Nový typ polyuretánového lepidla bol pripravený použitím polykyselín s malou molekulou a polyolov s malou molekulou ako základných surovín na prípravu predpolymérov. Počas procesu predlžovania reťazca boli do polyuretánovej štruktúry zavedené hyper-rozvetvené polyméry a HDI triméry. Výsledky testov ukazujú, že lepidlo pripravené v tejto štúdii má vhodnú viskozitu, dlhú životnosť lepiaceho kotúča, možno ho rýchlo vytvrdiť pri izbovej teplote a má dobré lepiace vlastnosti, tepelnú pevnosť a tepelnú stabilitu.

Kompozitné flexibilné balenie má výhody vynikajúceho vzhľadu, širokého rozsahu použitia, pohodlnej prepravy a nízkych nákladov na balenie. Od svojho uvedenia sa široko používa v potravinárstve, medicíne, každodennom chemikálii, elektronike a inom priemysle a spotrebitelia ho veľmi milujú. Výkon kompozitného flexibilného obalu nesúvisí len s materiálom fólie, ale závisí aj od výkonu kompozitného lepidla. Polyuretánové lepidlo má mnoho výhod, ako je vysoká pevnosť spoja, vysoká prispôsobivosť a hygiena a bezpečnosť. V súčasnosti je hlavným podporným lepidlom pre kompozitné flexibilné obaly a je predmetom výskumu hlavných výrobcov lepidiel.

Vysokoteplotné starnutie je nevyhnutným procesom pri príprave flexibilných obalov. S cieľmi národnej politiky „uhlíkový vrchol“ a „uhlíková neutralita“ sa zelená ochrana životného prostredia, zníženie emisií s nízkym obsahom uhlíka a vysoká účinnosť a úspora energie stali rozvojovými cieľmi všetkých oblastí života. Teplota starnutia a doba starnutia majú pozitívny vplyv na pevnosť v odlupovaní kompozitného filmu. Teoreticky, čím vyššia je teplota starnutia a čím dlhší čas starnutia, tým vyššia je rýchlosť dokončenia reakcie a tým lepší je účinok vytvrdzovania. V skutočnom procese výroby, ak je možné znížiť teplotu starnutia a skrátiť čas starnutia, je najlepšie nevyžadovať starnutie a rezanie a vrecovanie sa môže vykonávať po vypnutí stroja. To môže nielen dosiahnuť ciele zelenej ochrany životného prostredia a zníženia emisií uhlíka, ale aj ušetriť výrobné náklady a zlepšiť efektivitu výroby.

Cieľom tejto štúdie je syntetizovať nový typ polyuretánového lepidla, ktoré má vhodnú viskozitu a životnosť lepiaceho kotúča počas výroby a používania, môže rýchlo vytvrdnúť za podmienok nízkej teploty, najlepšie bez vysokej teploty, a neovplyvňuje výkonnosť rôznych indikátorov kompozitných flexibilných obalov.

