Ένας νέος τύπος κόλλας πολυουρεθάνης παρασκευάστηκε χρησιμοποιώντας πολυοξέα μικρού μορίου και πολυόλες μικρού μορίου ως βασικές πρώτες ύλες για την παρασκευή προπολυμερών. Κατά τη διαδικασία επέκτασης της αλυσίδας, εισήχθησαν υπερδιακλαδισμένα πολυμερή και τριμερή HDI στη δομή πολυουρεθάνης. Τα αποτελέσματα των δοκιμών δείχνουν ότι η κόλλα που παρασκευάστηκε σε αυτή τη μελέτη έχει κατάλληλο ιξώδες, μεγάλη διάρκεια ζωής του δίσκου κόλλας, μπορεί να σκληρυνθεί γρήγορα σε θερμοκρασία δωματίου και έχει καλές ιδιότητες συγκόλλησης, αντοχή θερμικής σφράγισης και θερμική σταθερότητα.

Η σύνθετη εύκαμπτη συσκευασία έχει τα πλεονεκτήματα της εξαιρετικής εμφάνισης, του μεγάλου εύρους εφαρμογής, της άνετης μεταφοράς και του χαμηλού κόστους συσκευασίας. Από την εισαγωγή του, έχει χρησιμοποιηθεί ευρέως σε τρόφιμα, φάρμακα, καθημερινά χημικά, ηλεκτρονικά και άλλες βιομηχανίες και αγαπήθηκε βαθιά από τους καταναλωτές. Η απόδοση της σύνθετης εύκαμπτης συσκευασίας δεν σχετίζεται μόνο με το υλικό της μεμβράνης, αλλά εξαρτάται επίσης από την απόδοση της σύνθετης κόλλας. Η κόλλα πολυουρεθάνης έχει πολλά πλεονεκτήματα, όπως υψηλή αντοχή συγκόλλησης, ισχυρή προσαρμοστικότητα και υγιεινή και ασφάλεια. Αυτήν τη στιγμή είναι η κύρια συγκολλητική ουσία υποστήριξης για σύνθετες εύκαμπτες συσκευασίες και το επίκεντρο της έρευνας από μεγάλους κατασκευαστές κόλλας.

Η γήρανση σε υψηλή θερμοκρασία είναι μια απαραίτητη διαδικασία για την προετοιμασία εύκαμπτης συσκευασίας. Με τους στόχους εθνικής πολιτικής της «αιχμής άνθρακα» και της «ουδετερότητας άνθρακα», η πράσινη προστασία του περιβάλλοντος, η μείωση των εκπομπών χαμηλών εκπομπών άνθρακα και η υψηλή απόδοση και η εξοικονόμηση ενέργειας έχουν γίνει οι αναπτυξιακοί στόχοι όλων των κοινωνικών στρωμάτων. Η θερμοκρασία γήρανσης και ο χρόνος γήρανσης έχουν θετική επίδραση στην αντοχή αποφλοίωσης του σύνθετου φιλμ. Θεωρητικά, όσο υψηλότερη είναι η θερμοκρασία γήρανσης και όσο μεγαλύτερος ο χρόνος γήρανσης, τόσο υψηλότερος είναι ο ρυθμός ολοκλήρωσης της αντίδρασης και τόσο καλύτερο το αποτέλεσμα σκλήρυνσης. Στη διαδικασία εφαρμογής της πραγματικής παραγωγής, εάν η θερμοκρασία γήρανσης μπορεί να μειωθεί και ο χρόνος παλαίωσης μπορεί να μειωθεί, είναι καλύτερο να μην απαιτείται παλαίωση και το σχίσιμο και το σακουλάκι μπορούν να πραγματοποιηθούν μετά την απενεργοποίηση του μηχανήματος. Αυτό όχι μόνο μπορεί να επιτύχει τους στόχους της πράσινης προστασίας του περιβάλλοντος και της μείωσης των εκπομπών χαμηλών εκπομπών άνθρακα, αλλά και να εξοικονομήσει κόστος παραγωγής και να βελτιώσει την αποδοτικότητα της παραγωγής.

