Preparouse un novo tipo de adhesivo de poliuretano empregando poliácidos e poliois de moléculas pequenas como materias primas básicas para preparar prepolímeros. Durante o proceso de extensión da cadea, introducíronse polímeros hiperramificados e trímeros de HDI na estrutura do poliuretano. Os resultados das probas mostran que o adhesivo preparado neste estudo ten unha viscosidade axeitada, unha longa vida útil do disco adhesivo, pode curarse rapidamente á temperatura ambiente e ten boas propiedades de unión, forza de selado térmico e estabilidade térmica.

Os envases flexibles compostos teñen as vantaxes dunha aparencia exquisita, unha ampla gama de aplicacións, un transporte cómodo e un baixo custo de envasado. Dende a súa introdución, utilizáronse amplamente en alimentos, medicamentos, produtos químicos de uso diario, electrónica e outras industrias, e son moi apreciados polos consumidores. O rendemento dos envases flexibles compostos non só está relacionado co material da película, senón que tamén depende do rendemento do adhesivo composto. O adhesivo de poliuretano ten moitas vantaxes, como unha alta forza de unión, unha forte axustabilidade e hixiene e seguridade. Actualmente é o adhesivo de soporte principal para envases flexibles compostos e o foco de investigación dos principais fabricantes de adhesivos.

O envellecemento a alta temperatura é un proceso indispensable na preparación de envases flexibles. Cos obxectivos da política nacional de "pico de carbono" e "neutralidade do carbono", a protección ambiental ecolóxica, a redución das emisións de carbono baixas e a alta eficiencia e o aforro de enerxía convertéronse nos obxectivos de desenvolvemento de todos os ámbitos da vida. A temperatura e o tempo de envellecemento teñen un efecto positivo na resistencia ao pelado da película composta. Teoricamente, canto maior sexa a temperatura de envellecemento e canto maior sexa o tempo de envellecemento, maior será a taxa de finalización da reacción e mellor será o efecto de curado. No proceso de aplicación da produción real, se se pode baixar a temperatura de envellecemento e acurtar o tempo de envellecemento, é mellor non requirir envellecemento, e o corte e o ensacado pódense realizar despois de que a máquina estea apagada. Isto non só pode acadar os obxectivos de protección ambiental ecolóxica e redución das emisións de carbono baixas, senón tamén aforrar custos de produción e mellorar a eficiencia da produción.

Este estudo ten como obxectivo sintetizar un novo tipo de adhesivo de poliuretano que teña unha viscosidade e unha vida útil do disco adhesivo axeitadas durante a produción e o uso, que poida curar rapidamente en condicións de baixa temperatura, preferiblemente sen altas temperaturas, e que non afecte o rendemento de varios indicadores de envases flexibles compostos.

1.1 Materiais experimentais Ácido adípico, ácido sebácico, etilenglicol, neopentilglicol, dietilenglicol, TDI, trímero de HDI, polímero hiperramificado fabricado en laboratorio, acetato de etilo, película de polietileno (PE), película de poliéster (PET), lámina de aluminio (AL).
1.2 Instrumentos experimentais Forno eléctrico de secado ao aire a temperatura constante de escritorio: DHG-9203A, Shanghai Yiheng Scientific Instrument Co., Ltd.; Viscosímetro rotacional: NDJ-79, Shanghai Renhe Keyi Co., Ltd.; Máquina universal de ensaios de tracción: XLW, Labthink; Analizador termogravimétrico: TG209, NETZSCH, Alemaña; Probador de selado por calor: SKZ1017A, Jinan Qingqiang Electromechanical Co., Ltd.
1.3 Método de síntese
1) Preparación do prepolímero: Secar completamente o matraz de catro bocas e pasar N2 nel, despois engadir o poliol de molécula pequena medido e o poliácido no matraz de catro bocas e comezar a remexer. Cando a temperatura alcance a temperatura establecida e a saída de auga sexa próxima á saída teórica de auga, tomar unha certa cantidade de mostra para a proba do valor de acidez. Cando o valor de acidez sexa ≤20 mg/g, iniciar o seguinte paso da reacción; engadir 100×10-6 catalizador dosificado, conectar o tubo de escape de baleiro e iniciar a bomba de baleiro, controlar a taxa de saída de alcohol polo grao de baleiro, cando a saída real de alcohol sexa próxima á saída teórica de alcohol, tomar unha certa mostra para a proba do valor de hidroxilo e finalizar a reacción cando o valor de hidroxilo cumpra os requisitos de deseño. O prepolímero de poliuretano obtido empaquetase para uso en espera.
2) Preparación do adhesivo de poliuretano a base de solvente: Engadir o prepolímero de poliuretano medido e o éster etílico nun matraz de catro bocas, quentar e remexer para dispersar uniformemente, despois engadir o TDI medido no matraz de catro bocas, manter quente durante 1,0 h, despois engadir o polímero hiperramificado caseiro no laboratorio e continuar a reaccionar durante 2,0 h, engadir lentamente o trímero de HDI gota a gota no matraz de catro bocas, manter quente durante 2,0 h, tomar mostras para probar o contido de NCO, arrefriar e liberar os materiais para o envasado despois de cualificar o contido de NCO.
3) Laminación en seco: mesturar acetato de etilo, axente principal e axente de curado nunha determinada proporción e remexer uniformemente, despois aplicar e preparar as mostras nunha máquina de laminación en seco.

