Új típusú poliuretán ragasztóanyagot állítottak elő kis molekulájú polisavak és kis molekulájú poliolok felhasználásával a prepolimerek előállításához alapanyagként. A lánchosszabbítás során hiperelágazó polimereket és HDI trimereket vittek be a poliuretán szerkezetbe. A vizsgálati eredmények azt mutatják, hogy az ebben a vizsgálatban elkészített ragasztó megfelelő viszkozitású, hosszú ragasztókorong-élettartamú, szobahőmérsékleten gyorsan kikeményedik, jó kötési tulajdonságokkal, hőszigetelő szilárdsággal és termikus stabilitással rendelkezik.

A kompozit rugalmas csomagolás előnyei a kiváló megjelenés, a széles alkalmazási tartomány, a kényelmes szállítás és az alacsony csomagolási költség. Bevezetése óta széles körben alkalmazzák az élelmiszeriparban, az orvostudományban, a napi vegyiparban, az elektronikai iparban és más iparágakban, és a fogyasztók nagyon szeretik. A kompozit rugalmas csomagolás teljesítménye nem csak a fóliaanyagtól függ, hanem a kompozit ragasztó teljesítményétől is. A poliuretán ragasztónak számos előnye van, mint például a nagy tapadási szilárdság, az erős állíthatóság, valamint a higiénia és a biztonság. Jelenleg ez a fő támogató ragasztó a kompozit flexibilis csomagolásokhoz, és a nagyobb ragasztógyártók kutatásának középpontjában áll.

A magas hőmérsékleten történő érlelés nélkülözhetetlen folyamat a rugalmas csomagolások elkészítésében. A „szén-csúcs” és a „karbonsemlegesség” nemzeti szakpolitikai céljaival a zöld környezetvédelem, az alacsony szén-dioxid-kibocsátás csökkentése, valamint a magas hatékonyság és energiatakarékosság az élet minden területének fejlesztési céljaivá vált. Az öregedési hőmérséklet és az öregedési idő pozitív hatással van a kompozit film leválási szilárdságára. Elméletileg minél magasabb az öregítési hőmérséklet és minél hosszabb az öregítési idő, annál nagyobb a reakció befejeződési sebessége és annál jobb a kikeményedési hatás. A tényleges gyártási alkalmazási folyamatban, ha az öregítési hőmérséklet csökkenthető és az öregítési idő lerövidíthető, a legjobb, ha nem igényel öregítést, és a hasítás és a zsákolás a gép kikapcsolása után is elvégezhető. Ezzel nem csak a zöld környezetvédelem és az alacsony szén-dioxid-kibocsátás csökkentés céljai érhetők el, hanem a termelési költségek is megtakaríthatók és a termelés hatékonysága javítható.

Ez a tanulmány egy új típusú poliuretán ragasztó szintetizálására irányul, amely megfelelő viszkozitással és ragasztótárcsa élettartammal rendelkezik a gyártás és használat során, gyorsan kikeményedik alacsony hőmérsékleten, lehetőleg magas hőmérséklet nélkül, és nem befolyásolja a kompozit rugalmas csomagolások különböző mutatóinak teljesítményét.

