第八章粘合剂教材课件.ppt

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1、辅助包装材料 （Ancillary Packaging Materials） 本单元的教学目的：使学生掌握包装中最常用的包装辅助材料的品种、性能及用途本单元的教学要求：要求学生能熟练掌握粘合剂、涂料、印刷油墨、封缄材和捆扎材等包装辅助材料的性能及应用。重点、难点及对学生的要求：要求学生掌握包装常用粘合剂、涂料、封缄用材和捆扎材印刷油墨等包装常用材料的使用性能，熟悉上述材料生产和使用性能，了解其主要用途及市场前景。,参考书：1 周学良，方征平等编， 胶粘剂，北京：化学工业出版社，2004.52 邓舜扬编，粘合剂与密封材料，北京：化学工业出版社，2002.53 周学良编，涂料，北京：化学工业出版社

2、，2002.54 马庆麟编，涂料工业手册，北京：化学工业出版社，20015 王余良、孙荣芳编，包装辅助材料，湖南大学出版社，19986 李陵岚等编，包装用胶黏剂及粘接技术，化学工业出版社，2005包装辅助材料包括： 粘合剂、涂料、封缄用材和捆扎材、印刷油墨等。,第八章 粘合剂（Adhesive）第一节 概述定义：粘合剂又称胶粘剂、粘结剂和胶，是借助表面粘结及其本身强度使相邻两个相同的或不相同的固体材料连接在一起的所有非金属材料的总称。粘合剂是涂于两固体之间的一层媒介物质，使两个固体牢固结合起来的现象叫粘合。两边的固体叫粘合物。发展历史：传统的粘合剂多由单一组分的天然物质，或者由天然物质加水或其

3、它组分组成，其成分很简单。而目前所用粘合剂的组成往往比较复杂。除了起基本粘附作用的基料外，为了满足特定的要求，通常都需加入各种助剂。例如，固化剂、稳定剂、填料、稀释剂、增塑剂等。,一、粘合剂组成1、粘合物质：基料，是构成粘合剂的主体材料，在热、溶剂、压力作用下具有流动性：天然高分子、无机化合物、合成高分子。2、溶剂：溶解粘合剂或调节粘度，增加对粘结物质的浸润性及渗透能力。3、固化剂：是可以使低分子聚合物或者单体经化学反应生成高分子化合物、或者能催化或促进线型高分子化合物交联成体型高分子化合物的一类物质。催化或促进粘合剂主要成分固化的组份，有些粘合剂使用有些不使用。4、增粘剂：可以提高粘合剂的粘

4、附能力和初粘力，也可以提高粘合剂的表观粘度和耐老化性能。,5、增塑剂：有些粘合剂干燥后形成的胶膜较脆，影响粘合质量，可以考虑适量加入增塑剂。6、填料：改善粘合剂的加工性能，增加粘合剂的粘度，提高耐热性、降低胶膜的收缩性、降低成本7、交联剂：指能通过与大分子主链或支链上的基团反应，在大分子之间性能化学桥健，而成为不溶不熔的网状或体型结构的不饱和或多官能团的物质。可以提高粘结强度。8、防腐剂：淀粉、动物胶等，易受细菌破坏。9、消泡剂：消除气泡，制造和使用中产生的。10、其它：抗氧剂、阻聚剂（防止粘合剂在储藏和运输过程中自行交联而变质）,二、粘合剂分类：主要介绍按主要粘合物质种类分类的方法。 硅酸盐

5、类 磷酸盐 无机物 硫酸盐类 硼酸盐类 陶瓷氧化物等粘合物质 淀粉类（淀粉、糊精）； 天然有机物 蛋白质类（虫胶、骨胶、酪素等）； 天然树脂（木质素、单宁、松香、虫胶）； 沥青 树脂型 热塑性类：聚醋酸乙烯、聚乙烯醇、PVC、 PA、 PS、丙酸酯烯等 有机物 热固性类：酚醛树脂，环氧树脂，氨基树脂， 不饱和聚酯 合成高分子 橡胶型 氯丁橡胶、丁基橡胶、丁苯橡胶、丁腈橡胶 复合型 ：酚醛-丁腈橡胶；酚醛-氯丁橡胶；环氧-酚醛 环氧-聚酰胺,第二节 粘合机理一、产生粘合的基本条件1.流动性：良好的流动性，能比较容易、均匀地分散到被粘物表面，将表面凹凸部分填平，并在整个被粘物表面形成均匀的黏合剂薄

6、层。2.浸润性：粘合剂对被粘物表面必须具有良好的浸润性，粘合剂液与被粘固体表面接触时，其接触角90。大于90时液体不能很好的浸润表面。3.粘合剂与被粘物之间的作用力：粘合剂与被粘物之间形成牢固粘合主要有三个均匀相和两个界面区域构成。界面区内的粘合作用是以离子、原子或分子间作用力为基础。 4.粘合剂具有好的固化性：涂敷在被粘物体的粘合剂要在尽可能短的时 间内，通过物理或化学作用，使其固化，将被粘物牢固的连接在一起。,液体在固体表面上助浸润状态,二、粘合理论粘合机理的探讨，已有百年历史，但至今没有一个完整的合理论。1、吸附理论：物理、化学吸附理论。比较公认的粘合机理， 但不能解释某些非极性高分子化

