Нови тип полиуретанског лепка је припремљен коришћењем поликиселина малих молекула и полиола малих молекула као основних сировина за припрему преполимера. Током процеса продужавања ланца, хиперразгранати полимери и HDI тримери су уведени у структуру полиуретана. Резултати испитивања показују да лепак припремљен у овој студији има одговарајућу вискозност, дуг век трајања лепљивог диска, може се брзо стврднути на собној температури и има добра својства лепљења, чврстоћу термичког заптивања и термичку стабилност.

Композитна флексибилна амбалажа има предности изузетног изгледа, широког спектра примене, практичног транспорта и ниских трошкова паковања. Од свог увођења, широко се користи у прехрамбеној, медицинској, свакодневној хемијској, електронској и другим индустријама, и веома је популарна међу потрошачима. Перформансе композитне флексибилне амбалаже нису само повезане са материјалом фолије, већ зависе и од перформанси композитног лепка. Полиуретански лепак има многе предности као што су висока чврстоћа лепљења, јака подесивост, хигијена и безбедност. Тренутно је главни носећи лепак за композитну флексибилну амбалажу и фокус истраживања главних произвођача лепкова.

Старење на високим температурама је неопходан процес у припреми флексибилне амбалаже. Са циљевима националне политике „угљеничног врха“ и „угљеничног неутралитета“, зелена заштита животне средине, смањење емисије угљеника са ниском емисијом, као и висока ефикасност и уштеда енергије постали су развојни циљеви свих сфера живота. Температура старења и време старења позитивно утичу на чврстоћу композитног филма на љуштење. Теоретски, што је температура старења виша и време старења дуже, већа је брзина завршетка реакције и бољи је ефекат очвршћавања. У стварном процесу производње, ако се температура старења може снизити и време старења скратити, најбоље је да се старење не захтева, а сечење и паковање у вреће се могу обавити након што је машина искључена. Ово не само да може постићи циљеве зелене заштите животне средине и смањења емисије угљеника са ниском емисијом, већ и уштедети трошкове производње и побољшати ефикасност производње.

Ова студија има за циљ да синтетише нову врсту полиуретанског лепка који има одговарајући вискозитет и век трајања лепљивог диска током производње и употребе, може се брзо стврднути на ниским температурама, пожељно без високих температура, и не утиче на перформансе различитих индикатора композитне флексибилне амбалаже.

1.1 Експериментални материјали Адипинска киселина, себацинска киселина, етилен гликол, неопентил гликол, диетилен гликол, TDI, HDI тример, лабораторијски направљен хиперразгранати полимер, етил ацетат, полиетиленски филм (PE), полиестерски филм (PET), алуминијумска фолија (AL).
1.2 Експериментални инструменти Стона електрична сушара на ваздуху са константном температуром: DHG-9203A, Shanghai Yiheng Scientific Instrument Co., Ltd.; Ротациони вискозиметар: NDJ-79, Shanghai Renhe Keyi Co., Ltd.; Универзална машина за испитивање затезања: XLW, Labthink; Термогравиметријски анализатор: TG209, NETZSCH, Немачка; Тестер топлотног затварања: SKZ1017A, Jinan Qingqiang Electromechanical Co., Ltd.
1.3 Метод синтезе
1) Припрема преполимера: Добро осушите боцу са четири грла и пропустите N2 у њу, затим додајте измерени мали молекул полиола и поликиселине у боцу са четири грла и почните са мешањем. Када температура достигне подешену температуру и количина воде је близу теоријске количине воде, узмите одређену количину узорка за испитивање киселости. Када је киселост ≤20 мг/г, започните следећи корак реакције; додајте 100×10-6 дозирани катализатор, повежите вакуумску излазну цев и покрените вакуум пумпу, контролишите брзину излаза алкохола степеном вакуума, када је стварна количина алкохола близу теоријске количине алкохола, узмите одређени узорак за испитивање хидроксилне вредности и прекините реакцију када хидроксилна вредност испуни пројектоване захтеве. Добијени полиуретански преполимер је упакован за употребу у стању приправности.
2) Припрема полиуретанског лепка на бази растварача: Додати измерени полиуретански преполимер и етил естар у тиквицу са четири грла, загрејати и мешати да се равномерно распореде, затим додати измерени ТДИ у тиквицу са четири грла, држати на топлоти 1,0 сат, затим додати домаћи хиперразгранати полимер у лабораторији и наставити реакцију 2,0 сата, полако додавати ХДИ тример кап по кап у тиквицу са четири грла, држати на топлоти 2,0 сата, узети узорке за испитивање садржаја НЦО, охладити и отпустити материјале за паковање након што се квалификује садржај НЦО.
3) Сува ламинација: Помешати етил ацетат, главно средство и средство за стврдњавање у одређеној пропорцији и равномерно промешати, затим нанети и припремити узорке на машини за суву ламинацију.

