Uudentyyppinen polyuretaaniliima valmistettiin käyttämällä pienimolekyylisiä polyhappoja ja pienimolekyylisiä polyoleja esipolymeerien perusraaka-aineina. Ketjunpidennysprosessin aikana polyuretaanirakenteeseen lisättiin hyperhaaroittuneita polymeerejä ja HDI-trimeerejä. Testitulokset osoittavat, että tässä tutkimuksessa valmistetulla liimalla on sopiva viskositeetti, pitkä liimalevyn käyttöikä, se kovettuu nopeasti huoneenlämmössä ja sillä on hyvät tarttumisominaisuudet, kuumasaumauslujuus ja lämmönkestävyys.

Komposiittijoustopakkausten etuna on erinomainen ulkonäkö, laaja käyttöalue, kätevä kuljetus ja alhaiset pakkauskustannukset. Käyttöönotostaan ​​lähtien niitä on käytetty laajalti elintarvikkeissa, lääketieteessä, päivittäiskamikaaleissa, elektroniikassa ja muilla teollisuudenaloilla, ja kuluttajat ovat rakastaneet niitä syvästi. Komposiittijoustopakkausten suorituskyky ei liity pelkästään kalvomateriaaliin, vaan myös komposiittiliiman suorituskykyyn. Polyuretaaniliimalla on monia etuja, kuten korkea sidoslujuus, vahva säädettävyys sekä hygienia ja turvallisuus. Se on tällä hetkellä komposiittijoustopakkausten valtavirran tukiliima ja suurten liimavalmistajien tutkimuksen kohde.

Korkean lämpötilan vanhentaminen on välttämätön prosessi joustavien pakkausten valmistuksessa. Kansallisten "hiilipiikin" ja "hiilineutraaliuden" poliittisten tavoitteiden myötä vihreä ympäristönsuojelu, vähähiiliset päästöt sekä korkea hyötysuhde ja energiansäästö ovat tulleet kaikkien elämänalojen kehitystavoitteiksi. Vanhentamislämpötilalla ja -ajalla on positiivinen vaikutus komposiittikalvon kuorimislujuuteen. Teoriassa mitä korkeampi vanhentamislämpötila ja pidempi vanhentamisaika, sitä korkeampi on reaktion valmistumisnopeus ja sitä parempi on kovettumisvaikutus. Varsinaisessa tuotantoprosessissa, jos vanhentamislämpötilaa voidaan alentaa ja vanhentamisaikaa lyhentää, on parasta olla vaatimatta vanhentamista, ja halkaisu ja pussittaminen voidaan suorittaa koneen sammuttamisen jälkeen. Tämä ei ainoastaan ​​saavuta vihreän ympäristönsuojelun ja vähähiilisten päästöjen vähentämisen tavoitteita, vaan myös säästää tuotantokustannuksia ja parantaa tuotannon tehokkuutta.

Tämän tutkimuksen tarkoituksena on syntetisoida uudentyyppinen polyuretaaniliima, jolla on sopiva viskositeetti ja liimalevyn käyttöikä tuotannon ja käytön aikana, joka voi kovettua nopeasti matalissa lämpötiloissa, mieluiten ilman korkeaa lämpötilaa, eikä vaikuta komposiittijoustopakkausten eri indikaattoreiden suorituskykyyn.

