En ny type polyurethanklæbemiddel blev fremstillet ved at bruge småmolekylære polysyrer og småmolekylære polyoler som de grundlæggende råmaterialer til fremstilling af præpolymerer. Under kædeforlængelsesprocessen blev hyperforgrenede polymerer og HDI-trimerer introduceret i polyurethanstrukturen. Testresultaterne viser, at klæbemidlet fremstillet i denne undersøgelse har en passende viskositet, en lang levetid for klæbeskiven, kan hærdes hurtigt ved stuetemperatur og har gode bindingsegenskaber, varmeforseglingsstyrke og termisk stabilitet.

Fleksibel kompositemballage har fordelene ved et udsøgt udseende, bredt anvendelsesområde, bekvem transport og lave emballageomkostninger. Siden introduktionen er den blevet meget anvendt inden for fødevarer, medicin, daglige kemikalier, elektronik og andre industrier og er dybt elsket af forbrugerne. Ydeevnen af ​​fleksibel kompositemballage er ikke kun relateret til filmmaterialet, men afhænger også af kompositklæbemidlets ydeevne. Polyurethanklæbemiddel har mange fordele, såsom høj bindingsstyrke, stærk justerbarhed samt hygiejne og sikkerhed. Det er i øjeblikket det mainstream-bæreklæbemiddel til fleksibel kompositemballage og er genstand for forskning fra store klæbemiddelproducenter.

Højtemperaturældning er en uundværlig proces i fremstillingen af ​​fleksibel emballage. Med de nationale politiske mål om "kulstoftop" og "kulstofneutralitet" er grøn miljøbeskyttelse, reduktion af lavemissioner samt høj effektivitet og energibesparelse blevet udviklingsmål for alle samfundslag. Ældningstemperaturen og -tiden har en positiv effekt på kompositfilmens afskrælningsstyrke. Teoretisk set, jo højere ældningstemperaturen er og jo længere ældningstiden er, desto højere er reaktionsfuldførelseshastigheden og desto bedre er hærdningseffekten. I den faktiske produktionsproces, hvis ældningstemperaturen kan sænkes og ældningstiden kan forkortes, er det bedst ikke at kræve ældning, og opskæring og posning kan udføres, efter at maskinen er slukket. Dette kan ikke kun opnå målene om grøn miljøbeskyttelse og reduktion af lavemissioner, men også spare produktionsomkostninger og forbedre produktionseffektiviteten.

Denne undersøgelse har til formål at syntetisere en ny type polyurethanklæbemiddel, der har en passende viskositet og klæbeskivelevetid under produktion og brug, kan hærde hurtigt under lave temperaturforhold, helst uden høj temperatur, og ikke påvirker ydeevnen af ​​forskellige indikatorer for fleksibel kompositemballage.

1.1 Eksperimentelle materialer Adipinsyre, sebacinsyre, ethylenglycol, neopentylglycol, diethylenglycol, TDI, HDI-trimer, laboratoriefremstillet hyperforgrenet polymer, ethylacetat, polyethylenfilm (PE), polyesterfilm (PET), aluminiumsfolie (AL).
1.2 Eksperimentelle instrumenter Elektrisk bordlufttørreovn med konstant temperatur: DHG-9203A, Shanghai Yiheng Scientific Instrument Co., Ltd.; Rotationsviskosimeter: NDJ-79, Shanghai Renhe Keyi Co., Ltd.; Universal trækprøvningmaskine: XLW, Labthink; Termogravimetrisk analysator: TG209, NETZSCH, Tyskland; Varmeforseglingstester: SKZ1017A, Jinan Qingqiang Electromechanical Co., Ltd.
1.3 Syntesemetode
1) Fremstilling af præpolymer: Tør den firehalsede kolbe grundigt og hæld N2 i den. Tilsæt derefter den målte småmolekylepolyol og polysyre til den firehalsede kolbe, og begynd at omrøre. Når temperaturen når den indstillede temperatur, og vandmængden er tæt på den teoretiske vandmængde, udtages en vis mængde prøve til syreværdimåling. Når syreværdien er ≤20 mg/g, startes næste reaktionstrin; tilsæt 100×10-6 doseret katalysator, tilslut vakuumudstødningsrøret, og start vakuumpumpen. Styr alkoholmængden ved hjælp af vakuumgraden. Når den faktiske alkoholmængde er tæt på den teoretiske alkoholmængde, udtages en vis prøve til hydroxylværdimåling, og reaktionen afbrydes, når hydroxylværdien opfylder designkravene. Den opnåede polyurethanpræpolymer pakkes til standby-brug.
2) Fremstilling af opløsningsmiddelbaseret polyurethanklæbemiddel: Tilsæt afmålt polyurethanpræpolymer og ethylester til en firehalset kolbe, varm op og rør for at fordele jævnt, tilsæt derefter afmålt TDI til den firehalsede kolbe, hold varm i 1,0 time, tilsæt derefter den hjemmelavede hyperforgrenede polymer i laboratoriet og fortsæt med at reagere i 2,0 timer, tilsæt langsomt HDI-trimer dråbevis til den firehalsede kolbe, hold varm i 2,0 timer, tag prøver for at teste NCO-indholdet, afkøl og frigiv materialerne til emballering, når NCO-indholdet er kvalificeret.
3) Tørlaminering: Bland ethylacetat, hovedmiddel og hærdningsmiddel i et bestemt forhold og rør jævnt. Påfør og klargør derefter prøverne på en tørlamineringsmaskine.