7、合物之间的粘合。2、机械结合理论：适用于多孔材料，最早的粘合理论，粘合 剂渗透形成小钩和榫头，但不能解释光滑材料（玻璃）的 粘合。3、扩散理论：高分子被粘物可以溶解或溶胀，彼此扩散交织 在一起，不能解释全部。,4、静电吸引理论：认为粘合剂与被粘物之间的粘接界面上，由于不同电子亲合力物质的接触，形成了双电层。双电层构成一个电容器，产生静电引力，从而产生粘合。剥离时暗处发光和被剥离表面有带电荷现象，对不能产生双电层的非极性物质的粘合无法解释。5、化学键理论：粘合剂与被粘物分子间产生化学反应而获得高强度的主价键结合。化学键包括离子键、共价键和金属键。不能解释大多数不发生化学反应的粘合现象。6、极性理

8、论：粘合作用与极性有关，极性材料用极性粘合剂粘合，非极性材料用非极性粘合剂粘合。,三、粘合强度及其影响因素1、粘合强度粘合剂的粘结性能用粘合强度来表示。粘合强度是指粘合层对外力的承受能力，也是单位面积的粘合力。图 粘合结构示意图 粘合面所受外力基本类型,图中A和B分别为两个被粘合物体，FA和FB分别为A和B的内聚力，C为粘合剂，Fc为粘合剂的内聚力，粘合后A和C的界面结合力为FAC，粘合后B与C两界面结合力为FBC。最理想的状态是：Fac、Fbc大于Fa、Fb、 Fc，其中Fc又大于Fa、Fb。当粘合受到如图中箭头方向的破坏力时，粘合强度将大于A和B两物体的本体强度，即A和B物体本身的破坏将先

9、于粘合界面层的破坏及粘合剂层的破坏。粘合面可能受到的外力：拉力、剪切、撕裂、和剥离四种。对包装所用的粘合剂：主要是剪切强度和剥离强度。,2、影响粘合强度的因素（1）主要粘合物质的相对分子量及结构的影响a 分子量：粘合物质一般为高分子化合物，其分子量大小适当。 太小：内聚力较小，粘合强度较低。熔点低，黏度较小，黏附性较好。 太大：难溶解、熔点和粘度较高，粘附性能较差。b 分子结构：含有极性基团的粘合剂对极性高分子材料的粘合性较大，对非极性的材料粘合性较小； 含有苯环或支链较多，空间位阻增大，影响分子扩散，粘合力下降。,（2）粘结面内应力的影响a、相变化：体积收缩，溶剂或水的蒸发；聚合、缩合、氧化

10、等化学变化。b、热膨胀系数：粘合剂与被粘物的热膨胀系数差别很大，当温度变化时。c、组成的变化：粘合剂与被粘物对空气中水的吸收变化，粘合剂中可溶性组份的迁移、溶剂及增塑剂的挥发,（3）被粘物的性质对粘合强度的影响 一般，粘合剂与被粘物的性能相近，粘合效果较好（4）粘合层的厚度对粘合强度的影响 在一定厚度范围内，厚度增加，剥离强度增加，而抗拉与剪切强度随之减小。一般在0.020.08mm范围内抗拉强度和剪切强度较高，超过此厚度，则急剧下降。,（5）粘结工艺的影响a、配制粘合剂：b、处理被粘物表面c、涂胶d、晾置e、搭接、固化f、性能检测（6）其他因素的影响 粘合时的温度、压力、时间、施胶方法、搭接

11、宽度等均对粘合强度有影响。,第三节 天然粘合剂 天然粘合剂是人类最早应用的粘合剂。按来源分为：动物、植物和矿物如骨胶（bone glue）、干酪素（casein），其中用量最大的是淀粉粘合剂（starch adhesive）和糊精（dextrin）粘合剂。它们在纸盒、纸箱的封口、制袋等纸包装和纸容器的粘合中占有很大比例，特别是瓦楞纸板的生产，几乎都使用淀粉粘合剂。下面主要介绍淀粉黏合剂。,一、淀粉粘合剂的原料1、淀粉的组成、种类和性质 1）结构：淀粉是有D-葡萄糖的重复单元组成的聚合物。其分子式为(C6H10O5)n，其结构式为：,2）淀粉的种类和性质：淀粉的种类很多，主要有：玉米、小麦、高粱

