一种食品包装用水性聚氨酯高阻隔树脂及其制备方法与流程

本申请涉及聚氨酯高阻隔树脂材料的，更具体地说，它涉及一种食品包装用水性聚氨酯高阻隔树脂及其制备方法。

背景技术：

1、有机溶剂易燃易爆、易挥发、气味大、使用时造成空气污染，用溶剂型聚氨酯材料生产的药包材产品具有或多或少的毒性隐患。

2、水性聚氨酯材料以水为基本介质，具有不燃、气味小、不污染环境、节能、操作加工方便等优点，已受到人们的重视。水性聚氨酯材料代替溶剂型聚氨酯材料已经是大势所趋。

3、但是水性聚氨酯材料的耐热性能相对较差，因此在天气较为炎热的情形下，水性聚氨酯的性能将出现恶化，从而导致由水性聚氨酯材料粘接的食品包装袋很可能出现脱胶，进而导致食品容易出现变质。

技术实现思路

1、为了克服水性聚氨酯材料耐热性能较差的问题，本申请提供一种食品包装用水性聚氨酯高阻隔树脂及其制备方法。

2、第一方面，本申请提供一种食品包装用水性聚氨酯高阻隔树脂，采用如下的技术方案：

3、一种食品包装用水性聚氨酯高阻隔树脂，包括以下重量份的原料：80-120份改性水性聚氨酯分散体、10-20份丁苯橡胶、5-15份天然橡胶；所述改性水性聚氨酯分散体为促进剂与甲基丙烯酸齐聚酯改性的聚氨酯预聚体。

4、丁苯橡胶既具有苯乙烯的刚性和耐热性能，又具有聚丁二烯的柔韧和耐低温性能，而且丁苯橡胶内部的海岛结构又赋予其优良的耐水结构，因此当水性聚氨酯中添加有丁苯橡胶时，水性聚氨酯将具有优良的柔韧性、耐温性及防水性能。

5、但是，由于丁苯橡胶、天然橡胶及水性聚氨酯之间的相容性相对较差，因此，在食品包装用水性聚氨酯高阻隔树脂实际使用时，食品包装用水性聚氨酯高阻隔树脂的粘接性能反而有所下降。

6、由于甲基丙烯酸齐聚酯的分子链上具有多个反应活性官能团，因此，当水性聚氨酯首先通过含促进剂的甲基丙烯酸齐聚酯进行改性时，食品包装用水性聚氨酯高阻隔树脂将获得多个粘接触点，从而改善丁苯橡胶加入而产生的粘接性能下降的问题。

7、同时，甲基丙烯酸齐聚酯还可以促使丁苯橡胶及天然橡胶形成网络结构，从而进一步改善食品包装用水性聚氨酯高阻隔树脂的耐热性能。

8、优选的，所述改性水性聚氨酯分散体包括以下重量份的原料：90-110份水性聚氨酯预聚体、10-30份甲基丙烯酸齐聚酯及5-15份促进剂。

9、当水性聚氨酯预聚体、甲基丙烯酸齐聚酯及促进剂采用上述重量份时，食品包装用水性聚氨酯高阻隔树脂具有更为优良的耐热性能、柔韧性、粘接性能。

10、优选的，所述促进剂为过氧化二异丙苯、n,n，-四甲基二硫双硫羰胺及二硫化二乙基二苯基秋兰姆中的一种。

11、优选的，所述促进剂为二硫化二乙基二苯基秋兰姆。

12、虽然过氧化二异丙苯及n,n，-四甲基二硫双硫羰胺均属于甲基丙烯酸齐聚酯常用的交联剂、引发剂，但是过氧化二异丙苯及n,n，-四甲基二硫双硫羰胺同时也具有毒性，即使食品包装用水性聚氨酯高阻隔树脂的热稳定性有所提高，但是过氧化二异丙苯及n,n，-四甲基二硫双硫羰胺仍存在微量进入食品内的可能性，从而造成安全隐患。

13、而二硫化二乙基二苯基秋兰姆除了具有无毒无味的优点之外，其交联速度也相对较快，适用于与卫生食品接触的材料。

14、优选的，所述改性水性聚氨酯分散体还包括20-30份聚异丁烯。

15、由于聚异丁烯具有端羟基，因此在制备食品包装用水性聚氨酯高阻隔树脂时，聚异丁烯将形成柔软连段，从而有效提高食品包装用水性聚氨酯高阻隔树脂的拉丝柔韧性，间接提高食品包装用水性聚氨酯高阻隔树脂的粘接性能。

16、优选的，所述改性水性聚氨酯分散体的制备方法包括以下步骤：

17、s1、将聚酯多元醇进行脱水降温，随后加入异氰酸酯单体-六亚甲基二异氰酸酯并在80℃的温度下反应2h，之后加入亲水基团化合物-二羟甲基丙酸、多元醇、催化剂-二月桂酸二丁基锡及溶剂-丙酮并在80℃继续反应2h，再之后降温至40℃并加入三乙胺进行中和，而后加去离子水得到水性聚氨酯预聚体；

18、s2、将水性聚氨酯预聚体升温至80℃，随后加入甲基丙烯酸齐聚酯及偶氮二异丁腈并反应2h，之后加入促进剂-二硫化二乙基二苯基秋兰姆及聚异丁烯进行混合，之后冷却并加入乙二胺反应30min，最后蒸出溶剂-丙酮，得到改性水性聚氨酯分散体。

