Nova vrsta poliuretanskog ljepila pripremljena je korištenjem polikiselina malih molekula i poliola malih molekula kao osnovnih sirovina za pripremu predpolimera. Tokom procesa produžetka lanca, hiperrazgranati polimeri i HDI trimeri su uvedeni u poliuretansku strukturu. Rezultati ispitivanja pokazuju da ljepilo pripremljeno u ovoj studiji ima odgovarajući viskozitet, dug vijek trajanja ljepljivog diska, može se brzo stvrdnjavati na sobnoj temperaturi i ima dobra svojstva vezivanja, čvrstoću toplinskog zaptivanja i termičku stabilnost.

Kompozitna fleksibilna ambalaža ima prednosti izvrsnog izgleda, širokog raspona primjene, praktičnog transporta i niske cijene pakiranja. Od svog uvođenja, široko se koristi u prehrambenoj, medicinskoj, svakodnevnoj kemijskoj, elektronskoj i drugim industrijama, a potrošači ga jako vole. Performanse kompozitne fleksibilne ambalaže nisu vezane samo za filmski materijal, već zavise i od performansi kompozitnog ljepila. Poliuretanski ljepilo ima mnoge prednosti kao što su visoka čvrstoća vezivanja, snažna prilagodljivost, higijena i sigurnost. Trenutno je glavni nosivi ljepilo za kompozitnu fleksibilnu ambalažu i fokus istraživanja velikih proizvođača ljepila.

Starenje na visokim temperaturama je nezamjenjiv proces u pripremi fleksibilne ambalaže. Sa ciljevima nacionalne politike "ugljični vrh" i "ugljična neutralnost", zelena zaštita okoliša, smanjenje emisije ugljika te visoka efikasnost i ušteda energije postali su razvojni ciljevi svih sfera života. Temperatura starenja i vrijeme starenja imaju pozitivan učinak na čvrstoću kompozitnog filma na ljuštenje. Teoretski, što je viša temperatura starenja i što je duže vrijeme starenja, to je veća stopa završetka reakcije i bolji je učinak stvrdnjavanja. U stvarnom procesu primjene u proizvodnji, ako se temperatura starenja može sniziti i vrijeme starenja može skratiti, najbolje je ne zahtijevati starenje, a rezanje i pakovanje u vrećice se mogu izvršiti nakon što je mašina isključena. Time se ne mogu postići samo ciljevi zelene zaštite okoliša i smanjenja emisije ugljika, već se mogu uštedjeti troškovi proizvodnje i poboljšati efikasnost proizvodnje.

Ova studija je namijenjena sintetiziranju novog tipa poliuretanskog ljepila koji ima odgovarajući viskozitet i vijek trajanja ljepljivog diska tijekom proizvodnje i upotrebe, može brzo očvrsnuti pod niskim temperaturnim uvjetima, po mogućnosti bez visoke temperature, i ne utiče na performanse različitih pokazatelja kompozitne fleksibilne ambalaže.

