Нов вид полиуретанско лепило беше подготвено со употреба на полиациди со мали молекули и полиоли со мали молекули како основни суровини за подготовка на преполимери. За време на процесот на продолжување на ланецот, во полиуретанската структура беа внесени хиперразгранети полимери и HDI тримери. Резултатите од тестот покажуваат дека лепилото подготвено во оваа студија има соодветна вискозност, долг век на траење на лепилото, може брзо да се стврдне на собна температура и има добри својства на лепење, јачина на термичко запечатување и термичка стабилност.

Композитната флексибилна амбалажа има предности како што се извонреден изглед, широк опсег на примена, удобен транспорт и ниска цена на пакување. Од нејзиното воведување, таа е широко користена во прехранбената, медицинската, секојдневната хемиска индустрија, електрониката и други индустрии и е длабоко сакана од потрошувачите. Перформансите на композитната флексибилна амбалажа не се поврзани само со филмскиот материјал, туку зависат и од перформансите на композитниот лепак. Полиуретанскиот лепак има многу предности како што се висока јачина на лепење, силна прилагодливост, хигиена и безбедност. Во моментов е главното потпорно лепило за композитна флексибилна амбалажа и е во фокусот на истражување од страна на големите производители на лепила.

Стареењето на висока температура е неопходен процес во подготовката на флексибилно пакување. Со целите на националната политика за „јаглероден врв“ и „јаглеродна неутралност“, зелената заштита на животната средина, намалувањето на ниските емисии на јаглерод, високата ефикасност и заштедата на енергија станаа развојни цели на сите сфери на животот. Температурата и времето на стареење имаат позитивен ефект врз јачината на лупење на композитниот филм. Теоретски, колку е повисока температурата на стареење и колку е подолго времето на стареење, толку е поголема стапката на завршување на реакцијата и толку е подобар ефектот на стврднување. Во реалниот процес на примена на производството, ако температурата на стареење може да се намали и времето на стареење може да се скрати, најдобро е да не се бара стареење, а сечењето и пакувањето во кеси може да се извршат откако машината ќе биде исклучена. Ова не само што може да ги постигне целите на зелена заштита на животната средина и намалување на ниските емисии на јаглерод, туку и да заштеди трошоци за производство и да ја подобри ефикасноста на производството.

Оваа студија има за цел да синтетизира нов вид полиуретанско лепило кое има соодветна вискозност и век на траење на лепилото за време на производството и употребата, може брзо да се стврдне под услови на ниска температура, по можност без висока температура, и не влијае на перформансите на различни индикатори на композитно флексибилно пакување.

1.1 Експериментални материјали Адипинска киселина, себацинска киселина, етилен гликол, неопентил гликол, диетилен гликол, TDI, HDI тример, лабораториски направен хиперразгранет полимер, етил ацетат, полиетиленска фолија (PE), полиестерска фолија (PET), алуминиумска фолија (AL).
1.2 Експериментални инструменти Електрична печка за сушење на воздух со константна температура: DHG-9203A, Shanghai Yiheng Scientific Instrument Co., Ltd.; Ротационен вискозиметар: NDJ-79, Shanghai Renhe Keyi Co., Ltd.; Универзална машина за тестирање на истегнување: XLW, Labthink; Термогравиметриски анализатор: TG209, NETZSCH, Германија; Тестер за топлинско запечатување: SKZ1017A, Jinan Qingqiang Electromechanical Co., Ltd.
1.3 Метод на синтеза
1) Подготовка на преполимер: Темелно исушете ја колбата со четири грла и внесете N2 во неа, потоа додадете ги измерените мали молекули полиол и полиацид во колбата со четири грла и започнете со мешање. Кога температурата ќе ја достигне зададената температура и излезот на вода е блиску до теоретскиот излез на вода, земете одредена количина примерок за тест на киселинска вредност. Кога вредноста на киселината е ≤20 mg/g, започнете го следниот чекор од реакцијата; додадете 100×10-6 дозиран катализатор, поврзете ја вакуумската издувна цевка и стартувајте ја вакуум пумпата, контролирајте ја брзината на излез на алкохол според степенот на вакуум, кога вистинскиот излез на алкохол е блиску до теоретскиот излез на алкохол, земете одредена мостра за тест на хидроксилна вредност и прекинете ја реакцијата кога хидроксилната вредност ги исполнува барањата за дизајн. Добиениот полиуретански преполимер е спакуван за резервна употреба.
2) Подготовка на полиуретанско лепило на база на растворувач: Додадете измерен полиуретански преполимер и етил естер во колба со четири грла, загревајте и мешајте за рамномерно да се дисперзираат, потоа додадете измерен TDI во колбата со четири грла, држете ја топла 1,0 час, потоа додадете го домашно изработениот хиперразгранет полимер во лабораторија и продолжете да реагирате 2,0 часа, полека додадете HDI тример капка по капка во колбата со четири грла, држете ја топла 2,0 часа, земете примероци за да ја тестирате содржината на NCO, изладете и ослободете ги материјалите за пакување откако содржината на NCO ќе биде квалификувана.
3) Сува ламинација: Измешајте етил ацетат, главно средство и средство за стврднување во одреден сооднос и рамномерно промешајте, потоа нанесете и подгответе примероци на машина за сува ламинација.