Αυτή η μελέτη αποσκοπεί στη σύνθεση ενός νέου τύπου κόλλας πολυουρεθάνης που έχει κατάλληλο ιξώδες και διάρκεια ζωής δίσκου κόλλας κατά την παραγωγή και χρήση, μπορεί να σκληρύνει γρήγορα σε συνθήκες χαμηλής θερμοκρασίας, κατά προτίμηση χωρίς υψηλή θερμοκρασία και δεν επηρεάζει την απόδοση διαφόρων δεικτών σύνθετης εύκαμπτης συσκευασίας.

1.1 Πειραματικά υλικά Αδιπικό οξύ, σεβακικό οξύ, αιθυλενογλυκόλη, νεοπεντυλική γλυκόλη, διαιθυλενογλυκόλη, TDI, τριμερές HDI, εργαστηριακό υπερδιακλαδισμένο πολυμερές, οξικός αιθυλεστέρας, φιλμ πολυαιθυλενίου (PE), φιλμ πολυεστέρα (PET), φύλλο αλουμινίου (AL).
1.2 Πειραματικά όργανα Επιτραπέζιος ηλεκτρικός φούρνος στεγνώματος αέρα σταθερής θερμοκρασίας: DHG-9203A, Shanghai Yiheng Scientific Instrument Co., Ltd.; Περιστροφικό ιξωδόμετρο: NDJ-79, Shanghai Renhe Keyi Co., Ltd.; Μηχάνημα δοκιμής εφελκυσμού γενικής χρήσης: XLW, Labthink; Θερμοβαρυμετρικός αναλυτής: TG209, NETZSCH, Γερμανία; Δοκιμαστής θερμικής σφράγισης: SKZ1017A, Jinan Qingqiang Electromechanical Co., Ltd.
1.3 Μέθοδος σύνθεσης
1) Προετοιμασία του προπολυμερούς: Στεγνώστε καλά την τετράλαιμη φιάλη και περάστε Ν2 μέσα της, στη συνέχεια προσθέστε το μετρημένο μικρό μόριο πολυόλης και πολυοξύ στην τετράλαιμη φιάλη και αρχίστε να ανακατεύετε. Όταν η θερμοκρασία φτάσει την καθορισμένη θερμοκρασία και η έξοδος νερού πλησιάζει τη θεωρητική έξοδο νερού, πάρτε μια ορισμένη ποσότητα δείγματος για δοκιμή τιμής οξέος. Όταν η τιμή του οξέος είναι ≤20 mg/g, ξεκινήστε το επόμενο βήμα της αντίδρασης. προσθέστε καταλύτη 100×10-6, συνδέστε τον ουραίο σωλήνα κενού και ξεκινήστε την αντλία κενού, ελέγξτε τον ρυθμό εξόδου αλκοόλης κατά βαθμό κενού, όταν η πραγματική παραγωγή αλκοόλης είναι κοντά στη θεωρητική έξοδο αλκοόλης, πάρτε ένα συγκεκριμένο δείγμα για δοκιμή τιμής υδροξυλίου και τερματίστε την αντίδραση όταν η τιμή υδροξυλίου πληροί τις απαιτήσεις σχεδιασμού. Το λαμβανόμενο προπολυμερές πολυουρεθάνης συσκευάζεται για χρήση σε κατάσταση αναμονής.
2) Προετοιμασία κόλλας πολυουρεθάνης με βάση διαλύτη: Προσθέστε μετρημένο προπολυμερές πολυουρεθάνης και αιθυλεστέρα σε τετράλαιμη φιάλη, θερμάνετε και ανακατέψτε για να διασκορπιστεί ομοιόμορφα, στη συνέχεια προσθέστε το μετρημένο TDI στην τετράλαιμη φιάλη, διατηρήστε το ζεστό για 1,0 ώρα, προσθέστε το σπιτικό υπερδιακλαδισμένο πολυμερές και συνεχίστε αργά. Το τριμερές HDI στάγδην μέσα στην τετράλαιμη φιάλη, κρατήστε το ζεστό για 2,0 ώρες, λάβετε δείγματα για να ελέγξετε την περιεκτικότητα σε NCO, κρυώστε και αφήστε τα υλικά για συσκευασία αφού πιστοποιηθεί η περιεκτικότητα σε NCO.
3) Ξηρή πλαστικοποίηση: Αναμείξτε οξικό αιθυλεστέρα, τον κύριο παράγοντα και τον παράγοντα σκλήρυνσης σε μια ορισμένη αναλογία και ανακατέψτε ομοιόμορφα, στη συνέχεια εφαρμόστε και προετοιμάστε τα δείγματα σε μια ξηρή μηχανή πλαστικοποίησης.