1.1 Eksperimentalni materijali Adipinska kiselina, sebacinska kiselina, etilen glikol, neopentil glikol, dietilen glikol, TDI, HDI trimer, laboratorijski izrađeni hiperrazgranati polimer, etil acetat, polietilenska folija (PE), poliesterska folija (PET), aluminijumska folija (AL).
1.2 Eksperimentalni instrumenti Stolna električna pećnica za sušenje zraka konstantne temperature: DHG-9203A, Shanghai Yiheng Scientific Instrument Co., Ltd.; Rotacioni viskozimetar: NDJ-79, Shanghai Renhe Keyi Co., Ltd.; Univerzalna mašina za ispitivanje zatezanja: XLW, Labthink; Termogravimetrijski analizator: TG209, NETZSCH, Njemačka; Tester zaptivanja: SKZ1017A, Jinan Qingqiang Electromechanical Co., Ltd.
1.3 Metoda sinteze
1) Priprema prepolimera: Temeljno osušite tikvicu sa četiri grla i u nju ubacite N2, a zatim dodajte izmereni mali molekul poliola i polikiseline u tikvicu sa četiri vrata i počnite mešati. Kada temperatura dostigne zadanu temperaturu i izlaz vode je blizu teoretskom izlazu vode, uzmite određenu količinu uzorka za ispitivanje kiselinske vrijednosti. Kada je kiselinska vrijednost ≤20 mg/g, započnite sljedeći korak reakcije; dodajte 100×10-6 odmjereni katalizator, povežite vakuumsku ispušnu cijev i pokrenite vakuumsku pumpu, kontrolirajte izlaznu stopu alkohola po stupnju vakuuma, kada je stvarni izlaz alkohola blizu teoretskog izlaza alkohola, uzmite određeni uzorak za test hidroksilne vrijednosti i završite reakciju kada vrijednost hidroksila zadovolji zahtjeve dizajna. Dobijeni poliuretanski predpolimer se pakuje za upotrebu u pripravnosti.
2) Priprema poliuretanskog ljepila na bazi rastvarača: Dodajte odmjereni poliuretanski predpolimer i etil ester u tikvicu s četiri grla, zagrijte i promiješajte da se ravnomjerno rasprši, zatim dodajte izmjereni TDI u tikvicu s četiri vrata, držite na toplom 1,0 h, zatim dodajte domaći hiperbračnjak u reagovanje 2 h. polako dodajte HDI trimer kap po kap u tikvicu sa četiri grla, držite na toplom 2,0 h, uzmite uzorke za testiranje sadržaja NCO, ohladite i pustite materijale za pakovanje nakon što je sadržaj NCO kvalifikovan.
3) Suvo laminiranje: Pomiješajte etil acetat, glavno sredstvo i sredstvo za očvršćavanje u određenom omjeru i ravnomjerno promiješajte, a zatim nanesite i pripremite uzorke na mašini za suvo laminiranje.

1.4 Karakterizacija testa
1) Viskozitet: Koristite rotacioni viskozimetar i pogledajte GB/T 2794-1995 Metodu ispitivanja viskoziteta lepkova;
2) Čvrstoća na T-ljuštenje: testirano na univerzalnoj mašini za ispitivanje istezanja, prema GB/T 8808-1998 metodi ispitivanja čvrstoće na ljuštenje;
3) Čvrstoća toplotnog zaptivanja: prvo koristite tester za toplotno zaptivanje da izvršite toplotno zaptivanje, a zatim koristite univerzalnu mašinu za ispitivanje zatezanja za testiranje, pogledajte GB/T 22638.7-2016 metodu ispitivanja čvrstoće toplotnog zaptivanja;
4) Termogravimetrijska analiza (TGA): Ispitivanje je izvedeno pomoću termogravimetrijskog analizatora sa brzinom zagrijavanja od 10 ℃/min i temperaturnim opsegom testa od 50 do 600 ℃.

2.1 Promjene u viskoznosti s vremenom reakcije miješanja Viskoznost ljepila i vijek trajanja gumenog diska važni su pokazatelji u procesu proizvodnje proizvoda. Ako je viskoznost ljepila previsoka, količina nanesenog ljepila bit će prevelika, što će utjecati na izgled i cijenu premaza kompozitnog filma; ako je viskozitet prenizak, količina nanesenog ljepila bit će preniska, a tinta se ne može efikasno infiltrirati, što će također utjecati na izgled i sposobnost lijepljenja kompozitnog filma. Ako je životni vijek gumenog diska prekratak, viskoznost ljepila pohranjenog u spremniku za ljepilo će se prebrzo povećati, a ljepilo se ne može nanositi glatko, a gumeni valjak nije lako očistiti; ako je životni vek gumenog diska predug, to će uticati na početni izgled adhezije i performanse vezivanja kompozitnog materijala, pa čak i na brzinu očvršćavanja, čime će uticati na efikasnost proizvodnje proizvoda.