1.1 Kokeelliset materiaalit Adipiinihappo, sebasiinihappo, etyleeniglykoli, neopentyyliglykoli, dietyleeniglykoli, TDI, HDI-trimeeri, laboratoriossa valmistettu hyperhaaroittunut polymeeri, etyyliasetaatti, polyeteenikalvo (PE), polyesterikalvo (PET), alumiinifolio (AL).
1.2 Kokeelliset laitteet Pöytäkäyttöinen sähköinen vakiolämpötilassa toimiva ilmakuivausuuni: DHG-9203A, Shanghai Yiheng Scientific Instrument Co., Ltd.; Rotaatioviskosimetri: NDJ-79, Shanghai Renhe Keyi Co., Ltd.; Yleisvetolujuuden testauslaite: XLW, Labthink; Termogravimetrinen analysaattori: TG209, NETZSCH, Saksa; Lämpösaumaustesteri: SKZ1017A, Jinan Qingqiang Electromechanical Co., Ltd.
1.3 Synteesimenetelmä
1) Esipolymeerin valmistus: Kuivaa nelikaulainen pullo huolellisesti ja johdattele siihen N2:ta, lisää sitten mitattu pienimolekyylinen polyoli ja polyhappo nelikaulaiseen pulloon ja aloita sekoittaminen. Kun lämpötila saavuttaa asetetun lämpötilan ja veden tuotto on lähellä teoreettista veden tuottoa, ota tietty määrä näytettä happoluvun testaamiseksi. Kun happoluku on ≤20 mg/g, aloita reaktion seuraava vaihe; lisää 100×10-6 mitattua katalyyttiä, kytke tyhjiöputki ja käynnistä tyhjiöpumppu, säädä alkoholin tuottonopeutta tyhjiöasteen mukaan. Kun todellinen alkoholin tuotto on lähellä teoreettista alkoholin tuottoa, ota tietty näyte hydroksyyliluvun testaamiseksi ja lopeta reaktio, kun hydroksyyliluku täyttää suunnitteluvaatimukset. Saatu polyuretaani-esipolymeeri pakataan valmiuskäyttöön.
2) Liuotinpohjaisen polyuretaaniliiman valmistus: Lisää mitattu polyuretaaniesipolymeeri ja etyyliesteri nelikaulakolviin, kuumenna ja sekoita tasaiseksi sekoittumiseksi. Lisää sitten mitattu TDI nelikaulakolviin, pidä lämpimänä 1,0 tuntia. Lisää sitten laboratoriossa itse valmistettu hyperhaaroittunut polymeeri ja jatka reaktiota 2,0 tuntia. Lisää hitaasti HDI-trimeeriä tipoittain nelikaulakolviin, pidä lämpimänä 2,0 tuntia. Ota näytteitä NCO-pitoisuuden testaamiseksi, jäähdytä ja vapauta materiaalit pakkaamiseen NCO-pitoisuuden määrittämisen jälkeen.
3) Kuivalaminointi: Sekoita etyyliasetaatti, pääaine ja kovetusaine tietyssä suhteessa ja sekoita tasaisesti, levitä ja valmista sitten näytteet kuivalla laminointikoneella.

1.4 Testin karakterisointi
1) Viskositeetti: Käytä pyörivää viskosimetriä ja katso GB/T 2794-1995 -standardia liimojen viskositeetin testausmenetelmälle;
2) T-kuorimislujuus: testattu yleiskäyttöisellä vetolujuustestauskoneella GB/T 8808-1998 -kuorimislujuuden testausmenetelmän mukaisesti;
3) Lämmönsaaman lujuus: käytä ensin lämpösaumaustesteriä lämpösaumauksen suorittamiseen ja testaa sitten yleiskäyttöisellä vetolujuustestikoneella, katso GB/T 22638.7-2016 -lämmönsaaman lujuuden testausmenetelmä;
4) Termogravimetrinen analyysi (TGA): Testi suoritettiin termogravimetrisellä analysaattorilla, jonka lämmitysnopeus oli 10 ℃/min ja testilämpötila-alue 50–600 ℃.

2.1 Viskositeetin muutokset sekoitusreaktioajan funktiona Liiman viskositeetti ja kumilevyn käyttöikä ovat tärkeitä indikaattoreita tuotteen valmistusprosessissa. Jos liiman viskositeetti on liian korkea, levitetyn liiman määrä on liian suuri, mikä vaikuttaa komposiittikalvon ulkonäköön ja pinnoituskustannuksiin. Jos viskositeetti on liian alhainen, levitetyn liiman määrä on liian alhainen, eikä muste pääse imeytymään tehokkaasti, mikä vaikuttaa myös komposiittikalvon ulkonäköön ja tarttumiskykyyn. Jos kumilevyn käyttöikä on liian lyhyt, liimasäiliössä olevan liiman viskositeetti kasvaa liian nopeasti, liimaa ei voida levittää tasaisesti, eikä kumitelaa ole helppo puhdistaa. Jos kumilevyn käyttöikä on liian pitkä, se vaikuttaa komposiittimateriaalin alkuperäiseen tarttumiskykyyn ja tarttumiskykyyn ja jopa kovettumisnopeuteen, mikä vaikuttaa tuotteen tuotantotehokkuuteen.

