在這個題目下，要講二個大問題。第一個問題是怎么樣的黏合劑才是環保型的，環保型黏合劑應具備的內涵是什么。第二個是環保型黏合劑的應用及特性。

什么樣的黏合劑才是環保型的黏合劑

這要從包裝材料中使用黏合劑的歷史變革談起。

軟性復合包裝材料是指以各種塑料薄膜、紙張和鋁箔等基材，用黏合劑將它粘合起來做成的包裝膜或包裝袋。在我國，用各種方法去制造復合包裝材料的產業，是從上個世紀的七十年代中期萌芽起步、八十年代中期快速發展、九十年代以后飛速前進、至今形成了完整工業體系的朝陽產業，其中以干式復合方法為主，大部分都用在食品和藥品的包裝之中。

我國在干式復合中使用的黏合劑，最早是用單組份的溶劑型黏合劑，到八十年以中期后，采用酯溶性的聚氨酯黏合劑，且一直大量使用到現在，到九十年代后期出現了無溶劑的聚氨酯黏合劑，本世紀初又出現了水性黏合劑和醇溶性黏合劑。最近幾年，人們把無溶劑型、水性型和醇溶性黏合劑統稱為環保型黏合劑。

究竟哪一種黏合劑才是衛生安全、綠色環保？這得對它們進行逐個的分析敘述，要與無毒無害、衛生安全、保護環境、節約資源、降低能耗的內涵去對照，才能得出答案。

單組份溶劑型黏合劑

它是以合成橡膠為基料，再加上增粘劑、抗氧劑和穩定劑，用有機溶劑做成的，有些產品中還含有苯類溶 —，有點像現在的壓敏膠，它能把所有基材都粘合起來，價錢便宜、使用方便，在上個世紀的七十年代中期到八十年代中期曾風行一時。但是，粘合牢度不高、不耐熱、不耐水、也不耐介質的腐 —，特別是殘留溶 —多、有異味、有毒性，又有易燃易爆的危險，不符合衛生安全、綠色環保的要求，所以自八十年代中期后便逐步被淘汰，被酯溶性的聚氨酯黏合劑所代替。

水性黏合劑

最近三、五年出現的水性黏合劑，包括水性的聚丙烯酸酯類和水性的聚氨酯這二大類。

水性聚丙烯酸酯黏合劑 

它是以丙烯酸、丙烯酸酯（甲酯、乙酯、丁酯、羥乙基酯等）和甲基丙烯酸酯等共聚而成的。在這個體系中，不僅僅含丙烯酸酯共聚物和水這二種簡單的物質，還含有殘留的催化劑或其分解產物、自由基、乳化劑、PH —節劑、穩定劑、抗凍劑等。這些助劑是否衛生安全，是否對人體無害，目前還沒有肯定的結論。況且，提供這類產品的企業在介紹其產品性能和應用技術時，還特別提醒不能用純水去稀釋，而一定要用水和異丙醇“對沖”后的混合物去稀釋。我們知道，異丙醇是有機溶劑，沸點為82.4℃，是易燃易爆的一級易燃液體。異丙醇對人體的生理作用比乙醇強，其毒性、麻醉性以及對粘膜的刺激也比乙醇強，大鼠經口的LD50只有5840mg/公斤體重（乙醇為13700mg/公斤體重），只有乙醇的43%，又有報導說長期接觸異丙醇會導致鼻腔癌，自上世紀八十年代中期后，就限制濫用異丙醇。因此，像這樣的水性聚丙烯酸酯類黏合劑，也還不能稱其為環保型黏合劑。

水性的聚氨酯黏合劑 

它用水代替醋酸乙酯，無臭無味，沒有刺激性，不會燃燒爆炸，使用安全，成本也便宜，這是它的優點。但是要做成水性聚氨酯黏合劑，其體系中所含的物質也和水性聚丙烯酸酯黏合劑一樣復雜，這些物質也同樣存在著是否衛生安全，是否綠色環保的問題。如果是雙組份的水性聚氨酯，在含 —NCO基那個組份中，保護該 —NCO基不與活潑的水分子發生化學反應的“封端劑” ，其衛生安全性問題更大，若采用酚類化合物，那它對人體健康的損害就更為明顯。這樣看來，水性聚氨酯黏合劑也很難說是環保型黏合劑。

醇溶性聚氨酯黏合劑

它與自上個世紀五十年代起一直沿用至今的酯溶性聚氨酯黏合劑相比，就其基料而言是完全相同的聚氨酯，只不過所采用的溶劑由醋酸乙酯改為酒精而巳。

酒精和醋酸乙酯都是有機溶劑，同樣存在著易燃易爆的危險和對大氣污染的問題，而且經過最近六、七年的研究發現，酒精對人體健康的損害是十分嚴重的，它比醋酸乙酯對人體健康損害的廣泛性和嚴重性更可怕。

