En ny typ av polyuretanlim framställdes genom att använda småmolekylära polysyror och småmolekylära polyoler som grundläggande råmaterial för att framställa prepolymerer. Under kedjeförlängningsprocessen introducerades hyperförgrenade polymerer och HDI-trimerer i polyuretanstrukturen. Testresultaten visar att limmet som framställts i denna studie har lämplig viskositet, lång livslängd för limskivor, kan härdas snabbt vid rumstemperatur och har goda bindningsegenskaper, värmeförseglingsstyrka och termisk stabilitet.

Kompositflexibla förpackningar har fördelarna med utsökt utseende, brett användningsområde, bekväm transport och låg förpackningskostnad. Sedan introduktionen har de använts flitigt inom livsmedel, medicin, dagliga kemikalier, elektronik och andra industrier, och är djupt uppskattade av konsumenterna. Prestandan hos flexibla kompositförpackningar är inte bara relaterad till filmmaterialet, utan beror också på kompositlimmets prestanda. Polyuretanlim har många fördelar såsom hög bindningsstyrka, stark justerbarhet samt hygien och säkerhet. Det är för närvarande det vanligaste stödlimmet för flexibla kompositförpackningar och är föremål för forskning från stora limtillverkare.

Högtemperaturåldring är en oumbärlig process vid framställning av flexibla förpackningar. Med de nationella politiska målen "koldioxidtopp" och "koldioxidneutralitet" har grönt miljöskydd, minskning av koldioxidutsläpp samt hög effektivitet och energibesparing blivit utvecklingsmål för alla samhällsskikt. Åldringstemperaturen och åldringstiden har en positiv effekt på kompositfilmens skalhållfasthet. Teoretiskt sett, ju högre åldringstemperatur och ju längre åldringstid, desto högre reaktionshastighet och desto bättre härdningseffekt. I den faktiska produktionsprocessen, om åldringstemperaturen kan sänkas och åldringstiden kan förkortas, är det bäst att inte kräva åldring, och skärning och påsning kan utföras efter att maskinen är avstängd. Detta kan inte bara uppnå målen om grönt miljöskydd och minskning av koldioxidutsläpp, utan också spara produktionskostnader och förbättra produktionseffektiviteten.

Denna studie syftar till att syntetisera en ny typ av polyuretanlim som har lämplig viskositet och livslängd för limskivor under produktion och användning, kan härda snabbt under låga temperaturer, helst utan höga temperaturer, och inte påverkar prestandan hos olika indikatorer för flexibla kompositförpackningar.

1.1 Experimentella material Adipinsyra, sebacinsyra, etylenglykol, neopentylglykol, dietylenglykol, TDI, HDI-trimer, laboratorietillverkad hyperförgrenad polymer, etylacetat, polyetenfilm (PE), polyesterfilm (PET), aluminiumfolie (AL).
1.2 Experimentella instrument Elektrisk bordslufttorkugn med konstant temperatur: DHG-9203A, Shanghai Yiheng Scientific Instrument Co., Ltd.; Rotationsviskosimeter: NDJ-79, Shanghai Renhe Keyi Co., Ltd.; Universell dragprovningsmaskin: XLW, Labthink; Termogravimetrisk analysator: TG209, NETZSCH, Tyskland; Värmeförseglingsprovare: SKZ1017A, Jinan Qingqiang Electromechanical Co., Ltd.
1.3 Syntesmetod
1) Beredning av prepolymer: Torka fyrhalskolven noggrant och häll N2 i den. Tillsätt sedan den uppmätta småmolekylära polyolen och polysyran i fyrhalskolven och börja omröra. När temperaturen når den inställda temperaturen och vattenmängden är nära den teoretiska vattenmängden, ta en viss mängd prov för syravärdestest. När syravärdet är ≤20 mg/g, starta nästa reaktionssteg; tillsätt 100×10⁻⁶ doserad katalysator, anslut vakuumavgasröret och starta vakuumpumpen, kontrollera alkoholens utmatningshastighet med vakuumgraden. När den faktiska alkoholmängden är nära den teoretiska alkoholmängden, ta ett visst prov för hydroxylvärdestest och avsluta reaktionen när hydroxylvärdet uppfyller designkraven. Den erhållna polyuretanprepolymeren förpackas för beredskapsanvändning.
2) Beredning av lösningsmedelsbaserat polyuretanlim: Tillsätt uppmätt polyuretanprepolymer och etylester i en fyrhalsad kolv, värm och rör om för att fördela jämnt, tillsätt sedan uppmätt TDI i fyrhalskolven, håll varm i 1,0 timme, tillsätt sedan den hemmagjorda hyperförgrenade polymeren i laboratoriet och fortsätt reagera i 2,0 timmar, tillsätt långsamt HDI-trimer droppvis i fyrhalskolven, håll varm i 2,0 timmar, ta prover för att testa NCO-halten, svalna och frigör materialen för förpackning efter att NCO-halten har kvalificerats.
3) Torrlaminering: Blanda etylacetat, huvudmedel och härdningsmedel i en viss proportion och rör om jämnt, applicera och förbered sedan proverna på en torrlamineringsmaskin.

