از دهه 1970 به بعد ، کشورهای خارجی شروع به مطالعه چسب پلی اورتان j- حلال دو جزء کردند. از دهه 1980 ، ایالات متحده ، ایتالیا ، فرانسه ، آلمان و سایر کشورها شروع به استفاده از تعداد زیادی از چسب های بدون حلال ، در حال حاضر در کشورهای بزرگ اروپایی کرده اند. استفاده از چسب فیلم مرکب 70 تا 90 درصد از کل مبلغ را به خود اختصاص داده است و اروپا و ایالات متحده قوانینی برای محدود کردن استفاده از چسب های مبتنی بر حلال دارند.
بیشتر چسب های مورد استفاده در صنعت فیلم های کامپوزیت بسته بندی مواد غذایی خانگی مبتنی بر حلال هستند. استفاده از چسب های مبتنی بر حلال آلی مشکل فرار از حلال های آلی را دارد. از یک طرف ، باعث اتلاف حلال ها می شود و از طرف دیگر ، آلودگی محیطی و آسیب به مواد سمی نیز به وجود می آورد. محتوای جامد محصولات چسب پلی اورتان مبتنی بر حلال به طور کلی 50 ٪ تا 80 ٪ است. با توجه به الزامات فرآیند کامپوزیت ، لازم است یک حلال برای رقیق شدن به مقدار جامد حدود 20 ٪ تا 35 ٪ در طول استفاده اضافه شود. سپس 75 ٪ از حلال آلی لازم است تا در مدت زمان کوتاه 80 ~ (2) از بین برود. مقدار تخلیه به طور کلی دو تا چهار برابر از چسب خشک است ، بنابراین مقدار زیادی از آلودگی حلال برای محیط زیست و مشکلات ایمنی وجود دارد و میزان مصرف مقدار زیادی از انرژی نیز تخمین زده می شود که فقط صنعت بسته بندی مواد غذایی منتشر می شود سالانه بیش از 400000 تن حلال ارگانیک در جو. علاوه بر این ، هنوز هم مشکلات آلودگی ناشی از فرار از حلالها و مشکلات ایمنی قابل اشتعال و انفجاری در فرآیند تولید چسب وجود دارد. استفاده از چسب های بدون حلال نه تنها آلودگی حلالها را از بین می برد و مقدار زیادی از مصرف انرژی را کاهش می دهد ، بلکه هیچ گونه آسیب در ایمنی استفاده از حلالهای باقیمانده در محصولات کامپوزیت ایجاد نمی کند ، و همچنین خطر ابتلا به خطر ابتلا به خطر بسیار زیاد است. آتش سوزی در طی فرآیند تولید.
دوم ، وضعیت داخلی و بین المللی روند ، سطح و روند توسعه
با استفاده از چسب های مبتنی بر حلال ، حلالهای آلی بی ثبات وجود دارد که محیط و مشکلات ایمنی را آلوده می کند ، همراه با افزایش قیمت حلالها (عمدتا روغن به عنوان مواد اولیه) و نیاز به حفاظت از انرژی ، توسعه حلال چسب های مبتنی بر محدود در کشورهای خارجی. آژانس حفاظت از محیط زیست ایالات متحده تصریح می کند که بیش از 2.9 پوند حلال ممکن است در هنگام عملکرد پوشش در هر گالن چسب ساطع شود. چسب های مبتنی بر حلال مورد استفاده در صنعت پوشش داخلی به طور کلی دارای مقدار جامد 25 ٪ و نوسانات حلال در حدود 6 پوند در هر گالن است.
به منظور حل مشکلات فوق ، اروپا و ایالات متحده از دهه 1960 در حال انجام مطالعات در مورد مواد جامد بالا ، ویسکوزیته کم و سیستم های بدون حلال چسب های پلی اورتان هستند. در سالهای اخیر ، چسب های بدون حلال خارجی به سرعت توسعه یافته اند. از دیدگاه فنی ، نسل اول محصولات به محصولات فعلی نسل سوم توسعه یافته است.
