Jenis perekat poliuretan baru telah disiapkan menggunakan poliasam molekul kecil dan poliol molekul kecil sebagai bahan baku dasar untuk pembuatan prepolimer. Selama proses perpanjangan rantai, polimer hiperbercabang dan trimer HDI dimasukkan ke dalam struktur poliuretan. Hasil pengujian menunjukkan bahwa perekat yang disiapkan dalam penelitian ini memiliki viskositas yang sesuai, masa pakai cakram perekat yang lama, dapat dikeringkan dengan cepat pada suhu ruangan, serta memiliki sifat ikatan, kekuatan penyegelan panas, dan stabilitas termal yang baik.

Kemasan fleksibel komposit memiliki keunggulan tampilan yang menawan, jangkauan aplikasi yang luas, kemudahan transportasi, dan biaya pengemasan yang rendah. Sejak diperkenalkan, kemasan ini telah banyak digunakan dalam industri makanan, obat-obatan, kimia sehari-hari, elektronik, dan lainnya, serta sangat diminati oleh konsumen. Performa kemasan fleksibel komposit tidak hanya bergantung pada material filmnya, tetapi juga pada performa perekat kompositnya. Perekat poliuretan memiliki banyak keunggulan seperti daya rekat yang tinggi, daya atur yang kuat, serta higienis dan aman. Saat ini, perekat ini menjadi perekat pendukung utama untuk kemasan fleksibel komposit dan menjadi fokus penelitian oleh produsen perekat terkemuka.

Penuaan suhu tinggi merupakan proses yang sangat diperlukan dalam pembuatan kemasan fleksibel. Dengan tujuan kebijakan nasional "puncak karbon" dan "netralitas karbon", perlindungan lingkungan yang ramah lingkungan, pengurangan emisi rendah karbon, serta efisiensi tinggi dan penghematan energi telah menjadi tujuan pembangunan semua lapisan masyarakat. Suhu dan waktu penuaan berpengaruh positif terhadap kekuatan pengelupasan film komposit. Secara teoritis, semakin tinggi suhu penuaan dan semakin lama waktu penuaan, semakin tinggi laju penyelesaian reaksi dan semakin baik efek pengerasannya. Dalam proses aplikasi produksi aktual, jika suhu penuaan dapat diturunkan dan waktu penuaan dapat dipersingkat, proses penuaan sebaiknya tidak diperlukan, dan pemotongan serta pengemasan dapat dilakukan setelah mesin dimatikan. Hal ini tidak hanya dapat mencapai tujuan perlindungan lingkungan yang ramah lingkungan dan pengurangan emisi rendah karbon, tetapi juga menghemat biaya produksi dan meningkatkan efisiensi produksi.

Penelitian ini bertujuan untuk mensintesis jenis baru perekat poliuretan yang mempunyai viskositas dan masa pakai cakram perekat yang sesuai selama produksi dan penggunaan, dapat mengering dengan cepat pada kondisi suhu rendah, lebih disukai tanpa suhu tinggi, dan tidak mempengaruhi kinerja berbagai indikator kemasan fleksibel komposit.

