Un nou tip de adeziv poliuretanic a fost preparat utilizând poliacizi cu molecule mici și polioli cu molecule mici ca materii prime de bază pentru prepararea prepolimerilor. În timpul procesului de extindere a lanțului, în structura poliuretanică au fost introduși polimeri hiperramificati și trimeri HDI. Rezultatele testului arată că adezivul preparat în acest studiu are o vâscozitate adecvată, o durată lungă de viață a discului adeziv, poate fi întărit rapid la temperatura camerei și are proprietăți bune de lipire, rezistență la etanșare la căldură și stabilitate termică.

Ambalajul flexibil compozit are avantajele unui aspect rafinat, o gamă largă de aplicații, un transport convenabil și un cost redus de ambalare. De la introducerea sa, a fost utilizat pe scară largă în alimente, medicamente, produse chimice zilnice, electronice și alte industrii și este profund iubit de consumatori. Performanța ambalajelor flexibile compozite nu este legată numai de materialul filmului, ci depinde și de performanța adezivului compozit. Adezivul poliuretanic are multe avantaje, cum ar fi rezistența ridicată a lipirii, ajustabilitatea puternică și igiena și siguranță. În prezent, este principalul adeziv de sprijin pentru ambalajele compozite flexibile și punctul central al cercetării de către marii producători de adezivi.

Îmbătrânirea la temperatură înaltă este un proces indispensabil în pregătirea ambalajelor flexibile. Cu obiectivele politicii naționale de „vârf de carbon” și „neutralitate de carbon”, protecția mediului verde, reducerea emisiilor cu emisii scăzute de carbon și eficiența ridicată și economisirea energiei au devenit obiectivele de dezvoltare pentru toate categoriile sociale. Temperatura de îmbătrânire și timpul de îmbătrânire au un efect pozitiv asupra rezistenței la exfoliere a peliculei compozite. Teoretic, cu cât temperatura de îmbătrânire este mai mare și cu cât timpul de îmbătrânire este mai lung, cu atât este mai mare viteza de finalizare a reacției și cu atât efectul de întărire este mai bun. În procesul efectiv de aplicare a producției, dacă temperatura de îmbătrânire poate fi scăzută și timpul de îmbătrânire poate fi scurtat, este mai bine să nu necesitați îmbătrânirea, iar tăierea și însacarea pot fi efectuate după ce mașina este oprită. Acest lucru nu numai că poate atinge obiectivele de protecție a mediului ecologic și de reducere a emisiilor cu emisii scăzute de carbon, dar, de asemenea, poate economisi costurile de producție și poate îmbunătăți eficiența producției.

Acest studiu are scopul de a sintetiza un nou tip de adeziv poliuretanic care are vâscozitate adecvată și durata de viață a discului adeziv în timpul producției și utilizării, se poate întări rapid în condiții de temperatură scăzută, de preferință fără temperatură ridicată și nu afectează performanța diferiților indicatori ai ambalajelor flexibile compozite.