1.4 Χαρακτηρισμός δοκιμής
1) Ιξώδες: Χρησιμοποιήστε ένα περιστροφικό ιξωδόμετρο και ανατρέξτε στη μέθοδο δοκιμής GB/T 2794-1995 για το ιξώδες των συγκολλητικών.
2) Αντοχή αποφλοίωσης T: δοκιμάστηκε με τη χρήση μηχανής δοκιμής εφελκυσμού γενικής χρήσης, που αναφέρεται στη μέθοδο δοκιμής αντοχής αποκόλλησης GB/T 8808-1998.
3) Αντοχή θερμικής σφράγισης: χρησιμοποιήστε πρώτα έναν ελεγκτή θερμικής σφράγισης για να εκτελέσετε θερμική σφράγιση, στη συνέχεια χρησιμοποιήστε μια μηχανή δοκιμής εφελκυσμού γενικής χρήσης για δοκιμή, ανατρέξτε στη μέθοδο δοκιμής αντοχής θερμικής σφράγισης GB/T 22638.7-2016.
4) Θερμοβαρυμετρική ανάλυση (TGA): Η δοκιμή διεξήχθη χρησιμοποιώντας έναν θερμοβαρυμετρικό αναλυτή με ρυθμό θέρμανσης 10 ℃ /min και εύρος θερμοκρασίας δοκιμής από 50 έως 600 ℃.

2.1 Αλλαγές στο ιξώδες με το χρόνο αντίδρασης ανάμιξης Το ιξώδες της κόλλας και η διάρκεια ζωής του ελαστικού δίσκου είναι σημαντικοί δείκτες στη διαδικασία παραγωγής του προϊόντος. Εάν το ιξώδες της κόλλας είναι πολύ υψηλό, η ποσότητα της κόλλας που εφαρμόζεται θα είναι πολύ μεγάλη, επηρεάζοντας την εμφάνιση και το κόστος επίστρωσης της σύνθετης μεμβράνης. Εάν το ιξώδες είναι πολύ χαμηλό, η ποσότητα της κόλλας που εφαρμόζεται θα είναι πολύ χαμηλή και το μελάνι δεν μπορεί να διεισδύσει αποτελεσματικά, γεγονός που θα επηρεάσει επίσης την εμφάνιση και την απόδοση συγκόλλησης του σύνθετου φιλμ. Εάν η διάρκεια ζωής του ελαστικού δίσκου είναι πολύ μικρή, το ιξώδες της κόλλας που αποθηκεύεται στη δεξαμενή κόλλας θα αυξηθεί πολύ γρήγορα και η κόλλα δεν μπορεί να εφαρμοστεί ομαλά και ο ελαστικός κύλινδρος δεν καθαρίζεται εύκολα. Εάν η διάρκεια ζωής του ελαστικού δίσκου είναι πολύ μεγάλη, θα επηρεάσει την αρχική εμφάνιση πρόσφυσης και την απόδοση συγκόλλησης του σύνθετου υλικού και ακόμη και τον ρυθμό σκλήρυνσης, επηρεάζοντας έτσι την απόδοση παραγωγής του προϊόντος.

