Nova vrsta poliuretanskog ljepila pripremljena je korištenjem polikiselina male molekule i poliola male molekule kao osnovnih sirovina za pripremu predpolimera. Tijekom procesa produljenja lanca, hiperrazgranati polimeri i HDI trimeri uvedeni su u strukturu poliuretana. Rezultati ispitivanja pokazuju da ljepilo pripremljeno u ovoj studiji ima odgovarajuću viskoznost, dug životni vijek ljepljivog diska, da se može brzo stvrdnuti na sobnoj temperaturi i ima dobra svojstva lijepljenja, snagu toplinskog zavarivanja i toplinsku stabilnost.

Kompozitno fleksibilno pakiranje ima prednosti izvrsnog izgleda, širokog raspona primjene, praktičnog transporta i niske cijene pakiranja. Od svog uvođenja naširoko se koristi u industriji hrane, medicini, dnevnim kemikalijama, elektronici i drugim industrijama, a potrošači ga jako vole. Učinkovitost kompozitne fleksibilne ambalaže nije povezana samo s filmskim materijalom, već ovisi i o učinku kompozitnog ljepila. Poliuretansko ljepilo ima mnoge prednosti kao što su visoka čvrstoća lijepljenja, snažna prilagodljivost te higijena i sigurnost. To je trenutno glavno potporno ljepilo za kompozitna fleksibilna pakiranja i fokus istraživanja velikih proizvođača ljepila.

Starenje na visokim temperaturama neizostavan je proces u pripremi fleksibilne ambalaže. S ciljevima nacionalne politike "vrhunca ugljika" i "ugljične neutralnosti", ekološka zaštita okoliša, smanjenje emisije s niskom razinom ugljika te visoka učinkovitost i ušteda energije postali su razvojni ciljevi svih sfera života. Temperatura starenja i vrijeme starenja imaju pozitivan učinak na čvrstoću ljuštenja kompozitnog filma. Teoretski, što je viša temperatura starenja i duže vrijeme starenja, to je veća stopa završetka reakcije i bolji učinak stvrdnjavanja. U stvarnom proizvodnom procesu primjene, ako se temperatura starenja može sniziti i vrijeme starenja može se skratiti, najbolje je ne zahtijevati starenje, a rezanje i pakiranje u vrećice mogu se provesti nakon što se stroj isključi. Ovo ne samo da može postići ciljeve zelene zaštite okoliša i smanjenja emisije ugljika, već i uštedjeti troškove proizvodnje i poboljšati učinkovitost proizvodnje.

Ovo je istraživanje namijenjeno sintetiziranju nove vrste poliuretanskog ljepila koje ima odgovarajuću viskoznost i vijek trajanja ljepljivog diska tijekom proizvodnje i upotrebe, može se brzo stvrdnuti u uvjetima niske temperature, po mogućnosti bez visoke temperature, i ne utječe 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 izrađen hiperrazgranati polimer, etil acetat, polietilenski film (PE), poliesterski film (PET), aluminijska folija (AL).
1.2 Eksperimentalni instrumenti Stolna električna pećnica za sušenje zraka pri konstantnoj temperaturi: DHG-9203A, Shanghai Yiheng Scientific Instrument Co., Ltd.; Rotacijski viskozimetar: NDJ-79, Shanghai Renhe Keyi Co., Ltd.; Univerzalni stroj za ispitivanje vlačne čvrstoće: XLW, Labthink; Termogravimetrijski analizator: TG209, NETZSCH, Njemačka; Ispitivač toplinske brtve: SKZ1017A, Jinan Qingqiang Electromechanical Co., Ltd.
1.3 Metoda sinteze
1) Priprema predpolimera: Tikvicu s četiri grla temeljito osušite i u nju propustite N2, zatim dodajte izmjerenu malu molekulu poliola i polikiseline u tikvicu s četiri grla i počnite miješati. Kada temperatura dosegne zadanu temperaturu i količina vode bude blizu teorijske količine vode, uzmite određenu količinu uzorka za ispitivanje kiselinske vrijednosti. Kada je kiselinska vrijednost ≤20 mg/g, započnite sljedeći korak reakcije; dodajte 100×10-6 odmjerenog katalizatora, spojite vakuumsku završnu cijev i pokrenite vakuumsku pumpu, kontrolirajte izlaznu količinu alkohola prema stupnju vakuuma, kada je stvarna količina alkohola blizu teorijske količine alkohola, uzmite određeni uzorak za ispitivanje hidroksilne vrijednosti i prekinite reakciju kada hidroksilna vrijednost zadovolji projektne zahtjeve. Dobiveni poliuretanski predpolimer se pakira za pripravnu upotrebu.
2) Priprema poliuretanskog ljepila na bazi otapala: dodajte izmjereni poliuretanski prepolimer i etil ester u tikvicu s četiri grla, zagrijte i miješajte da se ravnomjerno rasprši, zatim dodajte izmjereni TDI u tikvicu s četiri grla, držite na toplom 1,0 h, zatim dodajte domaći hiperrazgranati polimer u laboratoriju i nastavite reagirati 2,0 h, polako dodajte HDI trimer kap po kap u tikvicu s četiri grla, držite na toplom 2,0 h, uzmite uzorke za testiranje sadržaja NCO, ohladite i pustite materijale za pakiranje nakon što se sadržaj NCO kvalificira.
3) Suha laminacija: Pomiješajte etil acetat, glavno sredstvo i sredstvo za stvrdnjavanje u određenom omjeru i ravnomjerno promiješajte, zatim nanesite i pripremite uzorke na stroju 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 na ljuštenje: ispitano pomoću univerzalnog stroja za ispitivanje rastezanja, pozivajući se na GB/T 8808-1998 metodu ispitivanja čvrstoće na ljuštenje;
3) Čvrstoća toplinskog zavarivanja: prvo upotrijebite tester za toplinsko zavarivanje za izvođenje toplinskog zavarivanja, a zatim za testiranje upotrijebite univerzalni stroj za ispitivanje vlačne čvrstoće, pogledajte GB/T 22638.7-2016 metodu ispitivanja čvrstoće zavarenog zavarivanja;
4) Termogravimetrijska analiza (TGA): Ispitivanje je provedeno korištenjem termogravimetrijskog analizatora s brzinom zagrijavanja od 10 ℃/min i temperaturnim rasponom 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 kompozitnog filma; ako je viskoznost preniska, količina nanesenog ljepila bit će premala, a tinta se ne može učinkovito infiltrirati, što će također utjecati na izgled i učinak lijepljenja kompozitnog filma. Ako je životni vijek gumenog diska prekratak, viskoznost ljepila pohranjenog u spremniku ljepila će se prebrzo povećati i ljepilo se ne može glatko nanijeti, a gumeni valjak nije lako očistiti; ako je životni vijek gumenog diska predug, to će utjecati na početni izgled prianjanja i učinak lijepljenja kompozitnog materijala, pa čak i na brzinu stvrdnjavanja, čime će utjecati na učinkovitost proizvodnje proizvoda.