Asianmukainen viskositeetin hallinta ja liimalevyn käyttöikä ovat tärkeitä parametreja liimojen moitteettomalle käytölle. Tuotantokokemusten mukaan pääaine, etyyliasetaatti ja kovetusaine säädetään sopivaan R-arvoon ja viskositeettiin, ja liima valssataan liimasäiliössä kumitelalla levittämättä liimaa kalvoon. Liimanäytteet otetaan eri aikavälein viskositeettitestausta varten. Sopiva viskositeetti, liimalevyn asianmukainen käyttöikä ja nopea kovettuminen matalissa lämpötiloissa ovat tärkeitä tavoitteita, joita liuotinpohjaisilla polyuretaaniliimoilla pyritään saavuttamaan tuotannon ja käytön aikana.

2.2 Vanhenemislämpötilan vaikutus kuorimislujuuteen Vanhenemisprosessi on joustopakkausten tärkein, aikaa vievin, energiaintensiivisin ja tilaa vievin prosessi. Se ei vaikuta ainoastaan ​​tuotteen tuotantonopeuteen, vaan mikä tärkeämpää, se vaikuttaa komposiittisten joustopakkausten ulkonäköön ja liimausominaisuuksiin. Hallituksen "hiilihuippu"- ja "hiilineutraalius"-tavoitteiden sekä kovan markkinakilpailun edessä alhaisen lämpötilan vanheneminen ja nopea kovettuminen ovat tehokkaita tapoja saavuttaa alhainen energiankulutus, vihreä tuotanto ja tehokas tuotanto.

PET/AL/PE-komposiittikalvoa vanhennettiin huoneenlämmössä sekä 40, 50 ja 60 ℃:n lämpötiloissa. Huoneenlämmössä sisäkerroksen AL/PE-komposiittirakenteen kuoriutumislujuus pysyi vakaana 12 tunnin vanhennuksen jälkeen, ja kovettuminen oli käytännössä päättynyt. Huoneenlämmössä ulkokerroksen PET/AL-korkeaestoisen komposiittirakenteen kuoriutumislujuus pysyi käytännössä vakaana 12 tunnin vanhennuksen jälkeen, mikä osoittaa, että korkeaestoinen kalvomateriaali vaikuttaa polyuretaaniliiman kovettumiseen. Kovettumisnopeudessa ei havaittu selvää eroa 40, 50 ja 60 ℃:n kovettumislämpötilojen välillä.

Verrattuna nykyisiin markkinoilla oleviin liuotinpohjaisiin polyuretaaniliimoihin, korkean lämpötilan vanhenemisaika on yleensä 48 tuntia tai jopa pidempi. Tässä tutkimuksessa polyuretaaniliima voi periaatteessa kovettaa korkean suojakerroksen rakenteen 12 tunnissa huoneenlämmössä. Kehitetyllä liimalla on nopea kovettuminen. Kotitekoisten hyperhaaroittuneiden polymeerien ja monitoiminnallisten isosyanaattien lisääminen liimaan, riippumatta siitä, onko ulkokerroksen komposiittirakenne vai sisäkerroksen komposiittirakenne, kuoriutumislujuus huoneenlämmössä ei juurikaan eroa kuoriutumislujuudesta korkean lämpötilan vanhenemisolosuhteissa, mikä osoittaa, että kehitetyllä liimalla ei ole ainoastaan ​​nopea kovettuminen, vaan myös nopea kovettuminen ilman korkeaa lämpötilaa.

2.3 Vanhenemislämpötilan vaikutus kuumasaumauslujuuteen Materiaalien kuumasaumausominaisuuksiin ja todelliseen kuumasaumausvaikutukseen vaikuttavat monet tekijät, kuten kuumasaumauslaitteet, itse materiaalin fysikaaliset ja kemialliset suorituskykyparametrit, kuumasaumausaika, kuumasaumauspaine ja kuumasaumauslämpötila jne. Todellisten tarpeiden ja kokemuksen mukaan vahvistetaan kohtuullinen kuumasaumausprosessi ja -parametrit, ja komposiittikalvon kuumasaumauslujuustesti suoritetaan yhdistämisen jälkeen.

