Valmistati uut tüüpi polüuretaanliim, kasutades eelpolümeeride valmistamisel põhitoormaterjalina väikese molekuliga polühappeid ja väikese molekuliga polüoole. Ahelpikendusprotsessi käigus viidi polüuretaanstruktuuri sisse hüperhargnenud polümeerid ja HDI trimeerid. Katsetulemused näitavad, et selles uuringus valmistatud liim on sobiva viskoossusega, liimiketta pika elueaga, toatemperatuuril kiiresti kõvenev ning heade nakkuvusomadustega, kuumtihendustugevuse ja termilise stabiilsusega.

Paindliku komposiitpakendi eelisteks on peen välimus, lai kasutusala, mugav transport ja madal pakkimiskulu. Alates kasutuselevõtust on seda laialdaselt kasutatud toiduainetes, meditsiinis, igapäevaste kemikaalide, elektroonika ja muudes tööstusharudes ning tarbijad on seda väga armastanud. Komposiitpaindpakendite toimivus ei ole seotud ainult kilematerjaliga, vaid sõltub ka komposiitliimi toimivusest. Polüuretaanliimil on palju eeliseid, nagu kõrge nakkuvustugevus, tugev reguleeritavus ning hügieen ja ohutus. See on praegu põhivoolu toetav liim komposiitpaindpakendite jaoks ja suuremate liimitootjate uurimistöö keskmes.

Kõrgel temperatuuril vanandamine on paindlike pakendite valmistamisel asendamatu protsess. Riiklike poliitiliste eesmärkidega "süsinikupiik" ja "süsinikuneutraalsus" on roheline keskkonnakaitse, madala süsinikusisaldusega heitkoguste vähendamine ning kõrge efektiivsus ja energiasääst muutunud kõigi elualade arengueesmärkideks. Vananemistemperatuuril ja vananemisajal on positiivne mõju komposiitkile koorumistugevusele. Teoreetiliselt, mida kõrgem on vananemistemperatuur ja pikem vananemisaeg, seda suurem on reaktsiooni lõpuleviimise kiirus ja seda parem on kõvenemise efekt. Tegelikus tootmisprotsessis, kui vananemistemperatuuri saab alandada ja vananemisaega lühendada, on parem mitte nõuda vanandamist ning lõikamise ja kottidesse pakkimise saab teha pärast masina väljalülitamist. See ei võimalda mitte ainult saavutada rohelise keskkonnakaitse ja vähese süsinikdioksiidi heitkoguste vähendamise eesmärke, vaid ka säästa tootmiskulusid ja parandada tootmise efektiivsust.

Selle uuringu eesmärk on sünteesida uut tüüpi polüuretaanliim, millel on tootmise ja kasutamise ajal sobiv viskoossus ja liimiketta kasutusiga, mis saab kiiresti kõveneda madalatel temperatuuridel, eelistatavalt ilma kõrge temperatuurita, ega mõjuta painduvate komposiitpakendite erinevate näitajate toimivust.