1.1 Bahan percobaan Asam adipat, asam sebasat, etilen glikol, neopentil glikol, dietilen glikol, TDI, trimer HDI, polimer hiperbercabang buatan laboratorium, etil asetat, film polietilen (PE), film poliester (PET), aluminium foil (AL).
1.2 Instrumen eksperimen Oven pengering udara suhu konstan listrik desktop: DHG-9203A, Shanghai Yiheng Scientific Instrument Co., Ltd.; Viskometer putar: NDJ-79, Shanghai Renhe Keyi Co., Ltd.; Mesin uji tarik universal: XLW, Labthink; Penganalisis termogravimetri: TG209, NETZSCH, Jerman; Penguji segel panas: SKZ1017A, Jinan Qingqiang Electromechanical Co., Ltd.
1.3 Metode sintesis
1) Persiapan prepolimer: Keringkan labu leher empat secara menyeluruh dan alirkan N2 ke dalamnya, kemudian tambahkan poliol molekul kecil terukur dan poliasam ke dalam labu leher empat dan mulailah mengaduk. Ketika suhu mencapai suhu yang ditetapkan dan keluaran air mendekati keluaran air teoritis, ambil sejumlah sampel untuk uji nilai asam. Ketika nilai asam ≤20 mg/g, mulailah langkah reaksi berikutnya; tambahkan katalis terukur 100×10-6, sambungkan pipa vakum dan nyalakan pompa vakum, kendalikan laju keluaran alkohol dengan derajat vakum. Ketika keluaran alkohol aktual mendekati keluaran alkohol teoritis, ambil sejumlah sampel untuk uji nilai hidroksil, dan hentikan reaksi ketika nilai hidroksil memenuhi persyaratan desain. Prepolimer poliuretan yang diperoleh dikemas untuk penggunaan siaga.
2) Penyiapan perekat poliuretana berbasis pelarut: Masukkan prapolimer poliuretana dan etil ester yang telah diukur ke dalam labu leher empat, panaskan dan aduk hingga merata, kemudian masukkan TDI yang telah diukur ke dalam labu leher empat, jaga agar tetap hangat selama 1,0 jam, kemudian masukkan polimer hiperbercabang buatan sendiri ke dalam laboratorium dan teruskan reaksi selama 2,0 jam, tambahkan trimer HDI tetes demi tetes ke dalam labu leher empat, jaga agar tetap hangat selama 2,0 jam, ambil contoh untuk menguji kandungan NCO, dinginkan dan lepaskan bahan untuk pengemasan setelah kandungan NCO memenuhi syarat.
3) Laminasi kering: Campur etil asetat, bahan utama dan bahan pengawet dalam proporsi tertentu dan aduk rata, lalu aplikasikan dan siapkan sampel pada mesin laminasi kering.

1.4 Karakterisasi Uji
1) Viskositas: Gunakan viskometer putar dan rujuk ke GB/T 2794-1995 Metode uji viskositas perekat;
2) Kekuatan kupas T: diuji menggunakan mesin uji tarik universal, mengacu pada metode uji kekuatan kupas GB/T 8808-1998;
3) Kekuatan segel panas: pertama gunakan penguji segel panas untuk melakukan penyegelan panas, kemudian gunakan mesin uji tarik universal untuk menguji, lihat metode uji kekuatan segel panas GB/T 22638.7-2016;
4) Analisis termogravimetri (TGA): Pengujian dilakukan menggunakan penganalisis termogravimetri dengan laju pemanasan 10 ℃/menit dan kisaran suhu uji 50 hingga 600 ℃.

2.1 Perubahan viskositas dengan waktu reaksi pencampuran Viskositas perekat dan umur cakram karet merupakan indikator penting dalam proses produksi produk. Jika viskositas perekat terlalu tinggi, jumlah lem yang diaplikasikan akan terlalu besar, memengaruhi penampilan dan biaya pelapisan film komposit; jika viskositas terlalu rendah, jumlah lem yang diaplikasikan akan terlalu rendah, dan tinta tidak dapat disusupkan secara efektif, yang juga akan memengaruhi penampilan dan kinerja ikatan film komposit. Jika umur cakram karet terlalu pendek, viskositas lem yang disimpan dalam tangki lem akan meningkat terlalu cepat, dan lem tidak dapat diaplikasikan dengan lancar, dan rol karet tidak mudah dibersihkan; jika umur cakram karet terlalu lama, itu akan memengaruhi penampilan adhesi awal dan kinerja ikatan bahan komposit, dan bahkan memengaruhi laju pengeringan, sehingga memengaruhi efisiensi produksi produk.