1.1 Kísérleti anyagok Adipinsav, szebacinsav, etilénglikol, neopentilglikol, dietilénglikol, TDI, HDI trimer, laboratóriumi gyártású hiperelágazó polimer, etil-acetát, polietilén fólia (PE), poliészter film (PET), alumínium fólia (AL).
1.2 Kísérleti műszerek Asztali elektromos állandó hőmérsékletű légszárító sütő: DHG-9203A, Shanghai Yiheng Scientific Instrument Co., Ltd.; Rotációs viszkoziméter: NDJ-79, Shanghai Renhe Keyi Co., Ltd.; Univerzális szakítógép: XLW, Labthink; Termogravimetriás analizátor: TG209, NETZSCH, Németország; Hőszigetelő teszter: SKZ1017A, Jinan Qingqiang Electromechanical Co., Ltd.
1.3 Szintézis módszer
1) Prepolimer készítése: Szárítsa meg alaposan a négynyakú lombikot és engedjen bele N2-t, majd adja hozzá a kimért kis molekulájú poliolt és polisavat a négynyakú lombikba és kezdje el keverni. Amikor a hőmérséklet eléri a beállított hőmérsékletet, és a vízkibocsátás közel van az elméleti vízhozamhoz, vegyen bizonyos mennyiségű mintát a savérték vizsgálatához. Ha a savérték ≤20 mg/g, kezdjük el a reakció következő lépését; adjunk hozzá 100×10-6 adagolt katalizátort, csatlakoztassuk a vákuum-kipufogócsövet és indítsuk el a vákuumszivattyút, szabályozzuk az alkoholkibocsátási sebességet a vákuumfokkal, amikor a tényleges alkoholkibocsátás közel van az elméleti alkoholkibocsátáshoz, vegyünk egy bizonyos mintát a hidroxilérték vizsgálatához, és állítsuk le a reakciót, ha a hidroxilérték megfelel a tervezési követelményeknek. A kapott poliuretán prepolimert készenléti használatra csomagolják.
2) Oldószer alapú poliuretán ragasztó készítése: Adjunk hozzá kimért poliuretán prepolimert és etil-észtert egy négynyakú lombikba, melegítsük és keverjük, hogy egyenletesen oszlanak el, majd öntsük a mért TDI-t a négynyakú lombikba, tartsuk melegen 1,0 órán keresztül, majd adjuk hozzá a házi hiperelágazású polimert, majd lassan adjuk hozzá a HDI-t, és folytassuk a polimer hozzáadását a HDI-hez. cseppenként a négynyakú lombikba, tartsa melegen 2,0 órán át, vegyen mintát az NCO-tartalom vizsgálatához, hűtse le és engedje el az anyagokat a csomagoláshoz az NCO-tartalom minősítése után.
3) Száraz laminálás: Adott arányban keverje össze az etil-acetátot, a főszert és a térhálósítót, majd egyenletesen keverje össze, majd száraz laminálógépen hordja fel és készítse elő a mintákat.

1.4 Teszt jellemzése
1) Viszkozitás: Használjon rotációs viszkozimétert, és olvassa el a GB/T 2794-1995 számú szabványt. Vizsgálati módszer a ragasztók viszkozitására;
2) T-lehúzási szilárdság: univerzális szakítószilárdság-vizsgáló géppel tesztelve, hivatkozva a GB/T 8808-1998 lefejtési szilárdsági vizsgálati módszerre;
3) Hőzárási szilárdság: először használjon hőzárás tesztelőt a hőzárás elvégzéséhez, majd használjon univerzális szakítógépet a teszteléshez, lásd a GB/T 22638.7-2016 hőzárás szilárdsági vizsgálati módszerét;
4) Termogravimetriás analízis (TGA): A vizsgálatot 10 ℃/perc fűtési sebességű és 50-600 ℃ vizsgálati hőmérséklet-tartományú termogravimetriás analizátorral végeztük.

2.1 A viszkozitás változása a keverési reakcióidővel A ragasztó viszkozitása és a gumikorong élettartama fontos mutató a termék gyártási folyamatában. Ha a ragasztó viszkozitása túl magas, a felvitt ragasztó mennyisége túl nagy lesz, ami befolyásolja a kompozit film megjelenését és bevonási költségét; Ha a viszkozitás túl alacsony, a felvitt ragasztó mennyisége túl alacsony lesz, és a tinta nem tud hatékonyan beszivárogni, ami szintén befolyásolja a kompozit film megjelenését és kötési teljesítményét. Ha a gumikorong élettartama túl rövid, a ragasztótartályban tárolt ragasztó viszkozitása túl gyorsan megnövekszik, és a ragasztót nem lehet simán felvinni, és a gumihenger nem könnyen tisztítható; Ha a gumitárcsa élettartama túl hosszú, az befolyásolja a kompozit anyag kezdeti tapadási megjelenését és kötési teljesítményét, és még a keményedési sebességet is befolyásolja, ezáltal befolyásolja a termék gyártási hatékonyságát.

