无溶剂粘合剂组合物制造技术

一种双组分无溶剂粘合剂组合物，其包含：(A)被配制用于施加到第一基材上的至少一种异氰酸酯组分，所述异氰酸酯组分包含至少一种基于芳族的异氰酸酯或以下组分的共混物：(Ai)至少一种基于芳族的异氰酸酯；和(Aii)至少一种基于脂族的异氰酸酯；以及(B)被配制用于施加到第二基材上的至少一种异氰酸酯反应性组分，所述异氰酸酯反应性组分包含以下组分的共混物：(Bi)至少一种胺引发的多元醇，其包含两个或更多个伯羟基基团和结合叔胺的主链；(Bii)至少一种羟基封端的聚氨酯多元醇；(Biii)至少一种磷酸酯多元醇；(Biv)至少一种聚酯多元醇；(Bv)至少一种聚醚多元醇，和(Bvi)任选的至少一种硅烷粘合促进剂；以及一种用于制备上述双组分无溶剂粘合剂组合物的方法；以及使用上述双组分无溶剂粘合剂组合物制成的层压物结构。双组分无溶剂粘合剂组合物制成的层压物结构。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】无溶剂粘合剂组合物


[0001]本专利技术涉及一种无溶剂粘合剂组合物。更具体地，本专利技术涉及一种用于制造层压物结构的双组分无溶剂层压聚氨酯粘合剂组合物。

技术介绍

[0002]粘合剂组合物可用于广泛多种目的。例如，粘合剂组合物用于粘结诸如聚乙烯、聚丙烯、聚酯、聚酰胺、金属、纸或玻璃纸等基材，以形成复合膜，即层压物。粘合剂在不同的最终用途应用中的使用通常是已知的。例如，粘合剂可以用于制造包装工业中使用(尤其用于食品包装)的膜/膜和膜/箔层压物。在许多此类已知的层压粘合剂体系中，聚氨酯基层压粘合剂的使用是优选的，因为它们具有许多期望性质，包括良好的粘附性、剥离强度、热密封强度和对侵蚀性填充货物的抗性。用于层压应用的粘合剂或
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层压粘合剂
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通常可分为三类：基于溶剂的、基于水的和无溶剂的。粘合剂的性能根据种类和应用粘合剂的应用而变化。双组分无溶剂粘合剂是不合溶剂和/或在没有溶剂诸如有机溶剂或水的情况下施加的粘合剂。双组分无溶剂粘合剂作为两种单独的组分提供，并且两种组分在施用之前混合，随后固化。
[0003]无溶剂层压粘合剂可在没有有机溶剂或水性载体的情况下施加多至100％固体。因为在施加时没有有机溶剂或水从无溶剂粘合剂中干燥，所以无溶剂粘合剂可有利地以高线速度施加和运行；并且此类粘合剂在需要快速粘合剂施用的应用中是优选的。基于溶剂的和基于水的层压粘合剂受到在施用粘合剂后溶剂或水可有效干燥并从层压物结构中去除的速率的限制。
[0004]另外，出于环境、健康和安全原因，层压粘合剂优选地为水性的或无溶剂的。然而，无溶剂粘合剂经常遇到问题，例如短贮存期、低初始粘结、缓慢粘结发展、缓慢伯芳族胺(
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PAA
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)和异氰酸酯(
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NCO
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)衰变、对金属表面的低粘附性以及差的耐化学性和耐热性，特别是在高性能应用(例如袋煮应用)中。
[0005]在无溶剂层压粘合剂的范畴内，有许多种类。一个特别的种类包括预混合的双组分的基于聚氨酯的层压粘合剂，其在施用之前预混合，并且在本文中称为
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预混合的双组分粘合剂