1.1 Experimentálne materiály Kyselina adipová, kyselina sebaková, etylénglykol, neopentylglykol, dietylénglykol, TDI, HDI trimér, laboratórne vyrobený hyperrozvetvený polymér, etylacetát, polyetylénová fólia (PE), polyesterová fólia (PET), hliníková fólia (AL).
1.2 Experimentálne prístroje Stolová elektrická sušiareň vzduchu s konštantnou teplotou: DHG-9203A, Shanghai Yiheng Scientific Instrument Co., Ltd.; Rotačný viskozimeter: NDJ-79, Shanghai Renhe Keyi Co., Ltd.; Univerzálny stroj na skúšanie ťahom: XLW, Labthink; Termogravimetrický analyzátor: TG209, NETZSCH, Nemecko; Tester tepelného tesnenia: SKZ1017A, Jinan Qingqiang Electromechanical Co., Ltd.
1.3 Metóda syntézy
1) Príprava predpolyméru: Štvorhrdlovú banku dôkladne vysušte a vložte do nej N2, potom pridajte odmeraný polyol s malou molekulou a polykyselinu do štvorhrdlovej banky a začnite miešať. Keď teplota dosiahne nastavenú teplotu a výstup vody je blízko teoretickému výstupu vody, odoberte určité množstvo vzorky na test kyslosti. Keď je číslo kyslosti ≤ 20 mg/g, začnite ďalší krok reakcie; pridajte 100 × 10-6 odmeraný katalyzátor, pripojte vákuovú koncovú trubicu a spustite vákuové čerpadlo, regulujte výstupnú rýchlosť alkoholu podľa stupňa vákua, keď sa skutočný výstup alkoholu blíži teoretickému výstupu alkoholu, odoberte určitú vzorku na test hydroxylového čísla a ukončite reakciu, keď hydroxylové číslo spĺňa konštrukčné požiadavky. Získaný polyuretánový predpolymér sa balí na pohotovostné použitie.
2) Príprava polyuretánového lepidla na báze rozpúšťadla: Pridajte odmeraný polyuretánový prepolymér a etylester do štvorhrdlovej banky, zahrejte a miešajte, aby sa rovnomerne rozptýlili, potom pridajte odmerané TDI do štvorhrdlovej banky, udržiavajte v teple 1,0 h, potom pridajte domáci hyperrozvetvený polymér v laboratóriu a pokračujte v reakcii pomaly 2,0 h do triméru HDI kvapkajte. na 2,0 h odobrať vzorky na testovanie obsahu NCO, po kvalifikácii obsahu NCO vychladnúť a uvoľniť materiály na balenie.
3) Suchá laminácia: Etylacetát, hlavné činidlo a tužidlo zmiešajte v určitom pomere a rovnomerne premiešajte, potom naneste a pripravte vzorky na suchom laminovacom stroji.

1.4 Charakterizácia testu
1) Viskozita: Použite rotačný viskozimeter a pozrite si GB/T 2794-1995 Testovacia metóda pre viskozitu lepidiel;
2) T-pevnosť v odlupovaní: testovaná pomocou univerzálneho stroja na skúšanie ťahu, s odkazom na metódu testovania pevnosti v odlupovaní GB/T 8808-1998;
3) Pevnosť tepelného tesnenia: najprv použite tester tepelného tesnenia na vykonanie tepelného tesnenia, potom na testovanie použite univerzálny stroj na testovanie pevnosti v ťahu, pozrite si metódu testovania pevnosti tepelného tesnenia GB/T 22638.7-2016;
4) Termogravimetrická analýza (TGA): Test sa uskutočnil s použitím termogravimetrického analyzátora s rýchlosťou ohrevu 10 °C/min a rozsahom testovacej teploty 50 až 600 °C.

2.1 Zmeny viskozity s reakčným časom miešania Viskozita lepidla a životnosť gumeného kotúča sú dôležité ukazovatele v procese výroby produktu. Ak je viskozita lepidla príliš vysoká, množstvo aplikovaného lepidla bude príliš veľké, čo ovplyvní vzhľad a náklady na poťahovanie kompozitného filmu; ak je viskozita príliš nízka, množstvo naneseného lepidla bude príliš nízke a atrament nemôže byť účinne infiltrovaný, čo tiež ovplyvní vzhľad a priľnavosť kompozitného filmu. Ak je životnosť gumového kotúča príliš krátka, viskozita lepidla uloženého v nádrži na lepidlo sa príliš rýchlo zvýši a lepidlo sa nedá nanášať hladko a gumový valec sa nedá ľahko čistiť; ak je životnosť gumového kotúča príliš dlhá, ovplyvní to počiatočný vzhľad adhézie a lepiaci výkon kompozitného materiálu a dokonca ovplyvní rýchlosť vytvrdzovania, čím sa ovplyvní efektívnosť výroby produktu.

Primeraná kontrola viskozity a životnosť lepiaceho kotúča sú dôležité parametre pre dobré použitie lepidiel. Podľa výrobných skúseností sa hlavné činidlo, etylacetát a vytvrdzovacie činidlo upravia na príslušnú hodnotu R a viskozitu a lepidlo sa v nádobe na lepidlo navinie gumovým valčekom bez nanášania lepidla na fóliu. Vzorky lepidla sa odoberajú v rôznych časových intervaloch na testovanie viskozity. Primeraná viskozita, primeraná životnosť lepiaceho kotúča a rýchle vytvrdzovanie pri nízkych teplotách sú dôležité ciele, ktoré sledujú polyuretánové lepidlá na báze rozpúšťadiel počas výroby a používania.