12、、木薯、椰子、马铃薯淀粉等，我国以玉米淀粉为主。直链淀粉：聚合度在10010000之间，在淀粉中的含量约为20%30%，重均分子量约为2.5105。支链淀粉：聚合度为1000010000000（一千万）之间，在淀粉中的含量约为70%80%，重均分子量5.0107以上。淀粉颗粒不溶于冷水，在热水中当达到一定温度（即糊化温度）时，淀粉颗粒破裂而糊化，成为具有粘性的半透明液体。当淀粉的来源、产地不同时，淀粉的物理化学性质也随之改变。不同品种的淀粉，其颗粒形状、大小及糊化温度等均不同。淀粉极易吸潮，吸潮后容易霉变。淀粉中的蛋白质对配制粘合剂极为有害，蛋白质含量高时，制得的粘合剂会起泡沫，易发生凝胶，一

13、般应控制蛋白质含量在0.5%以下。,3）糊精：是淀粉经酸或热处理或经-淀粉酶作用而成的不完全水解的产物，分子式（C6H10O5）m（没有一定的分子式），是白色或黄色的无定形粉末，能溶于冷水形成粘稠的具有较高粘合力的液体。糊精是淀粉向葡萄糖转化的中间体。良好的胶黏剂。用途很广，如纸张的上胶、纺织品的上浆、油墨的配制等；也用作药物的赋型剂和阿拉伯树胶的代用品(如制胶水)等。 制法： 直接煅烧法：将干燥淀粉在190230下加热，即可制成。 加酸煅烧法：将浓硝酸200ml和浓盐酸300ml用10升水将酸稀释，混合均匀后加入到100Kg干燥淀粉中去，混合后在50下先大致干燥，再在110114下加热一小时

14、左右，使酸挥发即制得糊精。用糊精制得的粘合剂固体含量高，粘度稳定，流动性好。可满足机械化上胶要求。,2、氢氧化钠（NaOH） 作用： 1）与淀粉中的羟基结合，破坏部分氢键，使淀粉大分子间的作用力减弱，降低糊化温度； 2）氢氧化钠溶于淀粉液中放出热量，使淀粉分子膨胀； 3）氢氧化钠可对被粘物的纸材起处理作用，增加粘合强度，并使粘合剂不易霉变。用量适当 太少则糊化不充分，粘性差。 用量过多，反而回使粘度降低。,3、硼砂(Na2B4O710H2O) 淀粉粘合剂所用的硼砂一般为十水四硼酸钠。作用：硼砂呈弱碱性，在水中离解后，与充分溶胀的淀粉中的反应基团发生络合反应生成络合物，从而提高淀粉粘合剂的初粘力

15、、内聚力、稠度和耐水性，使胶膜坚固。 过大时会使粘合剂产生凝胶，失去粘合力；硼砂用量适当 用量过少则粘合剂过稀，易于渗透到纸张内 部，降低粘合力。,4、氧化剂采用氧化法制造淀粉粘合剂时，要加入氧化剂。常用的氧化剂有过氧化氢(H2O2)、次氯酸钠(NaClO)、高锰酸钾(KMnO4)等。氧化剂的作用：是将淀粉分子中的羟基氧化成醛基或羰基，有的可进一步氧化成羧基并使淀粉分子部分降解，增加了淀粉的溶解性。由于分子间有极性基团，提高了粘接能力和对纸板的亲和性及渗透性，使粘合剂具有较好的防潮性和防霉性。,三种氧化剂的优缺点：过氧化氢和次氯酸钠为液体，容易计量，混合，制得的淀粉粘合剂颜色浅，操作方便，缺点

16、是过氧化氢的含量或次氯酸钠的氯含量在储存不当时容易变化，影响使用；次氯酸钠氧化后需要除氯，以免影响操作者的健康及残存的次氯酸钠氧化纸张纤维，可以使用亚硫酸氢钠等作除氯剂。高锰酸钾为固体，使用时需要配置成一定浓度的溶液，缺点是制得的淀粉粘合剂颜色较深。,5、稀释剂 稀释剂又称粘性抑制剂，当要求使用高固体含量、低粘度的淀粉粘合剂时，常需使用稀释剂来降低粘度，常用的稀释剂为尿素。6、增塑剂 增塑剂多用于柔性被粘物的粘合，以使脆性的胶膜变柔，多用吸湿性物质做增塑剂，如甘油、乙二醇、氯化钙、硝酸钠等。7、防腐剂 在天气炎热时，淀粉粘合剂易繁殖细菌导致腐败，此时应加入防腐剂，一般可加入甲醛、五氯酚钠。如果

