聚氨酯胶粘剂为食品/药品包装卫生安全保驾护航

洪桂香 朱则刚

（湖北武汉市自力化工材料工程公司）

前言

食品/药品卫生的安全性是十分重要，却又不被重视的问题。随着国民经济的发展，人民的物质生活水平已普遍提高，20年前在发达国家流行的新产品，现已进入我国的平常百姓家，过去被认为豪华、奢侈、多余、浪费的商品外包装材料，现在已成为保护商品、流通商品，销售商品不可缺少的一部分了。食品/药品工业的发展带动了包装的发展，而包装的发展不仅依赖于包装材料的发展，还和胶粘剂的性能有密切关系，因此广受社会大众的关注。

1.安全环保驱动食品/药品包装的聚氨酯胶粘剂快速发展

在现代社会里，人们把健康看成第一重要，只有健康，生命才是健全的、生活才是快乐的。所以，如果因为包装材料中的胶粘剂不够卫生安全，含对人体健康有害的成份，渗透到被包装的内容物中去，污染了食品或药品，就要危害人体健康，这样的包装材料就会与维持生命和医治疾病的目的背道而弛。包装材料的卫生安全问题，世界上所有国家都有严格的规定和大力的监控，相关部门都有专门的人员从事这一工作。

每个人、每个家庭，每天都要使用和消费不少用外包装材料保护，包装的食品、药品、化妆品、日用品，人们已接受了这一现代化的现实情况。食品、药品，还有其它商品，都要进行适当的包装。因此，各种包装材料的生产已成为现代工业的一个门类，被称为都市工业，正在高速稳步发展。

据行业协会不完全统计，目前在我国，仅以塑料薄膜为基础材料来生产软性复合包装材料的企业，已超过2500家。这么多的复合材料制造企业，都面临着如何选择原辅材料才能达到自身产品质优价廉的问题。要制造复合软包装材料，其中一个必不可少的原材料是胶粘剂。目前复合包装材料的主要用途又是食品、药品包装，所以就围绕食品药品包装这个主题来谈如何挑选胶粘剂这个问题。

由于胶粘剂在整个包装产业中起着不可或缺的幕后推动作用，并对包装及相关产业的技术进步以及产品的研发和更新有着重大深远的影响。因此，研究、开发和生产各类品质更有保证，性能更为优越的新型胶粘剂成为包装产业越来越为关注的研究领域和科研活动。

食品/药品包装用胶粘剂的选择要考虑多种因素，一般来说复合胶应满足下列条件：无异味，无毒；包装食品后无有害萃取物出现；适用食品贮存的温度要求；耐候性好，不发黄起泡，不粉化脱层；耐油、香精、醋和酒精；不侵蚀印刷图案油墨，并对油墨有较高亲和力。另外柔软性、可操作性、粘力持久性、抗介质侵蚀性和卫生安全性等也是不容忽视的。如就抗介质侵蚀性而言，食品中含有盐、酸、辣、香辛料，醇、水、糖、脂肪酸等，其特性各异，但共性是有可能透过复合膜内层渗入胶层，起腐蚀破坏作用，导致包装袋脱层、破裂乃致失效。为此，胶粘剂必须具有抵御上述物质侵蚀的能力，始终保持足够的粘接剥离强度。