1.4 Карактеризација на тестот
1) Вискозитет: Користете ротационен вискозиметар и погледнете го GB/T 2794-1995 Метод за тестирање на вискозитет на лепила;
2) Т-јакост на лупење: тестирано со употреба на универзална машина за тестирање на истегнување, со упатување на методот за тестирање на јакост на лупење GB/T 8808-1998;
3) Јачина на топлинско запечатување: прво користете тестер за топлинско запечатување за да извршите топлинско запечатување, а потоа користете универзална машина за тестирање на истегнување за тестирање, погледнете го методот за тестирање на јачината на топлинско запечатување GB/T 22638.7-2016;
4) Термогравиметриска анализа (TGA): Тестот беше спроведен со употреба на термогравиметриски анализатор со брзина на загревање од 10 ℃/мин и опсег на температура на тестирање од 50 до 600 ℃.

2.1 Промени во вискозитетот со времето на реакција на мешање Вискозитетот на лепилото и животниот век на гумениот диск се важни индикатори во процесот на производство на производот. Ако вискозитетот на лепилото е превисок, количината на нанесено лепило ќе биде преголема, што ќе влијае на изгледот и цената на обложување на композитниот филм; ако вискозитетот е пренизок, количината на нанесено лепило ќе биде прениска, а мастилото не може ефикасно да се инфилтрира, што исто така ќе влијае на изгледот и перформансите на лепење на композитниот филм. Ако животниот век на гумениот диск е прекраток, вискозитетот на лепилото складирано во резервоарот за лепило ќе се зголеми пребрзо, а лепилото не може да се нанесе непречено, а гумениот валјак не е лесен за чистење; ако животниот век на гумениот диск е предолг, тоа ќе влијае на почетниот изглед на адхезијата и перформансите на лепење на композитниот материјал, па дури и ќе влијае на брзината на стврднување, со што ќе влијае на ефикасноста на производството на производот.

Соодветната контрола на вискозитетот и животниот век на лепливиот диск се важни параметри за добра употреба на лепилата. Според искуството во производството, главниот агенс, етил ацетатот и средството за стврднување се прилагодуваат на соодветната R вредност и вискозитет, а лепилото се вала во резервоарот за лепило со гумен валјак без нанесување лепак на филмот. Примероците од лепилото се земаат во различни временски периоди за тестирање на вискозитетот. Соодветниот вискозитет, соодветниот век на траење на лепливиот диск и брзото стврднување под услови на ниска температура се важни цели што ги постигнуваат полиуретанските лепила на база на растворувачи за време на производството и употребата.

2.2 Влијание на температурата на стареење врз јачината на лупење Процесот на стареење е најважниот, најдолготрајниот, енергетски интензивен и просторно интензивен процес за флексибилно пакување. Тој не само што влијае на стапката на производство на производот, туку, што е уште поважно, влијае на изгледот и перформансите на лепење на композитното флексибилно пакување. Соочени со целите на владата за „јаглероден врв“ и „јаглеродна неутралност“ и жестоката пазарна конкуренција, стареењето на ниска температура и брзото стврднување се ефикасни начини за постигнување ниска потрошувачка на енергија, зелено производство и ефикасно производство.

PET/AL/PE композитната фолија беше стареена на собна температура и на 40, 50 и 60 ℃. На собна температура, јачината на лупење на внатрешната слојна AL/PE композитната структура остана стабилна по стареење од 12 часа, а стврднувањето беше во основа завршено; на собна температура, јачината на лупење на надворешниот слој PET/AL композитната структура со висока бариера остана во основа стабилна по стареење од 12 часа, што укажува дека материјалот на фолијата со висока бариера ќе влијае на стврднувањето на полиуретанскиот лепак; споредувајќи ги температурните услови на стврднување од 40, 50 и 60 ℃, немаше очигледна разлика во брзината на стврднување.

Во споредба со мејнстрим полиуретанските лепила на база на растворувачи што се достапни на тековниот пазар, времето на стареење на висока температура е генерално 48 часа или дури и подолго. Полиуретанскиот лепило во оваа студија во основа може да го заврши стврднувањето на структурата со висока бариера за 12 часа на собна температура. Развиеното лепило има функција на брзо стврднување. Со воведувањето на домашно изработени хиперразгранети полимери и мултифункционални изоцијанати во лепилото, без оглед на структурата на надворешниот слој на композитот или структурата на внатрешниот слој на композитот, јачината на лупење под услови на собна температура не се разликува многу од јачината на лупење под услови на стареење на висока температура, што укажува дека развиеното лепило не само што има функција на брзо стврднување, туку има и функција на брзо стврднување без висока температура.