1.4 Testkarakterisering
1) Viskositet: Brug et rotationsviskosimeter og se GB/T 2794-1995 Testmetode til måling af klæbemidlers viskositet;
2) T-skrælstyrke: testet med en universel trækprøvningsmaskine, der henviser til GB/T 8808-1998 skrælstyrketestmetode;
3) Varmeforseglingsstyrke: Brug først en varmeforseglingstester til at udføre varmeforseglingen, og brug derefter en universel trækprøvningmaskine til at teste. Se GB/T 22638.7-2016 varmeforseglingsstyrketestmetode.
4) Termogravimetrisk analyse (TGA): Testen blev udført ved hjælp af en termogravimetrisk analysator med en opvarmningshastighed på 10 ℃/min og et testtemperaturområde på 50 til 600 ℃.

2.1 Ændringer i viskositet med blandingsreaktionstid Klæbemidlets viskositet og gummiskivens levetid er vigtige indikatorer i produktets produktionsprocessen. Hvis klæbemidlets viskositet er for høj, vil mængden af ​​påført lim være for stor, hvilket påvirker kompositfilmens udseende og belægningsomkostninger. Hvis viskositeten er for lav, vil mængden af ​​påført lim være for lav, og blækket kan ikke trænge effektivt ind, hvilket også vil påvirke kompositfilmens udseende og bindingsevne. Hvis gummiskivens levetid er for kort, vil viskositeten af ​​den lim, der opbevares i limtanken, stige for hurtigt, og limen kan ikke påføres jævnt, og gummirullen er ikke let at rengøre. Hvis gummiskivens levetid er for lang, vil det påvirke kompositmaterialets oprindelige vedhæftningsudseende og bindingsevne og endda påvirke hærdningshastigheden og derved påvirke produktets produktionseffektivitet.

Passende viskositetskontrol og klæbeskivens levetid er vigtige parametre for god brug af klæbemidler. I henhold til produktionserfaringer justeres hovedmidlet, ethylacetat og hærdningsmiddel til den passende R-værdi og viskositet, og klæbemidlet rulles i klæbemiddeltanken med en gummirulle uden at påføre lim på filmen. Klæbemiddelprøverne udtages på forskellige tidspunkter til viskositetstest. Passende viskositet, passende levetid for klæbeskiven og hurtig hærdning under lave temperaturforhold er vigtige mål, der forfølges af opløsningsmiddelbaserede polyurethanklæbemidler under produktion og brug.

2.2 Effekt af ældningstemperatur på afskrælningsstyrke Ældningsprocessen er den vigtigste, mest tidskrævende, energiintensive og pladskrævende proces for fleksibel emballage. Den påvirker ikke kun produktets produktionshastighed, men endnu vigtigere påvirker den udseendet og bindingsevnen af ​​komposit fleksibel emballage. Stillet over for regeringens mål om "kulstoftop" og "kulstofneutralitet" og hård markedskonkurrence er lavtemperaturældning og hurtig hærdning effektive måder at opnå lavt energiforbrug, grøn produktion og effektiv produktion.

PET/AL/PE-kompositfilmen blev ældet ved stuetemperatur og ved 40, 50 og 60 ℃. Ved stuetemperatur forblev afskrælningsstyrken af ​​det indre lag af AL/PE-kompositstrukturen stabil efter ældning i 12 timer, og hærdningen var stort set fuldført. Ved stuetemperatur forblev afskrælningsstyrken af ​​det ydre lag af PET/AL-højbarrierekompositstrukturen stort set stabil efter ældning i 12 timer, hvilket indikerer, at højbarrierefilmmaterialet vil påvirke hærdningen af ​​polyurethanklæbemidlet. Ved sammenligning af hærdningstemperaturforholdene på 40, 50 og 60 ℃ var der ingen tydelig forskel i hærdningshastigheden.

Sammenlignet med de almindelige opløsningsmiddelbaserede polyurethanklæbemidler på det nuværende marked er højtemperaturældningstiden generelt 48 timer eller endnu længere. Polyurethanklæbemidlet i denne undersøgelse kan grundlæggende fuldføre hærdningen af ​​højbarrierestrukturen på 12 timer ved stuetemperatur. Det udviklede klæbemiddel har en hurtig hærdningsfunktion. Introduktionen af ​​hjemmelavede hyperforgrenede polymerer og multifunktionelle isocyanater i klæbemidlet, uanset det ydre lags kompositstruktur eller det indre lags kompositstruktur, er afskrælningsstyrken under stuetemperaturforhold ikke meget forskellig fra afskrælningsstyrken under højtemperaturældningsforhold, hvilket indikerer, at det udviklede klæbemiddel ikke kun har en hurtig hærdningsfunktion, men også en hurtig hærdningsfunktion uden høj temperatur.

