Küçük moleküllü poliasitler ve küçük moleküllü polioller temel hammadde olarak kullanılarak prepolimerler hazırlandı. Zincir uzatma işlemi sırasında poliüretan yapıya hiperdallanmış polimerler ve HDI trimerleri eklendi. Test sonuçları, bu çalışmada hazırlanan yapıştırıcının uygun viskoziteye, uzun yapışkan disk ömrüne, oda sıcaklığında hızlı kürlenebildiğine, iyi yapışma özelliklerine, ısıl yapışma mukavemetine ve termal stabiliteye sahip olduğunu göstermektedir.

Kompozit esnek ambalaj, zarif görünüm, geniş uygulama yelpazesi, rahat taşıma ve düşük paketleme maliyeti gibi avantajlara sahiptir. Piyasaya sürülmesinden bu yana gıda, ilaç, günlük kimyasallar, elektronik ve diğer sektörlerde yaygın olarak kullanılmakta ve tüketiciler tarafından büyük ilgi görmektedir. Kompozit esnek ambalajın performansı yalnızca film malzemesiyle değil, aynı zamanda kompozit yapıştırıcının performansıyla da ilişkilidir. Poliüretan yapıştırıcı, yüksek yapışma mukavemeti, güçlü ayarlanabilirlik, hijyen ve güvenlik gibi birçok avantaja sahiptir. Şu anda kompozit esnek ambalajlar için ana akım destekleyici yapıştırıcı olup, önde gelen yapıştırıcı üreticilerinin araştırmalarının odak noktasıdır.

Yüksek sıcaklıkta yaşlandırma, esnek ambalajların hazırlanmasında vazgeçilmez bir işlemdir. "Karbon tepe noktası" ve "karbon nötrlüğü" gibi ulusal politika hedefleriyle birlikte, yeşil çevre koruma, düşük karbon emisyonunun azaltılması, yüksek verimlilik ve enerji tasarrufu, toplumun 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 hızı o kadar yüksek ve kürleme etkisi de o kadar iyi olur. Gerçek üretim uygulama sürecinde, yaşlandırma sıcaklığı düşürülebiliyor ve yaşlandırma süresi kısaltılabiliyorsa, yaşlandırmaya gerek kalmaması ve kesme ve torbalama işlemlerinin makine kapalıyken gerçekleştirilmesi en iyisidir. 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 sıcaklık olmadan hızlı kürlenebilen ve kompozit esnek ambalajların çeşitli göstergelerinin performansını etkilemeyen yeni bir poliüretan yapıştırıcı türünün 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 cihazlar 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 balonu iyice kurulayın ve içine N2 gazı geçirin, ardından ölçülen küçük molekül poliol ve poliasiti dört ağızlı balona ekleyin ve karıştırmaya başlayın. Sıcaklık ayarlanan sıcaklığa ulaştığında ve su çıkışı teorik su çıkışına yakın olduğunda, asit değeri testi için belirli bir miktar numune alın. Asit değeri ≤20 mg/g olduğunda, reaksiyonun bir sonraki adımına geçin; 100x10-6 ölçülü katalizör ekleyin, vakum egzoz borusunu bağlayın ve vakum pompasını çalıştırın. Alkol çıkış hızını vakum derecesiyle 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 prepolimer, bekleme amaçlı olarak paketlenir.
2) Çözücü bazlı poliüretan yapıştırıcının hazırlanması: Ölçülen poliüretan prepolimeri ve etil esteri dört ağızlı bir balona ekleyin, ısıtın ve eşit şekilde dağılana kadar karıştırın, ardından ölçülen TDI'yi dört ağızlı balona ekleyin, 1,0 saat boyunca sıcak tutun, ardından laboratuvarda ev yapımı hiperdallanmış polimeri ekleyin ve 2,0 saat boyunca reaksiyona devam edin, HDI trimeri yavaşça dört ağızlı balona damla damla ekleyin, 2,0 saat boyunca 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 maddesi belirli bir oranda karıştırılıp homojen bir şekilde karıştırıldıktan sonra kuru laminasyon makinesinde numuneler uygulanıp hazırlanır.

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): Test, 10 ℃ /dk ısıtma hızı ve 50-600 ℃ test sıcaklık aralığına sahip bir termogravimetrik analizör kullanılarak gerçekleştirildi.

