סוג חדש של דבק פוליאוריטן הוכן באמצעות פוליאסוידים בעלי מולקולות קטנות ופוליאולים בעלי מולקולות קטנות כחומרי גלם בסיסיים להכנת פרה-פולימרים. במהלך תהליך הארכת השרשרת, הוכנסו למבנה הפוליאוריתן פולימרים היפר-מסועפים וטרימרים של HDI. תוצאות הבדיקה מראות כי לדבק שהוכן במחקר זה יש צמיגות מתאימה, חיי דיסק דבק ארוכים, ניתן ליובש במהירות בטמפרטורת החדר, תכונות הדבקה טובות, חוזק איטום בחום ויציבות תרמית.

לאריזות גמישות מרוכבות יתרונות של מראה מעודן, מגוון יישומים רחב, הובלה נוחה ועלות אריזה נמוכה. מאז השקתן, הן נמצאות בשימוש נרחב בתעשיות המזון, הרפואה, הכימיקלים היומיומיים, האלקטרוניקה ותעשיות אחרות, והיא אהובה מאוד על ידי הצרכנים. ביצועי האריזות הגמישות המרוכבות אינם קשורים רק לחומר הסרט, אלא גם תלויים בביצועי הדבק המרוכב. לדבק פוליאוריטן יתרונות רבים כגון חוזק הדבקה גבוה, יכולת כוונון חזקה, היגיינה ובטיחות. כיום זהו הדבק התומך המרכזי לאריזות גמישות מרוכבות והוא מוקד המחקר של יצרני דבקים גדולים.

הזדקנות בטמפרטורה גבוהה היא תהליך הכרחי בהכנת אריזות גמישות. עם יעדי המדיניות הלאומית של "שיא פחמן" ו"נייטרליות פחמן", הגנה ירוקה על הסביבה, הפחתת פליטות פחמן נמוכות, יעילות גבוהה וחיסכון באנרגיה הפכו ליעדי פיתוח של כל תחומי החיים. לטמפרטורת ההזדקנות ולזמן ההזדקנות יש השפעה חיובית על חוזק הקילוף של הסרט המרוכב. תיאורטית, ככל שטמפרטורת ההזדקנות גבוהה יותר וזמן ההזדקנות ארוך יותר, כך קצב השלמת התגובה גבוה יותר ואפקט הריפוי טוב יותר. בתהליך היישום בפועל של הייצור, אם ניתן להוריד את טמפרטורת ההזדקנות ולקצר את זמן ההזדקנות, עדיף לא לדרוש הזדקנות, וניתן לבצע חיתוך ואריזה לאחר כיבוי המכונה. זה לא רק יכול להשיג את יעדי ההגנה הירוקה על הסביבה והפחתת פליטות פחמן נמוכות, אלא גם לחסוך בעלויות ייצור ולשפר את יעילות הייצור.

מחקר זה נועד לסנתז סוג חדש של דבק פוליאוריטן בעל צמיגות ואורך חיים מתאימים לדיסקית הדבקה במהלך הייצור והשימוש, שיכול להתקשות במהירות בתנאי טמפרטורה נמוכים, רצוי ללא טמפרטורה גבוהה, ואינו משפיע על ביצועי אינדיקטורים שונים של אריזות גמישות מרוכבות.