1.1 Materiale experimentale Acid adipic, acid sebacic, etilen glicol, neopentil glicol, dietilen glicol, TDI, trimer HDI, polimer hiperramificat de laborator, acetat de etil, folie de polietilenă (PE), folie de poliester (PET), folie de aluminiu (AL).
1.2 Instrumente experimentale cuptor electric de uscare a aerului cu temperatură constantă de birou: DHG-9203A, Shanghai Yiheng Scientific Instrument Co., Ltd.; Viscozimetru rotativ: NDJ-79, Shanghai Renhe Keyi Co., Ltd.; Mașină universală de încercare la tracțiune: XLW, Labthink; Analizor termogravimetric: TG209, NETZSCH, Germania; Tester de etanșare termică: SKZ1017A, Jinan Qingqiang Electromechanical Co., Ltd.
1.3 Metoda de sinteză
1) Prepararea prepolimerului: Se usucă bine balonul cu patru gâturi și se trece N2 în el, apoi se adaugă moleculă mică măsurată de poliol și poliacid în balonul cu patru gâturi și se începe agitarea. Când temperatura atinge temperatura setată și ieșirea apei este aproape de ieșirea teoretică a apei, luați o anumită cantitate de probă pentru testul de aciditate. Când aciditatea este ≤20 mg/g, începeți următoarea etapă de reacție; adăugați catalizator măsurat 100 × 10-6, conectați conducta de evacuare de vid și porniți pompa de vid, controlați rata de ieșire a alcoolului în funcție de gradul de vid, când producția reală de alcool este aproape de producția de alcool teoretică, luați o anumită probă pentru testul de valoare a hidroxilului și terminați reacția când valoarea hidroxilului îndeplinește cerințele de proiectare. Prepolimerul poliuretanic obținut este ambalat pentru utilizare în standby.
2) Prepararea adezivului poliuretanic pe bază de solvent: se adaugă prepolimer poliuretanic măsurat și ester etilic într-un balon cu patru gâturi, se încălzește și se amestecă pentru a se dispersa uniform, apoi se adaugă TDI măsurat în balonul cu patru gâturi, se ține la cald timp de 1,0 h, apoi se adaugă polimerul hiperramificat de casă în laborator și se adaugă trimerul HD0 h în picătură lent2. balon cu patru gâturi, se menține cald timp de 2,0 ore, se prelevează probe pentru a testa conținutul de NCO, se răcește și se eliberează materialele pentru ambalare după ce conținutul de NCO este calificat.
3) Laminare uscată: Se amestecă acetat de etil, agentul principal și agentul de întărire într-o anumită proporție și se amestecă uniform, apoi se aplică și se prepară mostre pe o mașină de laminare uscată.

1.4 Caracterizarea testului
1) Vâscozitate: Utilizați un viscozimetru rotativ și consultați GB/T 2794-1995 Metoda de testare pentru vâscozitatea adezivilor;
2) Rezistența la decojire în T: testată folosind o mașină universală de testare la tracțiune, referindu-se la metoda de testare a rezistenței la exfoliere GB/T 8808-1998;
3) Rezistența etanșării termice: utilizați mai întâi un tester de etanșare termică pentru a efectua etanșarea termică, apoi utilizați o mașină universală de testare la tracțiune pentru a testa, consultați metoda de testare a rezistenței etanșării termice GB/T 22638.7-2016;
4) Analiza termogravimetrică (TGA): Testul a fost efectuat folosind un analizor termogravimetric cu o viteză de încălzire de 10 ℃ / min și un interval de temperatură de testare de la 50 la 600 ℃.

2.1 Modificări ale vâscozității cu timpul de reacție de amestecare Vâscozitatea adezivului și durata de viață a discului de cauciuc sunt indicatori importanți în procesul de producție a produsului. Dacă vâscozitatea adezivului este prea mare, cantitatea de adeziv aplicată va fi prea mare, afectând aspectul și costul de acoperire al filmului compozit; dacă vâscozitatea este prea scăzută, cantitatea de adeziv aplicată va fi prea mică, iar cerneala nu poate fi infiltrată eficient, ceea ce va afecta, de asemenea, aspectul și performanța de lipire a filmului compozit. Dacă durata de viață a discului de cauciuc este prea scurtă, vâscozitatea adezivului stocat în rezervorul de lipici va crește prea repede, iar adezivul nu poate fi aplicat fără probleme, iar rola de cauciuc nu este ușor de curățat; dacă durata de viață a discului de cauciuc este prea lungă, va afecta aspectul inițial de aderență și performanța de lipire a materialului compozit și chiar va afecta rata de întărire, afectând astfel eficiența producției a produsului.

