Беше получен нов тип полиуретаново лепило чрез използване на поликиселини с малка молекула и полиоли с малка молекула като основни суровини за получаване на преполимери. По време на процеса на удължаване на веригата хиперразклонени полимери и HDI тримери бяха въведени в полиуретановата структура. Резултатите от теста показват, че лепилото, приготвено в това изследване, има подходящ вискозитет, дълъг живот на лепилния диск, може бързо да се втвърди при стайна температура и има добри свързващи свойства, сила на топлинно запечатване и термична стабилност.

Композитната гъвкава опаковка има предимствата на изискан външен вид, широк обхват на приложение, удобен транспорт и ниска цена на опаковката. От въвеждането си той се използва широко в хранително-вкусовата, медицинската, ежедневната химия, електрониката и други индустрии и е силно обичан от потребителите. Ефективността на композитните гъвкави опаковки не е свързана само с филмовия материал, но зависи и от ефективността на композитното лепило. Полиуретановото лепило има много предимства като висока якост на залепване, силна регулируемост, хигиена и безопасност. Понастоящем това е основното поддържащо лепило за композитни гъвкави опаковки и е в центъра на изследванията на големите производители на лепила.

Стареенето при висока температура е незаменим процес при изготвянето на гъвкави опаковки. С целите на националната политика за „въглероден пик“ и „въглеродна неутралност“, екологичната защита на околната среда, намаляването на емисиите с ниски въглеродни емисии и високата ефективност и спестяването на енергия се превърнаха в цели за развитие на всички сфери на живота. Температурата и времето на стареене имат положителен ефект върху якостта на отлепване на композитния филм. Теоретично, колкото по-висока е температурата на стареене и колкото по-дълго е времето на стареене, толкова по-висока е степента на завършване на реакцията и толкова по-добър е ефектът на втвърдяване. В действителния производствен процес на приложение, ако температурата на стареене може да бъде понижена и времето на стареене може да бъде съкратено, най-добре е да не се изисква стареене, а нарязването и пакетирането в торби могат да се извършват след като машината е изключена. Това може не само да постигне целите за екологична защита на околната среда и намаляване на емисиите с ниски въглеродни емисии, но също така да спести производствени разходи и да подобри ефективността на производството.

Това изследване има за цел да синтезира нов тип полиуретаново лепило, което има подходящ вискозитет и живот на лепилния диск по време на производство и употреба, може да се втвърди бързо при условия на ниска температура, за предпочитане без висока температура, и не влияе върху работата на различни показатели на композитни гъвкави опаковки.

1.1 Експериментални материали Адипинова киселина, себацинова киселина, етилен гликол, неопентил гликол, диетилен гликол, TDI, HDI тример, лабораторно произведен хиперразклонен полимер, етил ацетат, полиетиленов филм (PE), полиестерен филм (PET), алуминиево фолио (AL).
1.2 Експериментални инструменти Настолна електрическа пещ за сушене на въздух с постоянна температура: DHG-9203A, Shanghai Yiheng Scientific Instrument Co., Ltd.; Ротационен вискозиметър: NDJ-79, Shanghai Renhe Keyi Co., Ltd.; Универсална машина за изпитване на опън: XLW, Labthink; Термогравиметричен анализатор: TG209, NETZSCH, Германия; Тестер за термозапечатване: SKZ1017A, Jinan Qingqiang Electromechanical Co., Ltd.
1.3 Метод на синтез
1) Приготвяне на преполимер: Изсушете старателно колбата с четири гърла и прекарайте N2 в нея, след това добавете измерената малка молекула полиол и поликиселина в колбата с четири гърла и започнете да разбърквате. Когато температурата достигне зададената температура и изходната вода е близка до теоретичната изходна вода, вземете определено количество проба за тест за киселинна стойност. Когато киселинната стойност е ≤20 mg/g, започнете следващия етап на реакцията; добавете 100 × 10-6 измерен катализатор, свържете вакуумната изходна тръба и стартирайте вакуумната помпа, контролирайте дебита на алкохол чрез степента на вакуум, когато действителният дебит на алкохол е близо до теоретичния дебит на алкохол, вземете определена проба за тест за хидроксилна стойност и прекратете реакцията, когато хидроксилната стойност отговаря на проектните изисквания. Полученият полиуретанов преполимер се опакова за резервна употреба.
2) Приготвяне на полиуретаново лепило на базата на разтворител: Добавете измерен полиуретанов преполимер и етилов естер в колба с четири гърла, загрейте и разбъркайте, за да се диспергира равномерно, след това добавете измерения TDI в колбата с четири гърла, загрейте за 1,0 h, след това добавете домашния хиперразклонен полимер в лабораторията и продължете да реагирате в продължение на 2,0 h, бавно добавете HDI тример се накапва в колбата с четири гърла, поддържа се на топло за 2,0 часа, вземат се проби за тестване на съдържанието на NCO, охлажда се и се освобождават материалите за опаковане, след като съдържанието на NCO бъде окачествено.
3) Сухо ламиниране: Смесете етил ацетат, основен агент и втвърдител в определена пропорция и разбъркайте равномерно, след това нанесете и подгответе проби върху машина за сухо ламиниране.