1.1 חומרים ניסיוניים חומצה אדיפית, חומצה סבצית, אתילן גליקול, ניאופנטיל גליקול, דיאתילן גליקול, TDI, טרימר HDI, פולימר היפר-מסעף מתוצרת מעבדה, אתיל אצטט, סרט פוליאתילן (PE), סרט פוליאסטר (PET), נייר אלומיניום (AL).
1.2 מכשירים ניסיוניים תנור ייבוש אוויר חשמלי שולחני בטמפרטורה קבועה: DHG-9203A, Shanghai Yiheng Scientific Instrument Co., Ltd.; ויסקומטר סיבובי: NDJ-79, Shanghai Renhe Keyi Co., Ltd.; מכונת בדיקת מתיחה אוניברסלית: XLW, Labthink; מנתח תרמוגרווימטרי: TG209, NETZSCH, גרמניה; בודק איטום חום: SKZ1017A, Jinan Qingqiang Electromechanical Co., Ltd.
1.3 שיטת הסינתזה
1) הכנת פרה-פולימר: יבשו היטב את הבקבוק בעל ארבעת הצווארים והעבירו לתוכו את ה-N2, לאחר מכן הוסיפו את הפוליאול והפוליחומצה הממולקולות הקטנות שנמדדו לבקבוק בעל ארבעת הצווארים והתחילו לערבב. כאשר הטמפרטורה מגיעה לטמפרטורה שנקבעה ותפוקת המים קרובה לתפוקת המים התאורטית, קחו כמות מסוימת של דגימה לבדיקת ערך חומציות. כאשר ערך החומצה הוא ≤20 מ"ג/גרם, התחילו את השלב הבא של התגובה; הוסיפו זרז מדוד של 100×10-6, חברו את צינור פליטת הוואקום והפעילו את משאבת הוואקום, שלטו בקצב תפוקת האלכוהול לפי דרגת הוואקום, כאשר תפוקת האלכוהול בפועל קרובה לתפוקת האלכוהול התאורטית, קחו דגימה מסוימת לבדיקת ערך הידרוקסיל, והפסיקו את התגובה כאשר ערך ההידרוקסיל עומד בדרישות התכנון. הפרה-פולימר הפוליאוריטני המתקבל נארז לשימוש המתנה.
2) הכנת דבק פוליאוריטן מבוסס ממס: הוסיפו פרה-פולימר פוליאוריטן מדוד ואתיל אסטר לבקבוק בעל ארבעה צווארים, חממו וערבבו לפיזור אחיד, לאחר מכן הוסיפו TDI מדוד לבקבוק בעל ארבעה צווארים, שמרו על חום למשך שעה, לאחר מכן הוסיפו את הפולימר ההיפר-ברנצ'ד תוצרת בית במעבדה והמשיכו להגיב במשך שעתיים, הוסיפו לאט ובטיפות טרימר HDI לבקבוק בעל ארבעה צווארים, שמרו על חום למשך שעתיים, קחו דגימות לבדיקת תכולת ה-NCO, קררו ושחררו את החומרים לאריזה לאחר בדיקת תכולת ה-NCO.
3) למינציה יבשה: ערבבו אתיל אצטט, חומר הניקוי העיקרי וחומר הריפוי ביחס מסוים וערבבו באופן שווה, לאחר מכן מרחו והכינו את הדגימות במכונת למינציה יבשה.

1.4 אפיון הבדיקה
1) צמיגות: השתמשו בוויסקומטר סיבובי ועיינו בשיטת הבדיקה של צמיגות דבקים בתקן GB/T 2794-1995;
2) חוזק קילוף T: נבדק באמצעות מכונת בדיקת מתיחה אוניברסלית, בהתייחס לשיטת בדיקת חוזק קילוף GB/T 8808-1998;
3) חוזק איטום חום: תחילה השתמשו בבודק איטום חום כדי לבצע איטום חום, לאחר מכן השתמשו במכונת בדיקת מתיחה אוניברסלית לבדיקה, עיין בשיטת בדיקת חוזק איטום חום GB/T 22638.7-2016;
4) ניתוח תרמוגרווימטרי (TGA): הבדיקה בוצעה באמצעות מנתח תרמוגרווימטרי עם קצב חימום של 10 ℃/דקה וטווח טמפרטורות בדיקה של 50 עד 600 ℃.

2.1 שינויים בצמיגות עם זמן תגובת הערבוב צמיגות הדבק ואורך חיי דיסק הגומי הם אינדיקטורים חשובים בתהליך ייצור המוצר. אם צמיגות הדבק גבוהה מדי, כמות הדבק המיושמת תהיה גדולה מדי, מה שישפיע על מראה ועלות הציפוי של הסרט המרוכב; אם הצמיגות נמוכה מדי, כמות הדבק המיושמת תהיה נמוכה מדי, והדיו לא יוכל להסתנן ביעילות, מה שישפיע גם על מראה וביצועי ההדבקה של הסרט המרוכב. אם אורך חיי דיסק הגומי קצר מדי, צמיגות הדבק המאוחסן במיכל הדבק תגדל מהר מדי, ולא ניתן יהיה למרוח את הדבק בצורה חלקה, וגליל הגומי לא יהיה קל לניקוי; אם אורך חיי דיסק הגומי ארוך מדי, הדבר ישפיע על מראה ההדבקה הראשוני ועל ביצועי ההדבקה של החומר המרוכב, ואף ישפיע על קצב הריפוי, ובכך ישפיע על יעילות הייצור של המוצר.