酒精對人體健康有嚴重的損害作用，其理由是酒精（也即是乙醇）被吸入體內后，在氧化酶的作用下被氧化，生成乙醛：

                                      O

（氧化）       ‖

       2CH3CH2OH  ＋  O2 ——→   2CH3－C－H  ＋  2H2O

 （酒精）       （氧）            （乙醛）      （水）

美國科學家認為，乙醛和甲醛一樣，都是一種致癌性物質，所以乙醇并非無毒。

另外，從86年版《溶劑手冊》的毒性描述中可以看到，酒精和醋酸乙酯相比，在對人體器官損害的廣泛性和嚴重性方面，酒精要比醋酸乙酯更為嚴重和厲害，

乙醇（即酒精）  除了損害中樞神經和麻痹運動反射外，還會引起胃炎、消化不良、慢性肝病和肝硬變，甚至引起胰腺和心臟疾病。

醋酸乙酯   有麻醉作用，其蒸氣刺激眼、皮膚和粘膜，高濃度蒸氣能引起肝、腎充血，大量持續吸入，則可發生急性肺水腫。

   酯溶性聚氨酯黏合劑

以醋酸乙酯為溶劑的，只含聚氨酯樹脂、美國FDA批準使用的助劑和醋酸乙酯這三種簡單的物質，甚至可以只含聚氨酯樹脂和醋酸乙酯二種物質，不再含其他不明其衛生安全性能的添加物，自上個世紀五十年代末起，就應用于食品和藥品的復合材料之中，至今仍大量應用，在我國約有80%的復合材料都是用它去制造的。

就膠料本身來說，經過五、六十年的實際考驗、檢測、研究和長期全面嚴格安全性毒理學評價試驗，表明這種酯溶性聚氨酯黏合劑是衛生安全的，它的LD50高于21500mg/kg體重，MTD也´大于20000mg/kg體重，遠遠高于最高安全級別的15000mg/kg體重——這個“無毒級物質”的數據，酯溶性聚氨酯黏合劑中所采用的醋酸乙酯，是屬于易燃易爆的一級易燃液體，對人有刺激作用，但對人體健康沒有多大的損害。因此，筆者認為它是比較符合衛生安全、綠色環保這一要求的黏合劑產品。

無溶劑型黏合劑

無溶劑型的黏合劑，除了膠料以外就不再含有任何溶劑介質，它既不含有毒有害或易燃易爆的有機溶劑（苯類、醇類或酯類），也不含熱容量很大、要用大量熱能去干燥的水，因此，使用無溶劑型黏合劑就不存在對操作人員的刺激毒害問題，不存在燃燒爆炸的危險，不會有水汽對機械設備的銹蝕，也沒有廢氣排放、污染空氣、破壞環境的問題，其成份就只有聚氨酯和經美國FDA批準過的、衛生安全的助劑這么二種，甚至還可以簡單到只有聚氨酯樹脂一種，不再有衛生安全性能不確定的東西，它比酯溶性聚氨酯黏合劑更可靠，若是脂肪族的，則更加衛生安全。

在使用無溶劑型黏合劑時，不需要龐大的加熱、鼓風和排風系統，比水溶性和酯溶性更節能，機械設備更簡單和緊湊，它的復合開機速度很高，最高的可達每分鐘600米，大多數都在400～480米，是水性膠的四到五倍、溶劑型的三到四倍，所以勞動生產率很高，生產成本較低。由于無溶劑型黏合劑是100%可利用的物質，每平方米面積的上膠量又少，一般不超過2克，因此，節約了資源，黏合劑的成本消耗也更低。

各種黏合劑比較結果

n     從對人體無毒無害、沒有廢氣、對環境友好、不燃不爆、降低能耗、高速高產、節約資源等內涵去考慮，無溶劑型黏合劑才是真正意義上的“環保型黏合劑” ；

n     以醋酸乙酯為溶劑的酯溶性黏合劑，是衛生安全和比較符合綠色環保型的黏合劑；

n     醇溶性的聚氨酯黏合劑，因其含大量的酒精和某些不明其衛生安全性是否可靠的添加劑，很難把它說成是衛生安全、綠色環保型的黏合劑；

n     水性聚丙烯酸酯黏合劑，與醇溶性黏合劑相比，只具有不燃不爆、沒有刺激和水的價格低廉的優點，但在衛生安全性和還要用異丙醇和水“對沖”的混合物才可以去稀釋來看，它與真正意義上的衛生安全、綠色環保型黏合劑還不太吻合；

n     單組份的壓敏膠，持別是含有苯類溶劑的壓敏膠，就更不是衛生安全、綠色環保型黏合劑了。

環保型黏合劑在復合材料中的應用和特性

無溶劑型的聚氨酯黏合劑，不管它是脂肪族的還是芳香族的，都有單組份和雙組份二種。                                                                                      

單組份的無溶劑聚氨酯黏合劑，與單組份溶劑型聚氨酯黏合劑中的膠料，是同一種分子結構的物質，都是帶多異氰酸酯基（即 —NCO）的、具有一定大小分子量的聚合物：

   H   O                         O   H

                 ｜  ‖                         ‖  ｜

       OCN —R —N —C —O —（～～～～）n —O —C —N —R —NCO

                                   ｜ 

R---NCO

單組份無溶劑聚氨酯黏合劑，是靠濕汽交聯固化的產品。一般情況下，被復合的基材中，最少有一種是水蒸汽透過率很大的材料，例如紙張、織物，或者是基材表面吸留水較多，或者在復合時定量加濕（即噴灑水蒸汽），以便讓膠中的異氰酸酯基可以交聯固化。但是，在使用這種膠粘劑時，加濕量較難控制，產品質量難于把握。因此，也和干式復合工藝方法相似，目前應用得最多的還是雙組份無溶劑型聚氨酯黏合劑，而單組份的就很少使用。