اولین نسل از چسب های بدون حلال یک چسب یک جزء و رطوبت بود که با وزن مولکولی بالا ، ویسکوزیته بالا ، دمای عملیاتی بالا و نیاز به تجهیزات رطوبت مشخص می شد. از آنجا که این محصول درمان می شود ، دی اکسید کربن ، یک محصول جانبی ، منتشر می شود و فیلم کامپوزیت مستعد تاول است. اگر رطوبت مناسب ارائه نشده باشد ، مشکل پخت ضعیف رخ می دهد.
چسب های بدون حلال نسل دوم چسب های واکنشی دو جزء هستند. مزیت این چسب ها این است که آنها اثرات رطوبت و رطوبت هوا را از بین می برند. این محصول دارای وزن مولکولی کم ، ویسکوزیته کم و کاهش دمای کار است. ضرر این است که حاوی دییزوسیانات رایگان تر (برای کاهش ویسکوزیته) است ، به راحتی می توان به فیلم مهاجرت کرد و باعث آلودگی مواد غذایی و کاهش قدرت مهر و موم گرما شد و سپس برای فیلم EVA و فیلم NY مناسب نیست.
چسب بدون حلال نسل سوم بر کاستی های چسبنده های بدون حلال نسل دوم غلبه می کند ، برای ترکیب فیلم ها و فویل های مختلف پلاستیکی مناسب است ، محتوای دییزوسیانات های آزاد را کاهش می دهد و در مقاومت در برابر محتوا و خاصیت بسیار عالی است. قدرت چسب افزایش می یابد ، محصولات فیلم کامپوزیت پلاستیکی آلومینیوم ممکن است در برابر پخت و پز زیاد مقاوم باشند.
در حال حاضر ، کیفیت محصولات کامپوزیت چسب غیر حلال نسل سوم می تواند به طور کامل کیفیت عوامل ترکیب کننده چسب مبتنی بر حلال را برآورده کند. ویژگی های اصلی نسل سوم محصولات عبارتند از:
1. استفاده از سیستم ضد کاتالیزوری ، یعنی عامل اصلی با استفاده از پروپلیمر خاتمه یافته ایزوسیانات. به این ترتیب ، محتوای ایزوسیانات رایگان چسب کاهش می یابد ، آلودگی به محیط بیشتر کاهش می یابد و مشکل قدرت مهر و موم حرارتی ضعیف نیز تغییر می کند.
2 این ویسکوزیته چسب را کاهش می دهد ، قابلیت مرطوب کننده چسب در فیلم را بهبود می بخشد و عملکرد پراکندگی پوشش چسب را روی سطح فیلم بهبود می بخشد. بنابراین ، کیفیت محصول کامپوزیت چسبنده بدون حلال می تواند بهبود یابد ، سرعت دستگاه نیز می تواند افزایش یابد و راندمان تولید افزایش یابد.
فرآیند ترکیب با استفاده از چسب های بدون حلال در صنعت لمینیت داخلی نسبتاً دیر است. بنابراین ، توسعه چسب های بدون حلال که با آنها مطابقت دارد نیز عقب مانده است. در حال حاضر ، بیش از 30 تجهیزات کامپوزیت بدون حلال در چین وجود دارد که بیشتر برای بسته بندی برخی از غذاهای صادر شده به منظور رعایت مقررات دقیق حلال باقیمانده در کشورهای خارجی استفاده می شود. چسب های بدون حلال که در حال حاضر توسط تولید کنندگان لمینیت داخلی استفاده می شود ، همه واردات هستند و قیمت آن به طور کلی حدود 40،000 یوان در هر تن است.
با توجه به معرفی تجهیزات لمینیت چسبنده بدون حلال در چین ، بسیاری از تولید کنندگان شروع به توجه به تحقیق و توسعه چسب های بدون حلال کرده اند. با این حال ، با توجه به اواخر شروع ، بازار هنوز معادل چسب غیر حلال داخلی را با سطح محصول خارجی ندیده است.
