Novi tip poliuretanskog ljepila pripremljen je korištenjem polikiselina malih molekula i poliola malih molekula kao osnovnih sirovina za pripremu prepolimera. Tokom procesa produžavanja lanca, u strukturu poliuretana uvedeni su hiperrazgranati polimeri i HDI trimeri. Rezultati ispitivanja pokazuju da ljepilo pripremljeno u ovoj studiji ima odgovarajuću viskoznost, dug vijek trajanja ljepljivog diska, može se brzo stvrdnjavati na sobnoj temperaturi, te ima dobra svojstva lijepljenja, čvrstoću termičkog zaptivanja i termičku stabilnost.

Kompozitna fleksibilna ambalaža ima prednosti izvrsnog izgleda, širokog spektra primjene, praktičnog transporta i niskih troškova ambalaže. Od svog uvođenja, široko se koristi u prehrambenoj, medicinskoj, svakodnevnoj hemijskoj, elektrotehničkoj i drugim industrijama, te je izuzetno popularna među potrošačima. Performanse kompozitne fleksibilne ambalaže nisu samo povezane s materijalom folije, već ovise i o performansama kompozitnog ljepila. Poliuretansko ljepilo ima mnoge prednosti kao što su visoka čvrstoća lijepljenja, snažna prilagodljivost, higijena i sigurnost. Trenutno je to glavno potporno ljepilo za kompozitnu fleksibilnu ambalažu i fokus istraživanja glavnih proizvođača ljepila.

Starenje na visokim temperaturama je neizostavan proces u pripremi fleksibilne ambalaže. S ciljevima nacionalne politike "vrhunca ugljika" i "neutralnosti ugljika", zelena zaštita okoliša, smanjenje emisije niskog ugljika te visoka efikasnost i ušteda energije postali su razvojni ciljevi svih sfera života. Temperatura starenja i vrijeme starenja pozitivno utječu na čvrstoću ljuštenja kompozitne folije. Teoretski, što je viša temperatura starenja i duže vrijeme starenja, veća je brzina završetka reakcije i bolji je učinak stvrdnjavanja. U stvarnom procesu proizvodne primjene, ako se temperatura starenja može sniziti i vrijeme starenja skratiti, najbolje je ne zahtijevati starenje, a rezanje i pakiranje u vreće mogu se obaviti nakon što je mašina isključena. Ovo ne samo da može postići ciljeve zelene zaštite okoliša i smanjenja emisije niskog ugljika, već i uštedjeti troškove proizvodnje i poboljšati efikasnost proizvodnje.