Odgovarajuća kontrola viskoznosti i vijek trajanja diska za ljepilo važni su parametri za dobro korištenje ljepila. Prema iskustvu u proizvodnji, glavno sredstvo, etil acetat i sredstvo za stvrdnjavanje se podešavaju na odgovarajuću R vrijednost i viskoznost, a ljepilo se gumenim valjkom kotrlja u spremniku ljepila bez nanošenja ljepila na film. Uzorci ljepila uzimaju se u različitim vremenskim razdobljima za ispitivanje viskoznosti. Odgovarajuća viskoznost, odgovarajući vijek trajanja ljepljivog diska i brzo stvrdnjavanje u uvjetima niske temperature važni su ciljevi kojima teže poliuretanska ljepila na bazi otapala tijekom proizvodnje i upotrebe.

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

Kompozitni film PET/AL/PE odležao je na sobnoj temperaturi i na 40, 50 i 60 ℃. Na sobnoj temperaturi, otpornost na ljuštenje unutarnjeg sloja AL/PE kompozitne strukture ostala je stabilna nakon starenja od 12 sati, a stvrdnjavanje je u osnovi završeno; na sobnoj temperaturi, otpornost na ljuštenje vanjskog sloja PET/AL kompozitne strukture visoke barijere ostala je u osnovi stabilna nakon starenja od 12 h, što ukazuje da će filmski materijal visoke barijere utjecati na stvrdnjavanje poliuretanskog ljepila; uspoređujući temperaturne uvjete stvrdnjavanja od 40, 50 i 60 ℃, nije bilo očite razlike u brzini stvrdnjavanja.

U usporedbi s uobičajenim poliuretanskim ljepilima na bazi otapala na trenutnom tržištu, vrijeme starenja na visokoj temperaturi općenito je 48 sati ili čak i duže. Poliuretansko ljepilo u ovoj studiji može u osnovi završiti stvrdnjavanje strukture visoke barijere za 12 sati na sobnoj temperaturi. Razvijeno ljepilo ima funkciju brzog stvrdnjavanja. Uvođenjem domaćih hiperrazgranatih polimera i višenamjenskih izocijanata u ljepilo, bez obzira na kompozitnu strukturu vanjskog sloja ili kompozitnu strukturu unutarnjeg sloja, čvrstoća ljuštenja u uvjetima sobne temperature ne razlikuje se puno od čvrstoće ljuštenja u uvjetima starenja na visokim temperaturama, što ukazuje da razvijeno ljepilo ne samo da ima funkciju brzog stvrdnjavanja, već ima i funkciju brzog stvrdnjavanja bez visoke temperature.