17、此包装直接接触食品，可用苯甲酸盐，虽然苯甲酸盐防腐性能稍差，但毒性极低。,8、消泡剂 消泡剂可消除粘合剂生产及使用时产生的泡沫，提高胶膜的完整性和均匀性，不致产生“漏涂”部分，常用磷酸三丁酯、辛醇、硅油等。9、其它 氧化法制淀粉粘合剂时，可加入适量的硫代硫酸钠(NaS2O3)、亚硫酸钠(Na2SO3)、亚硫酸氢钠(NaHSO3)等硫酸盐作还原剂，以使粘合剂中残留的氧化剂得到还原，终止氧化反应。 为改善粘合剂的抗水性，可在淀粉粘合剂中加入脲醛树脂、间苯二酚等树脂，加入这些树脂也可以提高粘合剂的贮存稳定性。,二、淀粉粘合剂的配制 淀粉粘合剂的最大用途，用量最大的就是制造瓦楞纸板。 制法 斯坦霍尔法

18、(Stein-Hall)，用于流水线生产。 氧化法，主要用于单机生产。热制法和冷制法1、斯坦霍尔法(Stein-Hall) 现代化大型瓦楞纸箱生产厂用淀粉粘合剂都在本厂自制。这种粘合剂保存时间不长。制备方法分一步法和二步法。目前国内外普遍采用二步法。第一步：制备载体淀粉(熟化淀粉)。首先向载体罐中加入43的水360L，然后加入91kg淀粉，搅拌3min后，边搅拌边缓慢加入氢氧化钠溶液(15.4kg的NaOH溶于38L的H20中)，注意加碱要慢，加完碱液以后加热，温度控制在65-70搅拌15min，使淀粉熟化成裁体。,二步法制备淀粉粘合剂的生产工艺流程图,最后，向载体罐中加入冷水228L，使载体

19、粘合剂的温度下降至54左右，将粘稠的载体稀释，以便容易与生淀粉淤浆混合，再充分搅拌即制得载体。第二步：制备主体淀粉(生淀粉)。向主体罐中加入1516L 32的水，再加入14.5kg的Na2B40710H20或11.4kg的Na2B4075H2O，搅拌直至全溶，然后加入454kg淀粉，搅拌混合直到完全分散均匀，将第一步制得的载体淀粉在搅拌下慢慢加入第二步制得的主体淀耪中，充分混合搅拌20-30min，炎热的天气还要加入少量防腐剂，如甲醛(1L)或五氮酚钠(0.9kg)。这样制得的成品用泵输送到粘合剂贮槽备用。,粘合剂的具体配料：应该根据纸的质量、气候条件、淀粉种类、纸速、单面瓦楞还是双面瓦楞等具

20、体情况，并通过试验确定。例如双面瓦楞用粘合剂中氢氧化钠的用量往往比单面瓦楞要高。熟化了的淀粉较长时间冷却或静止会变稠，但长时间搅拌，加热或过分强烈的循环又会使它变稀甚至失去粘性，所以粘合剂贮槽的温度、搅拌速度等要严格控制。,2、氧化法 氧化法有两种方法：采用普通淀粉，在制备粘合剂的反应釜中加氧化剂氧化；在淀粉生产厂预先制成固体氧化淀粉。目前工厂大多采用第一种方法，制作时既可以加热，也可以冷制。(1) 热制法 热制法是指淀粉的氧化与糊化均在加热条件下进行。淀粉氧化过程温度越高，所用时间就越短，其氧化程度就越充分，因此，热制法可缩短配制时间。热制法是在一个带有搅拌器并有夹层水浴的反应釜内进行。,(

21、2) 冷制法a.以H202为氧化剂制胶 冷制法是在不加热的情况下完成淀粉的氧化与糊化过程。一般在30以上都可以制成氧化淀粉粘合剂，在30以下，虽然淀粉分子活性较低，降解缓慢，但过氧化氢会分解成H和HO2-，而HO2-离子具有极强的氧化作用，且淀粉氧化是发热反应，所以在常温下若加入适量的H2O2，是可以将淀粉氧化的。冷制法所用时间较长，一般要1624小时左右，其水比一般比热制法低一些，以提高H2O2与NaOH的效能。 氧化法制淀粉粘合剂的配方与斯坦霍尔法一样，也需随各种条件的变化而变化，为加快反应速度，可以加入适当的催化剂，如二氧化锰。催化剂一般在氧化剂加入之前加入。,b. 以次氯酸钠为氧化剂制

22、胶 次氯酸钠的分解及淀粉的氧化都是放热反应，所以夏天要注意冷却降温。 使用次氯酸钠作氧化剂时，氧化后需除氯，以免其影响工人健康及残存的次氯酸钠氧化纸张纤维。可用亚硫酸氢钠、硫代硫酸等作除氯剂。c. 以高锰酸钾为氧化剂制胶,三、粘合剂的质量控制1.粘度 粘度是粘合剂的重要质量指标，只有粘度稳定，才能保证粘合剂的粘合质量稳定。 太大时，粘合剂流动性差，而且不易渗透到芯纸和板纸表面。可以 粘度 适当减少载体中淀粉含量； 太小时，上胶辊带不起胶，而且会使粘合剂过多的渗入芯纸和板 纸。可以适当增加载体中淀粉含量。工业上通常采用斯坦霍尔杯测定淀粉粘合剂的粘度。杯的下部有一小孔，用一定体积的粘合剂从小孔流出

