聚氨酯膠粘劑為食品/藥品包裝衛(wèi)生安全保駕護(hù)航

洪桂香 朱則剛

（湖北武漢市自力化工材料工程公司）

前言

食品/藥品衛(wèi)生的安全性是十分重要，卻又不被重視的問(wèn)題。隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人民的物質(zhì)生活水平已普遍提高，20年前在發(fā)達(dá)國(guó)家流行的新產(chǎn)品，現(xiàn)已進(jìn)入我國(guó)的平常百姓家，過(guò)去被認(rèn)為豪華、奢侈、多余、浪費(fèi)的商品外包裝材料，現(xiàn)在已成為保護(hù)商品、流通商品，銷(xiāo)售商品不可缺少的一部分了。食品/藥品工業(yè)的發(fā)展帶動(dòng)了包裝的發(fā)展，而包裝的發(fā)展不僅依賴(lài)于包裝材料的發(fā)展，還和膠粘劑的性能有密切關(guān)系，因此廣受社會(huì)大眾的關(guān)注。

1.安全環(huán)保驅(qū)動(dòng)食品/藥品包裝的聚氨酯膠粘劑快速發(fā)展

在現(xiàn)代社會(huì)里，人們把健康看成第一重要，只有健康，生命才是健全的、生活才是快樂(lè)的。所以，如果因?yàn)榘b材料中的膠粘劑不夠衛(wèi)生安全，含對(duì)人體健康有害的成份，滲透到被包裝的內(nèi)容物中去，污染了食品或藥品，就要危害人體健康，這樣的包裝材料就會(huì)與維持生命和醫(yī)治疾病的目的背道而弛。包裝材料的衛(wèi)生安全問(wèn)題，世界上所有國(guó)家都有嚴(yán)格的規(guī)定和大力的監(jiān)控，相關(guān)部門(mén)都有專(zhuān)門(mén)的人員從事這一工作。

每個(gè)人、每個(gè)家庭，每天都要使用和消費(fèi)不少用外包裝材料保護(hù)，包裝的食品、藥品、化妝品、日用品，人們已接受了這一現(xiàn)代化的現(xiàn)實(shí)情況。食品、藥品，還有其它商品，都要進(jìn)行適當(dāng)?shù)陌b。因此，各種包裝材料的生產(chǎn)已成為現(xiàn)代工業(yè)的一個(gè)門(mén)類(lèi)，被稱(chēng)為都市工業(yè)，正在高速穩(wěn)步發(fā)展。

據(jù)行業(yè)協(xié)會(huì)不完全統(tǒng)計(jì)，目前在我國(guó)，僅以塑料薄膜為基礎(chǔ)材料來(lái)生產(chǎn)軟性復(fù)合包裝材料的企業(yè)，已超過(guò)2500家。這么多的復(fù)合材料制造企業(yè)，都面臨著如何選擇原輔材料才能達(dá)到自身產(chǎn)品質(zhì)優(yōu)價(jià)廉的問(wèn)題。要制造復(fù)合軟包裝材料，其中一個(gè)必不可少的原材料是膠粘劑。目前復(fù)合包裝材料的主要用途又是食品、藥品包裝，所以就圍繞食品藥品包裝這個(gè)主題來(lái)談如何挑選膠粘劑這個(gè)問(wèn)題。

由于膠粘劑在整個(gè)包裝產(chǎn)業(yè)中起著不可或缺的幕后推動(dòng)作用，并對(duì)包裝及相關(guān)產(chǎn)業(yè)的技術(shù)進(jìn)步以及產(chǎn)品的研發(fā)和更新有著重大深遠(yuǎn)的影響。因此，研究、開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)各類(lèi)品質(zhì)更有保證，性能更為優(yōu)越的新型膠粘劑成為包裝產(chǎn)業(yè)越來(lái)越為關(guān)注的研究領(lǐng)域和科研活動(dòng)。