1.1 Katsematerjalid Adipiinhape, sebatshape, etüleenglükool, neopentüülglükool, dietüleenglükool, TDI, HDI trimeer, laboris valmistatud hüperhargnev polümeer, etüülatsetaat, polüetüleenkile (PE), polüesterkile (PET), alumiiniumfoolium (AL).
1.2 Katseinstrumendid Lauaarvuti elektriline konstantse temperatuuriga õhukuivatusahi: DHG-9203A, Shanghai Yiheng Scientific Instrument Co., Ltd.; Rotatsiooniviskosimeeter: NDJ-79, Shanghai Renhe Keyi Co., Ltd.; Universaalne tõmbekatse masin: XLW, Labthink; Termogravimeetriline analüsaator: TG209, NETZSCH, Saksamaa; Kuumtihendi tester: SKZ1017A, Jinan Qingqiang Electromechanical Co., Ltd.
1.3 Sünteesimeetod
1) Eelpolümeeri valmistamine: kuivatage neljakaelaline kolb põhjalikult ja suunake sinna N2, seejärel lisage neljakaelakolbi mõõdetud väikese molekuliga polüool ja polühape ning alustage segamist. Kui temperatuur jõuab seatud temperatuurini ja vee väljund on teoreetilise veeväljundi lähedal, võtke happeväärtuse testimiseks teatud kogus proovi. Kui happe väärtus on ≤20 mg/g, alustage reaktsiooni järgmisest etapist; lisage 100 × 10-6 mõõdetud katalüsaator, ühendage vaakum väljalasketoru ja käivitage vaakumpump, kontrollige alkoholi väljundkiirust vaakumastme võrra, kui tegelik alkoholiväljund on teoreetilise alkoholi väljundi lähedal, võtke hüdroksüüli väärtuse testimiseks teatud proov ja lõpetage reaktsioon, kui hüdroksüüli väärtus vastab projekteerimisnõuetele. Saadud polüuretaani eelpolümeer pakitakse ooterežiimis kasutamiseks.
2) Lahustipõhise polüuretaanliimi valmistamine: lisage mõõdetud polüuretaani eelpolümeer ja etüülester neljakaelalisesse kolbi, kuumutage ja segage ühtlaselt hajutamiseks, seejärel lisage mõõdetud TDI neljakaelakolbi, hoidke 1,0 h soojas, seejärel lisage omatehtud hüperhargnev polümeer ja jätkake HDI jaoks uuesti HDI0 lisamist. tilkhaaval nelja kaelaga kolbi, hoida soojas 2,0 tundi, võtta proove NCO-sisalduse testimiseks, jahutada ja vabastada materjalid pakendamiseks pärast NCO-sisalduse kvalifitseerimist.
3) Kuiv lamineerimine: segage etüülatsetaat, põhiaine ja kõvendi teatud vahekorras ja segage ühtlaselt, seejärel kandke ja valmistage proovid kuivlamineerimismasinale.

1.4 Testi iseloomustus
1) Viskoossus: kasutage pöörlevat viskosimeetrit ja vaadake GB/T 2794-1995 liimide viskoossuse katsemeetodit;
2) T-koorimise tugevus: testitud universaalse tõmbekatse masinaga, viidates GB/T 8808-1998 koorimistugevuse katsemeetodile;
3) Kuumtihendi tugevus: esmalt kasutage kuumtihenduse teostamiseks kuumtihendi testerit, seejärel kasutage katsetamiseks universaalset tõmbekatsemasinat, vaadake GB/T 22638.7-2016 kuumtihendi tugevuse katsemeetodit;
4) Termogravimeetriline analüüs (TGA): katse viidi läbi termogravimeetrilise analüsaatori abil, mille kuumutuskiirus oli 10 ℃ /min ja katsetemperatuuri vahemik 50 kuni 600 ℃.

2.1 Viskoossuse muutused koos segamisreaktsiooni ajaga Liimi viskoossus ja kummiketta eluiga on olulised näitajad toote tootmisprotsessis. Kui liimi viskoossus on liiga kõrge, on liimi kogus liiga suur, mis mõjutab komposiitkile välimust ja kattekulusid; kui viskoossus on liiga madal, on liimi kogus liiga väike ja tinti ei saa tõhusalt imbuda, mis mõjutab ka komposiitkile välimust ja liimimist. Kui kummiketta eluiga on liiga lühike, suureneb liimipaagis hoitava liimi viskoossus liiga kiiresti ja liimi ei saa sujuvalt peale kanda ning kummirulli pole lihtne puhastada; Kui kummist ketta eluiga on liiga pikk, mõjutab see komposiitmaterjali esialgset haardumist ja nakkuvust ning isegi kõvenemise kiirust, mõjutades seeläbi toote tootmise efektiivsust.