A megfelelő viszkozitásszabályozás és a ragasztótárcsa élettartama fontos paraméterei a ragasztók jó felhasználásának. A gyártási tapasztalatok szerint a főszert, az etil-acetátot és a térhálósító szert a megfelelő R értékre és viszkozitásra állítják be, és a ragasztótartályban gumihengerrel a ragasztóanyagot ragasztó felhordása nélkül görgetik fel. A ragasztómintákat különböző időpontokban veszik a viszkozitásvizsgálathoz. A megfelelő viszkozitás, a ragasztótárcsa megfelelő élettartama és az alacsony hőmérsékleten történő gyors kikeményedés fontos célja az oldószer alapú poliuretán ragasztóknak a gyártás és a használat során.

2.2 Az öregedési hőmérséklet hatása a héj szilárdságára Az öregedési folyamat a rugalmas csomagolás legfontosabb, időigényes, energia- és helyigényes folyamata. Ez nemcsak a termék gyártási sebességét befolyásolja, hanem ami még fontosabb, befolyásolja a kompozit rugalmas csomagolás megjelenését és ragasztási teljesítményét. A „szén-csúcs” és a „karbonsemlegesség” kormányzati céljaival, valamint az éles piaci versenyrel szemben az alacsony hőmérsékletű öregedés és a gyors kikeményedés hatékony módja az alacsony energiafogyasztás, a zöld termelés és a hatékony termelés elérésének.

A PET/AL/PE kompozit filmet szobahőmérsékleten, 40, 50 és 60 ℃-on öregítették. Szobahőmérsékleten a belső réteg AL/PE kompozit szerkezetének leválási szilárdsága 12 órás öregítés után stabil maradt, és a térhálósodás lényegében befejeződött; szobahőmérsékleten a külső réteg PET/AL magas zárórétegű kompozit szerkezetének leválási szilárdsága 12 órás öregedés után alapvetően stabil maradt, ami azt jelzi, hogy a magas zárórétegű filmanyag befolyásolja a poliuretán ragasztó kikeményedését; a 40, 50 és 60 ℃-os kikeményedési hőmérsékleti viszonyokat összehasonlítva nem volt nyilvánvaló különbség a kikeményedés sebességében.

Összehasonlítva a jelenlegi piacon lévő főbb oldószer alapú poliuretán ragasztókkal, a magas hőmérsékleten történő öregedési idő általában 48 óra vagy még hosszabb. Ebben a vizsgálatban a poliuretán ragasztó alapvetően 12 óra alatt képes befejezni a magas zárórétegű szerkezet kikeményedését szobahőmérsékleten. A kifejlesztett ragasztónak a gyors kötés funkciója van. Házi készítésű hiperelágazó polimerek és multifunkcionális izocianátok ragasztóba való bevezetése, függetlenül a külső réteg kompozit szerkezetétől vagy a belső réteg kompozit szerkezetétől, a leválási szilárdság szobahőmérsékleten nem sokban különbözik a magas hőmérsékletű öregedési körülmények között tapasztalható leválási szilárdságtól, ami azt jelzi, hogy a kifejlesztett ragasztónak nemcsak gyors kikeményedési funkciója van, hanem gyors kikeményedés nélkül is.

2.3 Az öregedési hőmérséklet hatása a hegesztési szilárdságra Az anyagok hőhegesztési jellemzőit és a tényleges hegesztési hatást számos tényező befolyásolja, mint például a hőszigetelő berendezés, magának az anyagnak a fizikai és kémiai paraméterei, a hőhegesztési idő, a hőhegesztési nyomás és a hegesztési hőmérséklet stb. A tényleges igények és tapasztalatok szerint rögzítik az ésszerű hőhegesztési folyamatot és paramétereket, és az összetett fólia hőhegesztési szilárdsági vizsgálatát az összekeverés után kell elvégezni.