食品/藥品包裝用膠粘劑的選擇要考慮多種因素，一般來(lái)說(shuō)復(fù)合膠應(yīng)滿足下列條件：無(wú)異味，無(wú)毒；包裝食品后無(wú)有害萃取物出現(xiàn)；適用食品貯存的溫度要求；耐候性好，不發(fā)黃起泡，不粉化脫層；耐油、香精、醋和酒精；不侵蝕印刷圖案油墨，并對(duì)油墨有較高親和力。另外柔軟性、可操作性、粘力持久性、抗介質(zhì)侵蝕性和衛(wèi)生安全性等也是不容忽視的。如就抗介質(zhì)侵蝕性而言，食品中含有鹽、酸、辣、香辛料，醇、水、糖、脂肪酸等，其特性各異，但共性是有可能透過(guò)復(fù)合膜內(nèi)層滲入膠層，起腐蝕破壞作用，導(dǎo)致包裝袋脫層、破裂乃致失效。為此，膠粘劑必須具有抵御上述物質(zhì)侵蝕的能力，始終保持足夠的粘接剝離強(qiáng)度。

2.包裝用聚氨酯膠粘劑的功用特點(diǎn)及基本性能

復(fù)合軟包裝材料一定是用各種塑料薄膜，如PE、PP、PET等，用膠粘劑將它們粘接成統(tǒng)一整體的一種功能性材料。不同的基材具有不同的特性，要把不同性能的基材牢牢地粘接起來(lái)，不是隨便用什么膠都能達(dá)到要求的。當(dāng)然，膠粘劑的品種很多，但能同時(shí)將各種不同性能的塑料、金屬、紙張都牢固地粘接起來(lái)的卻不多，再加上其它條件(衛(wèi)生安全條件)的限制，目前世界上允許使用又能達(dá)到這一目的的膠粘劑只有二大類(lèi)：一是用馬來(lái)酸酐改性的聚丙烯或用丙烯酸或其酯與乙烯共聚的共聚體，它屬于塑料類(lèi)；二是聚氨酯膠粘劑，它屬于樹(shù)脂類(lèi)，而其它眾多的膠粘劑都沒(méi)有被許可。這在美國(guó)FDA規(guī)范和我國(guó)的GB9683《復(fù)合食品包裝袋衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》和GB9685《食品容器、包裝材料用助劑使用衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》中都有明確的規(guī)定。目前世界上幾乎100%采用聚氨酯膠粘劑作為干式復(fù)合用膠粘劑去制造食品、藥品包裝材料。聚氨酯膠粘劑由于具有優(yōu)良的綜合性能，其耐低溫性、耐煮沸性、柔韌性、強(qiáng)度、耐疲勞性和透明性較好，對(duì)各種材料又具有優(yōu)良的粘接力，是復(fù)合薄膜生產(chǎn)所需的主要膠種。

膠粘劑必須具有同時(shí)能粘合二種不同材料的性能；滿足復(fù)合后柔性運(yùn)輸與儲(chǔ)存的需求；許多食品包裝在制造加工過(guò)程中要經(jīng)受高溫殺菌滅菌處理，這就要求各種基材薄膜所使用的膠粘劑也要經(jīng)受得起高溫的考驗(yàn)；可滿足食品低溫儲(chǔ)存的要求；膠粘劑的穩(wěn)定性很重要，要能耐受各種介質(zhì)的侵蝕，否則會(huì)引起復(fù)合薄膜分層剝離，失去包裝作用；合食品包裝安全衛(wèi)生相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求，對(duì)膠粘劑的外觀、透明性、流動(dòng)性、抗寒性、初粘力、施膠操作性等都有一定要求。聚氨酯膠粘劑經(jīng)過(guò)充分交聯(lián)固化后，具有很高的內(nèi)聚力，膠膜堅(jiān)韌柔軟，又具有很好的耐熱性和抗介質(zhì)侵蝕的性能，用它制成的復(fù)合材料可以包裝各種食品，如酸的、辣的、咸的、甜的、含油的食品都可使用。正因?yàn)橛羞@么多優(yōu)異性能，聚氨酯在世界上使用的歷史已有60年之久，用于食品包裝材料復(fù)合的時(shí)間也將近50年，在歐、美、日等已占干法復(fù)合薄膜制造用膠量的90%以上。中國(guó)1984年才開(kāi)始生產(chǎn)用于食品復(fù)合包裝的聚氨酯膠粘劑，其中技術(shù)開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)開(kāi)始較早的單位有北京市化學(xué)工業(yè)研究院、黎明化工研究院等。