2.包装用聚氨酯胶粘剂的功用特点及基本性能

复合软包装材料一定是用各种塑料薄膜，如PE、PP、PET等，用胶粘剂将它们粘接成统一整体的一种功能性材料。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来，不是随便用什么胶都能达到要求的。当然，胶粘剂的品种很多，但能同时将各种不同性能的塑料、金属、纸张都牢固地粘接起来的却不多，再加上其它条件(卫生安全条件)的限制，目前世界上允许使用又能达到这一目的的胶粘剂只有二大类：一是用马来酸酐改性的聚丙烯或用丙烯酸或其酯与乙烯共聚的共聚体，它属于塑料类；二是聚氨酯胶粘剂，它属于树脂类，而其它众多的胶粘剂都没有被许可。这在美国FDA规范和我国的GB9683《复合食品包装袋卫生标准》和GB9685《食品容器、包装材料用助剂使用卫生标准》中都有明确的规定。目前世界上几乎100%采用聚氨酯胶粘剂作为干式复合用胶粘剂去制造食品、药品包装材料。聚氨酯胶粘剂由于具有优良的综合性能，其耐低温性、耐煮沸性、柔韧性、强度、耐疲劳性和透明性较好，对各种材料又具有优良的粘接力，是复合薄膜生产所需的主要胶种。

胶粘剂必须具有同时能粘合二种不同材料的性能；满足复合后柔性运输与储存的需求；许多食品包装在制造加工过程中要经受高温杀菌灭菌处理，这就要求各种基材薄膜所使用的胶粘剂也要经受得起高温的考验；可满足食品低温储存的要求；胶粘剂的稳定性很重要，要能耐受各种介质的侵蚀，否则会引起复合薄膜分层剥离，失去包装作用；合食品包装安全卫生相关标准要求，对胶粘剂的外观、透明性、流动性、抗寒性、初粘力、施胶操作性等都有一定要求。聚氨酯胶粘剂经过充分交联固化后，具有很高的内聚力，胶膜坚韧柔软，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可以包装各种食品，如酸的、辣的、咸的、甜的、含油的食品都可使用。正因为有这么多优异性能，聚氨酯在世界上使用的历史已有60年之久，用于食品包装材料复合的时间也将近50年，在欧、美、日等已占干法复合薄膜制造用胶量的90%以上。中国1984年才开始生产用于食品复合包装的聚氨酯胶粘剂，其中技术开发和生产开始较早的单位有北京市化学工业研究院、黎明化工研究院等。

聚氨酯胶粘剂中游离异氰酸酯单体具有较大的毒性。可采用端羟基多元环氧化合物与端异氰酸酯基聚氨酯预聚物制得环氧基聚氨酯，再与多胺化合物配制成聚氨酯胶粘剂，该胶粘剂兼具环氧树脂和聚氨酯的优异性能，而且几乎不含游离异氰酸酯单体固体份含量高。聚氨酯胶粘剂正朝着水性和无溶剂的环保绿色胶粘剂方向发展。聚氨酯胶粘剂在室温下通常固化较慢，完全固化有时长达数天。如采用多组分复配可以明显缩短室温固化时间更方便适用。聚氨酯胶粘剂耐高温性能远不如其耐低温性能，如用在食品包装复合薄膜中，则需要其具有耐蒸煮性。引入纳米粒子可显著提高其耐热性、拉伸强度、抗剪强度、剥离强度等，但加入的纳米材料要适当，过多时可能会破坏部分大分子中的硬段的有序排列而使力学性能下降。

3.食品/药品包装用聚氨酯胶粘剂的分类

食品包装分为普通包装及高性能包装。对应的聚氨酯胶粘剂可以分为四类：一般用；蒸沸用；透明蒸煮用；铝箔蒸煮用。普通包装用复合薄膜聚氨酯胶粘剂一般包括干燥食品包装用胶和耐70～100℃煮沸杀菌用的蒸煮食品包装用胶。通常，此类胶粘剂为双组分溶剂型聚氨酯胶粘剂。其主剂是聚醚或聚酯多元醇经芳香异氰酸酯改性后含羟基的聚氨酯多元醇(称甲组分)，固化剂是芳香异氰酸酯与三羟甲基丙烷的加成物(称乙组分)，使用时将甲组分与乙组分按一定比例混合，再用醋酸乙酯稀释到一定浓度后施胶涂布。目前，此类胶在国内已有生产。主要是以聚己二酸类聚酯多元醇为原料，而国外大多采用环氧丙烷聚醚为原料，成本较低。透明蒸煮袋用和铝箔蒸煮袋用复合薄膜聚氨酯胶粘剂一般包括耐121℃蒸煮杀菌用复合薄膜胶粘剂和耐135℃高温蒸煮杀菌用复合薄膜胶粘剂。

