Kompatybilizatory okazały się skuteczne w poprawie kluczowych właściwości, takich jak równowaga udarności i sztywności mieszanek PCR i PIR poliolefin i innych tworzyw sztucznych.#zrównoważony rozwój
Próbka HDPE/PP z recyklingu bez kompatybilizatora Dow Engage (na górze) i próbka HDPE/PP z recyklingu z kompatybilizatorem Engage POE.Kompatybilność potroiła wydłużenie przy zerwaniu ze 130% do 450%.(Zdjęcie: Dow Chemical)
Ponieważ recykling tworzyw sztucznych staje się rosnącym rynkiem na całym świecie, coraz częściej stosuje się kompatybilne żywice i dodatki do rozwiązywania problemów związanych z żywicami hybrydowymi w takich obszarach, jak opakowania i produkty konsumenckie, budownictwo, rolnictwo i motoryzacja.Poprawa wydajności materiałów, usprawnienie przetwarzania oraz zmniejszenie kosztów i wpływu na środowisko to jedne z kluczowych wyzwań, a prym wiodą mainstreamowe tworzywa sztuczne, takie jak poliolefiny i PET.
Dużą barierą w wykorzystaniu materiałów pochodzących z recyklingu jest kosztowna i czasochłonna separacja niekompatybilnych tworzyw sztucznych.Umożliwiając mieszanie w stanie stopionym niekompatybilnych tworzyw sztucznych, kompatybilizatory pomagają zmniejszyć potrzebę separacji i umożliwiają producentom materiałów wytwarzanie produktów o wyższej jakości, jednocześnie zwiększając zawartość materiałów pochodzących z recyklingu i uzyskując dostęp do nowych źródeł o niskiej jakości i niskich kosztach w celu obniżenia kosztów.
Te nadające się do recyklingu kompatybilizatory obejmują specjalne elastomery poliolefinowe, kopolimery blokowe styrenu, poliolefiny modyfikowane chemicznie i dodatki na bazie chemii tytanu i glinu.Pojawiły się także inne innowacje.Oczekuje się, że wszyscy znajdą się w centrum uwagi nadchodzących targów.
Według Dow, Engage POE i Infuse OBC najlepiej nadają się do zapewnienia kompatybilności HDPE, LDPE i LLDPE z polipropylenem ze względu na szkielet PE i alfa olefiny jako komonomery.(Zdjęcie: Dow Chemical)
Specjalne elastomery poliolefinowe (POE) i plastomery poliolefinowe (POP), pierwotnie wprowadzone w celu poprawy właściwości poliolefin, takich jak wytrzymałość na uderzenia i rozciąganie, ewoluowały jako kompatybilizatory dla PE i PP pochodzącego z recyklingu, czasami stosowane również z innymi materiałami, takimi jak PET lub PET.nylon.
Produkty te obejmują Dow's Engage POE, bezładny kopolimer etylenu z alfa-olefiną z dodatkiem OBC, kopolimer olefin z twardym i miękkim blokiem naprzemiennym oraz Exxon Mobil Vistamaxx Propylene-Ethylene i Exact Ethylene-Octene POP.
Produkty te są sprzedawane podmiotom zajmującym się recyklingiem/mieszarkami tworzyw sztucznych i innym podmiotom zajmującym się recyklingiem, powiedział Jesús Cortes, specjalista ds. rozwoju rynku w ExxonMobil Product Solutions, zauważając, że zgodność może być narzędziem pomagającym podmiotom zajmującym się recyklingiem wykorzystać zanieczyszczenia krzyżowe i potencjalnie tanie kluczowe środki do strumieni poliolefin.Han Zhang, dyrektor ds. globalnego zrównoważonego rozwoju w zakresie opakowań i tworzyw sztucznych specjalnych w The Dow Chemical Company, powiedział: „Nasi klienci odnoszą korzyści z tworzenia produktu końcowego wyższej jakości z dostępem do szerszego strumienia recyklingu.Obsługujemy przetwórców, którzy używają kompatybilizatorów w celu zwiększenia zawartości materiałów pochodzących z recyklingu przy jednoczesnym zachowaniu możliwości produkcyjnych.”