Ova studija ima za cilj sintezu novog tipa poliuretanskog ljepila koje ima odgovarajuću viskoznost i vijek trajanja ljepljivog diska tokom proizvodnje i upotrebe, može se brzo stvrdnjavati na niskim temperaturama, po mogućnosti bez visokih temperatura, 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 napravljen hiperrazgranati polimer, etil acetat, polietilenska folija (PE), poliesterska folija (PET), aluminijska folija (AL).
1.2 Eksperimentalni instrumenti Stona električna sušionica na zraku s konstantnom temperaturom: DHG-9203A, Shanghai Yiheng Scientific Instrument Co., Ltd.; Rotacijski viskozimetar: NDJ-79, Shanghai Renhe Keyi Co., Ltd.; Univerzalna mašina za ispitivanje zatezanja: XLW, Labthink; Termogravimetrijski analizator: TG209, NETZSCH, Njemačka; Uređaj za ispitivanje toplinskog zaptivanja: SKZ1017A, Jinan Qingqiang Electromechanical Co., Ltd.
1.3 Metoda sinteze
1) Priprema prepolimera: Temeljno osušite tikvicu sa četiri grla i propustite N2 u nju, zatim dodajte izmjereni poliol male molekule i polikiselinu u tikvicu sa četiri grla i počnite miješati. Kada temperatura dostigne zadanu temperaturu i izlaz vode je blizu teorijskog izlaza 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, spojite vakuumsku ispušnu cijev i pokrenite vakuum pumpu, kontrolirajte brzinu izlaska alkohola stepenom vakuuma, kada je stvarni izlaz alkohola blizu teorijskog izlaza alkohola, uzmite određeni uzorak za ispitivanje hidroksilne vrijednosti i prekinite reakciju kada hidroksilna vrijednost zadovolji projektne zahtjeve. Dobijeni poliuretanski prepolimer se pakuje za upotrebu u pripravnosti.
2) Priprema poliuretanskog ljepila na bazi rastvarača: Dodati izmjereni poliuretanski prepolimer i etil ester u tikvicu sa četiri grla, zagrijati i miješati da se ravnomjerno dispergiraju, zatim dodati izmjereni TDI u tikvicu sa četiri grla, držati na toplom 1,0 sat, zatim dodati domaći hiperrazgranati polimer u laboratoriji i nastaviti reakciju 2,0 sata, polako dodati HDI trimer kap po kap u tikvicu sa četiri grla, držati na toplom 2,0 sata, uzeti uzorke za testiranje sadržaja NCO, ohladiti i pustiti materijale za pakovanje nakon što se utvrdi sadržaj NCO.
3) Suha laminacija: Pomiješajte etil acetat, glavno sredstvo i sredstvo za učvršćivanje u određenom omjeru i ravnomjerno promiješajte, zatim nanesite i pripremite uzorke na mašini za suhu laminaciju.

1.4 Karakterizacija testa
1) Viskoznost: Koristite rotacijski viskozimetar i pogledajte GB/T 2794-1995 Metoda ispitivanja viskoznosti ljepila;
2) T-čvrstoća ljuštenja: testirano korištenjem univerzalne mašine za ispitivanje zatezanja, u skladu s metodom ispitivanja čvrstoće ljuštenja prema GB/T 8808-1998;
3) Čvrstoća termičkog zaptivanja: prvo koristite tester termičkog zaptivanja za termičko zaptivanje, a zatim koristite univerzalnu mašinu za ispitivanje zatezanja za ispitivanje, pogledajte metodu ispitivanja čvrstoće termičkog zaptivanja GB/T 22638.7-2016;
4) Termogravimetrijska analiza (TGA): Ispitivanje je provedeno korištenjem termogravimetrijskog analizatora s brzinom zagrijavanja od 10 ℃/min i rasponom temperature ispitivanja od 50 do 600 ℃.

2.1 Promjene 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 kompozitne folije; ako je viskoznost preniska, količina nanesenog ljepila bit će preniska i tinta se neće moći efikasno infiltrirati, što će također utjecati na izgled i performanse lijepljenja kompozitne folije. Ako je vijek trajanja gumenog diska prekratak, viskoznost ljepila pohranjenog u spremniku za ljepilo će se prebrzo povećati i ljepilo se neće moći glatko nanositi, a gumeni valjak nije lako očistiti; ako je vijek trajanja gumenog diska predug, to će utjecati na početni izgled prianjanja i performanse lijepljenja kompozitnog materijala, pa čak i na brzinu stvrdnjavanja, što će utjecati na efikasnost proizvodnje proizvoda.

Odgovarajuća kontrola viskoznosti i vijek trajanja ljepljivog diska važni su parametri za dobru upotrebu ljepila. Prema iskustvu u proizvodnji, glavno sredstvo, etil acetat i sredstvo za učvršćivanje podešavaju se na odgovarajuću R vrijednost i viskoznost, a ljepilo se valja u spremniku za ljepilo gumenim valjkom bez nanošenja ljepila na film. Uzorci ljepila uzimaju se u različitim vremenskim periodima za testiranje viskoznosti. Odgovarajuća viskoznost, odgovarajući vijek trajanja ljepljivog diska i brzo stvrdnjavanje na niskim temperaturama važni su ciljevi koje teže poliuretanska ljepila na bazi rastvarača tokom proizvodnje i upotrebe.

