Es va preparar un nou tipus d'adhesiu de poliuretà utilitzant poliàcids de molècules petites i poliols de molècules petites com a matèries primeres bàsiques per preparar prepolímers. Durant el procés d'extensió de la cadena, es van introduir polímers hiperramificats i trímers HDI a l'estructura de poliuretà. Els resultats de la prova mostren que l'adhesiu preparat en aquest estudi té una viscositat adequada, una llarga vida útil del disc adhesiu, es pot curar ràpidament a temperatura ambient i té bones propietats d'unió, força de segellat tèrmic i estabilitat tèrmica.

L'embalatge flexible compost té els avantatges d'una aparença exquisida, una àmplia gamma d'aplicacions, un transport còmode i un baix cost d'embalatge. Des de la seva introducció, s'ha utilitzat àmpliament en aliments, medicina, productes químics diaris, electrònica i altres indústries, i és molt estimat pels consumidors. El rendiment dels envasos flexibles compostos no només està relacionat amb el material de la pel·lícula, sinó que també depèn del rendiment de l'adhesiu compost. L'adhesiu de poliuretà té molts avantatges, com ara una gran força d'unió, una gran capacitat d'ajustament i higiene i seguretat. Actualment és l'adhesiu de suport principal per a envasos flexibles compostos i el focus de recerca dels principals fabricants d'adhesius.

L'envelliment a alta temperatura és un procés indispensable en la preparació d'envasos flexibles. Amb els objectius de la política nacional de "pic de carboni" i "neutralitat de carboni", la protecció del medi ambient verd, la reducció d'emissions de carboni baixes i l'alta eficiència i estalvi d'energia s'han convertit en els objectius de desenvolupament de tots els àmbits de la vida. La temperatura d'envelliment i el temps d'envelliment tenen un efecte positiu sobre la resistència a la pel·lícula de la pel·lícula composta. Teòricament, com més alta sigui la temperatura d'envelliment i més llarg sigui el temps d'envelliment, major serà la velocitat de finalització de la reacció i millor serà l'efecte de curat. En el procés d'aplicació de producció real, si es pot reduir la temperatura d'envelliment i es pot escurçar el temps d'envelliment, és millor no requerir l'envelliment, i es poden tallar i envasar després que la màquina estigui apagada. Això no només pot assolir els objectius de protecció del medi ambient verd i reducció d'emissions de carboni baixes, sinó que també pot estalviar costos de producció i millorar l'eficiència de la producció.

Aquest estudi pretén sintetitzar un nou tipus d'adhesiu de poliuretà que tingui una viscositat adequada i una vida útil del disc adhesiu durant la producció i l'ús, es pugui curar ràpidament en condicions de baixa temperatura, preferiblement sense alta temperatura, i no afecti el rendiment de diversos indicadors d'embalatge flexible compost.

1.1 Materials experimentals Àcid adípic, àcid sebàcic, etilenglicol, neopentilglicol, dietilè glicol, TDI, trímer HDI, polímer hiperramificat de laboratori, acetat d'etil, pel·lícula de polietilè (PE), pel·lícula de polièster (PET), paper d'alumini (AL).
1.2 Instruments experimentals Forn d'assecat d'aire elèctric a temperatura constant d'escriptori: DHG-9203A, Shanghai Yiheng Scientific Instrument Co., Ltd.; Viscosímetre de rotació: NDJ-79, Shanghai Renhe Keyi Co., Ltd.; Màquina d'assaig de tracció universal: XLW, Labthink; Analitzador termogravimètric: TG209, NETZSCH, Alemanya; Provador de segellat tèrmic: SKZ1017A, Jinan Qingqiang Electromechanical Co., Ltd.
1.3 Mètode de síntesi
1) Preparació del prepolímer: assequeu bé el matràs de quatre colls i passeu-hi N2, a continuació, afegiu la molècula petita de poliol i poliàcid mesurats al matràs de quatre colls i comenceu a remenar. Quan la temperatura arriba a la temperatura establerta i la sortida d'aigua s'aproxima a la sortida d'aigua teòrica, preneu una certa quantitat de mostra per a la prova del valor d'àcid. Quan el valor d'àcid és ≤20 mg/g, inicieu el següent pas de reacció; Afegiu un catalitzador mesurat 100 × 10-6, connecteu el tub de cua de buit i engegueu la bomba de buit, controleu la taxa de sortida d'alcohol pel grau de buit, quan la producció d'alcohol real sigui propera a la producció d'alcohol teòrica, preneu una mostra determinada per a la prova de valor d'hidroxil i finalitzeu la reacció quan el valor d'hidroxil compleixi els requisits de disseny. El prepolímer de poliuretà obtingut s'envasa per al seu ús en espera.
2) Preparació d'adhesiu de poliuretà a base de dissolvent: afegiu prepolímer de poliuretà mesurat i èster etílic en un matràs de quatre colls, escalfeu i remeneu per dispersar-se uniformement, a continuació, afegiu TDI mesurat al matràs de quatre colls, mantingueu-lo calent durant 1,0 h i, a continuació, afegiu el polímer hiperramificat casolà al laboratori i continueu reaccionant lentament al laboratori. matràs de quatre colls, mantenir calent durant 2,0 h, prendre mostres per provar el contingut de NCO, refredar i alliberar els materials per a l'embalatge després de qualificar el contingut de NCO.
3) Laminació en sec: barregeu l'acetat d'etil, l'agent principal i l'agent de curat en una proporció determinada i remeneu-ho uniformement, després apliqueu i prepareu mostres en una màquina de laminació en sec.