Ha a kompozit fólia közvetlenül a gép mellett van, a hegesztési szilárdság viszonylag alacsony, mindössze 17 N/(15 mm). Ekkor a ragasztó éppen most kezdett megszilárdulni, és nem tud elegendő kötőerőt biztosítani. Az ekkor tesztelt szilárdság a PE fólia hőzárási szilárdsága; az öregedési idő növekedésével a hegesztési szilárdság meredeken növekszik. A hegesztési szilárdság 12 órás öregítés után alapvetően megegyezik a 24 és 48 óra elteltével, ami azt jelzi, hogy a kikeményedés alapvetően 12 óra alatt befejeződik, megfelelő kötést biztosítva a különböző filmekhez, ami megnövekedett hőzárási szilárdságot eredményez. A hegesztési szilárdság változási görbéjéből különböző hőmérsékleteken látható, hogy azonos öregítési idő mellett nincs nagy különbség a hőzárás erőssége között a szobahőmérsékletű öregítés és a 40, 50 és 60 ℃ körülmény között. Szobahőmérsékleten történő öregítéssel teljes mértékben elérhető a magas hőmérsékletű öregedés hatása. Az ezzel a kifejlesztett ragasztóval összeállított rugalmas csomagolószerkezet jó hőzárási szilárdsággal rendelkezik magas hőmérsékleti öregedési körülmények között.

2.4 Kikeményedett fólia hőstabilitása Rugalmas csomagolás használatakor hőzárás és tasakkészítés szükséges. A fóliaanyag hőstabilitása mellett a kikeményített poliuretán fólia hőstabilitása is meghatározza a kész rugalmas csomagolótermék teljesítményét és megjelenését. Ez a tanulmány a termikus gravimetriás elemzés (TGA) módszerét használja a kikeményedett poliuretán fólia hőstabilitásának elemzésére.

A kikeményedett poliuretán fóliának két nyilvánvaló súlycsökkenési csúcsa van a vizsgálati hőmérsékleten, ami megfelel a kemény és a lágy szegmens termikus bomlásának. A lágy szegmens termikus bomlási hőmérséklete viszonylag magas, és a termikus tömegveszteség 264 °C-on kezdődik. Ezen a hőmérsékleten megfelel a jelenlegi lágy csomagolási hőzárási folyamat hőmérsékleti követelményeinek, és megfelel az automatikus csomagolás vagy töltés, a nagy távolságú konténerszállítás és a felhasználási folyamat hőmérsékleti követelményeinek; a kemény szegmens termikus bomlási hőmérséklete magasabb, eléri a 347°C-ot. A kifejlesztett, magas hőmérsékleten kikeményedő ragasztó jó termikus stabilitással rendelkezik. Az AC-13 aszfaltkeverék acélsalakkal 2,1%-kal nőtt.

3) Amikor az acélsalaktartalom eléri a 100%-ot, vagyis amikor a 4,75-9,5 mm-es egyetlen szemcseméret teljesen helyettesíti a mészkövet, az aszfaltkeverék maradék stabilitási értéke 85,6%, ami 0,5%-kal magasabb, mint az acélsalak nélküli AC-13 aszfaltkeveréké; a hasítószilárdság aránya 80,8%, ami 0,5%-kal magasabb, mint az acélsalakot nem tartalmazó AC-13 aszfaltkeveréké. Megfelelő mennyiségű acélsalak hozzáadása hatékonyan javíthatja az AC-13 acélsalak aszfaltkeverék maradék stabilitását és hasadási szilárdsági arányát, és hatékonyan javíthatja az aszfaltkeverék vízstabilitását.

1) Normál használati körülmények között az oldószer alapú poliuretán ragasztó kezdeti viszkozitása, amelyet házilag elágazó polimerek és többfunkciós poliizocianátok bevezetésével állítanak elő, körülbelül 1500 mPa·s, amely jó viszkozitású; a ragasztótárcsa élettartama eléri a 60 percet, ami a gyártási folyamatban teljes mértékben megfelel a rugalmas csomagoló cégek működési idő követelményeinek.

2) A leválási szilárdságból és a hőszigetelő szilárdságból látható, hogy az elkészített ragasztó gyorsan meg tud kötni szobahőmérsékleten. Szobahőmérsékleten és 40, 50 és 60 ℃-on nincs nagy különbség a kikeményedési sebességben, és nincs nagy különbség a kötési szilárdságban sem. Ez a ragasztó magas hőmérséklet nélkül teljesen kikeményedhet, és gyorsan megköt.

3) A TGA elemzés azt mutatja, hogy a ragasztó jó hőstabilitással rendelkezik, és megfelel a hőmérsékleti követelményeknek a gyártás, szállítás és használat során.