Küçük moleküllü poliasitler ve küçük moleküllü polioller temel hammadde olarak kullanılarak prepolimerler hazırlanarak yeni bir poliüretan yapıştırıcı türü üretildi. Zincir uzatma işlemi sırasında, hiper dallanmış polimerler ve HDI trimerleri poliüretan yapısına dahil edildi. Test sonuçları, bu çalışmada hazırlanan yapıştırıcının uygun viskoziteye, uzun yapışma ömrüne, oda sıcaklığında hızlı kürleşme özelliğine, iyi yapışma özelliklerine, ısı yalıtım mukavemetine ve termal kararlılığa sahip olduğunu göstermektedir.

Kompozit esnek ambalajlar, zarif görünüm, geniş uygulama alanı, kolay taşıma ve düşük ambalaj maliyeti gibi avantajlara sahiptir. Tanıtımından bu yana gıda, ilaç, günlük kimyasallar, elektronik ve diğer sektörlerde yaygın olarak kullanılmakta ve tüketiciler tarafından çok sevilmektedir. Kompozit esnek ambalajın performansı sadece film malzemesiyle ilgili değil, aynı zamanda kompozit yapıştırıcının performansına da bağlıdır. Poliüretan yapıştırıcı, yüksek yapışma gücü, güçlü ayarlanabilirlik, hijyen ve güvenlik gibi birçok avantaja sahiptir. Şu anda kompozit esnek ambalajlar için ana akım destekleyici yapıştırıcıdır ve büyük yapıştırıcı üreticilerinin araştırma odağıdır.

Yüksek sıcaklıkta yaşlandırma, esnek ambalajların hazırlanmasında vazgeçilmez bir işlemdir. "Karbon zirvesi" ve "karbon nötrlüğü" ulusal politika hedefleriyle birlikte, yeşil çevre koruma, düşük karbon emisyonu azaltımı ve yüksek verimlilik ve enerji tasarrufu, tüm yaşam alanlarının gelişim hedefleri haline gelmiştir. Yaşlandırma sıcaklığı ve yaşlandırma süresi, kompozit filmin soyulma mukavemeti üzerinde olumlu bir etkiye sahiptir. Teorik olarak, yaşlandırma sıcaklığı ne kadar yüksek ve yaşlandırma süresi ne kadar uzun olursa, reaksiyon tamamlama oranı o kadar yüksek ve kürleme etkisi o kadar iyi olur. Gerçek üretim uygulama sürecinde, yaşlandırma sıcaklığı düşürülebilir ve yaşlandırma süresi kısaltılabilirse, yaşlandırmaya gerek kalmaması ve makine kapatıldıktan sonra dilimleme ve paketleme işlemlerinin yapılabilmesi en iyisidir. Bu, yalnızca yeşil çevre koruma ve düşük karbon emisyonu azaltımı hedeflerine ulaşmakla kalmaz, aynı zamanda üretim maliyetlerini düşürür ve üretim verimliliğini artırır.

Bu çalışma, üretim ve kullanım sırasında uygun viskoziteye ve yapışkan disk ömrüne sahip, düşük sıcaklık koşullarında, tercihen yüksek sıcaklık gerektirmeden hızlı bir şekilde kürleşebilen ve kompozit esnek ambalajın çeşitli göstergelerinin performansını etkilemeyen yeni bir poliüretan yapıştırıcı türü sentezlemeyi amaçlamaktadır.

