نوع جدیدی از چسب پلی اورتان با استفاده از پلی اسیدهای مولکولی کوچک و پلیول های مولکولی کوچک به عنوان مواد اولیه اولیه برای تهیه پیش پلیمرها تهیه شد. در طول فرآیند گسترش زنجیره، پلیمرهای پرشاخه و تریمرهای HDI به ساختار پلی اورتان وارد شدند. نتایج آزمایش نشان می‌دهد که چسب تهیه‌شده در این مطالعه دارای ویسکوزیته مناسب، طول عمر دیسک چسب طولانی است، می‌تواند به سرعت در دمای اتاق پخته شود و دارای خواص اتصال خوب، استحکام آب‌بندی حرارتی و پایداری حرارتی است.

بسته بندی انعطاف پذیر کامپوزیت دارای مزایای ظاهری نفیس، دامنه کاربرد گسترده، حمل و نقل راحت و هزینه بسته بندی کم است. از زمان معرفی، آن را به طور گسترده ای در مواد غذایی، دارو، مواد شیمیایی روزانه، الکترونیک و صنایع دیگر استفاده می شود و عمیقا مورد علاقه مصرف کنندگان است. عملکرد بسته بندی انعطاف پذیر کامپوزیت نه تنها به مواد فیلم مربوط می شود، بلکه به عملکرد چسب کامپوزیت نیز بستگی دارد. چسب پلی اورتان دارای مزایای زیادی مانند استحکام باند بالا، قابلیت تنظیم قوی و بهداشت و ایمنی است. در حال حاضر این چسب اصلی برای بسته بندی های انعطاف پذیر کامپوزیت و تمرکز تحقیقات تولید کنندگان عمده چسب است.

پیری در دمای بالا یک فرآیند ضروری در تهیه بسته بندی انعطاف پذیر است. با اهداف سیاست ملی "اوج کربن" و "خنثی بودن کربن"، حفاظت از محیط زیست سبز، کاهش انتشار کربن کم و راندمان بالا و صرفه جویی در انرژی به اهداف توسعه همه اقشار تبدیل شده است. دمای پیری و زمان پیری تأثیر مثبتی بر استحکام لایه برداری فیلم کامپوزیت دارد. از نظر تئوری، هر چه دمای پیری بالاتر و زمان پیری طولانی‌تر باشد، سرعت تکمیل واکنش بیشتر و اثر پخت بهتر است. در فرآیند کاربرد واقعی تولید، اگر بتوان دمای پیری را کاهش داد و زمان پیری را کوتاه کرد، بهتر است که نیاز به پیری نداشته باشیم و برش و کیسه‌بندی را می‌توان پس از خاموش شدن دستگاه انجام داد. این نه تنها می تواند به اهداف حفاظت از محیط زیست سبز و کاهش انتشار کربن کم دست یابد، بلکه باعث صرفه جویی در هزینه های تولید و بهبود کارایی تولید می شود.

این مطالعه به منظور سنتز نوع جدیدی از چسب پلی اورتان است که دارای ویسکوزیته و عمر دیسک چسب مناسب در طول تولید و استفاده است، می تواند به سرعت در شرایط دمای پایین، ترجیحاً بدون دمای بالا، عمل کند و بر عملکرد شاخص های مختلف بسته بندی انعطاف پذیر کامپوزیت تأثیری ندارد.