בקרת צמיגות מתאימה ואורך חיי דיסק הדבק הם פרמטרים חשובים לשימוש תקין בדבקים. בהתאם לניסיון הייצור, החומר העיקרי, אתיל אצטט וחומר הריפוי מותאמים לערך R ולצמיגות המתאימים, והדבק מגולגל במיכל הדבק בעזרת גליל גומי מבלי למרוח דבק על הסרט. דגימות הדבק נלקחות בפרקי זמן שונים לבדיקת צמיגות. צמיגות מתאימה, אורך חיים מתאים של דיסק הדבק וריפוי מהיר בתנאי טמפרטורה נמוכים הם מטרות חשובות הנמשכות על ידי דבקי פוליאוריטן מבוססי ממס במהלך הייצור והשימוש.

2.2 השפעת טמפרטורת ההזדקנות על חוזק הקילוף תהליך ההזדקנות הוא התהליך החשוב ביותר, גוזל זמן, עתיר אנרגיה ומקום עבור אריזות גמישות. הוא לא רק משפיע על קצב הייצור של המוצר, אלא חשוב מכך, הוא משפיע על המראה וביצועי ההדבקה של אריזות גמישות מרוכבות. לנוכח יעדי הממשלה של "שיא פחמן" ו"נייטרליות פחמן" ותחרות עזה בשוק, הזדקנות בטמפרטורה נמוכה וריפוי מהיר הן דרכים יעילות להשגת צריכת אנרגיה נמוכה, ייצור ירוק וייצור יעיל.

סרט המרוכב PET/AL/PE התיישן בטמפרטורת החדר וב-40, 50 ו-60 מעלות צלזיוס. בטמפרטורת החדר, חוזק הקילוף של השכבה הפנימית של מבנה המרוכב AL/PE נותר יציב לאחר יישון של 12 שעות, והקשייה כמעט הושלמה; בטמפרטורת החדר, חוזק הקילוף של השכבה החיצונית של מבנה המרוכב בעל המחסום הגבוה PET/AL נותר יציב בעיקרו לאחר יישון של 12 שעות, דבר המצביע על כך שחומר הסרט בעל המחסום הגבוה ישפיע על הקשייה של דבק הפוליאוריטן; בהשוואה לתנאי טמפרטורת הקשייה של 40, 50 ו-60 מעלות צלזיוס, לא נמצא הבדל ניכר בקצב הקשייה.

בהשוואה לדבקי פוליאוריטן מבוססי ממס נפוצים בשוק הנוכחי, זמן ההזדקנות בטמפרטורה גבוהה הוא בדרך כלל 48 שעות או אפילו יותר. דבק הפוליאוריטן במחקר זה יכול למעשה להשלים את תהליך הייבוש של מבנה המחסום הגבוה תוך 12 שעות בטמפרטורת החדר. לדבק שפותח יש תפקיד של ריפוי מהיר. הכנסת פולימרים היפר-ברנצ'ים ואיזוציאנטים רב-תכליתיים תוצרת בית לדבק, ללא קשר למבנה המרוכב של השכבה החיצונית או למבנה המרוכב של השכבה הפנימית, חוזק הקילוף בתנאי טמפרטורת החדר אינו שונה בהרבה מחוזק הקילוף בתנאי הזדקנות בטמפרטורה גבוהה, דבר המצביע על כך שלדבק שפותח יש לא רק תפקיד של ריפוי מהיר, אלא גם תפקיד של ריפוי מהיר ללא טמפרטורה גבוהה.

2.3 השפעת טמפרטורת ההזדקנות על חוזק איטום החום מאפייני איטום החום של חומרים ואפקט איטום החום בפועל מושפעים מגורמים רבים, כגון ציוד איטום חום, פרמטרי ביצועים פיזיקליים וכימיים של החומר עצמו, זמן איטום חום, לחץ איטום חום וטמפרטורת איטום חום וכו'. בהתאם לצרכים ולניסיון בפועל, נקבעים תהליך ופרמטרים סבירים של איטום חום, ומתבצעת בדיקת חוזק איטום החום של הסרט המרוכב לאחר ההרכבה.