2.3 Effekt af ældningstemperatur på varmeforseglingsstyrke Materialernes varmeforseglingsegenskaber og den faktiske varmeforseglingseffekt påvirkes af mange faktorer, såsom varmeforseglingsudstyr, selve materialets fysiske og kemiske ydeevneparametre, varmeforseglingstid, varmeforseglingstryk og varmeforseglingstemperatur osv. I henhold til de faktiske behov og erfaring fastsættes en rimelig varmeforseglingsproces og -parametre, og der udføres en varmeforseglingsstyrketest af kompositfilmen efter sammensætning.

Når kompositfilmen lige er taget af maskinen, er varmeforseglingsstyrken relativt lav, kun 17 N/(15 mm). På dette tidspunkt er klæbemidlet lige begyndt at størkne og kan ikke yde tilstrækkelig bindingskraft. Den styrke, der testes på dette tidspunkt, er PE-filmens varmeforseglingsstyrke; efterhånden som ældningstiden stiger, stiger varmeforseglingsstyrken kraftigt. Varmeforseglingsstyrken efter ældning i 12 timer er stort set den samme som efter 24 og 48 timer, hvilket indikerer, at hærdningen stort set er afsluttet på 12 timer, hvilket giver tilstrækkelig binding til forskellige film, hvilket resulterer i øget varmeforseglingsstyrke. Ud fra ændringskurven for varmeforseglingsstyrke ved forskellige temperaturer kan det ses, at der under de samme ældningstidsforhold ikke er meget forskel i varmeforseglingsstyrke mellem ældning ved stuetemperatur og forhold på 40, 50 og 60 ℃. Ældning ved stuetemperatur kan fuldt ud opnå effekten af ​​ældning ved høj temperatur. Den fleksible emballagestruktur, der er sammensat med dette udviklede klæbemiddel, har god varmeforseglingsstyrke under ældningsforhold ved høj temperatur.

2.4 Termisk stabilitet af hærdet film Under brug af fleksibel emballage kræves der varmeforsegling og posefremstilling. Ud over selve filmmaterialets termiske stabilitet bestemmer den hærdede polyurethanfilms termiske stabilitet det færdige fleksible emballageprodukts ydeevne og udseende. Denne undersøgelse anvender termisk gravimetrisk analyse (TGA) til at analysere den termiske stabilitet af den hærdede polyurethanfilm.

Den hærdede polyurethanfilm har to tydelige vægttabstoppe ved testtemperaturen, svarende til den termiske nedbrydning af det hårde segment og det bløde segment. Den termiske nedbrydningstemperatur for det bløde segment er relativt høj, og det termiske vægttab begynder at forekomme ved 264°C. Ved denne temperatur kan den opfylde temperaturkravene i den nuværende bløde emballagevarmeforseglingsproces og kan opfylde temperaturkravene til produktion af automatisk emballage eller påfyldning, langdistancetransport af containere og brugsprocessen; den termiske nedbrydningstemperatur for det hårde segment er højere og når 347°C. Det udviklede højtemperaturhærdende klæbemiddel har god termisk stabilitet. AC-13 asfaltblandingen med stålslagge steg med 2,1%.

3) Når stålslaggeindholdet når 100 %, dvs. når den enkelte partikelstørrelse på 4,75 til 9,5 mm fuldstændigt erstatter kalkstenen, er asfaltblandingens reststabilitetsværdi 85,6 %, hvilket er 0,5 % højere end for AC-13 asfaltblanding uden stålslagge; spaltningsstyrkeforholdet er 80,8 %, hvilket er 0,5 % højere end for AC-13 asfaltblanding uden stålslagge. Tilsætning af en passende mængde stålslagge kan effektivt forbedre reststabiliteten og spaltningsstyrkeforholdet for AC-13 stålslaggeasfaltblanding og kan effektivt forbedre asfaltblandingens vandstabilitet.

1) Under normale brugsforhold er den indledende viskositet af det opløsningsmiddelbaserede polyurethanklæbemiddel, der er fremstillet ved at introducere hjemmelavede hyperforgrenede polymerer og multifunktionelle polyisocyanater, omkring 1500 mPa·s, hvilket har en god viskositet; klæbeskivens levetid når op på 60 minutter, hvilket fuldt ud kan opfylde driftstidskravene for fleksible emballagevirksomheder i produktionsprocessen.

2) Det kan ses ud fra afskrælningsstyrken og varmeforseglingsstyrken, at det fremstillede klæbemiddel kan hærde hurtigt ved stuetemperatur. Der er ingen stor forskel i hærdningshastigheden ved stuetemperatur og ved 40, 50 og 60 ℃, og der er ingen stor forskel i bindingsstyrken. Dette klæbemiddel kan hærdes fuldstændigt uden høj temperatur og kan hærde hurtigt.

3) TGA-analyse viser, at klæbemidlet har god termisk stabilitet og kan opfylde temperaturkravene under produktion, transport og brug.