1.1 Deneysel Malzemeler: Adipik asit, sebakik asit, etilen glikol, neopentil glikol, dietilen glikol, TDI, HDI trimer, laboratuvar ortamında üretilmiş hiper dallı polimer, etil asetat, polietilen film (PE), polyester film (PET), alüminyum folyo (AL).
1.2 Deneysel Cihazlar Masaüstü elektrikli sabit sıcaklıkta hava kurutma fırını: DHG-9203A, Şanghay Yiheng Bilimsel Cihazlar A.Ş.; Döner viskozimetre: NDJ-79, Şanghay Renhe Keyi A.Ş.; Üniversal çekme test cihazı: XLW, Labthink; Termogravimetrik analiz cihazı: TG209, NETZSCH, Almanya; Isı yalıtım test cihazı: SKZ1017A, Jinan Qingqiang Elektromekanik A.Ş.
1.3 Sentez yöntemi
1) Prepolimerin hazırlanması: Dört boyunlu balon iyice kurutulur ve içine N2 gazı verilir, ardından ölçülen küçük moleküllü poliol ve poliasit dört boyunlu balona eklenir ve karıştırılmaya başlanır. Sıcaklık ayarlanan sıcaklığa ulaştığında ve su çıkışı teorik su çıkışına yaklaştığında, asit değeri testi için belirli miktarda numune alınır. Asit değeri ≤20 mg/g olduğunda, reaksiyonun bir sonraki aşamasına geçilir; 100×10⁻⁶ ölçülü katalizör eklenir, vakum hortumu bağlanır ve vakum pompası çalıştırılır, alkol çıkış hızı vakum derecesi ile kontrol edilir, gerçek alkol çıkışı teorik alkol çıkışına yaklaştığında, hidroksil değeri testi için belirli miktarda numune alınır ve hidroksil değeri tasarım gereksinimlerini karşıladığında reaksiyon sonlandırılır. Elde edilen poliüretan prepolimeri bekleme kullanımı için paketlenir.
2) Solvent bazlı poliüretan yapıştırıcının hazırlanması: Ölçülen poliüretan prepolimeri ve etil esteri dört boyunlu bir balona ekleyin, eşit şekilde dağılması için ısıtın ve karıştırın, ardından ölçülen TDI'yı dört boyunlu balona ekleyin, 1 saat sıcak tutun, daha sonra laboratuvarda üretilen hiper dallı polimeri ekleyin ve 2 saat daha reaksiyona devam edin, HDI trimerini yavaşça damla damla dört boyunlu balona ekleyin, 2 saat sıcak tutun, NCO içeriğini test etmek için numuneler alın, soğutun ve NCO içeriği uygun bulunduktan sonra malzemeleri ambalajlamaya hazır hale getirin.
3) Kuru laminasyon: Etil asetat, ana madde ve sertleştirici maddeyi belirli oranlarda karıştırın ve homojen bir şekilde karıştırın, ardından kuru laminasyon makinesinde numuneleri uygulayın ve hazırlayın.

1.4 Test Karakterizasyonu
1) Viskozite: Döner viskozimetre kullanın ve GB/T 2794-1995 Yapıştırıcıların viskozitesi için test yöntemine bakın;
2) T-soyma dayanımı: GB/T 8808-1998 soyma dayanımı test yöntemine referans alınarak, evrensel bir çekme test cihazı kullanılarak test edilmiştir;
3) Isı yalıtım dayanımı: Öncelikle ısı yalıtım test cihazı kullanarak ısı yalıtımını gerçekleştirin, ardından GB/T 22638.7-2016 ısı yalıtım dayanımı test yöntemine göre evrensel bir çekme test makinesi kullanarak test edin;
4) Termogravimetrik analiz (TGA): Test, 10 ℃/dk ısıtma hızı ve 50 ila 600 ℃ test sıcaklık aralığına sahip bir termogravimetrik analiz cihazı kullanılarak gerçekleştirilmiştir.

2.1 Karıştırma reaksiyon süresiyle viskozitedeki değişiklikler Yapıştırıcının viskozitesi ve kauçuk diskin ömrü, ürün üretim sürecinde önemli göstergelerdir. Yapıştırıcının viskozitesi çok yüksekse, uygulanan yapıştırıcı miktarı çok fazla olur ve bu da kompozit filmin görünümünü ve kaplama maliyetini etkiler; viskozite çok düşükse, uygulanan yapıştırıcı miktarı çok az olur ve mürekkep etkili bir şekilde nüfuz edemez, bu da kompozit filmin görünümünü ve yapışma performansını etkiler. Kauçuk diskin ömrü çok kısa ise, yapıştırıcı tankında depolanan yapıştırıcının viskozitesi çok hızlı artar ve yapıştırıcı düzgün bir şekilde uygulanamaz ve kauçuk silindirin temizlenmesi zorlaşır; kauçuk diskin ömrü çok uzun ise, kompozit malzemenin ilk yapışma görünümünü ve yapışma performansını etkiler ve hatta kürlenme hızını etkileyerek ürünün üretim verimliliğini etkiler.

Yapıştırıcıların iyi kullanımı için uygun viskozite kontrolü ve yapıştırıcı diskin ömrü önemli parametrelerdir. Üretim deneyimine göre, ana madde olan etil asetat ve kürleme maddesi uygun R değeri ve viskoziteye ayarlanır ve yapıştırıcı, filme yapıştırıcı uygulanmadan kauçuk bir rulo ile yapıştırıcı tankında sarılır. Viskozite testi için farklı zaman aralıklarında yapıştırıcı örnekleri alınır. Uygun viskozite, uygun yapıştırıcı disk ömrü ve düşük sıcaklık koşullarında hızlı kürleme, solvent bazlı poliüretan yapıştırıcıların üretim ve kullanım sırasında hedeflediği önemli amaçlardır.