聚氨酯膠粘劑中游離異氰酸酯單體具有較大的毒性?？刹捎枚肆u基多元環(huán)氧化合物與端異氰酸酯基聚氨酯預(yù)聚物制得環(huán)氧基聚氨酯，再與多胺化合物配制成聚氨酯膠粘劑，該膠粘劑兼具環(huán)氧樹(shù)脂和聚氨酯的優(yōu)異性能，而且?guī)缀醪缓坞x異氰酸酯單體固體份含量高。聚氨酯膠粘劑正朝著水性和無(wú)溶劑的環(huán)保綠色膠粘劑方向發(fā)展。聚氨酯膠粘劑在室溫下通常固化較慢，完全固化有時(shí)長(zhǎng)達(dá)數(shù)天。如采用多組分復(fù)配可以明顯縮短室溫固化時(shí)間更方便適用。聚氨酯膠粘劑耐高溫性能遠(yuǎn)不如其耐低溫性能，如用在食品包裝復(fù)合薄膜中，則需要其具有耐蒸煮性。引入納米粒子可顯著提高其耐熱性、拉伸強(qiáng)度、抗剪強(qiáng)度、剝離強(qiáng)度等，但加入的納米材料要適當(dāng)，過(guò)多時(shí)可能會(huì)破壞部分大分子中的硬段的有序排列而使力學(xué)性能下降。

3.食品/藥品包裝用聚氨酯膠粘劑的分類(lèi)

食品包裝分為普通包裝及高性能包裝。對(duì)應(yīng)的聚氨酯膠粘劑可以分為四類(lèi)：一般用；蒸沸用；透明蒸煮用；鋁箔蒸煮用。普通包裝用復(fù)合薄膜聚氨酯膠粘劑一般包括干燥食品包裝用膠和耐70～100℃煮沸殺菌用的蒸煮食品包裝用膠。通常，此類(lèi)膠粘劑為雙組分溶劑型聚氨酯膠粘劑。其主劑是聚醚或聚酯多元醇經(jīng)芳香異氰酸酯改性后含羥基的聚氨酯多元醇(稱(chēng)甲組分)，固化劑是芳香異氰酸酯與三羥甲基丙烷的加成物(稱(chēng)乙組分)，使用時(shí)將甲組分與乙組分按一定比例混合，再用醋酸乙酯稀釋到一定濃度后施膠涂布。目前，此類(lèi)膠在國(guó)內(nèi)已有生產(chǎn)。主要是以聚己二酸類(lèi)聚酯多元醇為原料，而國(guó)外大多采用環(huán)氧丙烷聚醚為原料，成本較低。透明蒸煮袋用和鋁箔蒸煮袋用復(fù)合薄膜聚氨酯膠粘劑一般包括耐121℃蒸煮殺菌用復(fù)合薄膜膠粘劑和耐135℃高溫蒸煮殺菌用復(fù)合薄膜膠粘劑。

