[发明专利]一种水性聚氨酯材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种水性聚氨酯材料及其制备方法，尤其涉及一种食品或药品包装层压复合用水性聚氨酯材料及其制备方法。

背景技术

目前食品或药品包装用聚氨酯胶粘剂以溶剂型为主，所用有机溶剂（一般为甲苯，乙酸乙酯等）易燃、易爆、易挥发、气味大，有毒，使用时造成污染带来公害，并对人们的身体健康带来危害，而且药品袋内的残留溶剂还会影响到药品质量与安全。目前欧美发达国家已经制定了相关的药品卫生法规，如美国的食品和药品管理局FDA、欧盟的EU90/128以及德国的BgVV，都明确规定了用于食品和药品包装的胶粘剂型，只要是法规中没有提到的化学品一律禁止使用。目前在欧美使用溶剂型胶粘剂的复合包装材料已从10年前的80%减少到目前的30%左右。随着人们环保意识的不断增强，药品包装材料绿色化、环保型必将越来越受到重视，水性聚氨酯材料替代溶剂型聚氨酯胶粘剂应用于食品或药品包装层压复合用的趋势越来越明显。

水性聚氨酯以水为分散介质，按分散状态可分为聚氨酯乳液、聚氨酯分散液、聚氨酯水溶液，实际应用最多的是聚氨酯乳液及分散液。因此，将水性聚氨酯材料应用于胶粘剂领域时，在复合包装生产过程中无有害溶剂挥发，没有异味，从根本上消除了残留溶剂，无毒、不易燃烧、不污染环境、安全可靠、节能，并且具备了聚氨酯胶粘剂耐磨、耐水、耐油、耐溶剂、耐高低温、耐化学药品、耐臭氧可室温固化、省能耗及耐细菌等性能特点，因此，水性聚氨酯材料作为胶粘剂应用于层压复合包装，特别是食品或药品包装材料上，越来越得到国内外的重视。

食品或药品层压复合包装用的水性聚氨酯材料，除了需保持聚氨酯的粘接强度高以外，针对水性聚氨酯材料以水为分散介质的特点，还需提出一些特殊的要求，如要求水性聚氨酯材料低粘度；要求具有合适的软化点、好的耐水性、流平性、耐黄变性等。

申请号为201010000634.9的发明专利报导了一种无毒阴离子水性聚氨酯材料的制备方法。该发明采用脂肪族异氰酸酯二环己基甲烷二异氰酸脂、脂肪族聚合二元醇，制得水性聚氨酯材料，可用于医药卫生、食品、家居用品领域。但由于水的表面张力达到7.3×10^-4N/cm，而食品或药品包装材料的表面张力为（3~4）×10^-4N/cm，因为表面张力小的液体才能很好润湿表面张力大的被粘体表面，故不加处理的话，水性聚氨酯材料在食品或药品层压复合包装材料上的流平性一般较差，而流平性的好坏直接影响层压复合的表观质量，这些在该专利中未曾提出；另外，层压复合需要水性聚氨酯材料在成膜后需具有较低含量的易氧化物，防止被包装药品或食品失效，这些在该专利中也未曾提出。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是为了克服溶剂型聚氨酯胶粘剂毒性较大、易燃、使用安全性差、污染环境等问题而提出一种食品或药品层压复合包装用的水性聚氨酯材料，本发明的另一目的还提供了上述水性聚氨酯材料的制备方法。

本发明的具体技术方案为：一种水性聚氨酯材料，其特征在于是100质量份耐黄变水性聚氨酯分散体、0.01-0.2质量份流平剂和0.01-0.2质量份消泡剂复配而成。

优选上述的耐黄变水性聚氨酯分散体的性能指标为：固含量为20-40％；pH值为6.5-7.5；粘度为11-20s/（涂-4杯，25℃）。

本发明还需加入流平剂，降低水性聚氨酯材料的表面张力，在食品或药品包装材料上有好的流平性；优选所述的流平剂为市售的聚有机硅氧烷、聚醚改性的聚有机硅氧烷或含氟表面活性剂；优选所用的消泡剂为水性有机硅消泡剂。

本发明还提供了上述水性聚氨酯材料的制备方法，其具体步骤如下：

A、耐黄变水性聚氨酯分散体的制备；

a、在容器中首先加入聚酯多元醇，100-110℃下抽真空脱水1-2小时，降温至30-60℃加入按官能团物质的量之比为-NCO/-OH=3-6的脂肪族或脂环族二异氰酸酯，在70-80℃下反应1-2小时，然后加入含有亲水基团的化合物和低分子多元醇扩链剂，以上原料按官能团摩尔比-NCO/-OH=1.1-1.5在占预聚物质量（聚酯多元醇+脂肪族或脂环族二异氰酸酯+含有亲水基团的化合物+低分子多元醇扩链剂）的0.05-0.3%催化剂存在下进行反应，反应温度70-80℃，反应时间2-4小时，在反应过程中通过加入丙酮控制反应物粘度在3000-5000mPa.s，制得（端基以异氰酸酯基团为主、羧基含量为0.7-2.0％的）聚氨酯预聚物；