2.2 Yaşlandırma Sıcaklığının Soyulma Mukavemeti Üzerindeki Etkisi Yaşlandırma işlemi, esnek ambalajlar için en önemli, zaman alıcı, enerji yoğun ve yer kaplayan işlemdir. Sadece ürünün üretim hızını etkilemekle kalmaz, daha da önemlisi, kompozit esnek ambalajların görünümünü ve yapışma performansını da etkiler. Hükümetin "karbon zirvesi" ve "karbon nötrlüğü" hedefleri ve şiddetli pazar rekabeti karşısında, düşük sıcaklıkta yaşlandırma ve hızlı kürleme, düşük enerji tüketimi, yeşil üretim ve verimli üretim elde etmenin etkili yollarıdır.

PET/AL/PE kompozit film, oda sıcaklığında ve 40, 50 ve 60 ℃'de yaşlandırmaya tabi tutuldu. Oda sıcaklığında, iç katman AL/PE kompozit yapısının soyulma mukavemeti 12 saatlik yaşlandırmadan sonra sabit kaldı ve kürleme temelde tamamlandı; oda sıcaklığında, dış katman PET/AL yüksek bariyerli kompozit yapısının soyulma mukavemeti 12 saatlik yaşlandırmadan sonra temelde sabit kaldı, bu da yüksek bariyerli film malzemesinin poliüretan yapıştırıcının kürlenmesini etkileyeceğini gösteriyor; 40, 50 ve 60 ℃'lik kürleme sıcaklığı koşulları karşılaştırıldığında, kürleme hızında belirgin bir fark gözlenmedi.

Mevcut piyasadaki ana akım solvent bazlı poliüretan yapıştırıcılarla karşılaştırıldığında, yüksek sıcaklıkta yaşlandırma süresi genellikle 48 saat veya daha uzundur. Bu çalışmada geliştirilen poliüretan yapıştırıcı, oda sıcaklığında 12 saat içinde yüksek bariyerli yapının kürlenmesini temel olarak tamamlayabilir. Geliştirilen yapıştırıcı, hızlı kürlenme özelliğine sahiptir. Yapıştırıcıya ev yapımı hiper dallı polimerler ve çok fonksiyonlu izosiyanatlar eklenmesiyle, dış katman kompozit yapısı veya iç katman kompozit yapısı fark etmeksizin, oda sıcaklığı koşullarındaki soyulma mukavemeti, yüksek sıcaklıkta yaşlandırma koşullarındaki soyulma mukavemetinden çok farklı değildir; bu da geliştirilen yapıştırıcının sadece hızlı kürlenme özelliğine sahip olmakla kalmayıp, aynı zamanda yüksek sıcaklık gerektirmeden hızlı kürlenme özelliğine de sahip olduğunu göstermektedir.

2.3 Yaşlandırma sıcaklığının ısı yalıtım mukavemetine etkisi Malzemelerin ısı yalıtım özellikleri ve gerçek ısı yalıtım etkisi, ısı yalıtım ekipmanı, malzemenin kendi fiziksel ve kimyasal performans parametreleri, ısı yalıtım süresi, ısı yalıtım basıncı ve ısı yalıtım sıcaklığı gibi birçok faktörden etkilenir. Gerçek ihtiyaçlara ve deneyime göre, makul bir ısı yalıtım işlemi ve parametreleri belirlenir ve birleştirme işleminden sonra kompozit filmin ısı yalıtım mukavemeti testi yapılır.

Kompozit film makineden yeni çıktığında, ısı yalıtım mukavemeti nispeten düşüktür, sadece 17 N/(15 mm). Bu aşamada, yapıştırıcı henüz katılaşmaya başlamıştır ve yeterli yapışma kuvveti sağlayamaz. Bu aşamada test edilen mukavemet, PE filmin ısı yalıtım mukavemetidir; yaşlanma süresi arttıkça, ısı yalıtım mukavemeti keskin bir şekilde artar. 12 saatlik yaşlanmadan sonraki ısı yalıtım mukavemeti, 24 ve 48 saatlik yaşlanmadan sonrakiyle temelde aynıdır; bu da kürleşmenin 12 saat içinde temelde tamamlandığını, farklı filmler için yeterli yapışma sağladığını ve ısı yalıtım mukavemetinin artmasına neden olduğunu gösterir. Farklı sıcaklıklardaki ısı yalıtım mukavemetinin değişim eğrisinden, aynı yaşlanma süresi koşullarında, oda sıcaklığında yaşlanma ile 40, 50 ve 60 ℃ koşulları arasında ısı yalıtım mukavemetinde çok fazla fark olmadığı görülebilir. Oda sıcaklığında yaşlanma, yüksek sıcaklıkta yaşlanma etkisini tamamen sağlayabilir. Bu geliştirilen yapıştırıcı ile kompozit hale getirilen esnek ambalaj yapısı, yüksek sıcaklıkta yaşlanma koşullarında iyi bir ısı yalıtım mukavemetine sahiptir.