Sobiv viskoossuse kontroll ja liimketta eluiga on liimide hea kasutamise olulised parameetrid. Vastavalt tootmiskogemusele reguleeritakse põhiaine, etüülatsetaat ja kõvendi sobivale R väärtusele ja viskoossusele ning liim rullitakse liimipaagis kummirulliga ilma kilele liimi kandmata. Liimiproovid võetakse viskoossuse testimiseks erinevatel ajavahemikel. Sobiv viskoossus, liimiketta sobiv eluiga ja kiire kõvenemine madalatel temperatuuridel on lahustipõhiste polüuretaanliimide olulised eesmärgid tootmise ja kasutamise ajal.

2.2 Vananemistemperatuuri mõju koorumise tugevusele Vananemisprotsess on painduvate pakendite kõige olulisem, aeganõudvam, energia- ja ruumimahukam protsess. See ei mõjuta mitte ainult toote tootmiskiirust, vaid, mis veelgi olulisem, mõjutab painduva komposiitpakendi välimust ja liimimisvõimet. Seistes silmitsi valitsuse eesmärkidega "süsinikdioksiidi tipu" ja "süsiniku neutraalsuse" ning karmi turukonkurentsiga, on madalal temperatuuril vananemine ja kiire kõvenemine tõhusad viisid madala energiatarbimise, keskkonnasäästliku tootmise ja tõhusa tootmise saavutamiseks.

PET/AL/PE komposiitkile vanandati toatemperatuuril ja 40, 50 ja 60 ℃ juures. Toatemperatuuril püsis sisemise kihi AL/PE komposiitstruktuuri koorumistugevus pärast vanandamist 12 tundi stabiilsena ja kõvenemine oli põhimõtteliselt lõpule viidud; toatemperatuuril jäi väliskihi PET/AL kõrge barjääriga komposiitstruktuuri koorumistugevus pärast 12-tunnist vanandamist põhimõtteliselt stabiilseks, mis näitab, et kõrge tõkkega kilematerjal mõjutab polüuretaanliimi kõvenemist; Võrreldes kõvenemistemperatuuri tingimusi 40, 50 ja 60 ℃, ei olnud kõvastumise kiiruses ilmset erinevust.

Võrreldes tavaliste lahustipõhiste polüuretaanliimidega praegusel turul, on kõrgel temperatuuril vananemisaeg üldiselt 48 tundi või isegi pikem. Selles uuringus kasutatud polüuretaanliim võib põhimõtteliselt lõpetada kõrge barjääriga struktuuri kõvenemise 12 tunniga toatemperatuuril. Väljatöötatud liimil on kiire kõvenemise funktsioon. Koduste hüperhargnenud polümeeride ja multifunktsionaalsete isotsüanaatide lisamine liimi, olenemata väliskihi komposiitstruktuurist või sisemise kihi komposiitstruktuurist, ei erine koorumise tugevus toatemperatuuril palju koorimistugevusest kõrgel temperatuuril vananemistingimustes, mis näitab, et väljatöötatud liimil ei ole mitte ainult kiire kõvenemise funktsioon, vaid ka kiire kõvenemise funktsioon.

2.3 Vananemistemperatuuri mõju kuumtihenduse tugevusele Materjalide kuumtihendamisomadusi ja tegelikku kuumtihendamise efekti mõjutavad paljud tegurid, nagu kuumtihendamisseadmed, materjali enda füüsikalised ja keemilised jõudluse parameetrid, kuumsulgemise aeg, kuumtihendamise rõhk ja kuumtihendamise temperatuur jne. Vastavalt tegelikele vajadustele ja kogemustele määratakse mõistlik kuumtihendamisprotsess ja parameetrid ning komposiitkile kuumtihendamise tugevuskatse tehakse pärast liitmist.