23、所需时间的多少来表示其粘度的大小。因为粘度随温度的变化而改变，所以测定粘度时样品温度与规定温度之差不得大于1。我国多采用涂-4粘度计测定粘合剂的粘度，涂-4粘度计的基本结构和测定方法与斯坦霍尔杯相似。,淀粉粘合剂的粘度应根据原料纸的性能和瓦楞机的车速、加热能力调整。一般用涂-4粘度计测量时，联合生产线用淀粉粘合剂粘度在5090s范围内均能达到较好效果，单机生产瓦楞纸板用淀粉粘合剂粘度在2050s之间。,2.胶化温度淀粉粘合剂开始变稠，即粘合剂原料中生淀粉逐渐熟化而显示粘合性质的温度为胶化温度。可以通过改变NaOH的用量来改变胶化温度，但配置好的黏合剂中不可以加入NaOH。胶化温度的测定：是将粘

24、合剂样品加热，即将粘合剂样品装入一个长150mm、直径25mm的硬质玻璃试管中，样品装填半体积的一半；将试管浸入77以上的热水浴中，用一个最小刻度为0.5、量程为0100的特制温度计搅拌。当试样粘稠到无法搅拌、温度停止上升时，记录下这一温度，即为该粘合剂的胶化温度。,3.固体含量 粘合剂的固体含量对粘合能力、粘度和固化时间等都有很大影响。 可采用普通重量法测定固体含量： Wg1/g0100 式中： W-固含量 g1干粘合剂的重量，g g0湿粘合剂的重量，g 粘合剂样品烘干温度为121，烘干时间为30min。注意样品要完全盖满称量皿的底部。,第四节 热熔型粘合剂(Hot-melt adhesiv

25、e)一、定义：热熔型粘合剂简称热熔粘合剂或热熔胶，是一种不含溶剂、以热塑性高分子聚合物为基料的固体粘合剂。加热使其熔融，并涂布于被粘物表面，然后迅速将被粘物贴合，冷却后粘合剂即固化形成一定强度的粘合。二、特点优点： 1）不含溶剂、固化迅速，粘合力较强； 2）对操作人员无毒、无环境污染； 3）固化快，粘合工艺简单，适于自动包装流水线上使用， 4）对渗透性不好的材料也可较方便地粘合 5）常温下是固态，保管运输方便 6）胶膜耐化学腐蚀、耐酸碱、耐水性好。 7）可以再使用，固化时无需加热、烘干缺点：耐热性较差，使用时粘度较高，难以做到均匀薄层涂布。,三、应用： 热熔型粘合剂可用于复合包装材料的层合、塑

26、料袋的搭接、封合、纸盒的接缝和封合、标签粘贴和无线装订等。四、热熔型粘合剂的组成1、主要粘合物质：EVA、PS等、低分子量PE及无规聚丙烯等、聚酯、聚酰胺、聚醋酸乙烯酯及聚丙烯酸酯等。如果使用单一树脂不能满足要求，可以把两种或两种以上能相溶的聚合物配伍使用，利用其性能的互补性获得更好的热熔型粘合剂。2、增粘树脂：降低粘合剂的熔融粘度，提高润湿性、初粘性、粘合强度，改善操作性能，降低成本。3、增塑剂：提高柔韧性、耐寒性，增加润湿能力，如DOP、DBP4、蜡类：降低熔点及粘度，但用量过大会降低强度5、抗氧剂：提高耐候性 6、填料：CaCO3、滑石粉、BaSO4，降低收缩率五、制备与用法（简单介绍）

27、：喷涂、滚涂、涂膜机、挤出机,第五节、溶剂型粘合剂（Solvent Adhesive） 溶剂型粘合剂是包装中比较常用的一类粘合剂。将高分子聚合物等粘合物质用适当的溶剂溶解，即可制得溶剂型粘合剂，它们通常为聚合物的溶液。所用的溶剂可以是有机溶剂，也可以是水。一、特点1、溶剂型粘合剂与乳液型、热熔型粘合剂相比有其特殊的优点： 1）在低活性表面、特别是在烯烃属的塑料表面润湿性较好，粘合剂内的有机溶剂起到渗透及溶胀部分被粘物表面的作用。 2）有机溶剂粘合剂比乳液型粘合剂要干得快， 3）不同于热熔型粘合剂，可用于耐热性低的基材上。2、溶剂型粘合剂的缺点： 1）有机溶剂多易燃、易爆，如果没有很好的通风和溶