1.4 Тестова характеристика
1) Вискозитет: Използвайте ротационен вискозиметър и вижте GB/T 2794-1995 Метод за изпитване на вискозитет на лепила;
2) Т-образна якост на отлепване: тествана с помощта на универсална машина за изпитване на опън, позовавайки се на GB/T 8808-1998 метод за изпитване на якост на отлепване;
3) Якост на топлинно запечатване: първо използвайте тестер за топлинно запечатване, за да извършите топлинно запечатване, след това използвайте универсална машина за изпитване на опън, за да тествате, вижте GB/T 22638.7-2016 метод за изпитване за якост на топлинно запечатване;
4) Термогравиметричен анализ (TGA): Тестът беше извършен с помощта на термогравиметричен анализатор със скорост на нагряване от 10 ℃ /min и тестов температурен диапазон от 50 до 600 ℃.

2.1 Промени във вискозитета с времето за реакция на смесване Вискозитетът на лепилото и животът на гумения диск са важни показатели в производствения процес на продукта. Ако вискозитетът на лепилото е твърде висок, количеството на нанесеното лепило ще бъде твърде голямо, което ще повлияе на външния вид и цената на покритието на композитния филм; ако вискозитетът е твърде нисък, количеството на нанесеното лепило ще бъде твърде малко и мастилото не може да бъде ефективно инфилтрирано, което също ще повлияе на външния вид и ефективността на свързване на композитния филм. Ако животът на гумения диск е твърде кратък, вискозитетът на лепилото, съхранявано в резервоара за лепило, ще се увеличи твърде бързо и лепилото не може да се нанася гладко, а гумената ролка не се почиства лесно; ако животът на гумения диск е твърде дълъг, това ще повлияе на първоначалния външен вид на адхезията и ефективността на свързване на композитния материал и дори ще повлияе на скоростта на втвърдяване, като по този начин ще повлияе на производствената ефективност на продукта.

Подходящият контрол на вискозитета и животът на лепилния диск са важни параметри за доброто използване на лепилата. Според производствения опит основният агент, етилацетатът и втвърдителят се регулират до подходящата R стойност и вискозитет и лепилото се търкаля в резервоара за лепило с гумена ролка, без да се нанася лепило върху филма. Пробите от лепило се вземат в различни периоди от време за тестване на вискозитета. Подходящият вискозитет, подходящият живот на лепилния диск и бързото втвърдяване при ниски температурни условия са важни цели, преследвани от полиуретанови лепила на базата на разтворители по време на производство и употреба.

2.2 Ефект на температурата на стареене върху якостта на отлепване Процесът на стареене е най-важният, отнемащ време, енергоемък и пространствено интензивен процес за гъвкави опаковки. Това не само влияе върху скоростта на производство на продукта, но по-важното е, че влияе върху външния вид и ефективността на свързване на композитната гъвкава опаковка. Изправени пред целите на правителството за „въглероден пик“ и „въглероден неутралитет“ и ожесточената пазарна конкуренция, стареенето при ниски температури и бързото втвърдяване са ефективни начини за постигане на ниска консумация на енергия, зелено производство и ефективно производство.

Композитният филм PET/AL/PE беше остарял при стайна температура и при 40, 50 и 60 ℃. При стайна температура, якостта на обелване на вътрешния слой AL/PE композитна структура остава стабилна след стареене в продължение на 12 часа и втвърдяването е основно завършено; при стайна температура якостта на отлепване на външния слой PET/AL високобариерна композитна структура остава основно стабилна след стареене в продължение на 12 часа, което показва, че високобариерен филмов материал ще повлияе на втвърдяването на полиуретановото лепило; сравнявайки температурните условия на втвърдяване от 40, 50 и 60 ℃, нямаше очевидна разлика в скоростта на втвърдяване.

В сравнение с основните полиуретанови лепила на базата на разтворители на текущия пазар, времето за стареене при висока температура обикновено е 48 часа или дори повече. Полиуретановото лепило в това изследване може основно да завърши втвърдяването на структурата с висока бариера за 12 часа при стайна температура. Разработеното лепило има функция за бързо втвърдяване. Въвеждането на домашни хиперразклонени полимери и многофункционални изоцианати в лепилото, независимо от композитната структура на външния слой или композитната структура на вътрешния слой, якостта на обелване при условия на стайна температура не се различава много от якостта на обелване при условия на стареене при висока температура, което показва, че разработеното лепило не само има функцията за бързо втвърдяване, но също така има функцията за бързо втвърдяване без висока температура.

