Küçük molekül poliasitler ve küçük molekül polioller prepolimerleri hazırlamak için temel hammaddeler olarak kullanılarak yeni bir poliüretan yapıştırıcı türü hazırlandı. Zincir uzatma işlemi sırasında poliüretan yapısına hiper dallı polimerler ve HDI trimerler sokuldu. Test sonuçları, bu çalışmada hazırlanan yapıştırıcının uygun viskoziteye, uzun yapıştırıcı disk ömrüne sahip olduğunu, oda sıcaklığında hızla kürlenebildiğini ve iyi bağlanma özelliklerine, ısıyla sızdırmazlık gücüne ve termal kararlılığa sahip olduğunu göstermektedir.

Kompozit esnek ambalaj, zarif görünüm, geniş uygulama aralığı, rahat taşıma ve düşük paketleme maliyeti avantajlarına sahiptir. Piyasaya sürülmesinden bu yana gıda, ilaç, günlük kimyasallar, elektronik ve diğer endüstrilerde yaygın olarak kullanılmış ve tüketiciler tarafından çok sevilmiştir. Kompozit esnek ambalajın performansı yalnızca film malzemesiyle ilgili değildir, aynı zamanda kompozit yapıştırıcının performansına da bağlıdır. Poliüretan yapıştırıcının yüksek bağlanma mukavemeti, güçlü ayarlanabilirlik ve hijyen ve güvenlik gibi birçok avantajı vardır. Şu anda kompozit esnek ambalaj için ana akım destekleyici yapıştırıcıdır ve büyük yapıştırıcı üreticilerinin araştırmalarının odak noktasıdır.

Yüksek sıcaklıkta yaşlandırma, esnek ambalajların hazırlanmasında vazgeçilmez bir işlemdir. "Karbon zirvesi" ve "karbon nötrlüğü" ulusal politika hedefleriyle, yeşil çevre koruma, düşük karbon emisyonunun azaltılması ve yüksek verimlilik ve enerji tasarrufu, yaşamın her kesiminin kalkınma 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 tamamlanma oranı o kadar yüksek ve kürleme etkisi o kadar iyi olur. Gerçek üretim uygulama sürecinde, yaşlandırma sıcaklığı düşürülebilir ve yaşlandırma süresi kısaltılabilirse, yaşlandırma gerektirmemek en iyisidir ve makine kapalıyken kesme ve torbalama yapılabilir. Bu, yalnızca yeşil çevre koruma ve düşük karbon emisyonunun azaltılması hedeflerine ulaşmakla kalmaz, aynı zamanda üretim maliyetlerinden tasarruf sağlar ve üretim verimliliğini artırır.

Bu çalışmada, üretim ve kullanım sırasında uygun viskozite ve yapışkan disk ömrüne sahip, düşük sıcaklık koşullarında, tercihen yüksek sıcaklığa maruz kalmadan hızlı bir şekilde kürlenebilen ve kompozit esnek ambalajın çeşitli göstergelerinin performansını etkilemeyen yeni bir tip poliüretan yapıştırıcının sentezlenmesi amaçlanmıştır.