2.4 Kürlenmiş Filmin Termal Kararlılığı Esnek ambalaj kullanımında, ısı yalıtımı ve torba yapımı gereklidir. Film malzemesinin kendi termal kararlılığına ek olarak, kürlenmiş poliüretan filmin termal kararlılığı, bitmiş esnek ambalaj ürününün performansını ve görünümünü belirler. Bu çalışma, kürlenmiş poliüretan filmin termal kararlılığını analiz etmek için termogravimetrik analiz (TGA) yöntemini kullanmaktadır.

Kürlenmiş poliüretan film, test sıcaklığında, sert ve yumuşak segmentlerin termal bozunmasına karşılık gelen iki belirgin ağırlık kaybı zirvesine sahiptir. Yumuşak segmentin termal bozunma sıcaklığı nispeten yüksektir ve termal ağırlık kaybı 264°C'de başlar. Bu sıcaklıkta, mevcut yumuşak ambalaj ısı yalıtım işleminin sıcaklık gereksinimlerini karşılayabilir ve otomatik ambalajlama veya doldurma, uzun mesafeli konteyner taşımacılığı ve kullanım sürecinin sıcaklık gereksinimlerini karşılayabilir; sert segmentin termal bozunma sıcaklığı daha yüksektir ve 347°C'ye ulaşır. Geliştirilen yüksek sıcaklıkta kürlenme gerektirmeyen yapıştırıcı, iyi bir termal kararlılığa sahiptir. Çelik cürufu içeren AC-13 asfalt karışımı %2,1 oranında artmıştır.

3) Çelik cürufu içeriği %100'e ulaştığında, yani 4,75 ila 9,5 mm arasındaki tek parçacık boyutu kireçtaşının yerini tamamen aldığında, asfalt karışımının kalıntı stabilitesi değeri %85,6'dır; bu, çelik cürufu içermeyen AC-13 asfalt karışımına göre %0,5 daha yüksektir; yarma dayanımı oranı ise %80,8'dir; bu da çelik cürufu içermeyen AC-13 asfalt karışımına göre %0,5 daha yüksektir. Uygun miktarda çelik cürufu ilavesi, AC-13 çelik cüruflu asfalt karışımının kalıntı stabilitesini ve yarma dayanımı oranını etkili bir şekilde iyileştirebilir ve asfalt karışımının su stabilitesini etkili bir şekilde artırabilir.

1) Normal kullanım koşullarında, ev yapımı hiper dallı polimerler ve çok fonksiyonlu poliizosiyanatlar kullanılarak hazırlanan solvent bazlı poliüretan yapıştırıcının başlangıç ​​viskozitesi yaklaşık 1500 mPa·s olup, iyi bir viskoziteye sahiptir; yapıştırıcı diskin ömrü 60 dakikaya ulaşarak, esnek ambalaj şirketlerinin üretim sürecindeki çalışma süresi gereksinimlerini tam olarak karşılayabilir.

2) Soyulma mukavemeti ve ısı yapıştırma mukavemetinden de görülebileceği gibi, hazırlanan yapıştırıcı oda sıcaklığında hızlı bir şekilde kürleşebilmektedir. Oda sıcaklığında ve 40, 50 ve 60 ℃'de kürleşme hızında büyük bir fark yoktur ve yapışma mukavemetinde de büyük bir fark gözlenmemektedir. Bu yapıştırıcı yüksek sıcaklık gerektirmeden tamamen kürleşebilmekte ve hızlı bir şekilde kürleşebilmektedir.

3) TGA analizi, yapıştırıcının iyi bir termal kararlılığa sahip olduğunu ve üretim, taşıma ve kullanım sırasındaki sıcaklık gereksinimlerini karşılayabildiğini göstermektedir.