„Nasi klienci odnoszą korzyści z tworzenia produktu końcowego wyższej jakości, mając jednocześnie dostęp do szerszego strumienia recyklingu”.
ExxonMobil' Cortés potwierdził, że te same gatunki Vistamaxx i Exact, odpowiednie do modyfikacji żywicy pierwotnej, mogą być również stosowane w celu zapewnienia kompatybilności z tworzywami sztucznymi pochodzącymi z recyklingu.Zauważył, że polimery Vistamaxx czynią HDPE, LDPE i LLDPE kompatybilnymi z polipropylenem, dodając, że ze względu na polarność polimerów, takich jak PET czy nylon, wymagane jest szczepienie klasy Vistamaxx, aby poliolefiny były kompatybilne z takimi polimerami.„Na przykład współpracowaliśmy z kilkoma producentami mieszanek nad szczepieniem Vistamaxx w celu zapewnienia kompatybilności poliolefin z nylonem, mając jednocześnie na celu utrzymanie poprawy wydajności, jaką polimery Vistamaxx mogą wnieść do formuł złożonych”.
Ryż.1 Wykres MFR przedstawiający mieszane kolory przetworzonego HDPE i polipropylenu z dodatkiem Vistamaxx i bez niego.(Źródło: ExxonMobil)
Według Corteza kompatybilność można potwierdzić poprzez ulepszone właściwości mechaniczne, takie jak bardzo pożądana odporność na uderzenia.Zwiększenie płynności jest również ważne w przypadku ponownego wykorzystania materiałów.Przykładem jest rozwój receptur do formowania wtryskowego strumieni butelek HDPE.Zauważa, że wszystkie dostępne obecnie specjalistyczne elastomery mają swoje zastosowania.„Celem dyskusji nie jest porównanie ich ogólnej wydajności, ale wybór najlepszego narzędzia dla konkretnego projektu.”
Powiedział na przykład: „Gdy PE jest kompatybilny z PP, wierzymy, że Vistamaxx daje najlepsze rezultaty.Jednak rynek potrzebuje również zwiększonej odporności na uderzenia, a plastomery etylenowo-oktenowe mogą być odpowiednie, gdy poszukuje się wytrzymałości w niskich temperaturach”.
Cortez dodał: „Plastomery etylenowo-oktenowe, takie jak nasze gatunki Exact lub Dow's Engage i Vistamaxx, mają bardzo podobne poziomy obciążenia”.
Zhang z Dow wyjaśnił, że chociaż obecność polipropylenu w HDPE ogólnie zwiększa sztywność mierzoną modułem zginania, pogarsza właściwości mierzone wytrzymałością i wydłużeniem przy rozciąganiu z powodu niezgodności tych dwóch składników.Zastosowanie kompatybilizatorów w tych mieszankach HDPE/PP poprawia równowagę sztywność/lepkość poprzez zmniejszenie rozdziału faz i poprawę przyczepności międzyfazowej.
Ryż.2. Wykres udarności przedstawiający różne mieszanki kolorów przetworzonego HDPE i polipropylenu, z dodatkiem Vistamaxx i bez niego.(Źródło: ExxonMobil)
Według Zhanga, Engage POE i Infuse OBC najlepiej nadają się do zapewnienia kompatybilności HDPE, LDPE i LLDPE z polipropylenem ze względu na szkielet PE i komonomer alfa-olefinowy.Jako dodatki do mieszanek PE/PP stosuje się je zazwyczaj w ilościach od 2% do 5% wagowych.Zhang zauważył, że poprawiając równowagę między twardością i wytrzymałością, kompatybilizatory Engage POE, takie jak klasa 8100, mogą zapewnić większą wartość mieszankom PE/PP poddanym recyklingowi mechanicznemu, w tym strumieniom odpadów bogatych w PE i PP.Zastosowania obejmują formowane wtryskowo części samochodowe, puszki po farbie, kosze na śmieci, pudełka opakowaniowe, palety i meble ogrodowe.