19、优选的，s1中，所述多元醇为d-木糖醇、三羟甲基丙烷及季戊四醇中的一种或几种的混合物。

20、优选的，所述多元醇为d-木糖醇与季戊四醇的混合物，且d-木糖醇与季戊四醇的质量比例为1：（1-3）。

21、虽然d-木糖醇、三羟甲基丙烷及季戊四醇均属于多元醇，但是相对于d-木糖醇或三羟甲基丙烷来说，选用季戊四醇制备得到的改性水性聚氨酯分散体具有更为优良的耐溶剂性能及热稳定性。而相对于三羟甲基丙烷及季戊四醇来说，选用d-木糖醇制备得到的改性水性聚氨酯分散体具有更为优良的耐挥发性能。

22、而将d-木糖醇与季戊四醇混合使用时，特别是d-木糖醇与季戊四醇的质量比例为1：（1-3）时，制备得到的改性水性聚氨酯分散体兼具优良的耐溶剂性能、热稳定性及耐挥发性能。

23、第二方面，本申请提供一种食品包装用水性聚氨酯高阻隔树脂的制备方法，采用如下的技术方案：

24、一种食品包装用水性聚氨酯高阻隔树脂的制备方法，包括以下步骤：

25、混炼：将丁苯橡胶及天然橡胶投放至混炼机中，随后在氮气氛围下密炼混合，得到原料a；

26、混合：将原料a及改性水性聚氨酯分散体添加至溶剂-丙酮中，随后在130℃下进行混合，之后蒸出溶剂-丙酮并冷却，得到食品包装用水性聚氨酯高阻隔树脂。

27、综上所述，本申请具有以下有益效果：

28、1、丁苯橡胶既具有苯乙烯的刚性和耐热性能，又具有聚丁二烯的柔韧和耐低温性能，而且丁苯橡胶内部的海岛结构又赋予其优良的耐水结构，因此当水性聚氨酯中添加有丁苯橡胶时，水性聚氨酯将具有优良的柔韧性、耐温性及防水性能。

29、2、由于甲基丙烯酸齐聚酯的分子链上具有多个反应活性官能团，因此，食品包装用水性聚氨酯高阻隔树脂将获得多个粘接触点，从而改善丁苯橡胶加入而产生的粘接性能下降的问题。

30、3、甲基丙烯酸齐聚酯还可以促使丁苯橡胶及天然橡胶形成网络结构，从而进一步改善食品包装用水性聚氨酯高阻隔树脂的耐热性能。

31、4、二硫化二乙基二苯基秋兰姆除了具有无毒无味的优点之外，其交联速度也相对较快，适用于与卫生食品接触的材料。

32、5、将d-木糖醇与季戊四醇混合使用时，制备得到的改性水性聚氨酯分散体兼具优良的耐溶剂性能、热稳定性及耐挥发性能。

技术特征：

1.一种食品包装用水性聚氨酯高阻隔树脂，其特征在于，包括以下重量份的原料：80-120份改性水性聚氨酯分散体、10-20份丁苯橡胶、5-15份天然橡胶；所述改性水性聚氨酯分散体为促进剂与甲基丙烯酸齐聚酯改性的聚氨酯预聚体。

2.根据权利要求1所述的食品包装用水性聚氨酯高阻隔树脂，其特征在于，所述改性水性聚氨酯分散体包括以下重量份的原料：90-110份水性聚氨酯预聚体、10-30份甲基丙烯酸齐聚酯及5-15份促进剂。

3.根据权利要求2所述的食品包装用水性聚氨酯高阻隔树脂，其特征在于：所述促进剂为过氧化二异丙苯、n,n，-四甲基二硫双硫羰胺及二硫化二乙基二苯基秋兰姆中的一种。

4.根据权利要求3所述的食品包装用水性聚氨酯高阻隔树脂，其特征在于：所述促进剂为二硫化二乙基二苯基秋兰姆。

5.根据权利要求4所述的食品包装用水性聚氨酯高阻隔树脂，其特征在于：所述改性水性聚氨酯分散体还包括20-30份聚异丁烯。

6.根据权利要求5所述的食品包装用水性聚氨酯高阻隔树脂，其特征在于，所述改性水性聚氨酯分散体的制备方法包括以下步骤：

7.根据权利要求6所述的食品包装用水性聚氨酯高阻隔树脂，其特征在于：s1中，所述多元醇为d-木糖醇、三羟甲基丙烷及季戊四醇中的一种或几种的混合物。

8.根据权利要求7所述的食品包装用水性聚氨酯高阻隔树脂，其特征在于：所述多元醇为d-木糖醇与季戊四醇的混合物，且d-木糖醇与季戊四醇的质量比例为1：（1-3）。

9.一种权利要求1-8任意一项所述的食品包装用水性聚氨酯高阻隔树脂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

技术总结
本申请涉及有机高分子材料的技术领域，更具体地说，它涉及一种食品包装用水性聚氨酯高阻隔树脂及其制备方法。一种食品包装用水性聚氨酯高阻隔树脂，包括以下重量份的原料：80‑120份改性水性聚氨酯分散体、10‑20份丁苯橡胶、5‑15份天然橡胶；所述改性水性聚氨酯分散体为促进剂与甲基丙烯酸齐聚酯改性的聚氨酯预聚体。本申请的食品包装用水性聚氨酯高阻隔树脂具有优良的耐热性能、粘接性能、环保性能及耐溶剂性能。

技术研发人员：孙晓泽,董其兴
受保护的技术使用者：山东奥德美高分子材料有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13