28、剂回收装置，会对环境产生污染， 2）溶剂成本高，如干燥不彻底，溶剂污染内装物，还会产生异味。,二、应用在食品包装方面，溶剂型粘合剂主要用于软包装的复合薄膜干法复合，将塑料薄膜与塑料薄膜及铝箔、纸张等复合在一起，制成蒸煮袋、外包装袋等。但由于残留的有机溶剂给食品带来怪味，近年来倾向于采用高固体含量的或热熔型（即无溶剂）、以及水性粘合剂来进行复合。溶剂型粘合剂的其它大量应用是作为标签粘贴及压敏粘合剂。,三、常用粘合剂1、聚氨酯粘合剂 聚氨酯粘合剂在复合包装材料的干式复合中使用得最多。其中主要的一个类型是双组分聚氨酯粘合剂。这种粘合剂由主剂与固化剂两个组分构成，平时主剂与固化剂分开包装贮存，使用时，

29、将主剂与固化剂按一定比例混合，再用溶剂（主要是乙酸乙酯）稀释到一定浓度。也可先将主剂与乙酸乙酯混合，再加固化剂混合均匀。然后施涂到塑料薄膜上，按干法复合工艺制造复合包装材料。双组分聚氨酯粘合剂的主剂是由含有许多活泼基团组成，当固化剂中的异氰酸酯基与主剂分子中的活泼氢接触时，便会自动进行加成反应，生成氨基甲酸酯的结构，使主剂与固化剂相互结合，分子量成倍的增加，甚至生成带支链结构的交联产物。,聚氨酯粘合剂所生成的胶膜具有良好的弹性、优良的耐热水、耐溶剂、耐热、耐寒、耐油、耐氧化等性能，其粘合强度也较高。由于聚氨酯分子中含有大量极性基团，对被粘材料有较大的亲和力，所以能对多种材料起到粘接作用。另外，

30、固化剂中的异氰酸酯基(-NCO)是一个十分活泼的反应基团，它除了能与主剂分子中的活泼氢反应外，也可以跟被粘物表面物质分子中的活泼氢反应，生成化学键，在粘合剂分子与被粘材料之间起架桥作用，产生更强的粘接力。所以对金属箔、尼龙、聚对苯二甲酸乙二醇酯、经电晕处理的聚乙烯、聚丙烯等薄膜都有很好的粘合性。由于聚氨酯粘合剂经充分交联固化后，具有很高的内聚力，胶膜强韧柔软，又具有很好的耐热性和抗介质侵蚀的性能。用它制成的复合材料有些经蒸煮也不会剥离。聚氨酯粘合剂的另一个突出优点是在所有已知的粘合剂中，耐低温性能最好，甚至在-170的条件下也有很高的粘结力。,根据塑料复合薄膜的组成与用途，聚氨酯粘合剂可分为四

31、种类型：一般用粘合剂、蒸煮用粘合剂、透明蒸煮用粘合剂及铝箔蒸煮用粘合剂。对于聚氨酯粘合剂，为了得到最佳的综合性能和粘接性能，主剂和固化剂的配比必须按要求进行，其配比应按产品说明书或试验后确定。调配时，需用乙酸乙酯把粘合剂稀释到合适的含量，一般使用时粘合剂的固体含量为1530%。配制时，可在主剂中加入稀释剂，搅拌均匀，随后加入固化剂，在搅拌均匀即可使用。若固化剂为小包装，是一次用完的定量。在配胶时，可先加主剂，再加固化剂，然后用准备好的稀释剂冲洗固化剂容器内部，力求全部固化剂都真正与主剂配合。不要因固化剂粘在容器桶壁上倒不干净而影响主剂与固化剂的真实比例，将洗刷固化剂容器的稀释剂加到主剂中去，最

32、后将剩余的全部溶剂加到主剂中去，充分搅拌均匀后即可使用。,2、聚乙烯醇粘合剂（水溶性粘合剂Emulsion Adhesive） 聚乙烯醇的单体乙烯醇是不稳定的，因此聚乙烯醇不能由其单体聚合而成，而是通过聚醋酸乙烯水解来制备。水解反应一般在乙醇或甲醇溶液中进行，用酸或碱作催化剂。聚乙烯醇的性质由原始的聚醋酸乙烯结构和其水解程度所决定。 水解度99.7100%的聚乙烯醇是高度结晶的聚合物耐水性相当好； 水解度8789%的聚乙烯醇对水最敏感，易溶于水； 而水解程度进一步下降时，对水的敏感性又降低。 因此在聚合反应中控制水解程度和聚合度的不同，可制得不同牌号的聚乙烯醇。另外，残存的乙酰氧基可以增加对被

33、粘物表面的极性吸引力，增加粘合强度。,在包装工业中，聚乙烯醇通常是以水溶液的形式制成粘合剂使用。在用聚乙烯醇制粘合剂时，可以通过加入增塑剂来调节粘合剂膜的柔性，常用的增塑剂有甘油、聚乙二醇、山梨醇、尿素衍生物等；还可加入填料，用来调节粘合速度和固化速度，填料还可以降低成本。可做填料的物质有淀粉、松香、干酪素、粘土、钛白粉等。为了提高聚乙烯醇的耐水性，除控制聚乙烯醇的水解度外，还可以加入交联剂使它交联，交联后的聚乙烯醇不再溶解，常用的交联剂有硫酸钠、硫酸锌、硫酸铵等。还可以加入乙二醛、尿醛和三聚氰胺甲醛等。在聚乙烯醇溶液中加入少量硼砂可产生凝胶化作用，可使聚乙烯醇粘合剂稠度增大而不至于过多地渗透