Ο κατάλληλος έλεγχος ιξώδους και η διάρκεια ζωής του συγκολλητικού δίσκου είναι σημαντικές παράμετροι για την καλή χρήση των συγκολλητικών. Σύμφωνα με την εμπειρία παραγωγής, ο κύριος παράγοντας, ο οξικός αιθυλεστέρας και ο παράγοντας σκλήρυνσης προσαρμόζονται στην κατάλληλη τιμή R και ιξώδες και η κόλλα τυλίγεται στη δεξαμενή κόλλας με έναν ελαστικό κύλινδρο χωρίς να εφαρμόζεται κόλλα στο φιλμ. Τα δείγματα κόλλας λαμβάνονται σε διαφορετικές χρονικές περιόδους για δοκιμή ιξώδους. Το κατάλληλο ιξώδες, η κατάλληλη διάρκεια ζωής του συγκολλητικού δίσκου και η ταχεία σκλήρυνση σε συνθήκες χαμηλής θερμοκρασίας είναι σημαντικοί στόχοι που επιδιώκονται από τις κόλλες πολυουρεθάνης με βάση διαλύτες κατά την παραγωγή και τη χρήση.

2.2 Επίδραση της θερμοκρασίας γήρανσης στην αντοχή της φλούδας Η διαδικασία γήρανσης είναι η πιο σημαντική, χρονοβόρα, ενεργοβόρα και χρονοβόρα διαδικασία για την εύκαμπτη συσκευασία. Δεν επηρεάζει μόνο τον ρυθμό παραγωγής του προϊόντος, αλλά το πιο σημαντικό, επηρεάζει την εμφάνιση και την απόδοση συγκόλλησης της σύνθετης εύκαμπτης συσκευασίας. Αντιμέτωπη με τους στόχους της κυβέρνησης για «αιχμή άνθρακα» και «ουδετερότητα άνθρακα» και έντονο ανταγωνισμό στην αγορά, η γήρανση σε χαμηλή θερμοκρασία και η ταχεία σκλήρυνση είναι αποτελεσματικοί τρόποι για την επίτευξη χαμηλής κατανάλωσης ενέργειας, πράσινης παραγωγής και αποδοτικής παραγωγής.

Το σύνθετο φιλμ PET/AL/PE παλαίωσε σε θερμοκρασία δωματίου και στους 40, 50 και 60 ℃. Σε θερμοκρασία δωματίου, η αντοχή αποφλοίωσης της σύνθετης δομής του εσωτερικού στρώματος AL/PE παρέμεινε σταθερή μετά τη γήρανση για 12 ώρες και η σκλήρυνση ουσιαστικά ολοκληρώθηκε. σε θερμοκρασία δωματίου, η αντοχή αποφλοίωσης της εξωτερικής στρώσης σύνθετης δομής υψηλού φραγμού PET/AL παρέμεινε βασικά σταθερή μετά τη γήρανση για 12 ώρες, υποδεικνύοντας ότι το υλικό μεμβράνης υψηλού φραγμού θα επηρεάσει τη σκλήρυνση της κόλλας πολυουρεθάνης. Συγκρίνοντας τις συνθήκες θερμοκρασίας σκλήρυνσης των 40, 50 και 60 ℃, δεν υπήρχε εμφανής διαφορά στον ρυθμό σκλήρυνσης.

Σε σύγκριση με τις κύριες κόλλες πολυουρεθάνης με βάση διαλύτες στην τρέχουσα αγορά, ο χρόνος γήρανσης σε υψηλή θερμοκρασία είναι γενικά 48 ώρες ή και περισσότερο. Η κόλλα πολυουρεθάνης σε αυτή τη μελέτη μπορεί βασικά να ολοκληρώσει τη σκλήρυνση της δομής υψηλού φραγμού σε 12 ώρες σε θερμοκρασία δωματίου. Η ανεπτυγμένη κόλλα έχει τη λειτουργία της ταχείας σκλήρυνσης. Η εισαγωγή σπιτικών υπερδιακλαδισμένων πολυμερών και πολυλειτουργικών ισοκυανικών στην κόλλα, ανεξάρτητα από τη σύνθετη δομή του εξωτερικού στρώματος ή τη σύνθετη δομή του εσωτερικού στρώματος, η αντοχή αποφλοίωσης σε συνθήκες θερμοκρασίας δωματίου δεν διαφέρει πολύ από την αντοχή αποφλοίωσης σε συνθήκες γήρανσης υψηλής θερμοκρασίας, υποδεικνύοντας ότι η ανεπτυγμένη κόλλα όχι μόνο έχει τη λειτουργία ωρίμανσης, αλλά και τη λειτουργία ωρίμανσης.