所谓高温蒸煮是指在121～145℃高温和0.18～0.40MPa蒸汽压力下进行食品杀菌的加工工艺。这就不但要求多种基材能经受得起高温考验，所使用的胶粘剂也要能够耐高温。普通包装用聚氨酯胶粘剂在此高温下易水解，粘合强度降低，也容易引起薄膜脱落。蒸煮食品包装用胶粘剂，通常为双组分溶剂型聚氨酯胶粘剂。其主剂是聚醚或聚酯多元醇经芳香异氰酸酯改性后含羟基的聚氨酯多元醇(称甲组分)，固化剂是芳香异氰酸酯与三羟甲基丙烷的加成物(称乙组分)，使用时将甲组分与乙组分按一定比例混合，再用醋酸乙酯稀释到一定浓度后施胶涂布。目前，此类胶在国内已有生产，主要是以聚己二酸类聚酯多元醇为原料，国外大多采用环氧丙烷聚醚为原料，成本较低。透明蒸煮袋用和铝箔蒸煮袋用复合薄膜聚氨酯胶粘剂一般包括耐121℃蒸煮杀菌用复合薄膜胶粘剂和耐135℃高温蒸煮杀菌用复合薄膜胶粘剂。

双组分聚氨酯胶粘剂是聚氨酯胶粘剂中非常重要的一大类型，用途很广且用量很大。通常由主胶和固化剂两个组分构成，两个组分各自单独包装。使用前按一定比例配制，搅拌均匀后即可，两个组分混合后发生交联反应而生成固化产物。双组分聚氨酯胶粘剂具有性能可调节、粘接强度大、使用范围广等优点，已经成为聚氨酯胶粘剂中品种最多、产量最大的产品。

4.聚氨酯粘结技术在食品/药品包装印刷中的应用发展

据行业协会不完全统计，目前在我国，仅以塑料薄膜为基础材料来生产软性复合包装材料的企业，已超过2500家。这么多的复合材料制造企业，都面临着如何选择原辅材料才能达到自身产品质优价廉的问题。要制造复合软包装材料，其中一个必不可少的原材料是胶粘剂。目前复合包装材料的主要用途又是食品、药品包装，所以就围绕食品药品包装这个主题来谈如何挑选胶粘剂这个问题。尽管胶粘剂总的发展趋势是非有机溶剂化，但聚氨酯溶剂型胶粘剂由于其优良的工艺和粘接性能，特别是非有机溶剂型胶粘剂的性能在目前还不能完全达到溶剂型的水平，溶剂型聚氨酯胶粘剂仍将在较长时间内存在。

国内普通复合用溶剂型双组分聚氨酯胶粘剂生产技术已完全掌握，部分生产厂家工艺成熟质量稳定，可完全替代进口产品；部分厂家耐蒸煮复合用溶剂型双组分聚氨酯胶粘剂生产技术已过关，多年推广应用表明产品质量稳定价格合理，已可替代进口产品；镀铝膜专用胶耐爽滑剂功能胶等产品针对性强，性能突出，应大力推广；我国气候差异明显，复合设备状况各异，复合厂家应有针对性地选择适用的胶粘剂品种；我国已加入WTO，复合厂家应注意提高技术，更新复合设备，配合环保型胶粘剂推广，打破环保技术壁垒，适应全球化发展要求；胶粘剂研制单位、生产厂家应加快环保替代品的开发，使产品综合性能满足复合要求；行业协会应健全产品检验手段和方法，加速制订产品行业标准，以建立技术屏障，保护民族产业。复合软包装材料胶粘剂正向无溶剂型方向发展，无溶剂胶粘剂基本上也是由双组份的聚氨酯胶粘剂构成，其主剂和固化剂在室温下粘度高，具有流动性，复合时主剂和固化剂按比例混合，升温后辊涂到基材上，由于不用有机溶剂，成本下降，不存在有机溶剂挥发对环境的污染，省去了设备庞大的烘干、加热、鼓风、废气排放装置降低了能耗。产品无残留溶剂损害，生产速度提高，维修费用低廉效益显著，在药品软包装领域是今后的发展方向。