1.4 Карактеризација теста
1) Вискозитет: Користите ротациони вискозиметар и погледајте GB/T 2794-1995 Метода испитивања вискозности лепкова;
2) Т-чврстоћа љуштења: тестирана помоћу универзалне машине за испитивање затезања, позивајући се на методу испитивања чврстоће љуштења GB/T 8808-1998;
3) Чврстоћа термичког заптивања: прво користите тестер термичког заптивања да бисте извршили термичко заптивање, а затим користите универзалну машину за испитивање затезања да бисте тестирали, погледајте методу испитивања чврстоће термичког заптивања GB/T 22638.7-2016;
4) Термогравиметријска анализа (TGA): Тест је спроведен помоћу термогравиметријског анализатора са брзином загревања од 10 ℃/мин и температурним опсегом испитивања од 50 до 600 ℃.

2.1 Промене вискозности са временом реакције мешања Вискозност лепка и век трајања гуменог диска су важни индикатори у процесу производње производа. Ако је вискозност лепка превисока, количина нанетог лепка ће бити превелика, што ће утицати на изглед и трошкове премазивања композитне фолије; ако је вискозност прениска, количина нанетог лепка ће бити прениска и мастило се неће ефикасно инфилтрирати, што ће такође утицати на изглед и перформансе лепљења композитне фолије. Ако је век трајања гуменог диска прекратак, вискозност лепка ускладиштеног у резервоару за лепак ће се пребрзо повећати, лепак се не може глатко наносити, а гумени ваљак се не чисти лако; ако је век трајања гуменог диска предугачак, то ће утицати на почетни изглед адхезије и перформансе лепљења композитног материјала, па чак и на брзину стврдњавања, што ће утицати на ефикасност производње производа.

Одговарајућа контрола вискозности и век трајања лепљивог диска су важни параметри за добру употребу лепкова. Према искуству у производњи, главно средство, етил ацетат и средство за стврдњавање се подешавају на одговарајућу R вредност и вискозност, а лепак се ваља у резервоару за лепак гуменим ваљком без наношења лепка на филм. Узорци лепка се узимају у различитим временским периодима за испитивање вискозности. Одговарајућа вискозност, одговарајући век трајања лепљивог диска и брзо стврдњавање под условима ниских температура су важни циљеви које теже полиуретански лепкови на бази растварача током производње и употребе.

2.2 Утицај температуре старења на чврстоћу љуштења Процес старења је најважнији, дуготрајан, енергетски интензиван и просторно интензиван процес за флексибилну амбалажу. Он не само да утиче на брзину производње производа, већ, што је још важније, утиче на изглед и перформансе лепљења композитне флексибилне амбалаже. Суочени са владиним циљевима „угљеничног врха“ и „угљеничног неутралитета“ и жестоком тржишном конкуренцијом, старење на ниским температурама и брзо очвршћавање су ефикасни начини за постизање ниске потрошње енергије, зелене производње и ефикасне производње.

Композитни филм PET/AL/PE је старен на собној температури и на 40, 50 и 60 ℃. На собној температури, чврстоћа љуштења унутрашњег слоја композитне структуре AL/PE остала је стабилна након старења од 12 сати, а очвршћавање је углавном завршено; на собној температури, чврстоћа љуштења спољашњег слоја високобаријерног композитног материјала PET/AL остала је углавном стабилна након старења од 12 сати, што указује да ће високобаријерни филмски материјал утицати на очвршћавање полиуретанског лепка; упоређујући услове температуре очвршћавања од 40, 50 и 60 ℃, није било очигледне разлике у брзини очвршћавања.

У поређењу са главним полиуретанским лепковима на бази растварача који су тренутно доступни на тржишту, време старења на високој температури је генерално 48 сати или чак и дуже. Полиуретански лепак у овој студији може у основи завршити очвршћавање високобаријерне структуре за 12 сати на собној температури. Развијени лепак има функцију брзог очвршћавања. Увођењем домаћих хиперразгранатих полимера и мултифункционалних изоцијаната у лепак, без обзира на спољашњу или унутрашњу композитну структуру слоја, чврстоћа љуштења под условима собне температуре се не разликује много од чврстоће љуштења под условима старења на високој температури, што указује да развијени лепак не само да има функцију брзог очвршћавања, већ има и функцију брзог очвршћавања без високе температуре.