Odgovarajuća kontrola viskoziteta i vijek trajanja ljepljivog diska važni su parametri za dobro korištenje ljepila. Prema proizvodnom iskustvu, glavni agens, etil acetat i sredstvo za očvršćavanje se podešavaju na odgovarajuću R vrijednost i viskozitet, a ljepilo se valja u tanku za ljepilo gumenim valjkom bez nanošenja ljepila na film. Uzorci ljepila se uzimaju u različitim vremenskim periodima za ispitivanje viskoznosti. Odgovarajući viskozitet, odgovarajući vijek trajanja ljepljivog diska i brzo očvršćavanje pod niskim temperaturama važni su ciljevi kojima se postižu poliuretanski ljepkovi na bazi rastvarača tokom proizvodnje i upotrebe.

2.2 Utjecaj temperature starenja na čvrstoću ljuštenja Proces starenja je najvažniji, dugotrajan, energetski intenzivan i prostorno intenzivan proces za fleksibilno pakovanje. To ne utječe samo na brzinu proizvodnje proizvoda, već, što je još važnije, utječe na izgled i sposobnost lijepljenja kompozitne fleksibilne ambalaže. Suočeni s vladinim ciljevima "ugljičnog vrha" i "ugljične neutralnosti" i žestoke tržišne konkurencije, starenje na niskim temperaturama i brzo očvršćavanje učinkoviti su načini za postizanje niske potrošnje energije, zelene proizvodnje i efikasne proizvodnje.

Kompozitna folija PET/AL/PE je odležana na sobnoj temperaturi i na 40, 50 i 60 ℃. Na sobnoj temperaturi, čvrstoća na ljuštenje unutrašnjeg sloja AL/PE kompozitne strukture ostala je stabilna nakon starenja 12 h, a očvršćavanje je u osnovi završeno; na sobnoj temperaturi, čvrstoća na ljuštenje vanjskog sloja PET/AL kompozitne strukture visoke barijere ostala je u osnovi stabilna nakon starenja tijekom 12 h, što ukazuje da će filmski materijal visoke barijere utjecati na očvršćavanje poliuretanskog ljepila; upoređujući temperaturne uslove očvršćavanja od 40, 50 i 60 ℃, nije bilo očigledne razlike u brzini očvršćavanja.

U poređenju sa glavnim poliuretanskim lepkovima na bazi rastvarača na trenutnom tržištu, vreme starenja pri visokim temperaturama je uglavnom 48 sati ili čak duže. Poliuretanski ljepilo u ovoj studiji može u osnovi završiti stvrdnjavanje strukture visoke barijere za 12 sati na sobnoj temperaturi. Razvijeno ljepilo ima funkciju brzog očvršćavanja. Uvođenjem domaćih hiperrazgranatih polimera i multifunkcionalnih izocijanata u ljepilo, bez obzira na kompozitnu strukturu vanjskog sloja ili kompozitnu strukturu unutrašnjeg sloja, čvrstoća ljuštenja u uvjetima sobne temperature nije mnogo drugačija od čvrstoće ljuštenja u uvjetima starenja pri visokim temperaturama, što ukazuje da razvijeni ljepilo ne samo da ima funkciju brzog stvrdnjavanja bez brzog stvrdnjavanja.

2.3 Utjecaj temperature starenja na čvrstoću toplinskog zaptivanja Na karakteristike materijala i stvarni učinak toplinskog zaptivanja utječu mnogi faktori, kao što su oprema za toplinsko brtvljenje, parametri fizičkih i kemijskih performansi samog materijala, vrijeme toplinskog zaptivanja, pritisak toplinskog zaptivanja i temperatura toplinskog zaptivanja, itd. Prema stvarnim potrebama i iskustvu, razuman proces toplinskog zaptivanja i parametri se fiksiraju nakon ispitivanja čvrstoće kompozita, a kompozitna čvrstoća se fiksira.