2.3 Učinak temperature starenja na čvrstoću toplinskog zavarivanja Na karakteristike toplinskog zavarivanja materijala i stvarni učinak toplinskog zavarivanja utječu mnogi čimbenici, kao što su oprema za toplinsko zavarivanje, fizikalni i kemijski parametri samog materijala, vrijeme toplinskog zavarivanja, tlak toplinskog zavarivanja i temperatura toplinskog zavarivanja, itd. U skladu sa stvarnim potrebama i iskustvom, razumni postupak i parametri za toplinsko zavarivanje su fiksirani i provodi se ispitivanje čvrstoće zavarenog materijala za kompozitni film nakon spajanja.

Kada je kompozitni film upravo skinut sa stroja, čvrstoća toplinskog spajanja je relativno niska, samo 17 N/(15 mm). U ovom trenutku, ljepilo se tek počelo skrućivati ​​i ne može osigurati dovoljnu snagu lijepljenja. Čvrstoća testirana u ovom trenutku je čvrstoća toplinskog zavarivanja PE filma; kako se vrijeme starenja produljuje, čvrstoća toplinskog spajanja naglo raste. Čvrstoća toplinskog spajanja nakon starenja od 12 sati u osnovi je ista kao ona nakon 24 i 48 sati, što ukazuje da je stvrdnjavanje u osnovi završeno za 12 sati, osiguravajući dovoljno lijepljenja za različite filmove, što rezultira povećanom čvrstoćom toplinskog spajanja. Iz krivulje promjene čvrstoće toplinskog spoja na različitim temperaturama, može se vidjeti da pod istim uvjetima vremena starenja, nema velike razlike u čvrstoći toplinskog spoja između starenja na sobnoj temperaturi i uvjeta od 40, 50 i 60 ℃. Starenjem na sobnoj temperaturi može se u potpunosti postići učinak starenja na visokoj temperaturi. Fleksibilna struktura pakiranja sastavljena od ovog razvijenog ljepila ima dobru čvrstoću toplinskog brtvljenja u uvjetima starenja na visokim temperaturama.

2.4 Toplinska stabilnost stvrdnutog filma Tijekom upotrebe fleksibilne ambalaže potrebno je toplinsko zavarivanje i izrada vrećice. Osim toplinske stabilnosti samog materijala filma, toplinska stabilnost stvrdnutog poliuretanskog filma određuje učinkovitost i izgled gotovog fleksibilnog ambalažnog proizvoda. Ova studija koristi metodu toplinske gravimetrijske analize (TGA) za analizu toplinske stabilnosti stvrdnutog poliuretanskog filma.

Stvrdnuti poliuretanski film ima dva očita vrha gubitka težine na temperaturi ispitivanja, što odgovara toplinskom razlaganju tvrdog segmenta i mekog segmenta. Temperatura toplinske razgradnje mekog segmenta je relativno visoka, a toplinski gubitak težine počinje se događati na 264°C. Na ovoj temperaturi može zadovoljiti temperaturne zahtjeve trenutnog procesa toplinskog zavarivanja meke ambalaže i može zadovoljiti temperaturne zahtjeve proizvodnje automatskog pakiranja ili punjenja, transporta kontejnera na velike udaljenosti i procesa upotrebe; temperatura toplinske razgradnje tvrdog segmenta je viša i doseže 347°C. Razvijeno ljepilo bez stvrdnjavanja na visokim temperaturama ima dobru toplinsku stabilnost. Asfaltna mješavina AC-13 s čeličnom troskom porasla je za 2,1%.

3) Kada udio čelične troske dosegne 100%, odnosno kada pojedinačna veličina čestica od 4,75 do 9,5 mm u potpunosti zamijeni vapnenac, vrijednost preostale stabilnosti asfaltne mješavine je 85,6%, što je 0,5% više od one AC-13 asfaltne mješavine bez čelične troske; omjer čvrstoće na cijepanje je 80,8%, što je 0,5% više nego kod asfaltne mješavine AC-13 bez troske od čelika. Dodavanje odgovarajuće količine čelične troske može učinkovito poboljšati rezidualnu stabilnost i omjer čvrstoće na cijepanje AC-13 asfaltne mješavine čelične troske i može učinkovito poboljšati stabilnost asfaltne mješavine u odnosu na vodu.

1) U normalnim uvjetima uporabe, početna viskoznost poliuretanskog ljepila na bazi otapala pripremljenog uvođenjem domaćih hiperrazgranatih polimera i višenamjenskih poliizocijanata je oko 1500 mPa·s, što ima dobru viskoznost; životni vijek ljepljivog diska doseže 60 min, što u potpunosti može zadovoljiti zahtjeve radnog vremena tvrtki za fleksibilnu ambalažu u proizvodnom procesu.

2) Iz čvrstoće ljuštenja i čvrstoće toplinskog spajanja može se vidjeti da se pripremljeno ljepilo može brzo stvrdnuti na sobnoj temperaturi. Nema velike razlike u brzini stvrdnjavanja na sobnoj temperaturi i na 40, 50 i 60 ℃, a nema velike razlike ni u snazi ​​lijepljenja. Ovo ljepilo se može potpuno stvrdnuti bez visoke temperature i može se brzo stvrdnuti.

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