Kun komposiittikalvo on juuri pois koneesta, lämpösaumauslujuus on suhteellisen alhainen, vain 17 N/(15 mm). Tässä vaiheessa liima on vasta alkanut jähmettyä eikä pysty tarjoamaan riittävää liimauslujuutta. Tällä hetkellä testattu lujuus on PE-kalvon lämpösaumauslujuus; vanhentamisajan kasvaessa lämpösaumauslujuus kasvaa jyrkästi. Lämpösaumauslujuus 12 tunnin vanhentamisen jälkeen on olennaisesti sama kuin 24 ja 48 tunnin jälkeen, mikä osoittaa, että kovettuminen on olennaisesti valmis 12 tunnissa, mikä tarjoaa riittävän liimautumisen eri kalvoille ja lisää lämpösaumauslujuutta. Lämpösaumauslujuuden muutoskäyrästä eri lämpötiloissa voidaan nähdä, että samoissa vanhentamisolosuhteissa ei ole paljon eroa lämpösaumauslujuudessa huoneenlämmössä vanhentamisen ja 40, 50 ja 60 ℃:n olosuhteiden välillä. Huoneenlämmössä vanhentaminen voi saavuttaa täysin korkean lämpötilan vanhentamisen vaikutuksen. Tällä kehitetyllä liimalla komposiitilla varustetulla joustavalla pakkausrakenteella on hyvä lämpösaumauslujuus korkeissa lämpötiloissa vanhentamisolosuhteissa.

2.4 Kovettuneen kalvon lämmönkestävyys Joustopakkausten käytön aikana vaaditaan lämpösaumausta ja pussin valmistusta. Kalvomateriaalin lämmönkestävyyden lisäksi kovettuneen polyuretaanikalvon lämmönkestävyys määrää valmiin joustopakkaustuotteen suorituskyvyn ja ulkonäön. Tässä tutkimuksessa käytetään lämpögravimetristä analyysia (TGA) kovettuneen polyuretaanikalvon lämmönkestävyyden analysointiin.

Kovettuneella polyuretaanikalvolla on kaksi selvää painonpudotuksen huippua testilämpötilassa, jotka vastaavat kovan ja pehmeän segmentin lämpöhajoamista. Pehmeän segmentin lämpöhajoamislämpötila on suhteellisen korkea, ja lämpöpainonpudotus alkaa tapahtua 264 °C:ssa. Tässä lämpötilassa se täyttää nykyisen pehmeiden pakkausten lämpösaumausprosessin lämpötilavaatimukset ja täyttää automaattisen pakkaus- tai täyttötuotannon, pitkän matkan konttikuljetusten ja käyttöprosessin lämpötilavaatimukset; kovan segmentin lämpöhajoamislämpötila on korkeampi, saavuttaen 347 °C:n. Kehitetyllä korkean lämpötilan kovettumisenestoaineella on hyvä lämpöstabiilisuus. AC-13-asfalttiseoksen ja teräskuonan yhdistelmä kasvoi 2,1 %.

3) Kun teräskuonapitoisuus saavuttaa 100 %, eli kun yksittäisten hiukkasten koko 4,75–9,5 mm korvaa kalkkikiven kokonaan, asfalttiseoksen jäännösstabiilisuus on 85,6 %, mikä on 0,5 % korkeampi kuin teräskuonaa sisältävän AC-13-asfalttiseoksen; halkaisulujuussuhde on 80,8 %, mikä on 0,5 % korkeampi kuin teräskuonaa sisältävän AC-13-asfalttiseoksen. Sopivan määrän teräskuonaa lisääminen voi tehokkaasti parantaa AC-13-teräskuonaasfalttiseoksen jäännösstabiilisuutta ja halkaisulujuussuhdetta sekä parantaa tehokkaasti asfalttiseoksen vedenkestävyyttä.

1) Normaaleissa käyttöolosuhteissa kotitekoisten hyperhaaroittuneiden polymeerien ja monitoimisten polyisosyanaattien avulla valmistetun liuotinpohjaisen polyuretaaniliiman alkuviskositeetti on noin 1500 mPa·s, jolla on hyvä viskositeetti; liimalevyn käyttöikä on 60 minuuttia, mikä voi täysin täyttää joustopakkausyritysten käyttöaikavaatimukset tuotantoprosessissa.

2) Kuorimislujuudesta ja kuumasaumauslujuudesta voidaan nähdä, että valmistettu liima kovettuu nopeasti huoneenlämmössä. Kovettumisnopeudessa ei ole suurta eroa huoneenlämmössä verrattuna 40, 50 ja 60 ℃:n lämpötiloihin, eikä sidoslujuudessakaan ole suurta eroa. Tämä liima kovettuu kokonaan ilman korkeaa lämpötilaa ja nopeasti.

3) TGA-analyysi osoittaa, että liimalla on hyvä lämmönkestävyys ja se täyttää lämpötilavaatimukset tuotannon, kuljetuksen ja käytön aikana.