1.1 مواد آزمایشی اسید آدیپیک، اسید سباسیک، اتیلن گلیکول، نئوپنتیل گلیکول، دی اتیلن گلیکول، TDI، تریمر HDI، پلیمر هایپرشاخه آزمایشگاهی، اتیل استات، فیلم پلی اتیلن (PE)، فیلم پلی استر (PET)، فویل آلومینیوم (AL).
1.2 ابزارهای آزمایشی رومیزی اجاق خشک کن با دمای ثابت الکتریکی رومیزی: DHG-9203A, Shanghai Yiheng Scientific Instrument Co., Ltd.; ویسکومتر چرخشی: NDJ-79، Shanghai Renhe Keyi Co., Ltd.; دستگاه تست کشش جهانی: XLW، Labthink. آنالایزر حرارتی: TG209، NETZSCH، آلمان؛ تستر مهر و موم حرارتی: SKZ1017A، Jinan Qingqiang Electromechanical Co., Ltd.
1.3 روش سنتز
1) تهیه پری پلیمر: فلاسک چهار گردنی را کاملا خشک کرده و N2 را داخل آن رد کنید، سپس مولکول کوچک اندازه گیری شده پلیول و پلی اسید را به فلاسک چهار گردنی اضافه کرده و شروع به هم زدن کنید. هنگامی که دما به دمای تنظیم شده رسید و آب خروجی به خروجی آب تئوری نزدیک شد، مقدار مشخصی از نمونه را برای آزمایش مقدار اسید بگیرید. هنگامی که مقدار اسید ≤20 میلی گرم در گرم است، مرحله بعدی واکنش را شروع کنید. کاتالیزور متری 100×10-6 اضافه کنید، لوله دم خلاء را وصل کنید و پمپ خلاء را راه اندازی کنید، میزان خروجی الکل را با درجه خلاء کنترل کنید، زمانی که خروجی الکل واقعی نزدیک به خروجی الکل نظری است، نمونه خاصی را برای آزمایش مقدار هیدروکسیل بگیرید و زمانی که مقدار هیدروکسیل با الزامات طراحی مطابقت داشت، واکنش را خاتمه دهید. پیش پلیمر پلی اورتان به دست آمده برای استفاده در حالت آماده به کار بسته بندی می شود.
2) تهیه چسب پلی اورتان بر پایه حلال: پیش پلیمر پلی اورتان و اتیل استر اندازه گیری شده را به یک فلاسک چهار گردنی اضافه کنید، حرارت دهید و هم بزنید تا به طور یکنواخت پراکنده شود، سپس TDI اندازه گیری شده را در فلاسک چهار گردنی اضافه کنید، 1.0 ساعت گرم نگه دارید، سپس پلیمر خانگی را برای Hyperbranched مجدد اضافه کنید، 20 را دوباره اضافه کنید. تریمر HDI به صورت قطره ای در فلاسک چهار گردنی، به مدت 2 ساعت گرم نگه دارید، نمونه برداری کنید تا محتوای NCO را آزمایش کنید، خنک کنید و پس از تایید محتوای NCO، مواد را برای بسته بندی رها کنید.
3) لمینیت خشک: اتیل استات، عامل اصلی و عامل پخت را به نسبت معینی با هم مخلوط کرده و یکنواخت هم بزنید، سپس نمونه ها را روی دستگاه لمینیت خشک اعمال کرده و آماده کنید.

1.4 ویژگی تست
1) ویسکوزیته: از ویسکومتر چرخشی استفاده کنید و به روش تست GB/T 2794-1995 برای ویسکوزیته چسب ها مراجعه کنید.
2) استحکام لایه برداری T: با استفاده از دستگاه تست کششی جهانی، با اشاره به روش تست مقاومت پوسته GB/T 8808-1998 آزمایش شده است.
3) استحکام مهر و موم حرارتی: ابتدا از یک تستر مهر و موم حرارتی برای انجام مهر و موم حرارتی استفاده کنید، سپس از یک دستگاه تست کششی جهانی برای آزمایش استفاده کنید، به روش تست مقاومت مهر و موم حرارتی GB/T 22638.7-2016 مراجعه کنید.
4) تجزیه و تحلیل حرارتی (TGA): آزمایش با استفاده از یک آنالایزر ترموگراویمتری با نرخ گرمایش 10 ℃ در دقیقه و محدوده دمای آزمایش 50 تا 600 ℃ انجام شد.

2.1 تغییرات ویسکوزیته با زمان واکنش اختلاط ویسکوزیته چسب و عمر دیسک لاستیکی از شاخص های مهم در فرآیند تولید محصول هستند. اگر ویسکوزیته چسب خیلی زیاد باشد، مقدار چسب اعمال شده بسیار زیاد خواهد بود و بر ظاهر و هزینه پوشش فیلم کامپوزیت تأثیر می گذارد. اگر ویسکوزیته خیلی کم باشد، مقدار چسب اعمال شده خیلی کم خواهد بود و جوهر نمی تواند به طور موثر نفوذ کند، که همچنین بر ظاهر و عملکرد چسبندگی فیلم کامپوزیت تأثیر می گذارد. اگر عمر دیسک لاستیکی خیلی کوتاه باشد، ویسکوزیته چسب ذخیره شده در مخزن چسب خیلی سریع افزایش می یابد و چسب را نمی توان به آرامی اعمال کرد و غلتک لاستیکی به راحتی تمیز نمی شود. اگر عمر دیسک لاستیکی بیش از حد طولانی باشد، بر ظاهر چسبندگی اولیه و عملکرد اتصال مواد کامپوزیت تأثیر می گذارد و حتی بر سرعت پخت تأثیر می گذارد و در نتیجه بر راندمان تولید محصول تأثیر می گذارد.