1.4 Testkarakterisering
1) Viskositet: Använd en rotationsviskosimeter och hänvisa till GB/T 2794-1995 Testmetod för viskositet hos lim;
2) T-draghållfasthet: testad med en universell dragprovningsmaskin, med hänvisning till GB/T 8808-1998 skalhållfasthetstestmetod;
3) Värmeförseglingsstyrka: använd först en värmeförseglingsprovare för att utföra värmeförseglingen, använd sedan en universell dragprovningsmaskin för att testa, se GB/T 22638.7-2016 värmeförseglingsstyrkatestmetod;
4) Termogravimetrisk analys (TGA): Testet utfördes med en termogravimetrisk analysator med en uppvärmningshastighet på 10 ℃/min och ett testtemperaturintervall på 50 till 600 ℃.

2.1 Förändringar i viskositet med blandningsreaktionstid Limmets viskositet och gummiskivans livslängd är viktiga indikatorer i produktens produktionsprocessen. Om limmets viskositet är för hög blir mängden lim som appliceras för stor, vilket påverkar kompositfilmens utseende och beläggningskostnad. Om viskositeten är för låg blir mängden lim som appliceras för låg, och bläcket kan inte infiltreras effektivt, vilket också påverkar kompositfilmens utseende och bindningsprestanda. Om gummiskivans livslängd är för kort ökar viskositeten hos limmet som lagras i limbehållaren för snabbt, och limmet kan inte appliceras smidigt, och gummirullen är inte lätt att rengöra. Om gummiskivans livslängd är för lång kommer det att påverka kompositmaterialets initiala vidhäftningsutseende och bindningsprestanda, och till och med påverka härdningshastigheten, vilket påverkar produktens produktionseffektivitet.

Lämplig viskositetskontroll och den självhäftande skivans livslängd är viktiga parametrar för god användning av lim. Enligt produktionserfarenhet justeras huvudmedlet, etylacetat och härdningsmedel till lämpligt R-värde och viskositet, och limmet rullas i limbehållaren med en gummirulle utan att applicera lim på filmen. Limproverna tas vid olika tidpunkter för viskositetstestning. Lämplig viskositet, lämplig livslängd för den självhäftande skivan och snabb härdning under låga temperaturförhållanden är viktiga mål som eftersträvas med lösningsmedelsbaserade polyuretanlim under produktion och användning.

2.2 Effekt av åldringstemperatur på skalningshållfasthet Åldringsprocessen är den viktigaste, tidskrävande, energiintensiva och utrymmeskrävande processen för flexibla förpackningar. Den påverkar inte bara produktens produktionshastighet, utan ännu viktigare, den påverkar utseendet och bindningsprestanda hos kompositflexibla förpackningar. Inför regeringens mål om "koldioxidtopp" och "koldioxidneutralitet" och hård marknadskonkurrens är lågtemperaturåldring och snabb härdning effektiva sätt att uppnå låg energiförbrukning, grön produktion och effektiv produktion.

PET/AL/PE-kompositfilmen åldrades vid rumstemperatur och vid 40, 50 och 60 ℃. Vid rumstemperatur förblev skalhållfastheten hos det inre lagret av AL/PE-kompositstruktur stabil efter åldring i 12 timmar, och härdningen var i princip avslutad; vid rumstemperatur förblev skalhållfastheten hos det yttre lagret av PET/AL-högbarriärkompositstruktur i princip stabil efter åldring i 12 timmar, vilket indikerar att högbarriärfilmmaterialet kommer att påverka härdningen av polyuretanlimmet; vid jämförelse av härdningstemperaturförhållandena 40, 50 och 60 ℃ fanns det ingen uppenbar skillnad i härdningshastigheten.

Jämfört med de vanliga lösningsmedelsbaserade polyuretanlimmen på den nuvarande marknaden är högtemperaturåldringstiden i allmänhet 48 timmar eller ännu längre. Polyuretanlimmet i denna studie kan i princip fullborda härdningen av högbarriärstrukturen på 12 timmar vid rumstemperatur. Det utvecklade limmet har funktionen att härda snabbt. Införandet av hemmagjorda hyperförgrenade polymerer och multifunktionella isocyanater i limmet, oavsett det yttre skiktets kompositstruktur eller det inre skiktets kompositstruktur, skiljer sig inte skalhållfastheten under rumstemperaturförhållanden mycket från skalhållfastheten under högtemperaturåldringsförhållanden, vilket indikerar att det utvecklade limmet inte bara har funktionen att härda snabbt, utan också har funktionen att härda snabbt utan hög temperatur.

