Nova vrsta poliuretanskega lepila je bila pripravljena z uporabo polikislin z majhnimi molekulami in poliolov z majhnimi molekulami kot osnovnih surovin za pripravo predpolimerov. Med postopkom podaljševanja verige so bili v strukturo poliuretana vneseni hiperrazvejani polimeri in trimeri HDI. Rezultati preskusa kažejo, da ima lepilo, pripravljeno v tej študiji, primerno viskoznost, dolgo življenjsko dobo lepilne plošče, se lahko hitro strdi pri sobni temperaturi in ima dobre lepilne lastnosti, moč toplotnega tesnjenja in toplotno stabilnost.

Prednosti sestavljene fleksibilne embalaže so izjemen videz, širok spekter uporabe, udoben transport in nizki stroški pakiranja. Od svoje uvedbe se široko uporablja v industriji hrane, medicine, dnevnih kemikalij, elektronike in drugih industrijah, potrošniki pa ga zelo obožujejo. Učinkovitost sestavljene fleksibilne embalaže ni povezana samo s filmskim materialom, ampak je odvisna tudi od učinkovitosti sestavljenega lepila. Poliuretansko lepilo ima številne prednosti, kot so visoka trdnost lepljenja, močna prilagodljivost ter higiena in varnost. Trenutno je glavno podporno lepilo za sestavljeno fleksibilno embalažo in je v središču raziskav večjih proizvajalcev lepil.

Visokotemperaturno staranje je nepogrešljiv proces pri pripravi fleksibilne embalaže. S cilji nacionalne politike »ogljični vrh« in »ogljična nevtralnost« so zeleno varstvo okolja, zmanjšanje emisij z nizkimi emisijami ogljika ter visoka učinkovitost in varčevanje z energijo postali razvojni cilji vseh slojev življenja. Temperatura staranja in čas staranja pozitivno vplivata na luščilno trdnost kompozitne folije. Teoretično velja, da višja kot je temperatura staranja in daljši kot je čas staranja, višja je stopnja zaključka reakcije in boljši je učinek utrjevanja. Če je v dejanskem procesu nanašanja proizvodnje mogoče znižati temperaturo staranja in skrajšati čas staranja, je najbolje, da se staranje ne zahteva, rezanje in pakiranje v vrečke pa se lahko izvedeta, ko je stroj izklopljen. To ne more le doseči ciljev zelenega varstva okolja in zmanjšanja emisij z nizkimi emisijami ogljika, temveč tudi prihraniti stroške proizvodnje in izboljšati učinkovitost proizvodnje.

Ta študija je namenjena sintezi nove vrste poliuretanskega lepila, ki ima primerno viskoznost in življenjsko dobo lepilnega diska med proizvodnjo in uporabo, se lahko hitro strdi pri nizkih temperaturah, po možnosti brez visoke temperature, in ne vpliva na učinkovitost različnih indikatorjev sestavljene fleksibilne embalaže.