5.聚氨酯粘结技术在食品/药品包装印刷中的未来趋势

胶粘剂在包装中的应用随着包装行业的发展，胶粘剂的消费量保持着较高的水平，全球包装工业用胶量约占胶粘剂总用量的35%，包装行业成为胶粘剂应用的最大行业，它广泛分布于食品/药品、纸制品、印刷装潢、塑料包装等包装行业的各个领域。胶粘剂产业从一开始形成至今，发展速度迅速猛烈，整个产业在市场的严格考验下不断推陈出新、茁壮成长。同时，在胶粘剂自身发展和提高的过程中，也促进了相关产业众多领域的革新尽致。

近几年，国内某些企业和研究单位积极投入人力、物力研究开发成功数个品种的耐蒸煮聚氨酯胶粘剂取得可喜成绩。该类聚氨酯胶粘剂可耐高温，抗食品各类调料、脂肪和油脂的侵蚀，复合袋经分别装入食品/药品均为零破裂。这说明所研制的耐蒸煮复合袋用聚氨酯胶粘剂性能符合耐蒸煮复合袋的复合工艺要求，也符合食品/药品卫生标准。

现在食品包装的主要趋势是使食物更加便利，更加便携，更加容易或更加快速食用。食品包装便于准备食用，比如旺季前的肉和家禽的包装；便于携带，有杯子或可以用微波加热的包装食品。生鲜市场是一个需要高级薄膜的领域。预切好的沙拉现在使用的专业薄膜可以长时间阻止产品变成褐色。自动加热罐头可以通过推挤它底部的塑料按钮来激活。水流入一个主要填装了氧化钙的被密封的内在锥体。化学反应产生的热量在很短的时间内加热了它。汤类和婴儿食品也适用自动加热罐头。罐头制造者设法用可再封性的特点来使它的产品与众不同，并加工出一些用于汤类食品的罐头，为了更适合于在冰箱门里陈放，这些罐头已经做成长方体状或正方体状。你仍然可以看到许多产品从硬性转向软包装，人们更愿意用一个袋，因为这是一个更加紧凑的包装。但应该看到那些咸昧小吃正从软包装转向硬包装。在过去几年内，无菌的应用更多了，在开启之前不需要冷藏。并且为了方便，还使用了可再封性盖。蒸煮包装在市场上更容易被接受。目前，尽管胶粘剂总的发展趋势是非有机溶剂化，但聚氨酯溶剂型胶粘剂由于其优良的工艺和粘接性能，特别是非有机溶剂型胶粘剂的性能在目前还不能完全达到溶剂型的水平，溶剂型聚氨酯胶粘剂仍将在较长时间内存在。

随着我国经济的持续发展以及人民生活质量的不断提高，对胶粘剂产品的需求和选择将会越来越严格和苛刻，那些性能好、质量高、环保型的产品将会受到人们的青睐。我国胶粘剂生产企业和科研院所应根据市场的需求，加大科技投入，积极研究开发高性能、高品质的胶粘剂新产品，以应对国内外市场的竞争。

结语

总之，随着胶粘剂行业发展，也提高了包装产品的质量和档次，促进了包装行业的发展。胶粘剂未来的发展趋势势必要以绿色环保为主题，在生产研发的过程中倡导绿色和谐。胶粘剂产业与包装产业更为密切的合作，必定能给社会创造出更多的社会经济效益，带动起更为宽泛的产业链接，开拓出更新的细化领域，给人类生活水平的提高带来更加贴合实际的便利。

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