Controlul adecvat al viscozității și durata de viață a discului adeziv sunt parametri importanți pentru buna utilizare a adezivilor. Conform experienței de producție, agentul principal, acetatul de etil și agentul de întărire sunt ajustate la valoarea R și vâscozitatea corespunzătoare, iar adezivul este rulat în rezervorul de adeziv cu o rolă de cauciuc fără a aplica lipici pe film. Probele de adeziv sunt prelevate la diferite perioade de timp pentru testarea vâscozității. Vâscozitatea adecvată, durata de viață adecvată a discului adeziv și întărirea rapidă în condiții de temperatură scăzută sunt obiective importante urmărite de adezivii poliuretanici pe bază de solvenți în timpul producției și utilizării.

2.2 Efectul temperaturii de îmbătrânire asupra rezistenței la coajă Procesul de îmbătrânire este cel mai important proces, consumator de timp, consumator de energie și de spațiu pentru ambalaj flexibil. Nu numai că afectează rata de producție a produsului, ci și mai important, afectează aspectul și performanța de lipire a ambalajelor flexibile compozite. Confruntați cu obiectivele guvernului de „vârf de carbon” și „neutralitate de carbon” și concurența acerbă pe piață, îmbătrânirea la temperatură scăzută și vindecarea rapidă sunt modalități eficiente de a obține un consum redus de energie, producție ecologică și producție eficientă.

Filmul compozit PET/AL/PE a fost îmbătrânit la temperatura camerei și la 40, 50 și 60 ℃. La temperatura camerei, rezistența la exfoliere a stratului interior al structurii compozite AL/PE a rămas stabilă după îmbătrânire timp de 12 ore, iar întărirea a fost practic finalizată; la temperatura camerei, rezistența la exfoliere a structurii compozite cu barieră înaltă PET/AL a stratului exterior a rămas practic stabilă după îmbătrânire timp de 12 ore, ceea ce indică faptul că materialul film cu barieră înaltă va afecta întărirea adezivului poliuretanic; comparând condițiile de temperatură de întărire de 40, 50 și 60 ℃, nu a existat nicio diferență evidentă în rata de întărire.

În comparație cu adezivii poliuretanici pe bază de solvenți de pe piața actuală, timpul de îmbătrânire la temperatură ridicată este în general de 48 de ore sau chiar mai mult. Adezivul poliuretanic din acest studiu poate finaliza practic întărirea structurii cu barieră înaltă în 12 ore la temperatura camerei. Adezivul dezvoltat are funcția de întărire rapidă. Introducerea polimerilor hiperramificati de casă și izocianați multifuncționali în adeziv, indiferent de structura compozită a stratului exterior sau structura compozită a stratului interior, rezistența la exfoliere în condiții de temperatura camerei nu este mult diferită de rezistența la exfoliere în condiții de îmbătrânire la temperatură înaltă, ceea ce indică faptul că adezivul dezvoltat are nu numai funcția de întărire rapidă, ci și de întărire rapidă fără temperatură ridicată.

2.3 Efectul temperaturii de îmbătrânire asupra rezistenței etanșării termice Caracteristicile etanșării la căldură ale materialelor și efectul real de etanșare termică sunt afectate de mulți factori, cum ar fi echipamentul de etanșare termică, parametrii de performanță fizică și chimică a materialului însuși, timpul de etanșare termică, presiunea etanșării termice și temperatura etanșării termice etc. În funcție de nevoile și experiența actuală, un proces rezonabil de etanșare termică și parametrii sunt fixați, după testarea filmului și a rezistenței compozitelor.