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

Uygun viskozite kontrolü ve yapıştırıcı diskin ömrü, yapıştırıcıların verimli kullanımı için önemli parametrelerdir. Üretim deneyimlerine göre, ana etken madde olan etil asetat ve kürleme maddesi uygun R değeri ve viskoziteye ayarlanır ve yapıştırıcı, filme tutkal sürülmeden kauçuk bir rulo ile yapıştırıcı haznesinde yuvarlanır. Viskozite testi için farklı zaman aralıklarında yapıştırıcı numuneleri alınır. Uygun viskozite, yapıştırıcı diskinin 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 işlemi, esnek ambalajlar için en önemli, zaman alıcı, enerji yoğun ve alan yoğun süreçtir. 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 yoğun piyasa rekabeti karşısında, düşük sıcaklıkta yaşlandırma ve hızlı kürleme, düşük enerji tüketimi, çevre dostu 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 yapının soyulma mukavemeti 12 saat yaşlandırıldıktan sonra sabit kaldı ve kürleme temelde tamamlandı; oda sıcaklığında, dış katman PET/AL yüksek bariyer kompozit yapının 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 görülmedi.

Mevcut pazardaki ana akım solvent bazlı poliüretan yapıştırıcılarla karşılaştırıldığında, yüksek sıcaklıkta yaşlanma süresi genellikle 48 saat veya daha uzundur. Bu çalışmadaki poliüretan yapıştırıcı, yüksek bariyerli yapının kürlenmesini oda sıcaklığında temel olarak 12 saatte tamamlayabilir. Geliştirilen yapıştırıcı, hızlı kürleşme özelliğine sahiptir. Yapıştırıcıya ev yapımı hiperdallı polimerler ve çok işlevli izosiyanatların eklenmesi, dış katman kompozit yapı veya iç katman kompozit yapıdan bağımsız olarak, oda sıcaklığı koşullarında soyulma dayanımının yüksek sıcaklıkta yaşlanma koşullarındaki soyulma dayanımından çok farklı olmadığını göstermektedir. Bu da geliştirilen yapıştırıcının yalnızca hızlı kürleşme özelliğine sahip olmadığını, aynı zamanda yüksek sıcaklık olmadan da hızlı kürleşme özelliğine 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, ısıl yapıştırma mukavemeti nispeten düşüktür, sadece 17 N/(15 mm). Bu sırada, yapıştırıcı henüz katılaşmaya başlamıştır ve yeterli bağlanma kuvveti sağlayamaz. Bu sırada test edilen mukavemet, PE filmin ısıl yapıştırma mukavemetidir; yaşlanma süresi arttıkça, ısıl yapıştırma mukavemeti keskin bir şekilde artar. 12 saat yaşlandırıldıktan sonra ısıl yapıştırma mukavemeti temelde 24 ve 48 saat sonrakiyle aynıdır, bu da kürlemenin temelde 12 saatte tamamlandığını ve farklı filmler için yeterli bağlanma sağlayarak artan ısıl yapıştırma mukavemeti ile sonuçlandığını gösterir. Farklı sıcaklıklarda ısıl yapıştırma mukavemetinin değişim eğrisinden, aynı yaşlanma süresi koşulları altında, oda sıcaklığında yaşlanma ile 40, 50 ve 60 ℃ koşulları arasında ısıl 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 ısıl yapıştırma mukavemetine sahiptir.

2.4 Kürlenmiş Filmin Termal Kararlılığı Esnek ambalaj kullanımı sırasında ısıyla kapatma ve torba yapımı gereklidir. Film malzemesinin termal kararlılığına ek olarak, kürlenmiş poliüretan filmin termal kararlılığı, bitmiş esnek ambalaj ürününün performansını ve görünümünü belirler. Bu çalışmada, kürlenmiş poliüretan filmin termal kararlılığını analiz etmek için termal gravimetrik analiz (TGA) yöntemi kullanılmıştır.

Sertleştirilmiş poliüretan film, test sıcaklığında, sert segmentin ve yumuşak segmentin termal ayrışmasına karşılık gelen iki belirgin ağırlık kaybı zirvesine sahiptir. Yumuşak segmentin termal ayrışma sıcaklığı nispeten yüksektir ve termal ağırlık kaybı 264°C'de başlar. Bu sıcaklıkta, mevcut yumuşak ambalaj ısıyla sızdırmazlık işleminin sıcaklık gereksinimlerini karşılayabilir ve otomatik ambalaj veya dolum 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 bir termal stabiliteye 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 tek parçacık boyutu kireçtaşını tamamen değiştirdiğinde, asfalt karışımının kalıntı kararlılık değeri %85,6 olur; bu da çelik cürufu içermeyen AC-13 asfalt karışımından %0,5 daha yüksektir; yarılma dayanımı oranı ise %80,8 olur; 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 dayanımı 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 ve ısıyla yapışma mukavemetinden, hazırlanan yapıştırıcının oda sıcaklığında hızla kürlenebildiği anlaşılmaktadır. Oda sıcaklığında ve 40, 50 ve 60 ℃'de kürlenme hızı arasında büyük bir fark yoktur ve yapışma mukavemetinde de büyük bir fark yoktur. Bu yapıştırıcı, yüksek sıcaklık gerektirmeden tamamen kürlenebilir ve hızla kürlenebilir.

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