所謂高溫蒸煮是指在121～145℃高溫和0.18～0.40MPa蒸汽壓力下進(jìn)行食品殺菌的加工工藝。這就不但要求多種基材能經(jīng)受得起高溫考驗(yàn)，所使用的膠粘劑也要能夠耐高溫。普通包裝用聚氨酯膠粘劑在此高溫下易水解，粘合強(qiáng)度降低，也容易引起薄膜脫落。蒸煮食品包裝用膠粘劑，通常為雙組分溶劑型聚氨酯膠粘劑。其主劑是聚醚或聚酯多元醇經(jīng)芳香異氰酸酯改性后含羥基的聚氨酯多元醇(稱(chēng)甲組分)，固化劑是芳香異氰酸酯與三羥甲基丙烷的加成物(稱(chēng)乙組分)，使用時(shí)將甲組分與乙組分按一定比例混合，再用醋酸乙酯稀釋到一定濃度后施膠涂布。目前，此類(lèi)膠在國(guó)內(nèi)已有生產(chǎn)，主要是以聚己二酸類(lèi)聚酯多元醇為原料，國(guó)外大多采用環(huán)氧丙烷聚醚為原料，成本較低。透明蒸煮袋用和鋁箔蒸煮袋用復(fù)合薄膜聚氨酯膠粘劑一般包括耐121℃蒸煮殺菌用復(fù)合薄膜膠粘劑和耐135℃高溫蒸煮殺菌用復(fù)合薄膜膠粘劑。

雙組分聚氨酯膠粘劑是聚氨酯膠粘劑中非常重要的一大類(lèi)型，用途很廣且用量很大。通常由主膠和固化劑兩個(gè)組分構(gòu)成，兩個(gè)組分各自單獨(dú)包裝。使用前按一定比例配制，攪拌均勻后即可，兩個(gè)組分混合后發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)而生成固化產(chǎn)物。雙組分聚氨酯膠粘劑具有性能可調(diào)節(jié)、粘接強(qiáng)度大、使用范圍廣等優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)成為聚氨酯膠粘劑中品種最多、產(chǎn)量最大的產(chǎn)品。

4.聚氨酯粘結(jié)技術(shù)在食品/藥品包裝印刷中的應(yīng)用發(fā)展

據(jù)行業(yè)協(xié)會(huì)不完全統(tǒng)計(jì)，目前在我國(guó)，僅以塑料薄膜為基礎(chǔ)材料來(lái)生產(chǎn)軟性復(fù)合包裝材料的企業(yè)，已超過(guò)2500家。這么多的復(fù)合材料制造企業(yè)，都面臨著如何選擇原輔材料才能達(dá)到自身產(chǎn)品質(zhì)優(yōu)價(jià)廉的問(wèn)題。要制造復(fù)合軟包裝材料，其中一個(gè)必不可少的原材料是膠粘劑。目前復(fù)合包裝材料的主要用途又是食品、藥品包裝，所以就圍繞食品藥品包裝這個(gè)主題來(lái)談如何挑選膠粘劑這個(gè)問(wèn)題。盡管膠粘劑總的發(fā)展趨勢(shì)是非有機(jī)溶劑化，但聚氨酯溶劑型膠粘劑由于其優(yōu)良的工藝和粘接性能，特別是非有機(jī)溶劑型膠粘劑的性能在目前還不能完全達(dá)到溶劑型的水平，溶劑型聚氨酯膠粘劑仍將在較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)存在。