1.4 Caracterización da proba
1) Viscosidade: Empregar un viscosímetro rotacional e consultar o método de ensaio GB/T 2794-1995 para a viscosidade dos adhesivos;
2) Resistencia ao pelado en T: probada cunha máquina universal de ensaios de tracción, facendo referencia ao método de ensaio de resistencia ao pelado GB/T 8808-1998;
3) Resistencia do selado térmico: primeiro use un probador de selado térmico para realizar o selado térmico e, a continuación, use unha máquina universal de probas de tracción para a proba; consulte o método de proba de resistencia do selado térmico GB/T 22638.7-2016;
4) Análise termogravimétrica (TGA): A proba realizouse cun analizador termogravimétrico cunha velocidade de quecemento de 10 ℃/min e un rango de temperatura de proba de 50 a 600 ℃.

2.1 Cambios na viscosidade co tempo de reacción de mestura A viscosidade do adhesivo e a vida útil do disco de goma son indicadores importantes no proceso de produción do produto. Se a viscosidade do adhesivo é demasiado alta, a cantidade de cola aplicada será demasiado grande, o que afectará á aparencia e ao custo de revestimento da película composta; se a viscosidade é demasiado baixa, a cantidade de cola aplicada será demasiado baixa e a tinta non se poderá infiltrar eficazmente, o que tamén afectará á aparencia e ao rendemento de unión da película composta. Se a vida útil do disco de goma é demasiado curta, a viscosidade da cola almacenada no tanque de cola aumentará demasiado rápido e a cola non se poderá aplicar suavemente, e o rodillo de goma non será doado de limpar; se a vida útil do disco de goma é demasiado longa, afectará á aparencia inicial da adhesión e ao rendemento de unión do material composto, e mesmo afectará á velocidade de curado, o que afectará á eficiencia de produción do produto.

Un control axeitado da viscosidade e a vida útil do disco adhesivo son parámetros importantes para o bo uso dos adhesivos. Segundo a experiencia na produción, o axente principal, o acetato de etilo e o axente de curado axústanse ao valor R e á viscosidade axeitados, e o adhesivo enrólase no tanque de adhesivo cun rolo de goma sen aplicar cola á película. As mostras de adhesivo tómanse en diferentes períodos de tempo para as probas de viscosidade. A viscosidade axeitada, a vida útil axeitada do disco adhesivo e o curado rápido en condicións de baixa temperatura son obxectivos importantes que perseguen os adhesivos de poliuretano a base de solventes durante a produción e o uso.

2.2 Efecto da temperatura de envellecemento na resistencia á peladura O proceso de envellecemento é o proceso máis importante, lento, enerxético e espacial para os envases flexibles. Non só afecta á taxa de produción do produto, senón que, o máis importante, afecta á aparencia e ao rendemento da unión dos envases flexibles compostos. Ante os obxectivos do goberno de "pico de carbono" e "neutralidade do carbono" e a feroz competencia no mercado, o envellecemento a baixa temperatura e o curado rápido son formas eficaces de lograr un baixo consumo de enerxía, unha produción ecolóxica e unha produción eficiente.

A película composta de PET/AL/PE envelleceuse a temperatura ambiente e a 40, 50 e 60 ℃. Á temperatura ambiente, a resistencia ao pelado da estrutura composta de AL/PE da capa interior mantívose estable despois de 12 h de envellecemento e o curado completouse basicamente; á temperatura ambiente, a resistencia ao pelado da estrutura composta de alta barreira de PET/AL da capa exterior mantívose basicamente estable despois de 12 h de envellecemento, o que indica que o material da película de alta barreira afectará o curado do adhesivo de poliuretano; comparando as condicións de temperatura de curado de 40, 50 e 60 ℃, non houbo unha diferenza obvia na velocidade de curado.

En comparación cos adhesivos de poliuretano convencionais a base de solventes no mercado actual, o tempo de envellecemento a alta temperatura é xeralmente de 48 horas ou incluso máis. O adhesivo de poliuretano neste estudo pode completar basicamente o curado da estrutura de alta barreira en 12 horas a temperatura ambiente. O adhesivo desenvolvido ten a función de curado rápido. A introdución de polímeros hiperramificados caseiros e isocianatos multifuncionais no adhesivo, independentemente da estrutura composta da capa exterior ou da estrutura composta da capa interior, a resistencia ao pelado en condicións de temperatura ambiente non é moi diferente da resistencia ao pelado en condicións de envellecemento a alta temperatura, o que indica que o adhesivo desenvolvido non só ten a función de curado rápido, senón que tamén ten a función de curado rápido sen altas temperaturas.