1.1 Eksperimentalni materiali Adipinska kislina, sebacinska kislina, etilen glikol, neopentil glikol, dietilen glikol, TDI, HDI trimer, laboratorijsko izdelan hiperrazvejan polimer, etil acetat, polietilenska folija (PE), poliestrska folija (PET), aluminijasta folija (AL).
1.2 Eksperimentalni instrumenti Namizna električna pečica za sušenje zraka s konstantno temperaturo: DHG-9203A, Shanghai Yiheng Scientific Instrument Co., Ltd.; Rotacijski viskozimeter: NDJ-79, Shanghai Renhe Keyi Co., Ltd.; Univerzalni natezni preskusni stroj: XLW, Labthink; Termogravimetrični analizator: TG209, NETZSCH, Nemčija; Tester za toplotno tesnjenje: SKZ1017A, Jinan Qingqiang Electromechanical Co., Ltd.
1.3 Metoda sinteze
1) Priprava predpolimera: Bučko s štirimi grli temeljito osušite in vanjo pretočite N2, nato dodajte izmerjene majhne molekule poliola in polikisline v bučko s štirimi grli in začnite mešati. Ko temperatura doseže nastavljeno temperaturo in je količina vode blizu teoretične količine vode, vzemite določeno količino vzorca za test vrednosti kisline. Ko je vrednost kisline ≤20 mg/g, začnite naslednji korak reakcije; dodajte 100 × 10-6 odmerjenega katalizatorja, priključite vakuumsko izpušno cev in zaženite vakuumsko črpalko, nadzirajte stopnjo izpusta alkohola s stopnjo vakuuma, ko je dejanski izpust alkohola blizu teoretičnega izhoda alkohola, vzemite določen vzorec za preizkus hidroksilne vrednosti in prekinite reakcijo, ko hidroksilna vrednost ustreza konstrukcijskim zahtevam. Pridobljeni poliuretanski predpolimer je pakiran za uporabo v pripravljenosti.
2) Priprava poliuretanskega lepila na osnovi topil: Dodajte odmerjeni poliuretanski predpolimer in etil ester v bučko s štirimi grli, segrejte in premešajte, da se enakomerno razpršijo, nato dodajte izmerjeni TDI v bučko s štirimi grli, pustite na toplem 1,0 h, nato dodajte domači hiperrazvejani polimer v laboratoriju in nadaljujte z reakcijo 2,0 h, počasi dodajte HDI trimer po kapljicah v bučko s štirimi grli, hranite na toplem 2,0 h, vzemite vzorce za testiranje vsebnosti NCO, ohladite in sprostite materiale za pakiranje, ko je vsebnost NCO kvalificirana.
3) Suho laminiranje: Zmešajte etil acetat, glavno sredstvo in utrjevalnik v določenem razmerju in enakomerno premešajte, nato nanesite in pripravite vzorce na stroju za suho laminiranje.

1.4 Karakterizacija testa
1) Viskoznost: Uporabite rotacijski viskozimeter in glejte GB/T 2794-1995 Preskusna metoda za viskoznost lepil;
2) T-trdnost na luščenje: preizkušeno z univerzalnim nateznim preskusnim strojem, ki se nanaša na metodo preskusa trdnosti na luščenje GB/T 8808-1998;
3) Trdnost toplotnega tesnjenja: najprej uporabite tester za toplotno tesnjenje za izvedbo toplotnega tesnjenja, nato pa uporabite univerzalni natezni preskusni stroj za testiranje, glejte GB/T 22638.7-2016 preskusno metodo trdnosti toplotnega tesnjenja;
4) Termogravimetrična analiza (TGA): Test je bil izveden z uporabo termogravimetričnega analizatorja s hitrostjo segrevanja 10 ℃/min in preskusnim temperaturnim območjem od 50 do 600 ℃.

2.1 Spremembe viskoznosti z reakcijskim časom mešanja Viskoznost lepila in življenjska doba gumijastega diska sta pomembna pokazatelja v proizvodnem procesu izdelka. Če je viskoznost lepila previsoka, bo količina nanesenega lepila prevelika, kar vpliva na videz in stroške premaza kompozitne folije; če je viskoznost prenizka, bo količina nanesenega lepila premajhna in črnila ne bo mogoče učinkovito infiltrirati, kar bo vplivalo tudi na videz in učinkovitost lepljenja kompozitne folije. Če je življenjska doba gumijastega diska prekratka, se bo viskoznost lepila, shranjenega v posodi za lepilo, prehitro povečala, lepila ni mogoče gladko nanašati, gumijastega valja pa ni enostavno očistiti; če je življenjska doba gumijastega diska predolga, bo to vplivalo na začetni videz oprijema in učinkovitost lepljenja kompozitnega materiala ter celo na hitrost strjevanja, kar bo vplivalo na proizvodno učinkovitost izdelka.