34、到多孔性的基材中去，另外，硼砂的加入还可以提高粘合剂的粘合力。聚乙烯醇粘合剂主要用于纸和纸容器的粘结，如制袋、封箱、商标粘贴等。与淀粉粘合剂比有胶膜强度高、耐热性好，耐水、耐溶剂性好、防霉变等优点。缺点是成本稍高。,第六节、乳液型粘合剂（Emulsion Adhesive） 一、定义和特点：乳液是聚合物的微粒在水中的分散体，它的周围有乳化剂保护，形成了均匀、稳定的体系。乳液粘合剂以水为分散介质，成本较低，无毒，色浅，有良好的稳定性和作业适性，而且聚合物乳液树脂的相对分子量可以很高，因此粘合剂膜的强度较好。乳液粘合剂不用加热或加固化剂就能较快地固化。 最大缺点是：耐水性不佳，蠕变性较大，这两个缺

35、点可以通过提高聚合物的相对分子质量得到一定改善。 在包装工业中用得较多的乳液粘合剂主要有聚醋酸乙烯乳液粘合剂以及乙烯醋酸乙烯共聚乳液粘合剂。（白乳胶）,二. 聚醋酸乙烯乳液粘合剂 大部分聚醋酸乙烯乳液粘合剂是以乳液的形式来使用的，其特点是： 1）乳液聚合物的分子量可以很高，机械强度好； 2）与其它同浓度乳液粘合剂相比，粘度低，便于机械施涂，使用方便； 3）以水为分散介质，成本低，无毒，不燃。聚醋酸乙烯乳液粘合剂的聚合度约为数千，乳液颗粒直径为0.12um，树脂含量可在3060%之间调节，粘度可调。通常高粘度乳液用辊式涂布器涂胶；中粘度乳液用毛刷或喷嘴式挤出器涂胶；低粘度乳液用喷雾式涂布器涂胶。

36、在乳液中加少量水，可使其粘度急剧下降。,聚醋酸乙烯乳液粘合剂适宜粘接多孔性，易吸水的材料，如各种纸材、木材等。它的固化过程大致如下：粘接之后由于乳液中的水渗透或扩散到多孔性材料中；并逐渐挥发掉使乳液的浓度不断增大，由于表面张力的作用使聚合物析出。环境温度与胶膜性质有很大关系。温度过低，聚合物就成为不连续的颗粒，这样得不到的粘合强度；当环境温度超过一定数值时，粘合剂就凝聚成强度好的连续胶膜。每种乳液都有一个最低的成膜温度。使用乳液粘合剂时环境温度不能低于最低成膜温度。不含增塑剂的聚醋酸乙烯乳液粘合剂的最低成膜温度为20，增塑剂能降低成膜温度。由于乳液本身不是一个很稳定的体系。若有过冷或酸、碱、盐

37、等物质侵入都会造成破乳。因此，贮存时应在5以上，要避免冰冻、日晒和火烧。胶液开桶后再贮存时，表面应倒一层蒸馏水或去离子水，以防乳液中的水份蒸发。如果使用时嫌太稠，最好用蒸馏水稀释，避免自来水中的盐份破乳。,三、乙烯醋酸乙烯共聚物乳液粘合剂将醋酸乙烯与其它单体共聚，可以制得多种乳液粘合剂，例如将醋酸乙烯与乙烯共聚可以制得乙烯醋酸乙烯共聚物乳液粘合剂，简称EVA乳液粘合剂。在组成配方上EVA乳液粘合剂与聚醋酸乙烯乳液粘合剂大同小异。它们之间的最大区别是EVA乳液中含有1030%的共聚乙烯，由于在醋酸乙烯中引入了乙烯，使羧基间的距离拉大，因而空间位阻减少，使聚合物主链变得柔软，起到内增塑作用，使聚合

38、物的玻璃化温度有所降低，大致不大于10。与对应的聚醋酸乙烯乳液粘合剂相比较，EVA乳液粘合剂有如下几点不同：,(1) 对于难于粘结的低表面能的基材，EVA乳液粘合剂的粘合力有所提高。普通水基粘合剂不能粘结的塑料薄膜，用EVA乳液粘合剂能良好粘结。因此可用于聚氯乙烯薄膜与其它材料的粘结。 (2)初粘性好，能快速粘接。在纸袋制造中能满足1分钟制袋1000个的要求。 (3)耐水性、耐碱性良好。 (4) EVA乳液胶膜能耐寒、耐酸、耐碱，对臭氧、氧和紫外线较稳定，与其它树脂相溶性好。 (5)无毒，贮存期较长，低温成膜性较好。 水+树脂+乳化剂+助剂 乳化剂：分子一端带有亲水基团，另一端带有亲油基团。

