起制品外观出现问题。膜表面存在的痕量水汽会与异氰酸酯按所熟知反应方式进行反应生成氨基甲酸。这种不稳定的酸会释放出二氧化碳气体。由于膜的不透性，二氧化碳会留下气泡，造成制品外观问题。

已知有一些由带有环氧封端基的共轭二烯嵌段共聚物和粘性树脂组成的用BF₃固化剂固化的层合粘合剂组合物。但使用此类粘合剂组合物对各种基材的粘着值非常有限，范围从25g/英寸到270g/英寸。粘合性差的主要原因是存在大量的烯烃中段。具有略高粘结强度的配方使用粘度为64000帕秒或更高且在25℃到75℃下不会熔融的基础聚合物。含环氧树脂的聚氨酯组合物在层合方面的应用也是人们所熟知的。但是，这类组合物需要辐射固化，因UV固化灯很贵，因而费用很大。另外，此类配方所用的光引发剂反应产物会给最终的层合膜带来不希望的气味。包含聚酯与环氧树脂共混但用聚异氰酸酯固化的组合物也是人们所熟知的。在此类应用中，未反应的单体异氰酸酯及其反应产物仍然是令人担心的问题。

发明概述

本发明提供一种基本不含溶剂、水和异氰酸酯官能化化合物的适合层合粘合剂或涂料用途的配方。本配方是由一种环氧树脂与一种固化剂混合并反应得到的产物组成，所述固化剂在选自伯氨基、仲氨基、羧基及其混合基团的官能团中至少含一个活性氢。所选择的环氧树脂和固化剂应能使环氧树脂与固化剂混合后至少过20分钟，所得产物40℃下的粘度范围约为1000到约10000厘泊。当完全反应后，所得产物可用做一种柔软的粘合剂或涂料，由其得到的层合膜，按ASTM D1876方法测定，16小时和7天后都呈现高剥离强度(一般至少为200g/英寸，在某些具体实施方案中，至少为400g/英寸)。发明详述

本发明的主要目标是提供一种可使用现有机器设备的适合各类范围基材的非异氰酸酯基粘合剂体系。环氧树脂常用作结构粘合剂并在硬质基材间提供热固性粘结，可参见U.S.4,751,129、U.S.3,894,443、U.S.4,320,047、U.S.4,444,818的内容，而它们仅仅是众多文献资料中的很少几个。若干专利建议或提出环氧树脂可以用做粘合某类膜的粘合剂组分。例如参见美国专利4,211,811、4,311,742、4,329,395、4,360,551和4,389,438及英国专利1,406,447。但是，这些专利在怎样将环氧树脂与固化体系进行特殊组合以获得具有令人满意粘度和粘合性的层合粘合剂或涂料方面并未提供任何有用的指导。