کنترل ویسکوزیته مناسب و طول عمر دیسک چسب از پارامترهای مهم برای استفاده خوب از چسب ها هستند. با توجه به تجربه تولید، عامل اصلی، اتیل استات و عامل پخت با مقدار R و ویسکوزیته مناسب تنظیم می شود و چسب در مخزن چسب با یک غلتک لاستیکی بدون چسباندن روی فیلم رول می شود. نمونه های چسب در دوره های زمانی مختلف برای تست ویسکوزیته گرفته می شود. ویسکوزیته مناسب، عمر مناسب دیسک چسب و پخت سریع در شرایط دمای پایین از اهداف مهمی هستند که در طول تولید و استفاده توسط چسب های پلی اورتان مبتنی بر حلال دنبال می شوند.

2.2 تأثیر دمای پیری بر استحکام لایه برداری فرآیند پیری مهمترین، زمان برترین، انرژی بر و فضا بر روی بسته بندی انعطاف پذیر است. این نه تنها بر میزان تولید محصول تأثیر می گذارد، بلکه مهمتر از آن، بر ظاهر و عملکرد چسبندگی بسته بندی انعطاف پذیر کامپوزیت تأثیر می گذارد. در مواجهه با اهداف دولت مبنی بر «اوج کربن» و «بی‌طرفی کربن» و رقابت شدید بازار، پیری در دمای پایین و پخت سریع راه‌های مؤثری برای دستیابی به مصرف کم انرژی، تولید سبز و تولید کارآمد هستند.

فیلم کامپوزیت PET/AL/PE در دمای اتاق و در دمای 40، 50 و 60 درجه سانتیگراد پیر شد. در دمای اتاق، استحکام لایه برداری ساختار کامپوزیت AL/PE درونی پس از پیری به مدت 12 ساعت ثابت باقی ماند و عمل آوری اساساً تکمیل شد. در دمای اتاق، استحکام لایه‌برداری لایه بیرونی ساختار کامپوزیتی با مانع بالا PET/AL پس از پیری به مدت 12 ساعت اساساً ثابت باقی ماند، که نشان می‌دهد که مواد فیلم با مانع بالا بر پخت چسب پلی‌اورتان تأثیر می‌گذارد. با مقایسه شرایط دمای پخت 40، 50 و 60 ℃، تفاوت آشکاری در سرعت پخت وجود نداشت.

در مقایسه با چسب های پلی یورتان مبتنی بر حلال در بازار فعلی، زمان پیری در دمای بالا معمولاً 48 ساعت یا حتی بیشتر است. چسب پلی اورتان در این مطالعه اساساً می تواند عمل آوری ساختار با مانع بالا را در 12 ساعت در دمای اتاق کامل کند. چسب توسعه یافته عملکرد پخت سریع را دارد. معرفی پلیمرهای هایپرشاخه خانگی و ایزوسیانات های چند منظوره در چسب، صرف نظر از ساختار کامپوزیت لایه بیرونی یا ساختار کامپوزیت لایه داخلی، استحکام لایه برداری در شرایط دمای اتاق تفاوت چندانی با مقاومت پوسته شدن در شرایط پیری در دمای بالا ندارد، که نشان می دهد چسب توسعه یافته نه تنها عملکرد خمش کنندگی بالا را دارد، بلکه عملکرد خمیدگی را نیز دارد.

2.3 تأثیر دمای پیری بر استحکام مهر و موم حرارتی ویژگی‌های مهر و موم حرارتی مواد و اثر مهر و موم حرارتی واقعی تحت تأثیر عوامل زیادی مانند تجهیزات مهر و موم حرارتی، پارامترهای عملکرد فیزیکی و شیمیایی خود ماده، زمان مهر و موم حرارتی، فشار مهر و موم حرارتی و دمای مهر و موم حرارتی و غیره قرار می‌گیرند. با توجه به نیازها و تجربه واقعی، فرآیند مهر و موم حرارتی معقول انجام می‌شود و پارامترها پس از تست ترکیب حرارتی ثابت می‌شوند.