2.3 Επίδραση της θερμοκρασίας γήρανσης στην αντοχή θερμικής σφράγισης Τα χαρακτηριστικά θερμικής σφράγισης των υλικών και η πραγματική επίδραση θερμοσυγκόλλησης επηρεάζονται από πολλούς παράγοντες, όπως εξοπλισμός θερμοσυγκόλλησης, φυσικές και χημικές παράμετροι απόδοσης του ίδιου του υλικού, χρόνος θερμικής σφράγισης, πίεση θερμικής σφράγισης και θερμοκρασία θερμικής σφράγισης, κ.λπ.

Όταν η σύνθετη μεμβράνη είναι μόλις έξω από το μηχάνημα, η αντοχή θερμικής σφράγισης είναι σχετικά χαμηλή, μόνο 17 N/(15 mm). Αυτή τη στιγμή, η κόλλα έχει μόλις αρχίσει να στερεοποιείται και δεν μπορεί να παρέχει επαρκή δύναμη συγκόλλησης. Η αντοχή που δοκιμάστηκε αυτή τη στιγμή είναι η αντοχή θερμικής σφράγισης του φιλμ PE. καθώς αυξάνεται ο χρόνος γήρανσης, η αντοχή της θερμικής σφράγισης αυξάνεται απότομα. Η αντοχή της θερμικής σφράγισης μετά τη γήρανση για 12 ώρες είναι βασικά η ίδια με εκείνη μετά από 24 και 48 ώρες, υποδεικνύοντας ότι η σκλήρυνση ουσιαστικά ολοκληρώνεται σε 12 ώρες, παρέχοντας επαρκή συγκόλληση για διαφορετικές μεμβράνες, με αποτέλεσμα αυξημένη αντοχή θερμικής σφράγισης. Από την καμπύλη αλλαγής της αντοχής θερμικής σφράγισης σε διαφορετικές θερμοκρασίες, μπορεί να φανεί ότι κάτω από τις ίδιες συνθήκες γήρανσης, δεν υπάρχει μεγάλη διαφορά στην αντοχή θερμικής σφράγισης μεταξύ της γήρανσης σε θερμοκρασία δωματίου και των συνθηκών 40, 50 και 60 ℃. Η γήρανση σε θερμοκρασία δωματίου μπορεί να επιτύχει πλήρως την επίδραση της γήρανσης σε υψηλή θερμοκρασία. Η εύκαμπτη δομή συσκευασίας που συντίθεται με αυτήν την ανεπτυγμένη κόλλα έχει καλή θερμική αντοχή σε συνθήκες γήρανσης σε υψηλή θερμοκρασία.

2.4 Θερμική σταθερότητα του σκληρυμένου φιλμ Κατά τη χρήση της εύκαμπτης συσκευασίας, απαιτείται θερμική σφράγιση και κατασκευή σακουλών. Εκτός από τη θερμική σταθερότητα του ίδιου του υλικού μεμβράνης, η θερμική σταθερότητα του σκληρυμένου φιλμ πολυουρεθάνης καθορίζει την απόδοση και την εμφάνιση του τελικού προϊόντος εύκαμπτης συσκευασίας. Αυτή η μελέτη χρησιμοποιεί τη μέθοδο θερμικής βαρυμετρικής ανάλυσης (TGA) για την ανάλυση της θερμικής σταθερότητας του σκληρυμένου φιλμ πολυουρεθάνης.