國(guó)內(nèi)普通復(fù)合用溶劑型雙組分聚氨酯膠粘劑生產(chǎn)技術(shù)已完全掌握，部分生產(chǎn)廠家工藝成熟質(zhì)量穩(wěn)定，可完全替代進(jìn)口產(chǎn)品；部分廠家耐蒸煮復(fù)合用溶劑型雙組分聚氨酯膠粘劑生產(chǎn)技術(shù)已過(guò)關(guān)，多年推廣應(yīng)用表明產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定價(jià)格合理，已可替代進(jìn)口產(chǎn)品；鍍鋁膜專(zhuān)用膠耐爽滑劑功能膠等產(chǎn)品針對(duì)性強(qiáng)，性能突出，應(yīng)大力推廣；我國(guó)氣候差異明顯，復(fù)合設(shè)備狀況各異，復(fù)合廠家應(yīng)有針對(duì)性地選擇適用的膠粘劑品種；我國(guó)已加入WTO，復(fù)合廠家應(yīng)注意提高技術(shù)，更新復(fù)合設(shè)備，配合環(huán)保型膠粘劑推廣，打破環(huán)保技術(shù)壁壘，適應(yīng)全球化發(fā)展要求；膠粘劑研制單位、生產(chǎn)廠家應(yīng)加快環(huán)保替代品的開(kāi)發(fā)，使產(chǎn)品綜合性能滿足復(fù)合要求；行業(yè)協(xié)會(huì)應(yīng)健全產(chǎn)品檢驗(yàn)手段和方法，加速制訂產(chǎn)品行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，以建立技術(shù)屏障，保護(hù)民族產(chǎn)業(yè)。復(fù)合軟包裝材料膠粘劑正向無(wú)溶劑型方向發(fā)展，無(wú)溶劑膠粘劑基本上也是由雙組份的聚氨酯膠粘劑構(gòu)成，其主劑和固化劑在室溫下粘度高，具有流動(dòng)性，復(fù)合時(shí)主劑和固化劑按比例混合，升溫后輥涂到基材上，由于不用有機(jī)溶劑，成本下降，不存在有機(jī)溶劑揮發(fā)對(duì)環(huán)境的污染，省去了設(shè)備龐大的烘干、加熱、鼓風(fēng)、廢氣排放裝置降低了能耗。產(chǎn)品無(wú)殘留溶劑損害，生產(chǎn)速度提高，維修費(fèi)用低廉效益顯著，在藥品軟包裝領(lǐng)域是今后的發(fā)展方向。

5.聚氨酯粘結(jié)技術(shù)在食品/藥品包裝印刷中的未來(lái)趨勢(shì)

膠粘劑在包裝中的應(yīng)用隨著包裝行業(yè)的發(fā)展，膠粘劑的消費(fèi)量保持著較高的水平，全球包裝工業(yè)用膠量約占膠粘劑總用量的35%，包裝行業(yè)成為膠粘劑應(yīng)用的最大行業(yè)，它廣泛分布于食品/藥品、紙制品、印刷裝潢、塑料包裝等包裝行業(yè)的各個(gè)領(lǐng)域。膠粘劑產(chǎn)業(yè)從一開(kāi)始形成至今，發(fā)展速度迅速猛烈，整個(gè)產(chǎn)業(yè)在市場(chǎng)的嚴(yán)格考驗(yàn)下不斷推陳出新、茁壯成長(zhǎng)。同時(shí)，在膠粘劑自身發(fā)展和提高的過(guò)程中，也促進(jìn)了相關(guān)產(chǎn)業(yè)眾多領(lǐng)域的革新盡致。

近幾年，國(guó)內(nèi)某些企業(yè)和研究單位積極投入人力、物力研究開(kāi)發(fā)成功數(shù)個(gè)品種的耐蒸煮聚氨酯膠粘劑取得可喜成績(jī)。該類(lèi)聚氨酯膠粘劑可耐高溫，抗食品各類(lèi)調(diào)料、脂肪和油脂的侵蝕，復(fù)合袋經(jīng)分別裝入食品/藥品均為零破裂。這說(shuō)明所研制的耐蒸煮復(fù)合袋用聚氨酯膠粘劑性能符合耐蒸煮復(fù)合袋的復(fù)合工藝要求，也符合食品/藥品衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)。