2.2 Utjecaj temperature starenja na čvrstoću ljuštenja Proces starenja je najvažniji, vremenski zahtjevan, energetski i prostorno intenzivan proces za fleksibilnu ambalažu. Ne utječe samo na brzinu proizvodnje proizvoda, već, što je još važnije, utječe na izgled i performanse lijepljenja kompozitne fleksibilne ambalaže. Suočeni s vladinim ciljevima "vrhunca ugljika" i "ugljične neutralnosti" i žestokom tržišnom konkurencijom, starenje na niskim temperaturama i brzo stvrdnjavanje su učinkoviti načini za postizanje niske potrošnje energije, zelene proizvodnje i efikasne proizvodnje.

PET/AL/PE kompozitna folija je ostavljena da stari na sobnoj temperaturi i na 40, 50 i 60 ℃. Na sobnoj temperaturi, čvrstoća ljuštenja unutrašnjeg sloja AL/PE kompozitne strukture ostala je stabilna nakon starenja od 12 sati, a stvrdnjavanje je uglavnom završeno; na sobnoj temperaturi, čvrstoća ljuštenja vanjskog sloja PET/AL visokobarijerne kompozitne strukture ostala je uglavnom stabilna nakon starenja od 12 sati, što ukazuje na to da će visokobarijerni filmski materijal uticati na stvrdnjavanje poliuretanskog ljepila; upoređujući uslove temperature stvrdnjavanja od 40, 50 i 60 ℃, nije bilo očigledne razlike u brzini stvrdnjavanja.

U poređenju sa glavnim poliuretanskim ljepilima na bazi rastvarača koja su trenutno dostupna na tržištu, vrijeme starenja na visokim temperaturama je uglavnom 48 sati ili čak i duže. Poliuretansko ljepilo u ovoj studiji može u osnovi završiti stvrdnjavanje visokobarijerne strukture za 12 sati na sobnoj temperaturi. Razvijeno ljepilo ima funkciju brzog stvrdnjavanja. Uvođenjem domaćih hiperrazgranatih polimera i multifunkcionalnih izocijanata u ljepilo, bez obzira na kompozitnu strukturu vanjskog sloja ili kompozitnu strukturu unutrašnjeg sloja, čvrstoća ljuštenja na sobnoj temperaturi se ne razlikuje mnogo od čvrstoće ljuštenja na visokim temperaturama, što ukazuje na to da razvijeno ljepilo ne samo da ima funkciju brzog stvrdnjavanja, već ima i funkciju brzog stvrdnjavanja bez visoke temperature.

2.3 Utjecaj temperature starenja na čvrstoću termičkog zaptivanja Karakteristike termičkog zaptivanja materijala i stvarni učinak termičkog zaptivanja ovise o mnogim faktorima, kao što su oprema za termičko zaptivanje, fizički i hemijski parametri performansi samog materijala, vrijeme termičkog zaptivanja, pritisak termičkog zaptivanja i temperatura termičkog zaptivanja itd. U skladu sa stvarnim potrebama i iskustvom, fiksiraju se razuman proces i parametri termičkog zaptivanja, a zatim se provodi ispitivanje čvrstoće termičkog zaptivanja kompozitne folije nakon miješanja.