Kada je kompozitni film odmah izvan mašine, čvrstoća toplotnog zaptivanja je relativno niska, samo 17 N/(15 mm). U ovom trenutku, ljepilo je tek počelo da se stvrdnjava i ne može pružiti dovoljnu snagu vezivanja. Čvrstoća testirana u ovom trenutku je čvrstoća toplinskog zaptivanja PE filma; kako se vrijeme starenja povećava, čvrstoća toplinskog zaptivanja naglo raste. Čvrstoća toplotnog zavarivanja nakon starenja od 12 sati je u osnovi ista kao i nakon 24 i 48 sati, što ukazuje da je očvršćavanje u osnovi završeno za 12 sati, osiguravajući dovoljno lijepljenja za različite filmove, što rezultira povećanom čvrstoćom toplinskog zaptivanja. Iz krivulje promjene čvrstoće toplinskog zaptivanja na različitim temperaturama, može se vidjeti da pod istim vremenskim uvjetima starenja, nema velike razlike u čvrstoći toplinskog zaptivanja između starenja na sobnoj temperaturi i uslova na 40, 50 i 60 ℃. Starenjem na sobnoj temperaturi može se u potpunosti postići efekat starenja na visokim temperaturama. Fleksibilna struktura pakovanja sastavljena sa ovim razvijenim lepkom ima dobru čvrstoću toplotnog zaptivanja u uslovima starenja na visokim temperaturama.

2.4 Termička stabilnost očvrslog filma Tokom upotrebe fleksibilnog pakovanja potrebno je toplotno zavarivanje i pravljenje vrećica. Pored termičke stabilnosti samog filmskog materijala, termička stabilnost očvrslog poliuretanskog filma određuje performanse i izgled gotovog proizvoda fleksibilnog pakovanja. Ova studija koristi metodu termičke gravimetrijske analize (TGA) za analizu termičke stabilnosti očvrslog poliuretanskog filma.

Stvrdnuti poliuretanski film ima dva očigledna vrha gubitka težine na ispitnoj temperaturi, što odgovara termalnoj razgradnji tvrdog i mekog segmenta. Temperatura termičke razgradnje mekog segmenta je relativno visoka, a termički gubitak težine počinje da se javlja na 264°C. Na ovoj temperaturi može zadovoljiti temperaturne zahtjeve trenutnog procesa toplinskog zatvaranja meke ambalaže i može zadovoljiti temperaturne zahtjeve za proizvodnju automatskog pakiranja ili punjenja, transport kontejnera na velike udaljenosti i proces upotrebe; temperatura termičkog razlaganja tvrdog segmenta je viša i dostiže 347°C. Razvijeno ljepilo bez očvršćavanja na visokim temperaturama ima dobru termičku stabilnost. Asfaltna mješavina AC-13 sa čeličnom šljakom povećana je za 2,1%.

3) Kada sadržaj čelične troske dostigne 100%, odnosno kada pojedinačna veličina čestica od 4,75 do 9,5 mm u potpunosti zamijeni krečnjak, vrijednost preostale stabilnosti asfaltne mješavine je 85,6%, što je za 0,5% više od vrijednosti AC-13 asfaltne mješavine bez čelične troske; koeficijent čvrstoće na cijepanje je 80,8%, što je 0,5% više nego kod asfaltne mješavine AC-13 bez čelične troske. Dodavanje odgovarajuće količine čelične troske može učinkovito poboljšati preostalu stabilnost i omjer čvrstoće cijepanja asfaltne mješavine AC-13 čelične troske i može učinkovito poboljšati stabilnost vode asfaltne mješavine.

1)U normalnim uslovima upotrebe, početni viskozitet poliuretanskog lepka na bazi rastvarača pripremljenog uvođenjem domaćih hiperrazgranatih polimera i multifunkcionalnih poliizocijanata je oko 1500mPa·s, što ima dobar viskozitet; vijek trajanja ljepljivog diska dostiže 60 min, što u potpunosti može zadovoljiti zahtjeve vremena rada kompanija za fleksibilno pakovanje u procesu proizvodnje.

2) Iz čvrstoće ljuštenja i toplotnog zaptivanja može se vidjeti da pripremljeno ljepilo može brzo očvrsnuti na sobnoj temperaturi. Nema velike razlike u brzini očvršćavanja na sobnoj temperaturi i na 40, 50 i 60 ℃, a nema velike razlike u snazi ​​vezivanja. Ovo ljepilo može se potpuno stvrdnuti bez visoke temperature i može brzo očvrsnuti.

3) TGA analiza pokazuje da ljepilo ima dobru termičku stabilnost i može zadovoljiti temperaturne zahtjeve tokom proizvodnje, transporta i upotrebe.