Ustrezen nadzor viskoznosti in življenjska doba lepilne plošče sta pomembna parametra za dobro uporabo lepil. V skladu s proizvodnimi izkušnjami se glavno sredstvo, etil acetat in utrjevalnik prilagodijo ustrezni vrednosti R in viskoznosti, lepilo pa se valja v rezervoarju za lepilo z gumijastim valjem brez nanašanja lepila na film. Vzorci lepila se vzamejo v različnih časovnih obdobjih za testiranje viskoznosti. Ustrezna viskoznost, ustrezna življenjska doba lepilne plošče in hitro strjevanje pri nizkih temperaturah so pomembni cilji, ki jih med proizvodnjo in uporabo zasledujejo poliuretanska lepila na osnovi topil.

2.2 Vpliv temperature staranja na trdnost lupljenja Proces staranja je najpomembnejši, dolgotrajen, energetsko in prostorsko intenziven proces za fleksibilno embalažo. Ne vpliva samo na stopnjo proizvodnje izdelka, ampak, kar je še pomembneje, vpliva na videz in zmogljivost lepljenja sestavljene fleksibilne embalaže. Ob soočenju z vladnimi cilji "ogljičnega vrha" in "ogljične nevtralnosti" ter hude tržne konkurence sta staranje pri nizkih temperaturah in hitro sušenje učinkovita načina za doseganje nizke porabe energije, zelene proizvodnje in učinkovite proizvodnje.

Kompozitni film PET/AL/PE je bil staran pri sobni temperaturi in pri 40, 50 in 60 ℃. Pri sobni temperaturi je trdnost luščenja notranje plasti AL/PE kompozitne strukture ostala stabilna po 12-urnem staranju in utrjevanje je bilo v bistvu zaključeno; pri sobni temperaturi je trdnost lupljenja zunanje plasti PET/AL visokobarierne kompozitne strukture ostala v bistvu stabilna po staranju 12 ur, kar kaže, da bo filmski material z visoko bariero vplival na utrjevanje poliuretanskega lepila; če primerjamo temperaturne pogoje strjevanja 40, 50 in 60 ℃, ni bilo očitne razlike v hitrosti strjevanja.

V primerjavi z običajnimi poliuretanskimi lepili na osnovi topil na trenutnem trgu je čas staranja pri visoki temperaturi običajno 48 ur ali celo dlje. Poliuretansko lepilo v tej študiji lahko v bistvu zaključi strjevanje strukture z visoko pregrado v 12 urah pri sobni temperaturi. Razvito lepilo ima funkcijo hitrega strjevanja. Uvedba domačih hiperrazvejanih polimerov in večnamenskih izocianatov v lepilo, ne glede na kompozitno strukturo zunanje plasti ali kompozitno strukturo notranje plasti, se trdnost lupljenja pri pogojih sobne temperature ne razlikuje veliko od trdnosti lupljenja v pogojih staranja pri visoki temperaturi, kar kaže, da razvito lepilo nima samo funkcije hitrega strjevanja, ampak ima tudi funkcijo hitrega strjevanja brez visoke temperature.

2.3 Vpliv temperature staranja na trdnost toplotnega spajanja Na značilnosti toplotnega spajanja materialov in dejanski učinek toplotnega spajanja vpliva veliko dejavnikov, kot so oprema za toplotno spajanje, fizikalni in kemični parametri delovanja samega materiala, čas toplotnega spajanja, tlak toplotnega spajanja in temperatura toplotnega spajanja itd. V skladu z dejanskimi potrebami in izkušnjami se določi razumen postopek toplotnega spajanja in parametri ter izvede se preskus trdnosti toplotnega spajanja kompozitne folije po mešanju.