سوم ، فناوری اصلی چسب پلی اورتان دو جزء بدون حلال
کلید فناوری چسب های پلی اورتان دو جزء بدون حلال ، سنتز عامل اصلی خاتمه یافته ایزوسیاناتو مناسب است و باید شرایط زیر را برآورده کند:
1. برای دستیابی به قدرت پیوند مورد نیاز ؛
2. عملکرد پوشش خوبی دارد.
3 ویسکوزیته پایین برای اطمینان از عملکرد خوب فرآیند.
از نظر انتخاب مسیر مصنوعی ، پلی استرها ابتدا با استفاده از اسیدهای دی هیدریک و دیبازیک سنتز می شوند و وزن مولکولی پلی استر با انتخاب ساختار شیمیایی الکل دی هیدریک و اسید دیبازیک تنظیم می شود و نسبت مقادیر برآورده شدن الزامات پروپلیمر خاتمه یافته ایزوسیانات سپس با پلی ترها و ایزوسیانات وزن مولکولی مختلف ، گروههای عملکردی ، برای سنتز پروپلیمرهای خاتمه یافته ایزوسیانات واکنش نشان می دهند.
پروپلیمر خاتمه یافته ایزوسیانات یک الیگومر از یک دیول پلی استر و MDI و مخلوطی از یک دیول پلی اتر و الیگومر MDI است. پروپلیمر خاتمه یافته هیدروکسیل یک دیول پلی استر است و مخلوط های مختلف الکلی پلی اتر باید نسبت به گروههای هیدروکسیل به گروههای ایزوسیانات در حدود 1: 1.6 (نسبت مولی) داشته باشند.
در انتخاب پلی استر ، ساختار مولکولی پلی استر تأثیر زیادی در خواص پلی اورتان دارد. برای به دست آوردن فیلمی با استحکام بالا و انعطاف پذیری خاص ، اجزای مختلف در پلی استر باید به درستی همسان شوند. در میان آنها ، اسیدهای دیبازیک آلیفاتیک مانند اسید آدیپیک و اسید سبوسیک ، که زنجیره خطی هیدروکربن آنها در مولکول باعث افزایش بخش نرم پلی استر می شود ، بنابراین انعطاف پذیری محصول نهایی پلی اورتان را افزایش می دهد و نقطه انجماد را پایین می آورد. معرفی یک حلقه معطر در زنجیره باعث افزایش استحکام و توانایی مقاومت در برابر اکسیداسیون می شود و دسترسی به پیوند استر را به دلیل مانع استریل دشوار می کند و از این طریق مقاومت هیدرولیز را بهبود می بخشد. دیسیدهای معطر مناسب عبارتند از: اسید ایزوفتالیک ، اسید ترفتالیک ، اسید فتالیک یا آنهیدرید.
قطره های ساده ، مانند اتیلن گلیکول ، 1،3-پروپیلن گلیکول یا 1،4-butanediol ، می توانند زنجیرهای پلی استر خطی را با انعطاف پذیری عالی تشکیل دهند و تمایل زیادی به تبلور دارند. پلی استرهایی که از دیول های زنجیره ای کوتاه با چگالی پیوند COO بالا تشکیل شده اند ، دارای یک جاذبه بین مولکولی قوی است. این می تواند تمایل شدید آن به تبلور و همچنین مقاومت ضعیف آنها در برابر حلال قطبی و قابلیت اختلال ضعیف در هیدروکربن ها را توضیح دهد. دیول های شاخه ای ، مانند 1،2-پروپانیول ، به دلیل وجود زنجیره های جانبی در ارتباط بین مولکولی تداخل دارند و همچنین یک اثر محافظت از فضا بر پیوند استر ایجاد می کنند ، بنابراین باعث بهبود گرما ، اکسیداسیون و مقاومت هیدرولیز می شوند. عملکرد ، و تمایل ضعیفی به تبلور و مقاومت در برابر حلال بهتر دارد.