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。通常，双组分的基于聚氨酯的层压粘合剂包含第一组分和第二组分，第一组分包括含异氰酸酯的预聚物和/或多异氰酸酯，第二组分包括多元醇。预聚物可通过使过量的异氰酸酯与每分子含有两个或更多个羟基基团的聚醚和/或聚酯反应来获得。第二组分是每分子用两个或更多个羟基基团官能化的聚醚和/或聚酯。将两种组分以预定比率组合，或
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预混合
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，然后施加到层压在一起的两种基材之一上。例如，将粘合剂施加到第一基材(
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载体纤维网
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)诸如膜或箔基材上。然后将第一基材与第二基材放在一起，以形成层压物结构。可将附加基材层添加到层压物结构中，其中附加粘合剂组合物层位于每个连续基材之间。然后在室温(约23℃)或升高的温度下固化粘合剂，从而将基材粘结在一起。
[0006]层压物结构的进一步加工取决于粘合剂的固化速度。粘合剂的固化速度由层压基材之间的机械粘结变得足以允许进一步加工所花费的时间指示，并且层压物符合适用的法
规(例如，食品接触法规)。慢固化速度导致转化效率较低。与传统的含溶剂粘合剂相比，预混合的双组分无溶剂聚氨酯层压粘合剂包括弱初始粘结并且在层压物可被加工之前表现出慢固化速度(即，慢粘结发展)。另外，这些粘合剂倾向于表现出差的耐化学性，特别是在酸性条件下。并且，常规的双组分无溶剂的基于聚氨酯的层压粘合剂表现出慢的芳族伯胺和异氰酸酯衰变，并因此降低了转化效率。
[0007]转化工业中的一般趋势是更快固化层压粘合剂。更快固化提高了转化物的操作效率。具体地，将成品快速移出仓库增加了用于处理最后一分钟订单(例如，零售商促销活动)的生产能力和灵活性。因此，为了提高操作效率，应当使用反应性比现有粘合剂组合物高得多的粘合剂组合物来形成层压物。然而，这种高反应性粘合剂组合物将对传统的粘合剂应用技术提出挑战。换句话说，因为无溶剂粘合剂组合物被配制成比现有粘合剂组合物具有更高反应性并且表现出更快的固化速率，所以现有粘合剂组合物并不理想地适用于现有粘合剂施用设备。这是因为现有粘合剂组合物的两种组分非常快速地发生反应，导致粘合剂胶凝并且不适合施用到基材上。
[0008]此外，当用于包含金属和/或金属化基材的层压物结构以及聚合物阻隔基材中时，此类高反应性粘合剂组合物已显示出局限性。。在相对高的线速度(例如，超过250米每分钟[m/min])下，可以目视观察到所生产的层压物中的缺陷。即使在相对较慢的线速度(例如，小于150m/min)下，这些缺陷也是明显的，尽管不太严重。这些缺陷可尤其归因于在层压过程中的润湿性失效和空气夹带；以及当重新卷绕层压物时产生CO2。
[0009]因此，尽管由于较低成本的益处和工业中对更环境友好的粘合剂的期望，已开发了一些双组分无溶剂粘合剂来代替溶剂型粘合剂，但是用于生产例如用于柔性包装结构的层压物的溶剂型层压粘合剂目前仍在使用。由于此类溶剂型粘合剂的特定性质和通过溶剂型粘合剂粘合在一起的基材的性质，一些应用仍使用溶剂型粘合剂。因此，并非所有的双组分无溶剂层压粘合剂都可用于所有的结构和所有的应用。
[0010]因此，仍需要一种双组分无溶剂的基于聚氨酯的层压粘合剂组合物，其具有改善的粘合强度、更快的发展粘合、更快的固化速度而不需要使用催化剂来加速固化反应、高性能应用能力、在阻隔层压物结构上更高的线速度、改善的耐化学性和耐热性、更快的芳族伯胺和异氰酸酯衰变以及增强的对金属基材、金属化基材、和/或聚合物阻隔基材的粘合性。