39、以水为分散介质，价格低、无毒、色浅。 包装用纸、木材、纸板、标签、纸箱封合、无纺布、铝箔等。,第七节 主要包装材料的粘合 一、纸材的粘合 粘合纸材时，不需要前处理，可以直接粘合。因为纸材为纤维结构有利于水分的渗透，所以纸材的粘合常采用水分散型的粘合剂。 粘贴纸基标签常采用压敏型粘合剂，粘合涂层纸材可用压敏胶或热熔粘合剂等。 纸材粘合用粘合剂可参考下面的表格。,二、塑料的粘合 1.热熔粘接 热熔粘接适用于热塑性塑料，通过加热使塑料的被粘合部分软化熔融，将处于粘流态的塑料紧密贴合并加压使其粘合牢固，待冷却后即固化形成牢固粘合。 很多塑料袋、板、管等的热封合或热焊接等都属此类，塑料包装袋的脉冲热合、

40、高频电热法等也属此类。,2.溶剂粘接 这种粘接方法是以塑料的溶解性为基础的，只适用于热塑性塑料。它以单一溶剂或混合溶剂为粘合材料、用于粘合的溶剂必须对被粘物表面有充分的活性，能使被粘物表面产生一定程度的、均匀的溶胀、软化和溶解，然后将两个被粘合表面贴合，稍加压力，待溶剂挥发后，即形成粘合。 用溶剂粘合时，要求所选择溶剂的溶解度系数与被粘合塑料的溶解度系数接近。如果找不到合适的单一溶剂，也可以用混合溶剂，混合溶剂对塑料的溶解能力往往比单独使用的溶剂为大，混合溶剂的溶解度系数混是两种纯溶剂的溶解度系数l和2的线性相加： 混1l十22 式中，1和2是两种溶剂在溶液中所占的体积分数。,例如硝化纤维素的

41、为11，既不溶于乙醚(为7.4)，也不溶于乙醇(为12.7)，但能溶于两者的混合物中。即将乙醚和乙醇按上式所计算的比例混合，调整到接近11，就可以很好地溶解粘合，采用混合溶剂是工业上解决技术与经济问题的一种有效方法。另外，所选择的溶剂必须有适当的挥发速度。即：选择有适当沸点的溶剂。挥发速度过快，容易引起塑料表面白化和龟裂；挥发速度太慢，又会影响粘合速度。所以在实际应用中，往往采用混合溶剂以调节挥发速度并保证粘合质量。一般地，沸点越低，蒸发速度越快；沸点越高，蒸发越慢。 塑料的溶解性和它的结晶度有关，一般结晶度低的塑料易溶，结晶度高的难溶。天然橡胶、聚异丁烯、聚苯乙烯等无定形聚合物易溶；聚偏二氯

42、乙烯、聚四氟乙烯等支链较少，具有对称结构，结晶度较大，不易溶解；高压聚乙烯结晶度高，难溶解；低压聚乙烯结晶度更高，更难溶解。因此，对结晶性塑料，溶剂粘合剂是不适用的。,3、粘合剂粘合 前两种粘合方法仅适用于热塑性塑料，但粘合剂粘合对热塑性塑料和热固性塑料都适用，而且粘合强度也较高，是最普遍使用的一种方法。在塑料的粘合中，聚乙烯、聚丙烯等聚烯烃类塑料的极性小，化学稳定性强，结晶度高，属于难粘塑料，一般应选用非极性或者极性较低的聚合物作粘合物质。如果采用极性聚合物粘合聚烯烃塑料，一般应在粘合前进行表面处理，如电晕处理，火焰处理、化学处理、溶剂处理等。对于塑料薄膜的粘合，常采用电晕处理方法。电晕处理

43、适于连续化生产，处理后可使薄膜表面极性增加并在表面形成微细的痕纹，使表面粘合性能改进。一般处理后的表面应尽快粘合，时间长了会使处理产生的活性下降，影响粘合强度。,三、材料复合用粘合剂 复合材料以其功能全面，在包装工业中的地位越来越重要。薄膜复合的方法很多，其中大多数的方法都使用粘合剂。 干法复合复合方法 湿法复合 无溶剂复合 挤出复合 共挤出复合,思考题：1、粘合剂的的组成有那些？各起何作用？2、粘和产生的基本条件是什么？3、粘和理论有那些？4、什么是粘和强度？其影响因素有那些？5、淀粉粘合剂的配制工艺有那些？如何进行？6、塑料的粘和方法有那些？7、分析粘合面最理想的状态是怎样的？8、常用的包装粘合剂有哪些品种？9、氢氧化钠、硼砂在淀粉粘合剂中各起什么作用？,