1.1 Deneysel malzemeler Adipik asit, sebasik asit, etilen glikol, neopentil glikol, dietilen glikol, TDI, HDI trimer, laboratuvar yapımı hiperdallanmış polimer, etil asetat, polietilen film (PE), polyester film (PET), alüminyum folyo (AL).
1.2 Deneysel aletler Masaüstü elektrikli sabit sıcaklık hava kurutma fırını: DHG-9203A, Shanghai Yiheng Scientific Instrument Co., Ltd.; Döner viskozimetre: NDJ-79, Shanghai Renhe Keyi Co., Ltd.; Üniversal çekme test makinesi: XLW, Labthink; Termogravimetrik analiz cihazı: TG209, NETZSCH, Almanya; Isıl sızdırmazlık test cihazı: SKZ1017A, Jinan Qingqiang Electromechanical Co., Ltd.
1.3 Sentez yöntemi
1) Prepolimerin hazırlanması: Dört ağızlı şişeyi iyice kurutun ve içine N2 geçirin, ardından ölçülen küçük molekül poliol ve poliasiti dört ağızlı şişeye ekleyin ve karıştırmaya başlayın. Sıcaklık ayarlanan sıcaklığa ulaştığında ve su çıkışı teorik su çıkışına yakın olduğunda, asit değeri testi için belirli miktarda numune alın. Asit değeri ≤20 mg/g olduğunda, reaksiyonun bir sonraki adımına başlayın; 100×10-6 ölçülü katalizör ekleyin, vakum kuyruk borusunu bağlayın ve vakum pompasını çalıştırın, alkol çıkış oranını vakum derecesi ile kontrol edin, gerçek alkol çıkışı teorik alkol çıkışına yakın olduğunda, hidroksil değeri testi için belirli bir numune alın ve hidroksil değeri tasarım gereksinimlerini karşıladığında reaksiyonu sonlandırın. Elde edilen poliüretan prepolimeri bekleme kullanımı için paketlenir.
2) Çözücü bazlı poliüretan yapıştırıcının hazırlanması: Ölçülen poliüretan prepolimeri ve etil esteri dört ağızlı bir balona ekleyin, eşit şekilde dağılana kadar ısıtın ve karıştırın, ardından ölçülen TDI'yi dört ağızlı balona ekleyin, 1,0 saat sıcak tutun, ardından laboratuvarda ev yapımı aşırı dallanmış polimeri ekleyin ve 2,0 saat boyunca reaksiyona devam edin, HDI trimeri dört ağızlı balona yavaşça damla damla ekleyin, 2,0 saat sıcak tutun, NCO içeriğini test etmek için numune alın, soğutun ve NCO içeriği yeterlilik kazandıktan sonra malzemeleri paketlemeye bırakın.
3) Kuru laminasyon: Etil asetat, ana madde ve kürleme maddesini belirli bir oranda karıştırıp eşit şekilde karıştırın, ardından kuru laminasyon makinesinde numuneleri uygulayın ve hazırlayın.

1.4 Test Karakterizasyonu
1) Viskozite: Döner bir viskozimetre kullanın ve GB/T 2794-1995 Yapıştırıcıların viskozitesi için test yöntemine bakın;
2) T-soyulma mukavemeti: GB/T 8808-1998 soyulma mukavemeti test yöntemine göre evrensel bir çekme test makinesi kullanılarak test edilmiştir;
3) Isıl sızdırmazlık mukavemeti: önce ısıl sızdırmazlık gerçekleştirmek için bir ısıl sızdırmazlık test cihazı kullanın, ardından test etmek için evrensel bir çekme test makinesi kullanın, GB/T 22638.7-2016 ısıl sızdırmazlık mukavemeti test yöntemine bakın;
4) Termogravimetrik analiz (TGA): Deney, 10 ℃ /dk ısıtma hızı ve 50-600 ℃ test sıcaklık aralığında termogravimetrik analizör kullanılarak gerçekleştirildi.

2.1 Karıştırma reaksiyon süresine bağlı viskozitedeki değişimler Yapıştırıcının viskozitesi ve kauçuk diskin ömrü, ürün üretim sürecinde önemli göstergelerdir. Yapıştırıcının viskozitesi çok yüksekse, uygulanan tutkal miktarı çok fazla olacak ve kompozit filmin görünümünü ve kaplama maliyetini etkileyecektir; viskozite çok düşükse, uygulanan tutkal miktarı çok düşük olacak ve mürekkep etkili bir şekilde sızamayacak, bu da kompozit filmin görünümünü ve bağlanma performansını etkileyecektir. Kauçuk diskin ömrü çok kısaysa, tutkal tankında depolanan tutkalın viskozitesi çok hızlı artacak ve tutkal düzgün bir şekilde uygulanamayacak ve kauçuk silindirin temizlenmesi kolay olmayacaktır; kauçuk diskin ömrü çok uzunsa, kompozit malzemenin ilk yapışma görünümünü ve bağlanma performansını etkileyecek ve hatta kürlenme oranını etkileyecek ve böylece ürünün üretim verimliliğini etkileyecektir.

Uygun viskozite kontrolü ve yapıştırıcı diskin ömrü yapıştırıcıların iyi kullanımı için önemli parametrelerdir. Üretim deneyimine göre, ana madde, etil asetat ve kürleme maddesi uygun R değerine ve viskoziteye ayarlanır ve yapıştırıcı, filme yapıştırıcı uygulanmadan kauçuk bir rulo ile yapıştırıcı tankında yuvarlanır. Viskozite testi için yapıştırıcı örnekleri farklı zaman dilimlerinde alınır. Uygun viskozite, yapıştırıcı diskin uygun ömrü ve düşük sıcaklık koşullarında hızlı kürlenme, solvent bazlı poliüretan yapıştırıcıların üretim ve kullanım sırasında izlediği önemli hedeflerdir.