Atunci când filmul compozit este chiar în afara mașinii, rezistența la etanșare este relativ scăzută, doar 17 N/(15 mm). În acest moment, adezivul tocmai a început să se solidifice și nu poate oferi suficientă forță de lipire. Rezistența testată în acest moment este rezistența etanșării la căldură a filmului PE; pe măsură ce timpul de îmbătrânire crește, rezistența termoetanșării crește brusc. Rezistența termoetanșării după îmbătrânire timp de 12 ore este practic aceeași cu cea după 24 și 48 de ore, ceea ce indică faptul că întărirea se finalizează practic în 12 ore, oferind o lipire suficientă pentru diferite filme, rezultând o rezistență crescută a termoetanșării. Din curba de schimbare a rezistenței termoetanșării la diferite temperaturi, se poate observa că, în aceleași condiții de timp de îmbătrânire, nu există o mare diferență în rezistența termoetanșării între îmbătrânirea la temperatura camerei și condițiile de 40, 50 și 60 ℃. Îmbătrânirea la temperatura camerei poate obține complet efectul îmbătrânirii la temperatură ridicată. Structura de ambalare flexibilă compusă cu acest adeziv dezvoltat are o rezistență bună de etanșare termică în condiții de îmbătrânire la temperatură ridicată.

2.4 Stabilitatea termică a filmului întărit În timpul utilizării ambalajelor flexibile, sunt necesare etanșarea termică și fabricarea pungilor. Pe lângă stabilitatea termică a materialului film în sine, stabilitatea termică a filmului poliuretanic întărit determină performanța și aspectul produsului de ambalare flexibil finit. Acest studiu folosește metoda analizei gravimetrice termice (TGA) pentru a analiza stabilitatea termică a filmului de poliuretan întărit.

Filmul de poliuretan întărit are două vârfuri evidente de pierdere în greutate la temperatura de testare, corespunzătoare descompunerii termice a segmentului dur și a segmentului moale. Temperatura de descompunere termică a segmentului moale este relativ ridicată, iar pierderea în greutate termică începe să aibă loc la 264°C. La această temperatură, poate îndeplini cerințele de temperatură ale procesului actual de etanșare termică a ambalajelor moi și poate îndeplini cerințele de temperatură ale producției de ambalare sau umplere automată, transport pe distanțe lungi de containere și procesul de utilizare; temperatura de descompunere termică a segmentului dur este mai mare, ajungând la 347°C. Adezivul dezvoltat fără întărire la temperatură înaltă are o bună stabilitate termică. Amestecul asfaltic AC-13 cu zgură de oțel a crescut cu 2,1%.

3) Când conținutul de zgură de oțel atinge 100%, adică atunci când dimensiunea unei particule de 4,75 până la 9,5 mm înlocuiește complet calcarul, valoarea reziduală a stabilității amestecului asfaltic este de 85,6%, care este cu 0,5% mai mare decât cea a amestecului asfaltic AC-13 fără zgură de oțel; raportul rezistenței la despicare este de 80,8%, ceea ce este cu 0,5% mai mare decât cel al amestecului asfaltic AC-13 fără zgură de oțel. Adăugarea unei cantități adecvate de zgură de oțel poate îmbunătăți în mod eficient stabilitatea reziduală și raportul rezistenței la despicare a amestecului asfaltic de zgură de oțel AC-13 și poate îmbunătăți în mod eficient stabilitatea apei a amestecului asfaltic.

1) În condiții normale de utilizare, vâscozitatea inițială a adezivului poliuretanic pe bază de solvent preparat prin introducerea de polimeri hiperramificati de casă și poliizocianați multifuncționali este de aproximativ 1500 mPa·s, care are o vâscozitate bună; durata de viață a discului adeziv ajunge la 60 de minute, ceea ce poate îndeplini pe deplin cerințele de timp de funcționare ale companiilor de ambalare flexibilă în procesul de producție.

2) Din rezistența la exfoliere și a etanșării termice se poate observa că adezivul preparat se poate întări rapid la temperatura camerei. Nu există o diferență mare în viteza de întărire la temperatura camerei și la 40, 50 și 60 ℃ și nu există nicio diferență mare în rezistența de lipire. Acest adeziv se poate întări complet fără temperatură ridicată și se poate întări rapid.

3) Analiza TGA arată că adezivul are o bună stabilitate termică și poate îndeplini cerințele de temperatură în timpul producției, transportului și utilizării.