Kui komposiitkile on masina kõrval, on kuumtihenduse tugevus suhteliselt madal, ainult 17 N/(15 mm). Sel ajal on liim just hakanud tahkuma ega suuda tagada piisavat sidumisjõudu. Sel ajal testitud tugevus on PE-kile kuumatiheduse tugevus; vananemisaja pikenedes suureneb kuumtihenduse tugevus järsult. Kuumtihenduse tugevus pärast 12-tunnist vanandamist on põhimõtteliselt sama, mis pärast 24- ja 48-tunnist vanandamist, mis näitab, et kõvenemine on põhimõtteliselt lõppenud 12 tunniga, pakkudes erinevate kilede jaoks piisavat sidumist, mille tulemuseks on suurem kuumtihenduse tugevus. Kuumtihenduse tugevuse muutumiskõverast erinevatel temperatuuridel on näha, et samade vananemisaja tingimustes ei ole toatemperatuuril vananemise ja 40, 50 ja 60 ℃ tingimuste vahel kuumtihenduse tugevuses palju erinevusi. Vananemine toatemperatuuril võib täielikult saavutada kõrgel temperatuuril vananemise efekti. Selle väljatöötatud liimiga kombineeritud painduval pakendistruktuuril on kõrgel temperatuuril vananemistingimustes hea kuumtihenduse tugevus.

2.4 Kõvenenud kile termiline stabiilsus Paindliku pakendi kasutamisel on vajalik kuumsulgemine ja kottide valmistamine. Lisaks kilematerjali enda termilisele stabiilsusele määrab kõvastunud polüuretaankile termiline stabiilsus valmis painduva pakendi toote toimivuse ja välimuse. Selles uuringus kasutatakse kõvastunud polüuretaankile termilise stabiilsuse analüüsimiseks termilise gravimeetrilise analüüsi (TGA) meetodit.

Kõvastunud polüuretaankilel on katsetemperatuuril kaks ilmset kaalukaotuse piiki, mis vastavad kõva ja pehme segmendi termilisele lagunemisele. Pehme segmendi termilise lagunemise temperatuur on suhteliselt kõrge ja termiline kaalukadu hakkab toimuma 264 °C juures. Sellel temperatuuril vastab see praeguse pehmete pakendite kuumsulgemisprotsessi temperatuurinõuetele ning automaatse pakendamise või täitmise, konteinerite pikamaatranspordi ja kasutusprotsessi temperatuurinõuetele; kõva segmendi termilise lagunemise temperatuur on kõrgem, ulatudes 347 °C-ni. Välja töötatud kõrgel temperatuuril kõvenemisvaba liim on hea termilise stabiilsusega. AC-13 asfaldisegu terasräbuga suurenes 2,1%.

3) kui terasräbu sisaldus jõuab 100% -ni, see tähendab, et kui üksiku osakese suurus 4,75–9,5 mm asendab lubjakivi täielikult, on asfaldisegu jääkstabiilsus 85,6%, mis on 0,5% kõrgem kui AC-13 asfaltsegu ilma terasräbuta; lõhenemistugevuse suhe on 80,8%, mis on 0,5% kõrgem kui ilma terasräbuta AC-13 asfaltsegu oma. Sobiva koguse terasräbu lisamine võib tõhusalt parandada AC-13 terasräbu asfaldisegu jääkstabiilsuse ja lõhenemistugevuse suhet ning võib tõhusalt parandada asfaldisegu vee stabiilsust.

1) Tavalistes kasutustingimustes on omatehtud hüperhargnenud polümeeride ja multifunktsionaalsete polüisotsüanaatide lisamisega valmistatud lahustipõhise polüuretaanliimi esialgne viskoossus umbes 1500 mPa·s, millel on hea viskoossus; liimketta eluiga ulatub 60 minutini, mis suudab tootmisprotsessis täielikult vastata paindlike pakendiettevõtete tööaja nõuetele.

2) Koorimistugevusest ja kuumtihenduse tugevusest on näha, et ettevalmistatud liim võib toatemperatuuril kiiresti kõveneda. Toatemperatuuril ja temperatuuril 40, 50 ja 60 ℃ ei ole kõvastumise kiiruses suurt erinevust ning nakketugevuses pole suurt erinevust. Seda liimi saab täielikult kõvastuda ilma kõrge temperatuurita ja see kõveneb kiiresti.

3) TGA analüüs näitab, et liimil on hea termiline stabiilsus ja see vastab temperatuurinõuetele tootmise, transportimise ja kasutamise ajal.