Το σκληρυμένο φιλμ πολυουρεθάνης έχει δύο εμφανείς κορυφές απώλειας βάρους στη θερμοκρασία δοκιμής, που αντιστοιχούν στη θερμική αποσύνθεση του σκληρού και του μαλακού τμήματος. Η θερμοκρασία θερμικής αποσύνθεσης του μαλακού τμήματος είναι σχετικά υψηλή και η θερμική απώλεια βάρους αρχίζει να συμβαίνει στους 264°C. Σε αυτή τη θερμοκρασία, μπορεί να καλύψει τις απαιτήσεις θερμοκρασίας της τρέχουσας διαδικασίας θερμοσφράγισης μαλακής συσκευασίας και μπορεί να καλύψει τις απαιτήσεις θερμοκρασίας της παραγωγής αυτόματης συσκευασίας ή πλήρωσης, της μεταφοράς εμπορευματοκιβωτίων σε μεγάλες αποστάσεις και της διαδικασίας χρήσης. η θερμοκρασία θερμικής αποσύνθεσης του σκληρού τμήματος είναι υψηλότερη, φτάνοντας τους 347°C. Η ανεπτυγμένη κόλλα υψηλής θερμοκρασίας χωρίς σκλήρυνση έχει καλή θερμική σταθερότητα. Το ασφαλτικό μείγμα AC-13 με σκωρία χάλυβα αυξήθηκε κατά 2,1%.

3) Όταν η περιεκτικότητα σε σκωρία χάλυβα φτάσει το 100%, δηλαδή όταν το μέγεθος ενός σωματιδίου 4,75 έως 9,5 mm αντικαθιστά πλήρως τον ασβεστόλιθο, η υπολειπόμενη τιμή σταθερότητας του ασφαλτικού μίγματος είναι 85,6%, που είναι 0,5% υψηλότερη από αυτή του ασφαλτικού μίγματος AC-13 χωρίς σκωρία χάλυβα. ο λόγος αντοχής σχισίματος είναι 80,8%, που είναι 0,5% υψηλότερος από αυτόν του ασφαλτικού μίγματος AC-13 χωρίς σκωρία χάλυβα. Η προσθήκη κατάλληλης ποσότητας σκωρίας χάλυβα μπορεί να βελτιώσει αποτελεσματικά την υπολειπόμενη σταθερότητα και την αναλογία αντοχής σχισίματος του ασφαλτικού μίγματος σκωρίας χάλυβα AC-13 και μπορεί να βελτιώσει αποτελεσματικά τη σταθερότητα του ασφάλτου στο νερό.

1) Υπό κανονικές συνθήκες χρήσης, το αρχικό ιξώδες της κόλλας πολυουρεθάνης με βάση διαλύτη που παρασκευάζεται με την εισαγωγή σπιτικών υπερδιακλαδισμένων πολυμερών και πολυλειτουργικών πολυισοκυανικών είναι περίπου 1500 mPa·s, το οποίο έχει καλό ιξώδες. η διάρκεια ζωής του αυτοκόλλητου δίσκου φτάνει τα 60 λεπτά, γεγονός που μπορεί να καλύψει πλήρως τις απαιτήσεις χρόνου λειτουργίας των εταιρειών ευέλικτης συσκευασίας στην παραγωγική διαδικασία.

2) Μπορεί να φανεί από την αντοχή αποφλοίωσης και την αντοχή θερμικής σφράγισης ότι η παρασκευασμένη κόλλα μπορεί να σκληρύνει γρήγορα σε θερμοκρασία δωματίου. Δεν υπάρχει μεγάλη διαφορά στην ταχύτητα σκλήρυνσης σε θερμοκρασία δωματίου και στους 40, 50 και 60 ℃, και δεν υπάρχει μεγάλη διαφορά στην αντοχή συγκόλλησης. Αυτή η κόλλα μπορεί να σκληρυνθεί πλήρως χωρίς υψηλή θερμοκρασία και μπορεί να σκληρυνθεί γρήγορα.

3) Η ανάλυση TGA δείχνει ότι η κόλλα έχει καλή θερμική σταθερότητα και μπορεί να ικανοποιήσει τις απαιτήσεις θερμοκρασίας κατά την παραγωγή, τη μεταφορά και τη χρήση.