Kontrol viskositas yang tepat dan masa pakai cakram perekat merupakan parameter penting untuk penggunaan perekat yang baik. Berdasarkan pengalaman produksi, bahan utama, etil asetat, dan bahan pengawet disesuaikan dengan nilai R dan viskositas yang sesuai, dan perekat digulung dalam tangki perekat dengan rol karet tanpa mengoleskan lem ke film. Sampel perekat diambil pada periode waktu yang berbeda untuk pengujian viskositas. Viskositas yang tepat, masa pakai cakram perekat yang tepat, dan pengeringan cepat dalam kondisi suhu rendah merupakan tujuan penting yang dicapai oleh perekat poliuretan berbasis pelarut selama produksi dan penggunaan.

2.2 Pengaruh suhu penuaan terhadap kekuatan pengelupasan. Proses penuaan merupakan proses terpenting, memakan waktu, energi, dan ruang untuk kemasan fleksibel. Proses ini tidak hanya memengaruhi laju produksi produk, tetapi yang lebih penting, memengaruhi penampilan dan kinerja perekatan kemasan fleksibel komposit. Dihadapkan dengan target pemerintah untuk mencapai "puncak karbon" dan "netralitas karbon" serta persaingan pasar yang ketat, penuaan suhu rendah dan proses curing cepat merupakan cara efektif untuk mencapai konsumsi energi rendah, produksi ramah lingkungan, dan efisiensi produksi.

Film komposit PET/AL/PE dimatangkan pada suhu ruang dan pada suhu 40, 50, dan 60℃. Pada suhu ruang, kekuatan kupas struktur komposit AL/PE lapisan dalam tetap stabil setelah 12 jam penuaan, dan proses pengeringan pada dasarnya telah selesai. Pada suhu ruang, kekuatan kupas struktur komposit PET/AL berpenghalang tinggi lapisan luar pada dasarnya tetap stabil setelah 12 jam penuaan, menunjukkan bahwa material film berpenghalang tinggi akan memengaruhi proses pengeringan perekat poliuretan. Dengan membandingkan kondisi suhu pengeringan 40, 50, dan 60℃, tidak terdapat perbedaan yang signifikan dalam laju pengeringan.

Dibandingkan dengan perekat poliuretan berbasis pelarut arus utama di pasar saat ini, waktu penuaan suhu tinggi umumnya 48 jam atau bahkan lebih lama. Perekat poliuretan dalam penelitian ini pada dasarnya dapat menyelesaikan penyembuhan struktur penghalang tinggi dalam 12 jam pada suhu kamar. Perekat yang dikembangkan memiliki fungsi penyembuhan cepat. Pengenalan polimer hiperbercabang buatan sendiri dan isocyanate multifungsi dalam perekat, terlepas dari struktur komposit lapisan luar atau struktur komposit lapisan dalam, kekuatan kupas dalam kondisi suhu kamar tidak jauh berbeda dari kekuatan kupas dalam kondisi penuaan suhu tinggi, yang menunjukkan bahwa perekat yang dikembangkan tidak hanya memiliki fungsi penyembuhan cepat, tetapi juga memiliki fungsi penyembuhan cepat tanpa suhu tinggi.

2.3 Pengaruh suhu penuaan terhadap kekuatan segel panas Karakteristik segel panas material dan efek segel panas aktual dipengaruhi oleh banyak faktor, seperti peralatan segel panas, parameter kinerja fisik dan kimia material itu sendiri, waktu segel panas, tekanan segel panas, dan suhu segel panas, dll. Sesuai dengan kebutuhan dan pengalaman aktual, proses dan parameter segel panas yang wajar ditetapkan, dan uji kekuatan segel panas film komposit setelah peracikan dilakukan.