כאשר הסרט המרוכב בדיוק מחוץ למכונה, חוזק איטום החום נמוך יחסית, רק 17 ניוטון/(15 מ"מ). בשלב זה, הדבק רק התחיל להתמצק ואינו יכול לספק כוח הדבקה מספיק. החוזק שנבדק בשלב זה הוא חוזק איטום החום של סרט ה-PE; ככל שזמן ההזדקנות עולה, חוזק איטום החום עולה בחדות. חוזק איטום החום לאחר הזדקנות של 12 שעות זהה בעיקרו לזה שלאחר 24 ו-48 שעות, דבר המצביע על כך שההקשיה הושלמה בעיקרון תוך 12 שעות, ומספקת הדבקה מספקת לסרטים שונים, וכתוצאה מכך חוזק איטום החום מוגבר. מעקומת השינוי של חוזק איטום החום בטמפרטורות שונות, ניתן לראות שתחת אותם תנאי זמן הזדקנות, אין הבדל גדול בחוזק איטום החום בין הזדקנות בטמפרטורת החדר לתנאי 40, 50 ו-60 מעלות צלזיוס. הזדקנות בטמפרטורת החדר יכולה להשיג לחלוטין את האפקט של הזדקנות בטמפרטורה גבוהה. למבנה האריזה הגמיש המורכב מדבק שפותח זה יש חוזק איטום חום טוב בתנאי הזדקנות בטמפרטורה גבוהה.

2.4 יציבות תרמית של סרט פוליאוריתן מוקשה במהלך השימוש באריזה גמישה, נדרשים איטום בחום וייצור שקיות. בנוסף ליציבות התרמית של חומר הסרט עצמו, היציבות התרמית של סרט הפוליאוריתן המוקשה קובעת את הביצועים והמראה של מוצר האריזה הגמיש המוגמר. מחקר זה משתמש בשיטת ניתוח גרווימטרי תרמי (TGA) כדי לנתח את היציבות התרמית של סרט הפוליאוריתן המוקשה.

לסרט הפוליאוריטן המרוכך יש שני שיאי ירידה במשקל ברורים בטמפרטורת הבדיקה, התואמים לפירוק תרמי של הקטע הקשה והקטע הרך. טמפרטורת הפירוק התרמי של הקטע הרך גבוהה יחסית, וירידה תרמית במשקל מתחילה להתרחש ב-264 מעלות צלזיוס. בטמפרטורה זו, הוא יכול לעמוד בדרישות הטמפרטורה של תהליך איטום החום הנוכחי של אריזות רכות, ויכול לעמוד בדרישות הטמפרטורה של ייצור אריזה או מילוי אוטומטיים, הובלת מכולות למרחקים ארוכים ותהליך השימוש; טמפרטורת הפירוק התרמי של הקטע הקשה גבוהה יותר, ומגיעה ל-347 מעלות צלזיוס. לדבק נטול ריפוי בטמפרטורה גבוהה שפותח יש יציבות תרמית טובה. תערובת האספלט AC-13 עם סיגי פלדה גדלה ב-2.1%.

3) כאשר תכולת סיגי הפלדה מגיעה ל-100%, כלומר, כאשר גודל החלקיקים הבודדים של 4.75 עד 9.5 מ"מ מחליף לחלוטין את אבן הגיר, ערך היציבות השיורית של תערובת האספלט הוא 85.6%, שהוא גבוה ב-0.5% מזה של תערובת אספלט AC-13 ללא סיגי פלדה; יחס חוזק הביקוע הוא 80.8%, שהוא גבוה ב-0.5% מזה של תערובת אספלט AC-13 ללא סיגי פלדה. הוספת כמות מתאימה של סיגי פלדה יכולה לשפר ביעילות את היציבות השיורית ואת יחס חוזק הביקוע של תערובת אספלט סיגי פלדה AC-13, ויכולה לשפר ביעילות את יציבות המים של תערובת האספלט.

1) בתנאי שימוש רגילים, הצמיגות ההתחלתית של דבק פוליאוריטן מבוסס ממס, המוכן על ידי הכנסת פולימרים היפר-ברנצ'ים תוצרת בית ופוליאיזוציאנטים רב-תכליתיים, היא כ-1500 מיליאמפר לשנייה, בעל צמיגות טובה; אורך חיי דיסק הדבק מגיע ל-60 דקות, מה שיכול לעמוד במלואו בדרישות זמן הפעולה של חברות אריזות גמישות בתהליך הייצור.

2) ניתן לראות מחוזק הקילוף וחוזק האיטום בחום שהדבק המוכן יכול להתקשות במהירות בטמפרטורת החדר. אין הבדל גדול במהירות ההתקשות בטמפרטורת החדר וב-40, 50 ו-60 מעלות צלזיוס, ואין הבדל גדול בחוזק ההדבקה. דבק זה יכול להתקשות לחלוטין ללא טמפרטורה גבוהה והוא יכול להתקשות במהירות.

3) ניתוח TGA מראה כי לדבק יציבות תרמית טובה והוא יכול לעמוד בדרישות הטמפרטורה במהלך הייצור, ההובלה והשימוש.