2.3 Влијание на температурата на стареење врз цврстината на термичкото запечатување Карактеристиките на термичкото запечатување на материјалите и самиот ефект на термичко запечатување се под влијание на многу фактори, како што се опремата за термичко запечатување, физичките и хемиските параметри на самиот материјал, времето на термичко запечатување, притисокот на термичкото запечатување и температурата на термичкото запечатување итн. Според реалните потреби и искуство, се утврдува разумен процес и параметри на термичко запечатување, а се спроведува и тест за цврстина на термичко запечатување на композитниот филм по спојувањето.

Кога композитната фолија е веднаш надвор од машината, јачината на термичко запечатување е релативно ниска, само 17 N/(15 mm). Во овој момент, лепилото штотуку почнало да се стврднува и не може да обезбеди доволна сила на лепење. Јачината што се тестира во овој момент е јачината на термичко запечатување на PE филмот; како што времето на стареење се зголемува, јачината на термичко запечатување нагло се зголемува. Јачината на термичко запечатување по стареење од 12 часа е во основа иста како и по 24 и 48 часа, што укажува дека стврднувањето е во основа завршено за 12 часа, обезбедувајќи доволно лепење за различни филмови, што резултира со зголемена јачина на термичко запечатување. Од кривата на промена на јачината на термичко запечатување на различни температури, може да се види дека под исти услови на стареење, нема голема разлика во јачината на термичко запечатување помеѓу стареењето на собна температура и условите на 40, 50 и 60 ℃. Стареењето на собна температура може целосно да го постигне ефектот на стареење на висока температура. Флексибилната структура на пакувањето составена со ова развиено лепило има добра јачина на термичко запечатување под услови на стареење на висока температура.

2.4 Термичка стабилност на стврдната фолија За време на употребата на флексибилно пакување, потребно е термичко запечатување и изработка на кеси. Покрај термичката стабилност на самиот филмски материјал, термичката стабилност на стврднатата полиуретанска фолија ги одредува перформансите и изгледот на готовиот производ од флексибилно пакување. Оваа студија го користи методот на термичка гравиметриска анализа (TGA) за анализа на термичката стабилност на стврднатата полиуретанска фолија.

Стврднатиот полиуретански филм има два очигледни врвови на губење на тежина на тест температурата, што одговараат на термичкото распаѓање на тврдиот и мекиот сегмент. Температурата на термичко распаѓање на мекиот сегмент е релативно висока, а термичкото губење на тежина започнува на 264°C. На оваа температура, може да ги задоволи температурните барања на тековниот процес на термичко запечатување на меко пакување и може да ги задоволи температурните барања на производството на автоматско пакување или полнење, транспорт на контејнери на долги растојанија и процесот на употреба; температурата на термичко распаѓање на тврдиот сегмент е повисока, достигнувајќи 347°C. Развиеното лепило без стврднување на висока температура има добра термичка стабилност. Асфалтната смеса AC-13 со челична згура се зголеми за 2,1%.

3) Кога содржината на челична згура ќе достигне 100%, односно кога големината на поединечните честички од 4,75 до 9,5 mm целосно го заменува варовникот, вредноста на преостанатата стабилност на асфалтната смеса е 85,6%, што е за 0,5% повисока од онаа на асфалтната смеса AC-13 без челична згура; коефициентот на цврстина на кинење е 80,8%, што е за 0,5% повисока од онаа на асфалтната смеса AC-13 без челична згура. Додавањето на соодветна количина челична згура може ефикасно да ја подобри преостанатата стабилност и коефициентот на цврстина на кинење на асфалтната смеса од челична згура AC-13, и може ефикасно да ја подобри водостабилноста на асфалтната смеса.

1) Под нормални услови на употреба, почетната вискозност на полиуретанскиот лепак на база на растворувач подготвен со воведување на домашно изработени хиперразгранети полимери и мултифункционални полиизоцијанати е околу 1500mPa·s, што има добра вискозност; животниот век на лепливиот диск достигнува 60 минути, што може целосно да ги задоволи барањата за работно време на компаниите за флексибилно пакување во процесот на производство.

2) Од јачината на лупење и јачината на термичко запечатување може да се види дека подготвениот лепак може брзо да се стврдне на собна температура. Нема голема разлика во брзината на стврднување на собна температура и на 40, 50 и 60 ℃, а нема голема разлика и во јачината на лепење. Овој лепак може целосно да се стврдне без висока температура и може брзо да се стврдне.

3) TGA анализата покажува дека лепилото има добра термичка стабилност и може да ги задоволи температурните барања за време на производството, транспортот и употребата.