2.2 Vplyv teploty starnutia na pevnosť odlupovania Proces starnutia je najdôležitejší, časovo náročný, energeticky a priestorovo náročný proces pre flexibilné obaly. Ovplyvňuje nielen rýchlosť výroby produktu, ale čo je dôležitejšie, ovplyvňuje vzhľad a lepiace vlastnosti kompozitných flexibilných obalov. Tvárou v tvár vládnym cieľom „uhlíkového maxima“ a „uhlíkovej neutrality“ a tvrdej konkurencii na trhu sú nízkoteplotné starnutie a rýchle vytvrdzovanie účinnými spôsobmi na dosiahnutie nízkej spotreby energie, ekologickej výroby a efektívnej výroby.

PET/AL/PE kompozitný film starol pri izbovej teplote a pri 40, 50 a 60 °C. Pri izbovej teplote zostala pevnosť v odlupovaní vnútornej vrstvy AL/PE kompozitnej štruktúry stabilná po starnutí počas 12 hodín a vytvrdzovanie bolo v podstate dokončené; pri izbovej teplote pevnosť odlupovania vonkajšej vrstvy PET/AL kompozitnej štruktúry s vysokou bariérou zostala v podstate stabilná po starnutí počas 12 hodín, čo naznačuje, že filmový materiál s vysokou bariérou ovplyvní vytvrdzovanie polyuretánového lepidla; pri porovnaní teplotných podmienok vytvrdzovania 40, 50 a 60 ℃ nebol žiadny zjavný rozdiel v rýchlosti vytvrdzovania.

V porovnaní s bežnými polyuretánovými lepidlami na báze rozpúšťadiel na súčasnom trhu je doba starnutia pri vysokej teplote vo všeobecnosti 48 hodín alebo dokonca dlhšie. Polyuretánové lepidlo v tejto štúdii môže v podstate dokončiť vytvrdnutie vysokobariérovej štruktúry za 12 hodín pri izbovej teplote. Vyvinuté lepidlo má funkciu rýchleho vytvrdzovania. Zavedenie domácich vysoko rozvetvených polymérov a multifunkčných izokyanátov do lepidla, bez ohľadu na štruktúru kompozitu vonkajšej vrstvy alebo kompozitnej štruktúry vnútornej vrstvy, sa pevnosť v odlupovaní za podmienok izbovej teploty príliš nelíši od pevnosti v odlupovaní za podmienok starnutia pri vysokej teplote, čo naznačuje, že vyvinuté lepidlo má nielen funkciu rýchleho vytvrdzovania, ale má aj funkciu rýchleho vytvrdzovania bez vysokej teploty.

2.3 Vplyv teploty starnutia na pevnosť tepelného zvaru Charakteristiky tepelného zvaru materiálov a skutočný efekt tepelného zvaru sú ovplyvnené mnohými faktormi, ako je zariadenie tepelného zvaru, fyzikálne a chemické parametre samotného materiálu, čas tepelného zvaru, tlak tepelného zvaru a teplota tepelného zvaru atď. Podľa skutočných potrieb a skúseností je stanovený primeraný proces tepelného zvaru a parametre a po skúške pevnosti zloženej fólie sa vykoná skúška kompozitného filmu.