هنگامی که فیلم کامپوزیت از دستگاه خارج می شود، استحکام مهر و موم حرارتی نسبتاً کم است، فقط 17 نیوتن / (15 میلی متر). در این زمان، چسب به تازگی شروع به جامد شدن کرده است و نمی تواند نیروی اتصال کافی ایجاد کند. استحکامی که در این زمان مورد آزمایش قرار گرفته است، استحکام مهر و موم حرارتی فیلم PE است. با افزایش زمان پیری، استحکام مهر و موم حرارتی به شدت افزایش می یابد. استحکام مهر و موم حرارتی پس از پیری به مدت 12 ساعت اساساً مانند پس از 24 و 48 ساعت است، که نشان می دهد عمل آوری اساساً در 12 ساعت کامل می شود و اتصال کافی برای فیلم های مختلف ایجاد می کند و در نتیجه استحکام مهر و موم حرارتی افزایش می یابد. از منحنی تغییر قدرت مهر و موم حرارتی در دماهای مختلف، می توان دریافت که در شرایط زمان پیری یکسان، تفاوت زیادی در استحکام مهر و موم حرارتی بین پیری دمای اتاق و شرایط 40، 50 و 60 درجه سانتیگراد وجود ندارد. پیری در دمای اتاق می تواند به طور کامل به اثر پیری در دمای بالا دست یابد. ساختار بسته بندی انعطاف پذیر ترکیب شده با این چسب توسعه یافته دارای استحکام مهر و موم حرارتی خوبی در شرایط پیری در دمای بالا است.

2.4 پایداری حرارتی فیلم پخت در طول استفاده از بسته بندی انعطاف پذیر، آب بندی حرارتی و ساخت کیسه مورد نیاز است. علاوه بر پایداری حرارتی خود ماده فیلم، پایداری حرارتی فیلم پلی اورتان پخته شده، عملکرد و ظاهر محصول بسته بندی انعطاف پذیر نهایی را تعیین می کند. این مطالعه از روش آنالیز وزنی حرارتی (TGA) برای تجزیه و تحلیل پایداری حرارتی فیلم پلی‌اورتان پخته شده استفاده می‌کند.

فیلم پلی اورتان پخته شده دارای دو پیک کاهش وزن آشکار در دمای آزمایش است که مربوط به تجزیه حرارتی بخش سخت و بخش نرم است. دمای تجزیه حرارتی بخش نرم نسبتاً بالا است و کاهش وزن حرارتی در 264 درجه سانتیگراد شروع می شود. در این دما، می تواند نیازهای دمایی فرآیند آب بندی حرارتی بسته بندی نرم فعلی را برآورده کند و می تواند نیازهای دمایی تولید بسته بندی یا پر کردن خودکار، حمل و نقل ظروف از راه دور و فرآیند استفاده را برآورده کند. دمای تجزیه حرارتی بخش سخت بالاتر است و به 347 درجه سانتیگراد می رسد. چسب توسعه یافته بدون پخت در دمای بالا پایداری حرارتی خوبی دارد. مخلوط آسفالت AC-13 با سرباره فولادی 2.1 درصد افزایش یافت.

3) هنگامی که محتوای سرباره فولاد به 100٪ می رسد، یعنی زمانی که اندازه تک ذرات 4.75 تا 9.5 میلی متر به طور کامل جایگزین سنگ آهک می شود، مقدار پایداری باقیمانده مخلوط آسفالت 85.6٪ است که 0.5٪ بیشتر از مخلوط آسفالت AC-13 بدون سرباره فولاد است. نسبت قدرت شکافت 80.8 درصد است که 0.5 درصد بیشتر از مخلوط آسفالت AC-13 بدون سرباره فولادی است. افزودن مقدار مناسب سرباره فولادی می تواند به طور موثری پایداری باقیمانده و نسبت مقاومت شکافی مخلوط آسفالت سرباره فولادی AC-13 را بهبود بخشد و می تواند به طور موثر پایداری آب مخلوط آسفالت را بهبود بخشد.

1) در شرایط استفاده عادی، ویسکوزیته اولیه چسب پلی اورتان مبتنی بر حلال تهیه شده با معرفی پلیمرهای پرانشاخه خانگی و پلی ایزوسیانات های چند منظوره در حدود 1500mPa·s است که ویسکوزیته خوبی دارد. عمر دیسک چسب به 60 دقیقه می رسد که می تواند به طور کامل نیازهای زمان کار شرکت های بسته بندی انعطاف پذیر را در فرآیند تولید برآورده کند.

2) از استحکام لایه برداری و استحکام مهر و موم حرارتی می توان فهمید که چسب آماده شده می تواند به سرعت در دمای اتاق خشک شود. تفاوت زیادی در سرعت پخت در دمای اتاق و در دمای 40، 50 و 60 ℃ وجود ندارد و تفاوت زیادی در استحکام باند وجود ندارد. این چسب بدون دمای بالا کاملاً پخته می شود و می تواند به سرعت عمل کند.

3) تجزیه و تحلیل TGA نشان می دهد که چسب پایداری حرارتی خوبی دارد و می تواند نیازهای دما را در طول تولید، حمل و نقل و استفاده برآورده کند.