Kada je kompozitna folija odmah van mašine, čvrstoća termičkog zavarivanja je relativno niska, samo 17 N/(15 mm). U ovom trenutku, ljepilo je tek počelo da se stvrdnjava i ne može da obezbijedi dovoljnu silu vezivanja. Čvrstoća testirana u ovom trenutku je čvrstoća termičkog zavarivanja PE folije; kako se vrijeme starenja povećava, čvrstoća termičkog zavarivanja naglo raste. Čvrstoća termičkog zavarivanja nakon starenja od 12 sati je u osnovi ista kao i nakon 24 i 48 sati, što ukazuje da je stvrdnjavanje u osnovi završeno za 12 sati, obezbjeđujući dovoljno vezivanja za različite folije, što rezultira povećanom čvrstoćom termičkog zavarivanja. Iz krivulje promjene čvrstoće termičkog zavarivanja na različitim temperaturama, može se vidjeti da pod istim uslovima vremena starenja, nema velike razlike u čvrstoći termičkog zavarivanja između starenja na sobnoj temperaturi i uslova na 40, 50 i 60 ℃. Starenje na sobnoj temperaturi može u potpunosti postići efekat starenja na visokoj temperaturi. Fleksibilna struktura ambalaže kompozitna sa ovim razvijenim ljepilom ima dobru čvrstoću termičkog zavarivanja pod uslovima starenja na visokoj temperaturi.

2.4 Termička stabilnost očvrsle folije Tokom upotrebe fleksibilne ambalaže, potrebno je termičko zatvaranje i izrada vrećica. Pored termičke stabilnosti samog materijala folije, termička stabilnost očvrsle poliuretanske folije određuje performanse i izgled gotovog fleksibilnog ambalažnog proizvoda. Ova studija koristi metodu termičke gravimetrijske analize (TGA) za analizu termičke stabilnosti očvrsle poliuretanske folije.

Očvrsli poliuretanski film ima dva očigledna vrha gubitka težine na temperaturi ispitivanja, što odgovara termičkoj razgradnji tvrdog i mekog segmenta. Temperatura termičke razgradnje mekog segmenta je relativno visoka, a termički gubitak težine počinje na 264°C. Na ovoj temperaturi, može ispuniti temperaturne zahtjeve trenutnog procesa termičkog zatvaranja mekog pakovanja, a može ispuniti i temperaturne zahtjeve proizvodnje automatskog pakovanja ili punjenja, transporta kontejnera na velike udaljenosti i procesa upotrebe; temperatura termičke razgradnje tvrdog segmenta je viša i dostiže 347°C. Razvijeno ljepilo koje ne stvrdnjava na visokim temperaturama ima dobru termičku stabilnost. Asfaltna mješavina AC-13 sa čeličnom zgurom povećala se za 2,1%.

3) Kada sadržaj čelične zgure dostigne 100%, tj. kada veličina pojedinačnih čestica od 4,75 do 9,5 mm u potpunosti zamijeni krečnjak, vrijednost preostale stabilnosti asfaltne mješavine iznosi 85,6%, što je 0,5% više od asfaltne mješavine AC-13 bez čelične zgure; omjer čvrstoće cijepanja iznosi 80,8%, što je 0,5% više od asfaltne mješavine AC-13 bez čelične zgure. Dodavanje odgovarajuće količine čelične zgure može efikasno poboljšati preostalu stabilnost i omjer čvrstoće cijepanja asfaltne mješavine AC-13 od čelične zgure, te može efikasno poboljšati stabilnost asfaltne mješavine u vodi.

1) Pod normalnim uslovima upotrebe, početna viskoznost poliuretanskog ljepila na bazi rastvarača, pripremljenog uvođenjem domaćih hiperrazgranatih polimera i multifunkcionalnih poliizocijanata, iznosi oko 1500 mPa·s, što ima dobru viskoznost; vijek trajanja ljepljivog diska dostiže 60 minuta, što može u potpunosti zadovoljiti zahtjeve za vremenom rada kompanija za fleksibilnu ambalažu u proizvodnom procesu.

2) Iz čvrstoće ljuštenja i čvrstoće termičkog zavarivanja može se vidjeti da pripremljeno ljepilo može brzo stvrdnjavati na sobnoj temperaturi. Nema velike razlike u brzini stvrdnjavanja na sobnoj temperaturi i na 40, 50 i 60 ℃, a nema ni velike razlike u čvrstoći lijepljenja. Ovo ljepilo se može potpuno stvrdnjavati bez visoke temperature i brzo se stvrdnjava.

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