2.3 Ефект от температурата на стареене върху якостта на топлинно запечатване Характеристиките на топлинно запечатване на материалите и действителният ефект на топлинно запечатване се влияят от много фактори, като оборудване за топлинно запечатване, физични и химични параметри на самия материал, време за топлинно запечатване, налягане на топлинно запечатване и температура на топлинно запечатване и т.н. Според действителните нужди и опит се фиксират разумен процес и параметри на топлинно запечатване и се провежда тест за якост на топлинно запечатване на композитния филм след смесване.

Когато композитният филм е точно от машината, якостта на топлинно запечатване е относително ниска, само 17 N/(15 mm). По това време лепилото току-що е започнало да се втвърдява и не може да осигури достатъчна сила на свързване. Тестваната сила в този момент е якостта на топлинно запечатване на PE фолиото; тъй като времето за стареене се увеличава, силата на топлинно запечатване се увеличава рязко. Силата на топлинно запечатване след стареене в продължение на 12 часа е основно същата като тази след 24 и 48 часа, което показва, че втвърдяването е основно завършено за 12 часа, осигурявайки достатъчно свързване за различни филми, което води до повишена якост на топлинно запечатване. От кривата на промяна на якостта на топлинно запечатване при различни температури може да се види, че при едни и същи условия на време на стареене няма голяма разлика в якостта на топлинно запечатване между стареене при стайна температура и условия на 40, 50 и 60 ℃. Стареенето при стайна температура може напълно да постигне ефекта на стареене при висока температура. Гъвкавата структура на опаковката, съставена от това разработено лепило, има добра якост на топлинно запечатване при условия на стареене при висока температура.

2.4 Термична стабилност на втвърденото фолио По време на използването на гъвкави опаковки се изисква топлинно запечатване и направа на торбички. В допълнение към термичната стабилност на самия филмов материал, термичната стабилност на втвърденото полиуретаново фолио определя производителността и външния вид на готовия гъвкав опаковъчен продукт. Това изследване използва метода на термичен гравиметричен анализ (TGA) за анализ на термичната стабилност на втвърдения полиуретанов филм.

Втвърденият полиуретанов филм има два очевидни пика на загуба на тегло при температурата на изпитване, съответстващи на термичното разлагане на твърдия сегмент и мекия сегмент. Температурата на термично разлагане на мекия сегмент е сравнително висока и термичната загуба на тегло започва да настъпва при 264°C. При тази температура той може да отговори на температурните изисквания на текущия процес на топлинно запечатване на меки опаковки и може да отговори на температурните изисквания на производството на автоматично опаковане или пълнене, транспортиране на контейнери на дълги разстояния и процеса на използване; температурата на термично разлагане на твърдия сегмент е по-висока, достигайки 347°C. Разработеното лепило без втвърдяване при висока температура има добра термична стабилност. Асфалтовата смес АС-13 със стоманена шлака се увеличава с 2,1%.

3) Когато съдържанието на стоманена шлака достигне 100%, т.е. когато единичният размер на частиците от 4,75 до 9,5 mm напълно замени варовика, стойността на остатъчната стабилност на асфалтовата смес е 85,6%, което е с 0,5% по-висока от тази на асфалтовата смес AC-13 без стоманена шлака; коефициентът на якост на разцепване е 80,8%, което е с 0,5% по-високо от това на асфалтовата смес AC-13 без стоманена шлака. Добавянето на подходящо количество стоманена шлака може ефективно да подобри остатъчната стабилност и съотношението на якост на разцепване на асфалтовата смес от стоманена шлака AC-13 и може ефективно да подобри водоустойчивостта на асфалтовата смес.

1) При нормални условия на употреба първоначалният вискозитет на полиуретановото лепило на основата на разтворител, получено чрез въвеждане на домашни хиперразклонени полимери и многофункционални полиизоцианати, е около 1500mPa·s, което има добър вискозитет; животът на залепващия диск достига 60 минути, което може напълно да отговори на изискванията за работно време на компаниите за гъвкави опаковки в производствения процес.

2) Може да се види от якостта на отлепване и якостта на топлинно запечатване, че приготвеното лепило може да се втвърди бързо при стайна температура. Няма голяма разлика в скоростта на втвърдяване при стайна температура и при 40, 50 и 60 ℃, както и няма голяма разлика в силата на свързване. Това лепило може да се втвърди напълно без висока температура и може да се втвърди бързо.

3) TGA анализът показва, че лепилото има добра термична стабилност и може да отговори на температурните изисквания по време на производство, транспортиране и употреба.