技术实现思路

[0011]本专利技术涉及一种双组分无溶剂聚氨酯层压粘合剂配制物和使用该无溶剂粘合剂配制物形成层压物的方法。本专利技术的粘合剂组合物特别适用于包括金属基材、金属化基材或聚合物阻隔基材的层压物结构。
[0012]在一些实施方案中，无溶剂粘合剂组合物包含异氰酸酯组分，该异氰酸酯组分包含一个或多个异氰酸酯。例如，异氰酸酯组分包含至少一种基于芳族的异氰酸酯或(i)至少一种基于芳族的异氰酸酯和(ii)选自由芳族异氰酸酯、脂族异氰酸酯及它们的组合组成的组的一种或多种其它异氰酸酯的共混物。无溶剂粘合剂组合物还包含异氰酸酯反应性组分，例如多元醇，其中该异氰酸酯反应性组分包含以下组分的共混物：高反应性胺引发的多元醇；羟基(
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OH)封端的聚氨酯多元醇；磷酸酯多元醇、聚酯多元醇、聚醚多元醇和任选的氨基硅烷。
[0013]在一个优选的实施方案中，无溶剂粘合剂层压配制物包含(A)至少一种异氰酸酯组分和(B)至少一种异氰酸酯反应性组分(B)；其中该异氰酸酯组分(A)包含(1)至少一种基于芳族的异氰酸酯或(2)以下组分的共混物：(Ai)至少一种基于芳族的异氰酸酯；和(Aii)至少一种基于脂族的异氰酸酯；并且其中至少一种异氰酸酯反应性组分(B)包含以下组分的共混物：(Bi)至少一种胺本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种双组分无溶剂粘合剂组合物，其包含：(A)被配制用于施加到第一基材上的至少一种异氰酸酯组分；其中所述至少一种异氰酸酯组分包含至少一种基于芳族的异氰酸酯或以下组分的共混物：(Ai)至少一种基于芳族的异氰酸酯；以及(Aii)至少一种基于脂族的异氰酸酯；以及(B)被配制用于施加到第二基材上的至少一种异氰酸酯反应性组分；其中所述至少一种异氰酸酯反应性组分包括以下组分的共混物：(Bi)至少一种胺引发的多元醇，其包含两个或更多个伯羟基基团和结合叔胺的主链；(Bii)至少一种羟基封端的聚氨酯多元醇；(Biii)至少一种磷酸酯多元醇；(Biv)至少一种聚酯多元醇；(Bv)至少一种聚醚多元醇，和(Bvi)任选的至少一种硅烷粘合促进剂。2.根据权利要求1所述的双组分无溶剂粘合剂组合物，其中基于所述异氰酸酯反应性组分的总重量计，所述异氰酸酯反应性组分(B)包含以下组分的共混物：(Bi)0.5重量％至30重量％的至少一种胺引发的多元醇，其包含两个或更多个伯羟基基团和结合叔胺的主链；(Bii)10重量％至85重量％的至少一种羟基封端的聚氨酯多元醇；(Biii)0.5重量％至40重量％的至少一种磷酸酯多元醇；(Biv)0.5重量％至50重量％的至少一种聚酯多元醇；(Bv)1重量％至30重量％的至少一种聚醚多元醇；以及(Bvi)0重量％至5重量％的至少一种硅烷粘合促进剂。3.根据权利要求1所述的双组分无溶剂粘合剂组合物，其中所述异氰酸酯组分包含选自由以下组成的组的组分中的两种或更多种：单体异氰酸酯、聚合异氰酸酯和预聚物异氰酸酯。4.根据权利要求1所述的双组分无溶剂粘合剂组合物，其中所述胺引发的多元醇是环氧烷烃和胺的反应产物。5.根据权利要求1所述的双组分无溶剂粘合剂组合物，其中所述胺引发的多元醇包含含有叔胺或仲胺的化合物。6.根据权利要求1所述的双组分无溶剂粘合剂组合物，其中所述至少一种羟基封端的聚氨酯多元醇是选自由以下组成的组的多元醇：(1)聚醚多元醇与芳族异氰酸酯单体的反应产物，(2)聚醚多元醇和/或脂族聚酯多元醇与芳族异氰酸酯单体的反应产物，和(3)它们的混合物。7.根据权利要求1所述的双组分无溶剂粘合剂组合物，其中所述至少一种磷酸酯多元醇是具有以下结构(II)的化学结构的多元醇化合物：
其中R1是有机基团。8.根据权利要求1所述的双组分无溶剂粘合剂组合物，其中所述至少一种聚酯多元醇包含由选自由以下组成的组的二酸和二醇制备的多元醇：新戊二醇、2
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甲基丙二醇、己二醇、丁二醇、丙二醇、乙二醇、二乙二醇、主链中具有6个碳原子至16个碳原子的其它亚烷基二醇；己二酸、壬...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴杰，A，
申请(专利权)人：罗门哈斯公司，
类型：发明
国别省市：