現(xiàn)在食品包裝的主要趨勢(shì)是使食物更加便利，更加便攜，更加容易或更加快速食用。食品包裝便于準(zhǔn)備食用，比如旺季前的肉和家禽的包裝；便于攜帶，有杯子或可以用微波加熱的包裝食品。生鮮市場(chǎng)是一個(gè)需要高級(jí)薄膜的領(lǐng)域。預(yù)切好的沙拉現(xiàn)在使用的專(zhuān)業(yè)薄膜可以長(zhǎng)時(shí)間阻止產(chǎn)品變成褐色。自動(dòng)加熱罐頭可以通過(guò)推擠它底部的塑料按鈕來(lái)激活。水流入一個(gè)主要填裝了氧化鈣的被密封的內(nèi)在錐體?；瘜W(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的熱量在很短的時(shí)間內(nèi)加熱了它。湯類(lèi)和嬰兒食品也適用自動(dòng)加熱罐頭。罐頭制造者設(shè)法用可再封性的特點(diǎn)來(lái)使它的產(chǎn)品與眾不同，并加工出一些用于湯類(lèi)食品的罐頭，為了更適合于在冰箱門(mén)里陳放，這些罐頭已經(jīng)做成長(zhǎng)方體狀或正方體狀。你仍然可以看到許多產(chǎn)品從硬性轉(zhuǎn)向軟包裝，人們更愿意用一個(gè)袋，因?yàn)檫@是一個(gè)更加緊湊的包裝。但應(yīng)該看到那些咸昧小吃正從軟包裝轉(zhuǎn)向硬包裝。在過(guò)去幾年內(nèi)，無(wú)菌的應(yīng)用更多了，在開(kāi)啟之前不需要冷藏。并且為了方便，還使用了可再封性蓋。蒸煮包裝在市場(chǎng)上更容易被接受。目前，盡管膠粘劑總的發(fā)展趨勢(shì)是非有機(jī)溶劑化，但聚氨酯溶劑型膠粘劑由于其優(yōu)良的工藝和粘接性能，特別是非有機(jī)溶劑型膠粘劑的性能在目前還不能完全達(dá)到溶劑型的水平，溶劑型聚氨酯膠粘劑仍將在較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)存在。

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展以及人民生活質(zhì)量的不斷提高，對(duì)膠粘劑產(chǎn)品的需求和選擇將會(huì)越來(lái)越嚴(yán)格和苛刻，那些性能好、質(zhì)量高、環(huán)保型的產(chǎn)品將會(huì)受到人們的青睞。我國(guó)膠粘劑生產(chǎn)企業(yè)和科研院所應(yīng)根據(jù)市場(chǎng)的需求，加大科技投入，積極研究開(kāi)發(fā)高性能、高品質(zhì)的膠粘劑新產(chǎn)品，以應(yīng)對(duì)國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)。

結(jié)語(yǔ)

總之，隨著膠粘劑行業(yè)發(fā)展，也提高了包裝產(chǎn)品的質(zhì)量和檔次，促進(jìn)了包裝行業(yè)的發(fā)展。膠粘劑未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)勢(shì)必要以綠色環(huán)保為主題，在生產(chǎn)研發(fā)的過(guò)程中倡導(dǎo)綠色和諧。膠粘劑產(chǎn)業(yè)與包裝產(chǎn)業(yè)更為密切的合作，必定能給社會(huì)創(chuàng)造出更多的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益，帶動(dòng)起更為寬泛的產(chǎn)業(yè)鏈接，開(kāi)拓出更新的細(xì)化領(lǐng)域，給人類(lèi)生活水平的提高帶來(lái)更加貼合實(shí)際的便利。

[1]張麗.軟包裝用聚氨酯膠粘劑發(fā)展態(tài)勢(shì)分析.化學(xué)工業(yè)2016年第0卷第4期24-27頁(yè).

[2]趙有中.軟包裝用無(wú)溶劑聚氨酯膠粘劑的研制.上?；?013年第38卷第7期10-13頁(yè).

[3]孟龍,孫賓賓.水性聚氨酯膠粘劑的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用研究.山東化工2015年第44卷第23期33-35頁(yè).

[4]賈連昆,羅志.無(wú)溶劑型雙組分聚氨酯膠粘劑的制備與性能研究.中國(guó)膠粘劑2016年第25卷第2期21-24頁(yè).