2.2 Yaşlandırma sıcaklığının soyulma mukavemeti üzerindeki etkisi Yaşlandırma süreci, esnek ambalaj için en önemli, zaman alıcı, enerji yoğun ve alan yoğun süreçtir. Sadece ürünün üretim hızını etkilemekle kalmaz, daha da önemlisi, kompozit esnek ambalajın görünümünü ve bağlanma performansını etkiler. Hükümetin "karbon zirvesi" ve "karbon nötrlüğü" hedefleri ve şiddetli piyasa 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 yaşlandırıldı. Oda sıcaklığında, iç katman AL/PE kompozit yapısının soyulma mukavemeti 12 saat yaşlandırıldıktan sonra sabit kaldı ve kürleme temelde tamamlandı; oda sıcaklığında, dış katman PET/AL yüksek bariyer kompozit yapısının soyulma mukavemeti 12 saat yaşlandırıldıktan sonra temelde sabit kaldı, bu da yüksek bariyer film malzemesinin poliüretan yapıştırıcının kürlenmesini etkileyeceğini göstermektedir; 40, 50 ve 60 ℃'deki kürleme sıcaklığı koşulları karşılaştırıldığında, kürleme hızında belirgin bir fark yoktu.

Mevcut pazardaki ana akım solvent bazlı poliüretan yapıştırıcılarla karşılaştırıldığında, yüksek sıcaklıkta yaşlanma süresi genellikle 48 saat veya daha uzundur. Bu çalışmadaki poliüretan yapıştırıcı, temel olarak oda sıcaklığında yüksek bariyer yapısının kürlenmesini 12 saatte tamamlayabilir. Geliştirilen yapıştırıcı, hızlı kürlenme işlevine sahiptir. Yapıştırıcıya ev yapımı hiperdallı polimerlerin ve çok işlevli izosiyanatların eklenmesi, dış katman kompozit yapı veya iç katman kompozit yapıdan bağımsız olarak, oda sıcaklığı koşulları altındaki soyulma mukavemeti, yüksek sıcaklıkta yaşlanma koşulları altındaki soyulma mukavemetinden çok farklı değildir, bu da geliştirilen yapıştırıcının sadece hızlı kürlenme işlevine sahip olmadığını, aynı zamanda yüksek sıcaklık olmadan hızlı kürlenme işlevine de sahip olduğunu göstermektedir.

2.3 Yaşlanma sıcaklığının ısıl sızdırmazlık mukavemeti üzerindeki etkisi Malzemelerin ısıl sızdırmazlık özellikleri ve gerçek ısıl sızdırmazlık etkisi, ısıl sızdırmazlık ekipmanı, malzemenin fiziksel ve kimyasal performans parametreleri, ısıl sızdırmazlık süresi, ısıl sızdırmazlık basıncı ve ısıl sızdırmazlık sıcaklığı vb. gibi birçok faktörden etkilenir. Gerçek ihtiyaçlara ve deneyime göre, makul bir ısıl sızdırmazlık işlemi ve parametreleri belirlenir ve bileşik oluşturulduktan sonra kompozit filmin ısıl sızdırmazlık mukavemeti testi gerçekleştirilir.

Kompozit film makineden yeni çıktığında, ısıyla yapıştırma mukavemeti nispeten düşüktür, sadece 17 N/(15 mm). Bu sırada, yapıştırıcı yeni katılaşmaya başlamıştır ve yeterli bağlama kuvveti sağlayamaz. Bu sırada test edilen mukavemet, PE filmin ısıyla yapıştırma mukavemetidir; yaşlanma süresi arttıkça, ısıyla yapıştırma mukavemeti keskin bir şekilde artar. 12 saat yaşlandırıldıktan sonra ısıyla yapıştırma mukavemeti temelde 24 ve 48 saat sonrakiyle aynıdır, bu da kürlemenin temelde 12 saatte tamamlandığını, farklı filmler için yeterli bağlanma sağladığını ve bunun sonucunda ısıyla yapıştırma mukavemetinin arttığını gösterir. Farklı sıcaklıklarda ısıyla yapıştırma mukavemetinin değişim eğrisinden, aynı yaşlanma süresi koşulları altında, oda sıcaklığında yaşlanma ile 40, 50 ve 60 ℃ koşulları arasında ısıyla yapıştırma mukavemetinde çok fazla fark olmadığı görülebilir. Oda sıcaklığında yaşlanma, yüksek sıcaklıkta yaşlanmanın etkisini tamamen sağlayabilir. Bu geliştirilen yapıştırıcı ile kompozit haline getirilen esnek ambalaj yapısı, yüksek sıcaklıkta yaşlanma koşulları altında iyi bir ısıyla yapıştırma mukavemetine sahiptir.