Saat film komposit baru saja dikeluarkan dari mesin, kekuatan segel panasnya relatif rendah, hanya 17 N/(15 mm). Pada saat ini, perekat baru saja mulai mengeras dan tidak dapat memberikan daya rekat yang memadai. Kekuatan yang diuji saat ini adalah kekuatan segel panas film PE; seiring bertambahnya waktu penuaan, kekuatan segel panas meningkat tajam. Kekuatan segel panas setelah penuaan selama 12 jam pada dasarnya sama dengan setelah 24 dan 48 jam, yang menunjukkan bahwa proses pengeringan pada dasarnya selesai dalam 12 jam, memberikan daya rekat yang memadai untuk berbagai film, sehingga menghasilkan peningkatan kekuatan segel panas. Dari kurva perubahan kekuatan segel panas pada suhu yang berbeda, dapat dilihat bahwa dalam kondisi waktu penuaan yang sama, tidak terdapat banyak perbedaan kekuatan segel panas antara penuaan suhu ruang dan kondisi 40, 50, dan 60℃. Penuaan pada suhu ruang dapat sepenuhnya mencapai efek penuaan suhu tinggi. Struktur kemasan fleksibel yang dikompositkan dengan perekat yang dikembangkan ini memiliki kekuatan segel panas yang baik dalam kondisi penuaan suhu tinggi.

2.4 Stabilitas Termal Film yang Dikeringkan Selama penggunaan kemasan fleksibel, penyegelan panas dan pembuatan kantong diperlukan. Selain stabilitas termal bahan film itu sendiri, stabilitas termal film poliuretan yang dikeringkan menentukan kinerja dan tampilan produk kemasan fleksibel yang telah jadi. Penelitian ini menggunakan metode analisis gravimetri termal (TGA) untuk menganalisis stabilitas termal film poliuretan yang dikeringkan.

Film poliuretan yang telah diawetkan memiliki dua puncak penurunan berat yang jelas pada suhu uji, sesuai dengan dekomposisi termal segmen keras dan segmen lunak. Suhu dekomposisi termal segmen lunak relatif tinggi, dan penurunan berat termal mulai terjadi pada 264°C. Pada suhu ini, dapat memenuhi persyaratan suhu proses penyegelan panas kemasan lunak saat ini, dan dapat memenuhi persyaratan suhu produksi pengemasan atau pengisian otomatis, transportasi kontainer jarak jauh, dan proses penggunaan; suhu dekomposisi termal segmen keras lebih tinggi, mencapai 347°C. Perekat bebas pengawetan suhu tinggi yang dikembangkan memiliki stabilitas termal yang baik. Campuran aspal AC-13 dengan terak baja meningkat sebesar 2,1%.

3) Ketika kadar terak baja mencapai 100%, yaitu ketika ukuran partikel tunggal 4,75 hingga 9,5 mm menggantikan batu kapur secara menyeluruh, nilai stabilitas residu campuran aspal adalah 85,6%, yang 0,5% lebih tinggi daripada campuran aspal AC-13 tanpa terak baja; rasio kuat belah adalah 80,8%, yang 0,5% lebih tinggi daripada campuran aspal AC-13 tanpa terak baja. Penambahan terak baja dalam jumlah yang tepat dapat secara efektif meningkatkan stabilitas residu dan rasio kuat belah campuran aspal terak baja AC-13, serta secara efektif dapat meningkatkan stabilitas air campuran aspal.

1) Dalam kondisi penggunaan normal, viskositas awal perekat poliuretan berbasis pelarut yang disiapkan dengan memperkenalkan polimer hiperbercabang buatan sendiri dan poliisosianat multifungsi adalah sekitar 1500mPa·s, yang memiliki viskositas yang baik; masa pakai cakram perekat mencapai 60 menit, yang sepenuhnya dapat memenuhi persyaratan waktu operasi perusahaan kemasan fleksibel dalam proses produksi.

2) Dari kekuatan kupas dan daya segel panas, dapat dilihat bahwa perekat yang telah disiapkan dapat mengering dengan cepat pada suhu ruangan. Tidak ada perbedaan yang signifikan dalam kecepatan pengeringan pada suhu ruangan, suhu 40, 50, dan 60℃, serta kekuatan rekatnya. Perekat ini dapat mengering sempurna tanpa suhu tinggi dan dapat mengering dengan cepat.

3) Analisis TGA menunjukkan bahwa perekat memiliki stabilitas termal yang baik dan dapat memenuhi persyaratan suhu selama produksi, transportasi, dan penggunaan.