2.3 Efecto da temperatura de envellecemento na resistencia do selado térmico As características do selado térmico dos materiais e o efecto real do selado térmico vense afectados por moitos factores, como o equipo de selado térmico, os parámetros de rendemento físico e químico do propio material, o tempo de selado térmico, a presión do selado térmico e a temperatura do selado térmico, etc. De acordo coas necesidades e a experiencia reais, fíxase un proceso e uns parámetros de selado térmico razoables e realízase a proba de resistencia do selado térmico da película composta despois da mestura.

Cando a película composta acaba de sacar da máquina, a resistencia do selado térmico é relativamente baixa, só 17 N/(15 mm). Neste momento, o adhesivo acaba de comezar a solidificar e non pode proporcionar unha forza de unión suficiente. A resistencia probada neste momento é a resistencia do selado térmico da película de PE; a medida que aumenta o tempo de envellecemento, a resistencia do selado térmico aumenta bruscamente. A resistencia do selado térmico despois dun envellecemento de 12 horas é basicamente a mesma que despois de 24 e 48 horas, o que indica que o curado se completa basicamente en 12 horas, proporcionando unha unión suficiente para diferentes películas, o que resulta nun aumento da resistencia do selado térmico. A partir da curva de cambio da resistencia do selado térmico a diferentes temperaturas, pódese ver que, nas mesmas condicións de tempo de envellecemento, non hai moita diferenza na resistencia do selado térmico entre o envellecemento a temperatura ambiente e as condicións de 40, 50 e 60 ℃. O envellecemento a temperatura ambiente pode conseguir completamente o efecto do envellecemento a alta temperatura. A estrutura de envasado flexible composta con este adhesivo desenvolvido ten unha boa resistencia do selado térmico en condicións de envellecemento a alta temperatura.

2.4 Estabilidade térmica da película curada Durante o uso de envases flexibles, requírese o selado térmico e a fabricación de bolsas. Ademais da estabilidade térmica do propio material da película, a estabilidade térmica da película de poliuretano curada determina o rendemento e a aparencia do produto de envasado flexible acabado. Este estudo utiliza o método de análise gravimétrica térmica (TGA) para analizar a estabilidade térmica da película de poliuretano curada.

A película de poliuretano curada ten dous picos evidentes de perda de peso á temperatura de proba, que corresponden á descomposición térmica do segmento duro e do segmento brando. A temperatura de descomposición térmica do segmento brando é relativamente alta e a perda de peso térmico comeza a producirse a 264 °C. A esta temperatura, pode cumprir os requisitos de temperatura do proceso actual de selado térmico de envases brandos e pode cumprir os requisitos de temperatura da produción de envases ou recheos automáticos, transporte de contedores a longa distancia e proceso de uso; a temperatura de descomposición térmica do segmento duro é máis alta, alcanzando os 347 °C. O adhesivo sen curado de alta temperatura desenvolvido ten unha boa estabilidade térmica. A mestura de asfalto AC-13 con escoria de aceiro aumentou un 2,1 %.

3) Cando o contido de escoria de aceiro alcanza o 100 %, é dicir, cando o tamaño de partícula individual de 4,75 a 9,5 mm substitúe completamente a pedra calcaria, o valor de estabilidade residual da mestura asfáltica é do 85,6 %, un 0,5 % maior que o da mestura asfáltica AC-13 sen escoria de aceiro; a relación de resistencia á división é do 80,8 %, un 0,5 % maior que a da mestura asfáltica AC-13 sen escoria de aceiro. A adición dunha cantidade axeitada de escoria de aceiro pode mellorar eficazmente a estabilidade residual e a relación de resistencia á división da mestura asfáltica de escoria de aceiro AC-13 e pode mellorar eficazmente a estabilidade da mestura asfáltica en relación coa auga.

1) En condicións de uso normais, a viscosidade inicial do adhesivo de poliuretano a base de solvente preparado mediante a introdución de polímeros hiperramificados caseiros e poliisocianatos multifuncionais é de arredor de 1500 mPa·s, o que ten unha boa viscosidade; a vida útil do disco adhesivo alcanza os 60 minutos, o que pode cumprir plenamente os requisitos de tempo de funcionamento das empresas de envases flexibles no proceso de produción.

2) A partir da resistencia ao pelado e á resistencia ao selado térmico, pódese observar que o adhesivo preparado pode curar rapidamente á temperatura ambiente. Non hai unha gran diferenza na velocidade de curado á temperatura ambiente e a 40, 50 e 60 ℃, e tampouco na forza de unión. Este adhesivo pode curarse completamente sen altas temperaturas e pode curar rapidamente.

3) A análise TGA mostra que o adhesivo ten unha boa estabilidade térmica e pode cumprir os requisitos de temperatura durante a produción, o transporte e o uso.