雙組份無溶劑聚氨酯黏合劑，跟溶劑型雙組份聚氨酯黏合劑一樣，分主劑和固化劑二個組份。使用時，主劑與固化劑按定量的比例混合，充分攪拌均勻，然后涂布在第一基膜上，不要加熱排風烘干，就可以直接跟另一種基膜復合了。它是靠固化劑中的異氰酸酯基跟主 —中的活潑氫反應去達到交聯固化的。

OCN～～～～～NCO

              |

              |                     ＋    HO―——R ―—— OH ——＞

              NCO                

           （固化劑）                           （主劑）

        O  H         H  O            O  H         H  O

        ‖ ｜        |  ‖           ‖ ｜       ｜  ‖

HO—（R—O—C—N～～～～N —C—O—R—O —C —N～～～～N —C—O—R—）n —OH

               ｜                          │             

               ｜ O                     O  ｜   O  H   　NCO

               ｜‖                    ‖  ｜   ‖ ｜   �。�

           H —N—C—O— （—R—）n—O—C—N — C —N～～～～NCO

 　　　　　　　　　（聚氨基甲酸酯部分）　　　　　�。�縮脲部分）

                                    （交聯固化的聚氨酯）

這種交聯固化是“加成聚合”的化學反應，不會像“縮合聚合”反應那樣要放出低分子量的副產物（如水或二氧化碳等），復合的產品不會有氣泡、白點等缺陷，質量比較高而且容易控制、穩定。交聯固化的最終產物是立體構像的網狀分子，除了氨基甲酸酯外，還有脲或縮脲的結構。

經過近四十年的發展，質量很高的雙組份無溶劑聚氨酯黏合劑已經商品化，其中包括了普通的塑／塑復合型、鋁／塑復合型、耐水煮型和耐蒸煮型等，復合時的操作溫度，也從第一代的80～90℃發展到第二代的60～70℃，再到第三代的40～50℃，越來越向室溫靠攏，這就為使用者提供了便利，很受歡迎。

當然，由于無溶劑聚氨酯黏合劑的分子量較小，初粘力低，往往造成復合物有皺紋、隧道，操作時要特別小心地去控制基材的張力，這是它比不上溶劑型黏合劑的地方。

由于無溶劑聚氨酯黏合劑完全拋棄了任何種類的溶劑，是100％的有效物質，資源利用率最高，符合節約、合理和可持續發展的科學發展觀要求，又不需耗費大量熱能去進行烘干，能量消耗少，而且無溶劑復合設備的價格要比干式或濕式復合設備便宜，設備占地面積又小，總體投資大約可減少二分之一，它的生產速度與干式復合相比高出二到三倍，產出率極高，再加上干基涂膠量比水劑型或溶劑型要少，整個無溶劑復合的生產成本，比溶劑型的干式復合，起碼降低40％～50％。

無溶劑聚氨酯黏合劑不像水劑型或醇溶型那樣含有很多助劑，它的全部成份都是已知的、符合美國FDA  21CFR § 175·105 條和我國的GB9685《食品容器、包裝材料用助劑使用衛生標準》中規定的物質，不存在對人體有毒有害的助劑或添加物，它跟酯溶性聚氨酯黏合劑一樣，完全可以做到衛生安全、放心可靠，完全可以做到沒有殘留溶劑和助劑、沒有異味和毒性，特別是隨著能量交聯固化型的無溶劑聚氨酯黏合劑的成功開發和應用，它可以在紫外線或電子束作用下，在幾秒鐘內達到交聯固化的目的，下機后就可以當即分切制袋，隨即就可以灌裝內容物并允許經受巴氏、煮沸甚至高溫蒸煮的殺菌處理，大大縮短了交貨期、提高了勞動生產率，經濟效益十分顯著。

無溶劑黏合劑及其制造復合包裝材料的工藝方法，具有許多優點，在目前的所有品種中，筆者認為它是最符合衛生安全、綠色環保要求的一種膠型，應該大力開發研究和推廣應用。

雖然現在的無溶劑黏合劑還不能全面趕上酯溶性聚氨酯黏合劑的質量，例如還不能耐130℃以上的高溫蒸煮，也還沒有抗介質特別是抗強腐蝕性介質（如有機溶劑、強酸強堿、液體農藥等）的產品，但是，隨著開發研究的深入，它的品種會不斷增加，質量會有所提高，應用領域會不斷擴大，最終會與酯溶性聚氨酯黏合劑平起平坐、并駕齊驅，甚至到某個時候，無溶劑黏合劑就可以基本上代替其它類型的黏合劑，絕大部分復合包裝產品都可以用無溶劑復合的工藝方法去生產了。