1.4 Caracterització de la prova
1) Viscositat: utilitzeu un viscosímetre rotatiu i consulteu el mètode de prova GB/T 2794-1995 per a la viscositat dels adhesius;
2) Resistència de pelat en T: provat amb una màquina de prova de tracció universal, fent referència al mètode de prova de resistència a la pel·lícula GB/T 8808-1998;
3) Força de segellat tèrmic: primer utilitzeu un provador de segellat tèrmic per realitzar un segellat tèrmic i, a continuació, utilitzeu una màquina de prova de tracció universal per provar, consulteu el mètode de prova de resistència de segellat tèrmic GB/T 22638.7-2016;
4) Anàlisi termogravimètrica (TGA): la prova es va dur a terme mitjançant un analitzador termogravimètric amb una velocitat d'escalfament de 10 ℃ / min i un rang de temperatura de prova de 50 a 600 ℃.

2.1 Canvis en la viscositat amb el temps de reacció de la mescla La viscositat de l'adhesiu i la vida útil del disc de cautxú són indicadors importants en el procés de producció del producte. Si la viscositat de l'adhesiu és massa alta, la quantitat de cola aplicada serà massa gran, afectant l'aspecte i el cost del recobriment de la pel·lícula composta; si la viscositat és massa baixa, la quantitat de cola aplicada serà massa baixa i la tinta no es pot infiltrar eficaçment, cosa que també afectarà l'aspecte i el rendiment d'unió de la pel·lícula composta. Si la vida útil del disc de goma és massa curta, la viscositat de la cola emmagatzemada al dipòsit de cola augmentarà massa ràpidament i la cola no es pot aplicar sense problemes i el corró de goma no és fàcil de netejar; si la vida útil del disc de goma és massa llarga, afectarà l'aspecte inicial d'adhesió i el rendiment d'unió del material compost, i fins i tot afectarà la velocitat de curat, afectant així l'eficiència de producció del producte.

Un control adequat de la viscositat i la vida útil del disc adhesiu són paràmetres importants per al bon ús dels adhesius. Segons l'experiència de producció, l'agent principal, l'acetat d'etil i l'agent de curat s'ajusten al valor R i la viscositat adequats, i l'adhesiu s'enrotlla al dipòsit adhesiu amb un corró de goma sense aplicar cola a la pel·lícula. Les mostres d'adhesiu es prenen en diferents períodes de temps per a la prova de viscositat. La viscositat adequada, la vida útil del disc adhesiu i el curat ràpid en condicions de baixa temperatura són objectius importants que persegueixen els adhesius de poliuretà a base de dissolvents durant la producció i l'ús.

2.2 Efecte de la temperatura d'envelliment sobre la resistència a la pell El procés d'envelliment és el procés més important, que consumeix molt de temps, que consumeix molta energia i que requereix espai per als envasos flexibles. No només afecta la taxa de producció del producte, sinó que, el que és més important, afecta l'aspecte i el rendiment d'unió dels envasos flexibles compostos. Davant dels objectius governamentals de "pic de carboni" i "neutralitat de carboni" i la ferotge competència del mercat, l'envelliment a baixa temperatura i la curació ràpida són maneres efectives d'aconseguir un baix consum d'energia, una producció verda i una producció eficient.

La pel·lícula composta PET/AL/PE es va envellir a temperatura ambient i a 40, 50 i 60 ℃. A temperatura ambient, la resistència a la peladura de l'estructura composta AL/PE de la capa interna es va mantenir estable després d'envellir durant 12 hores, i la curació es va completar bàsicament; a temperatura ambient, la resistència a la pel·lícula de l'estructura composta d'alta barrera PET/AL de la capa exterior es va mantenir bàsicament estable després d'envellir durant 12 h, cosa que indica que el material de pel·lícula d'alta barrera afectarà la curació de l'adhesiu de poliuretà; comparant les condicions de temperatura de curat de 40, 50 i 60 ℃, no hi havia cap diferència òbvia en la velocitat de curat.

En comparació amb els principals adhesius de poliuretà basats en dissolvents del mercat actual, el temps d'envelliment a alta temperatura és generalment de 48 hores o fins i tot més. L'adhesiu de poliuretà d'aquest estudi bàsicament pot completar el curat de l'estructura d'alta barrera en 12 hores a temperatura ambient. L'adhesiu desenvolupat té la funció de curat ràpid. La introducció de polímers hiperramificats casolans i isocianats multifuncionals a l'adhesiu, independentment de l'estructura composta de la capa exterior o de l'estructura composta de la capa interna, la força de pelat a temperatura ambient no és gaire diferent de la força de pelat en condicions d'envelliment a alta temperatura, cosa que indica que l'adhesiu desenvolupat no només té la funció de curar ràpidament sense alta temperatura, sinó que també té la funció de curar ràpid.