2.4 Sertleştirilmiş filmin termal kararlılığı Esnek ambalaj kullanımı sırasında ısıyla kapatma ve torba yapımı gerekir. Film malzemesinin termal kararlılığına ek olarak, sertleştirilmiş poliüretan filmin termal kararlılığı, bitmiş esnek ambalaj ürününün performansını ve görünümünü belirler. Bu çalışma, sertleştirilmiş poliüretan filmin termal kararlılığını analiz etmek için termal gravimetrik analiz (TGA) yöntemini kullanır.

Sertleştirilmiş poliüretan film, sert segmentin ve yumuşak segmentin termal ayrışmasına karşılık gelen test sıcaklığında iki belirgin ağırlık kaybı zirvesine sahiptir. Yumuşak segmentin termal ayrışma sıcaklığı nispeten yüksektir ve termal ağırlık kaybı 264 ° C'de oluşmaya başlar. Bu sıcaklıkta, mevcut yumuşak paketleme ısıyla sızdırmazlık işleminin sıcaklık gereksinimlerini karşılayabilir ve otomatik paketleme veya doldurma üretiminin, uzun mesafeli konteyner taşımacılığının ve kullanım sürecinin sıcaklık gereksinimlerini karşılayabilir; sert segmentin termal ayrışma sıcaklığı daha yüksektir ve 347 ° C'ye ulaşır. Geliştirilen yüksek sıcaklıkta kürlenmeyen yapıştırıcı iyi termal stabiliteye sahiptir. Çelik cürufu içeren AC-13 asfalt karışımı %2,1 arttı.

3)Çelik cürufu içeriği %100'e ulaştığında, yani 4,75 ila 9,5 mm'lik tek parçacık boyutu kireçtaşını tamamen değiştirdiğinde, asfalt karışımının kalıntı kararlılık değeri %85,6'dır, bu da çelik cürufu içermeyen AC-13 asfalt karışımından %0,5 daha yüksektir; yarılma mukavemeti oranı %80,8'dir, bu da çelik cürufu içermeyen AC-13 asfalt karışımından %0,5 daha yüksektir. Uygun miktarda çelik cürufu eklenmesi, AC-13 çelik cürufu asfalt karışımının kalıntı kararlılığını ve yarılma mukavemeti oranını etkili bir şekilde iyileştirebilir ve asfalt karışımının su kararlılığını etkili bir şekilde iyileştirebilir.

1)Normal kullanım koşullarında, ev yapımı hiperdallı polimerler ve çok işlevli poliizosiyanatlar eklenerek hazırlanan solvent bazlı poliüretan yapıştırıcının başlangıç ​​viskozitesi yaklaşık 1500mPa·s olup iyi viskoziteye sahiptir; yapıştırıcı diskin ömrü 60 dakikaya ulaşır, bu da esnek ambalaj şirketlerinin üretim sürecindeki çalışma süresi gereksinimlerini tam olarak karşılayabilir.

2) Soyulma mukavemeti ve ısıl yapışma mukavemetinden, hazırlanan yapıştırıcının oda sıcaklığında hızla kürlenebildiği görülebilir. Oda sıcaklığında ve 40, 50 ve 60 ℃'de kürlenme hızında büyük bir fark yoktur ve bağlanma mukavemetinde de büyük bir fark yoktur. Bu yapıştırıcı yüksek sıcaklık olmadan tamamen kürlenebilir ve hızla kürlenebilir.

3) TGA analizi yapıştırıcının iyi termal stabiliteye sahip olduğunu ve üretim, nakliye ve kullanım sırasında sıcaklık gereksinimlerini karşılayabildiğini göstermektedir.