2.3 Åldringstemperaturens inverkan på värmeförseglingens hållfasthet Materialens värmeförseglingsegenskaper och den faktiska värmeförseglingseffekten påverkas av många faktorer, såsom värmeförseglingsutrustning, materialets fysiska och kemiska prestandaparametrar, värmeförseglingstid, värmeförseglingstryck och värmeförseglingstemperatur, etc. Enligt faktiska behov och erfarenhet fastställs en rimlig värmeförseglingsprocess och parametrar, och värmeförseglingshållfasthetstestet av kompositfilmen efter blandning utförs.

När kompositfilmen precis har kommit ut ur maskinen är värmeförseglingsstyrkan relativt låg, endast 17 N/(15 mm). Vid denna tidpunkt har limmet precis börjat stelna och kan inte ge tillräcklig bindningskraft. Den styrka som testas vid denna tidpunkt är PE-filmens värmeförseglingsstyrka; allt eftersom åldringstiden ökar ökar värmeförseglingsstyrkan kraftigt. Värmeförseglingsstyrkan efter 12 timmars åldring är i princip densamma som efter 24 och 48 timmar, vilket indikerar att härdningen i princip är klar på 12 timmar, vilket ger tillräcklig bindning för olika filmer, vilket resulterar i ökad värmeförseglingsstyrka. Från förändringskurvan för värmeförseglingsstyrka vid olika temperaturer kan man se att det under samma åldringsförhållanden inte är någon större skillnad i värmeförseglingsstyrka mellan åldring vid rumstemperatur och förhållanden vid 40, 50 och 60 ℃. Åldrande vid rumstemperatur kan helt uppnå effekten av högtemperaturåldring. Den flexibla förpackningsstrukturen som är sammansatt med detta utvecklade lim har god värmeförseglingsstyrka under högtemperaturåldringsförhållanden.

2.4 Termisk stabilitet hos härdad film Vid användning av flexibel förpackning krävs värmeförsegling och påstillverkning. Förutom den termiska stabiliteten hos själva filmmaterialet avgör den härdade polyuretanfilmens termiska stabilitet prestandan och utseendet hos den färdiga flexibla förpackningsprodukten. Denna studie använder termisk gravimetrisk analysmetod (TGA) för att analysera den termiska stabiliteten hos den härdade polyuretanfilmen.

Den härdade polyuretanfilmen har två tydliga viktförlusttoppar vid testtemperaturen, motsvarande den termiska nedbrytningen av det hårda segmentet och det mjuka segmentet. Den termiska nedbrytningstemperaturen för det mjuka segmentet är relativt hög, och termisk viktförlust börjar ske vid 264 °C. Vid denna temperatur kan den uppfylla temperaturkraven för den nuvarande värmeförseglingsprocessen för mjukförpackningar, och kan uppfylla temperaturkraven för produktion av automatisk förpackning eller fyllning, långväga containertransporter och användningsprocessen; den termiska nedbrytningstemperaturen för det hårda segmentet är högre och når 347 °C. Det utvecklade högtemperaturhärdningsfria limmet har god termisk stabilitet. AC-13 asfaltblandningen med stålslagg ökade med 2,1 %.

3) När stålslagghalten når 100 %, det vill säga när den enskilda partikelstorleken på 4,75 till 9,5 mm helt ersätter kalkstenen, är asfaltblandningens reststabilitetsvärde 85,6 %, vilket är 0,5 % högre än för AC-13 asfaltblandning utan stålslagg; klyvningshållfasthetsförhållandet är 80,8 %, vilket är 0,5 % högre än för AC-13 asfaltblandning utan stålslagg. Tillsats av lämplig mängd stålslagg kan effektivt förbättra reststabiliteten och klyvningshållfasthetsförhållandet för AC-13 stålslaggasfaltblandning, och kan effektivt förbättra asfaltblandningens vattenstabilitet.

1) Under normala användningsförhållanden är den initiala viskositeten hos det lösningsmedelsbaserade polyuretanlimmet, framställt genom att införa hemmagjorda hyperförgrenade polymerer och multifunktionella polyisocyanater, cirka 1500 mPa·s, vilket har god viskositet; limskivans livslängd når 60 minuter, vilket helt kan uppfylla driftstidskraven för flexibla förpackningsföretag i produktionsprocessen.

2) Det framgår av skalningshållfastheten och värmeförseglingshållfastheten att det framställda limmet kan härda snabbt i rumstemperatur. Det är ingen stor skillnad i härdningshastigheten vid rumstemperatur och vid 40, 50 och 60 ℃, och det är ingen stor skillnad i bindningshållfastheten. Detta lim kan härdas fullständigt utan hög temperatur och kan härda snabbt.

3) TGA-analys visar att limmet har god termisk stabilitet och kan uppfylla temperaturkraven under produktion, transport och användning.