در چسب های بدون حلال دو جزء ، استفاده از پلی استر به تنهایی به دور از برآورده کردن تمام خصوصیات مورد نیاز نیست و نیاز به استفاده از پلی ترها برای تنظیم دارد. اول ، پلی اورتان های پلی اتر انعطاف پذیر هستند و می توانند ویسکوزیته محصولات را کاهش دهند. دوم ، به دلیل تعامل ضعیف تر بین زنجیره های پلی اتر و پلی استرها ، می توان مقاومت منسجم محصولات را برای بهبود خصوصیات چسب محصولات تنظیم کرد. سوم ، مقاومت هیدرولیز الاستومرهای پلی اتر بسیار بهتر از الاستومرهای پلی استر است ، که نشان دهنده پایداری برتر هیدرولیتی گروه های اتر در گروه های استر است. چهارم ، استفاده از پلی ترها می تواند هزینه ها را کاهش دهد.
در انتخاب پلی اتیلرها ، پلی اتیلرهای مناسب پلی اتیلرهای اکسید پروپیلن ، پلی اتیلر کوپلیمر شده پروپیلن اکسید و اتیلن اکسید هستند و با تغییر وزن مولکولی پلی آتر استفاده می شود. تحت شرایط بی اثر نگه داشتن وزن مولکولی پلی استر بدون تغییر ، وزن مولکولی پلی اتر تغییر می یابد و با افزایش وزن مولکولی پلی اتر ، ویسکوزیته محصول کاهش می یابد. این امر به این دلیل است که هرچه وزن مولکولی پلی اتر کوچکتر باشد ، زنجیره مولکولی کوتاه تر ، چگالی پیوندهای اورتان در پلیمر بیشتر می شود ، جذابیت بین مولکولی بیشتر و ویسکوزیته محصول بیشتر می شود.
چهارم ، تجزیه و تحلیل چشم انداز برنامه
در حال حاضر ، به دلیل دلایل هزینه در چین ، چسب های پلی اورتان دو جزء بدون حلال به دور از جهانی هستند و از چسب های مبتنی بر حلال عمدتاً استفاده می شود. با این حال ، از نظر بلند مدت ، محصولات بدون حلال دارای مزایای غیر قابل تعویض هستند و در آینده همچنان به افزایش خود ادامه می دهند.
از بیش از 20 سال پیش ، آلمانی هربرتس به دلیل مزایای آشکار اقتصادی ، ایمنی و حفاظت از محیط زیست و همچنین توسعه مداوم فناوری و تجهیزات لمینیت ، از مواد بسته بندی کامپوزیت چسبنده پلی اورتان بدون حلال استفاده کرده است ، و آن را در اروپا ساخته است. و سایر کشورهای توسعه یافته این کشور به سرعت از 10 ٪ استفاده خود 2o سال پیش به حدود 80 ٪ از سطح فعلی افزایش یافته است.
در سالهای اخیر ، با توسعه شدید صنعت مواد غذایی ، صنعت ساخت چسب های دو جزء برای فیلم های کامپوزیت پلی اورتان به طور مداوم در حال گسترش است. طبق آمار ناقص ، ظرفیت فعلی بازار به حدود 40،000 تن در سال رسیده است. در حال حاضر بیش از 100 تولید کننده چسب های لمینیت پلی اورتان در چین وجود دارد که همه آنها چسب های مبتنی بر حلال هستند. در آینده ، ما باید به تدریج روی توسعه چسب های بدون حلال تمرکز کنیم و باید ترکیبی از معرفی فناوری و تحقیقات و توسعه مستقل را برای توسعه محصولاتی که در اسرع وقت نیازهای استفاده را برآورده می کند ، اتخاذ کنیم.
با توجه به وضعیت فعلی صنعت داخلی ، پذیرش چسب های بدون حلال در چین هنوز حداقل به پنج تا ده سال نیاز دارد. با این حال ، محصولات مبتنی بر حلال در حال حاضر به سمت مواد جامد بالا و ویسکوزیته پایین در حال توسعه هستند و مبتنی بر آب ، محلول در الکل و سایر محصولات کم سمیت پدید آمده است. محصولات چسبنده حلال باقیمانده. ما معتقدیم که با بهبود مستمر سطح صنعت و ملاحظات حفاظت از محیط زیست ، چشم انداز چسب های بدون حلال حتی بهتر خواهد بود.
چاپ شده از: شبکه پلیمر چین