2.3 Утицај температуре старења на чврстоћу топлотног заптивања На карактеристике топлотног заптивања материјала и стварни ефекат топлотног заптивања утичу многи фактори, као што су опрема за топлотно заптивање, физички и хемијски параметри перформанси самог материјала, време топлотног заптивања, притисак топлотног заптивања и температура топлотног заптивања итд. Према стварним потребама и искуству, одређују се разумни процеси и параметри топлотног заптивања, а након мешања се врши испитивање чврстоће топлотног заптивања композитног филма.

Када је композитна фолија одмах ван машине, чврстоћа термичког заптивања је релативно ниска, само 17 N/(15 mm). У овом тренутку, лепак је тек почео да се стврдњава и не може да обезбеди довољну силу лепљења. Чврстоћа тестирана у овом тренутку је чврстоћа термичког заптивања PE фолије; како се време старења повећава, чврстоћа термичког заптивања нагло расте. Чврстоћа термичког заптивања након старења од 12 сати је у основи иста као и након 24 и 48 сати, што указује да је очвршћавање у основи завршено за 12 сати, обезбеђујући довољно лепљења за различите фолије, што резултира повећаном чврстоћом термичког заптивања. Из криве промене чврстоће термичког заптивања на различитим температурама, може се видети да под истим условима времена старења, нема велике разлике у чврстоћи термичког заптивања између старења на собној температури и услова на 40, 50 и 60 ℃. Старење на собној температури може у потпуности постићи ефекат старења на високој температури. Флексибилна структура паковања композитна са овим развијеним лепком има добру чврстоћу термичког заптивања под условима старења на високој температури.

2.4 Термичка стабилност очврслог филма Током употребе флексибилног паковања, потребно је термичко заптивање и израда кеса. Поред термичке стабилности самог материјала фолије, термичка стабилност очврслог полиуретанског филма одређује перформансе и изглед готовог производа флексибилног паковања. Ова студија користи методу термичке гравиметријске анализе (TGA) за анализу термичке стабилности очврслог полиуретанског филма.

Очвршћени полиуретански филм има два очигледна врха губитка тежине на температури испитивања, што одговара термичком разлагању тврдог и меког сегмента. Температура термичког разлагања меког сегмента је релативно висока, а термички губитак тежине почиње да се јавља на 264°C. На овој температури, може да испуни температурне захтеве тренутног процеса термичког заптивања меког паковања, и може да испуни температурне захтеве производње аутоматског паковања или пуњења, транспорта контејнера на велике удаљености и процеса употребе; температура термичког разлагања тврдог сегмента је виша и достиже 347°C. Развијени лепак без стврдњавања на високим температурама има добру термичку стабилност. Асфалтна мешавина AC-13 са челичном згуром повећала се за 2,1%.

3) Када садржај челичне згуре достигне 100%, односно када величина појединачних честица од 4,75 до 9,5 мм потпуно замени кречњак, вредност преостале стабилности асфалтне мешавине је 85,6%, што је 0,5% више него код асфалтне мешавине AC-13 без челичне згуре; однос чврстоће на цепање је 80,8%, што је 0,5% више него код асфалтне мешавине AC-13 без челичне згуре. Додавање одговарајуће количине челичне згуре може ефикасно побољшати однос преостале стабилности и чврстоће на цепање асфалтне мешавине AC-13 са челичном згуром, и може ефикасно побољшати стабилност асфалтне мешавине у води.

1) Под нормалним условима употребе, почетна вискозност полиуретанског лепка на бази растварача, припремљеног увођењем домаћих хиперразгранатих полимера и мултифункционалних полиизоцијаната, је око 1500 мПа·с, што је добар вискозитет; век трајања лепљивог диска достиже 60 минута, што може у потпуности да задовољи захтеве за време рада компанија за флексибилно паковање у производном процесу.

2) Из чврстоће љуштења и чврстоће термичког затварања може се видети да се припремљени лепак може брзо стврднути на собној температури. Нема велике разлике у брзини стврдњавања на собној температури и на 40, 50 и 60 ℃, нити постоји велика разлика у чврстоћи лепљења. Овај лепак се може потпуно стврднути без високе температуре и брзо се стврдњава.

3) ТГА анализа показује да лепак има добру термичку стабилност и да може да испуни температурне захтеве током производње, транспорта и употребе.