Keď je kompozitná fólia práve mimo stroja, pevnosť tepelného spoja je relatívne nízka, iba 17 N/(15 mm). V tomto čase lepidlo práve začalo tuhnúť a nemôže poskytnúť dostatočnú lepiacu silu. Pevnosť testovaná v tomto čase je pevnosť zvaru PE fólie; ako sa čas starnutia zvyšuje, pevnosť tepelného spoja sa prudko zvyšuje. Pevnosť tepelného spoja po starnutí počas 12 hodín je v podstate rovnaká ako po 24 a 48 hodinách, čo naznačuje, že vytvrdzovanie je v podstate dokončené za 12 hodín, čo poskytuje dostatočné spojenie pre rôzne filmy, čo vedie k zvýšenej pevnosti spoja za tepla. Z krivky zmeny pevnosti tepelného zvaru pri rôznych teplotách je možné vidieť, že pri rovnakých podmienkach starnutia nie je veľký rozdiel v pevnosti tepelného zvaru medzi starnutím pri izbovej teplote a podmienkami 40, 50 a 60 °C. Starnutie pri izbovej teplote môže úplne dosiahnuť efekt starnutia pri vysokej teplote. Flexibilná obalová štruktúra zložená s týmto vyvinutým lepidlom má dobrú pevnosť zvaru za podmienok starnutia pri vysokej teplote.

2.4 Tepelná stabilita vytvrdenej fólie Pri použití flexibilných obalov sa vyžaduje tepelné zatavenie a výroba vriec. Okrem tepelnej stability samotného materiálu fólie, tepelná stabilita vytvrdenej polyuretánovej fólie určuje výkon a vzhľad hotového flexibilného obalového produktu. Táto štúdia využíva metódu tepelnej gravimetrickej analýzy (TGA) na analýzu tepelnej stability vytvrdeného polyuretánového filmu.

Vytvrdený polyuretánový film má dva zjavné vrcholy straty hmotnosti pri testovacej teplote, zodpovedajúce tepelnému rozkladu tvrdého segmentu a mäkkého segmentu. Teplota tepelného rozkladu mäkkého segmentu je relatívne vysoká a tepelný úbytok hmotnosti začína nastávať pri 264 °C. Pri tejto teplote môže spĺňať teplotné požiadavky súčasného procesu tepelného tesnenia mäkkých obalov a môže spĺňať teplotné požiadavky na výrobu automatického balenia alebo plnenia, prepravu kontajnerov na veľké vzdialenosti a proces používania; teplota tepelného rozkladu tvrdého segmentu je vyššia a dosahuje 347°C. Vyvinuté lepidlo bez vytvrdzovania pri vysokej teplote má dobrú tepelnú stabilitu. Asfaltová zmes AC-13 s oceľovou troskou vzrástla o 2,1 %.

3) Keď obsah oceľovej trosky dosiahne 100%, to znamená, keď jednotlivá veľkosť častíc 4,75 až 9,5 mm úplne nahradí vápenec, hodnota zvyškovej stability asfaltovej zmesi je 85,6%, čo je o 0,5% vyššia hodnota ako pri asfaltovej zmesi AC-13 bez oceľovej trosky; pomer štiepnej pevnosti je 80,8 %, čo je o 0,5 % viac ako u asfaltovej zmesi AC-13 bez oceľovej trosky. Pridanie vhodného množstva oceľovej trosky môže účinne zlepšiť zvyškovú stabilitu a pomer štiepnej sily asfaltovej zmesi z oceľovej trosky AC-13 a môže účinne zlepšiť stabilitu asfaltovej zmesi voči vode.

1) Za normálnych podmienok používania je počiatočná viskozita polyuretánového lepidla na báze rozpúšťadla pripraveného zavedením domácich vysoko rozvetvených polymérov a multifunkčných polyizokyanátov okolo 1500 mPa·s, čo má dobrú viskozitu; životnosť lepiaceho kotúča dosahuje 60 min, čo môže plne vyhovovať požiadavkám na prevádzkovú dobu flexibilných obalových spoločností vo výrobnom procese.

2) Z pevnosti v odlupovaní a pevnosti zvaru je možné vidieť, že pripravené lepidlo môže rýchlo vytvrdnúť pri izbovej teplote. Nie je veľký rozdiel v rýchlosti vytvrdzovania pri izbovej teplote a pri 40, 50 a 60 ℃ a nie je veľký rozdiel v sile lepenia. Toto lepidlo môže byť úplne vytvrdené bez vysokej teploty a môže vytvrdnúť rýchlo.

3) Analýza TGA ukazuje, že lepidlo má dobrú tepelnú stabilitu a môže spĺňať teplotné požiadavky počas výroby, prepravy a používania.