2.3 Efecte de la temperatura d'envelliment sobre la resistència del segellat tèrmic Les característiques del segellat tèrmic dels materials i l'efecte real del segellat tèrmic es veuen afectats per molts factors, com ara equips de segellat tèrmic, paràmetres de rendiment físic i químic del propi material, temps de segellat tèrmic, pressió de segellat tèrmic i temperatura de segellat tèrmic, etc.

Quan la pel·lícula composta està just fora de la màquina, la força del segellat tèrmic és relativament baixa, només 17 N/(15 mm). En aquest moment, l'adhesiu acaba de començar a solidificar-se i no pot proporcionar prou força d'unió. La força provada en aquest moment és la força de segellat tèrmic de la pel·lícula PE; a mesura que augmenta el temps d'envelliment, la força del segellat tèrmic augmenta bruscament. La força de segellat tèrmic després d'envellir durant 12 hores és bàsicament la mateixa que després de 24 i 48 hores, cosa que indica que el curat es completa bàsicament en 12 hores, proporcionant una unió suficient per a diferents pel·lícules, donant lloc a una major resistència de segellat tèrmic. A partir de la corba de canvi de la força del segellat tèrmic a diferents temperatures, es pot veure que en les mateixes condicions de temps d'envelliment, no hi ha molta diferència en la força del segellat tèrmic entre l'envelliment a temperatura ambient i les condicions de 40, 50 i 60 ℃. L'envelliment a temperatura ambient pot aconseguir completament l'efecte de l'envelliment a alta temperatura. L'estructura d'embalatge flexible composta amb aquest adhesiu desenvolupat té una bona resistència de segellat tèrmic en condicions d'envelliment a alta temperatura.

2.4 Estabilitat tèrmica de la pel·lícula curada Durant l'ús d'envasos flexibles, es requereix segellat tèrmic i fabricació de bosses. A més de l'estabilitat tèrmica del propi material de la pel·lícula, l'estabilitat tèrmica de la pel·lícula de poliuretà curada determina el rendiment i l'aspecte del producte d'embalatge flexible acabat. Aquest estudi utilitza el mètode d'anàlisi tèrmica gravimètrica (TGA) per analitzar l'estabilitat tèrmica de la pel·lícula de poliuretà curada.

La pel·lícula de poliuretà curada té dos pics de pèrdua de pes evidents a la temperatura de prova, corresponents a la descomposició tèrmica del segment dur i el segment tou. La temperatura de descomposició tèrmica del segment tou és relativament alta i la pèrdua de pes tèrmica comença a produir-se a 264 °C. A aquesta temperatura, pot complir els requisits de temperatura del procés actual de segellat tèrmic d'envasos tous i pot complir els requisits de temperatura de la producció d'envasos o farcits automàtics, el transport de contenidors de llarga distància i el procés d'ús; la temperatura de descomposició tèrmica del segment dur és més alta, arribant als 347 °C. L'adhesiu desenvolupat sense curat a alta temperatura té una bona estabilitat tèrmica. La mescla d'asfalt AC-13 amb escòries d'acer va augmentar un 2,1%.

3) Quan el contingut d'escòria d'acer arriba al 100%, és a dir, quan la mida de partícula única de 4,75 a 9,5 mm substitueix completament la pedra calcària, el valor d'estabilitat residual de la mescla d'asfalt és del 85,6%, que és un 0,5% superior al de la mescla d'asfalt AC-13 sense escòria d'acer; la relació de resistència a la divisió és del 80,8%, que és un 0,5% superior a la de la mescla d'asfalt AC-13 sense escòries d'acer. L'addició d'una quantitat adequada d'escòria d'acer pot millorar eficaçment l'estabilitat residual i la relació de resistència a la divisió de la barreja d'asfalt d'escòria d'acer AC-13 i pot millorar eficaçment l'estabilitat de l'aigua de la barreja d'asfalt.

1) En condicions d'ús normals, la viscositat inicial de l'adhesiu de poliuretà a base de dissolvents preparat mitjançant la introducció de polímers hiperramificats casolans i poliisocianats multifuncionals és d'uns 1500 mPa·s, que té una bona viscositat; la vida útil del disc adhesiu arriba als 60 minuts, cosa que pot satisfer completament els requisits de temps de funcionament de les empreses d'envasament flexible en el procés de producció.

2) Es pot veure a partir de la força de la pela i del segellat tèrmic que l'adhesiu preparat es pot curar ràpidament a temperatura ambient. No hi ha una gran diferència en la velocitat de curat a temperatura ambient i a 40, 50 i 60 ℃, i no hi ha una gran diferència en la força d'unió. Aquest adhesiu es pot curar completament sense altes temperatures i es pot curar ràpidament.

3) L'anàlisi TGA mostra que l'adhesiu té una bona estabilitat tèrmica i pot complir els requisits de temperatura durant la producció, el transport i l'ús.