Ko je kompozitna folija tik ob stroju, je trdnost toplotnega spajanja relativno nizka, samo 17 N/(15 mm). V tem času se je lepilo šele začelo strjevati in ne more zagotoviti zadostne sile lepljenja. Trdnost, ki je bila testirana v tem času, je trdnost toplotnega tesnjenja PE folije; ko se čas staranja podaljšuje, se moč toplotnega tesnjenja močno poveča. Trdnost toplotnega spajanja po 12-urnem staranju je v bistvu enaka kot po 24 in 48 urah, kar kaže, da je strjevanje v bistvu zaključeno v 12 urah, kar zagotavlja zadostno lepljenje različnih filmov, kar ima za posledico povečano trdnost toplotnega spajanja. Iz krivulje spreminjanja trdnosti toplotnega tesnila pri različnih temperaturah je razvidno, da pri enakih pogojih časa staranja ni velike razlike v trdnosti toplotnega spajanja med staranjem pri sobni temperaturi in pogoji 40, 50 in 60 ℃. S staranjem pri sobni temperaturi lahko popolnoma dosežemo učinek staranja pri visoki temperaturi. Fleksibilna struktura embalaže, sestavljena s tem razvitim lepilom, ima dobro toplotno tesnilno trdnost v pogojih staranja pri visoki temperaturi.

2.4 Toplotna stabilnost strjenega filma Med uporabo fleksibilne embalaže je potrebno toplotno varjenje in izdelava vrečk. Poleg toplotne stabilnosti samega filmskega materiala toplotna stabilnost utrjene poliuretanske folije določa učinkovitost in videz končnega izdelka fleksibilne embalaže. Ta študija uporablja metodo toplotne gravimetrične analize (TGA) za analizo toplotne stabilnosti strjenega poliuretanskega filma.

Utrjena poliuretanska folija ima dva očitna vrha izgube teže pri preskusni temperaturi, ki ustrezata termični razgradnji trdega in mehkega segmenta. Temperatura termične razgradnje mehkega segmenta je razmeroma visoka, toplotna izguba teže pa se začne pojavljati pri 264 °C. Pri tej temperaturi lahko izpolnjuje temperaturne zahteve trenutnega postopka toplotnega tesnjenja mehke embalaže in lahko izpolni temperaturne zahteve proizvodnje avtomatskega pakiranja ali polnjenja, prevoza zabojnikov na dolge razdalje in postopka uporabe; temperatura termične razgradnje trdega segmenta je višja in doseže 347 °C. Razvito lepilo brez strjevanja pri visokih temperaturah ima dobro toplotno stabilnost. Asfaltna mešanica AC-13 z jekleno žlindro se je povečala za 2,1 %.

3) Ko vsebnost jeklene žlindre doseže 100 %, to je, ko posamezna velikost delcev od 4,75 do 9,5 mm popolnoma nadomesti apnenec, je vrednost preostale stabilnosti asfaltne mešanice 85,6 %, kar je 0,5 % višje kot pri asfaltni mešanici AC-13 brez jeklene žlindre; razmerje cepilne trdnosti je 80,8 %, kar je za 0,5 % več kot pri asfaltni mešanici AC-13 brez jeklene žlindre. Dodatek ustrezne količine jeklene žlindre lahko učinkovito izboljša preostalo stabilnost in razmerje cepitvene trdnosti asfaltne mešanice iz jeklene žlindre AC-13 in lahko učinkovito izboljša vodno stabilnost asfaltne mešanice.

1) V normalnih pogojih uporabe je začetna viskoznost poliuretanskega lepila na osnovi topil, pripravljenega z uvedbo domačih hiperrazvejanih polimerov in večnamenskih poliizocianatov, okoli 1500 mPa·s, kar ima dobro viskoznost; življenjska doba lepilne plošče doseže 60 min, kar lahko v celoti izpolni zahteve glede časa delovanja podjetij za fleksibilno embalažo v proizvodnem procesu.

2) Iz trdnosti luščenja in trdnosti toplotnega spajanja je razvidno, da se lahko pripravljeno lepilo hitro strdi pri sobni temperaturi. Ni velike razlike v hitrosti strjevanja pri sobni temperaturi in pri 40, 50 in 60 ℃, prav tako ni velike razlike v moči lepljenja. To lepilo se lahko popolnoma strdi brez visoke temperature in se lahko hitro strdi.

3) Analiza TGA kaže, da ima lepilo dobro toplotno stabilnost in lahko izpolnjuje temperaturne zahteve med proizvodnjo, transportom in uporabo.