Rynek potrzebuje lepszej udarności, a plastomery etylenowo-oktenowe mogą odegrać rolę, gdy wymagana jest udarność w niskich temperaturach.
Dodał: „Dodanie tylko 3% wag.% Engage 8100 potroił udarność i wydłużenie przy rozciąganiu w porównaniu z niekompatybilną mieszanką HDPE/PP 70/30, zachowując jednocześnie wyższy moduł nadawany przez składnik PP” – dodał, aby sprostać wymaganiom plastyczności w niskich temperaturach, Engage POE zapewnia udarność w temperaturze otoczenia ze względu na wyjątkowo niską temperaturę zeszklenia.
Mówiąc o kosztach tych specjalistycznych elastomerów, Cortez z ExxonMobil powiedział: „W wysoce konkurencyjnym łańcuchu wartości recyklingu ważne jest zrównoważenie kosztów i wydajności.Dzięki polimerom Vistamaxx można poprawić wydajność żywic pochodzących z recyklingu, umożliwiając ich wykorzystanie w zastosowaniach, w których podmioty zajmujące się recyklingiem mogą uzyskać wyższą wartość ekonomiczną.jednocześnie zaspokajając zapotrzebowanie na materiały o wysokiej wydajności. W rezultacie podmioty zajmujące się recyklingiem mogą mieć większe możliwości promowania tworzyw sztucznych pochodzących z recyklingu, a nie tylko koszty jako główny czynnik napędzający, co pozwala im skupić się na niestandardowych mieszankach i wydajności.
„Oprócz możliwości recyklingu mieszanych poliolefin, pracujemy również nad promowaniem recyklingu różnych mieszanek, takich jak poliolefiny, z tworzywami konstrukcyjnymi, takimi jak nylon i poliester.Dostarczyliśmy szereg polimerów funkcjonalnych, ale nowe rozwiązania są wciąż w fazie rozwoju.są aktywnie rozwijane, aby uwzględnić różne mieszanki tworzyw sztucznych stosowane w opakowaniach, infrastrukturze, transporcie i zastosowaniach konsumenckich”.
Kopolimery blokowe styrenu i poliolefiny modyfikowane chemicznie to inne rodzaje materiałów, na które zwrócono uwagę jako kompatybilizatory wzmacniające i poprawiające kompatybilność żywic pochodzących z recyklingu.
Kraton Polymers oferuje platformę styrenowego kopolimeru blokowego CirKular+ zawierającą dodatki poprawiające wydajność do recyklingu i recyklingu tworzyw sztucznych.Julia Strin, dyrektor ds. globalnego marketingu strategicznego w firmie Kraton Specialty Polymers, wskazuje na dwie serie składające się z pięciu gatunków: serię CirKular+ Compatibility Series (C1000, C1010, C1010) oraz serię CirKular+ Performance Enhancement (C2000 i C3000).Dodatki te obejmują szereg kopolimerów blokowych na bazie styrenu i etylenu/butylenu (SEBS).Mają wyjątkowe właściwości mechaniczne, w tym wysoką udarność w temperaturze pokojowej lub kriogenicznej, elastyczność w dostosowywaniu sztywności i właściwości udarowych, zwiększoną odporność na pękanie naprężeniowe i lepszą przetwarzalność.Produkty Circular+ zapewniają także kompatybilność z wieloma żywicami w przypadku pierwotnych tworzyw sztucznych, odpadów PCR i PIR.W zależności od gatunku można je stosować w PP, HDPE, LDPE, LLDPE, LDPE, PS i HIPS, a także w żywicach polarnych, takich jak EVOH, PVA i EVA.
„Pokazaliśmy, że możliwy jest recykling odpadów zmieszanych tworzyw poliolefinowych i przetworzenie ich na bardziej wartościowe produkty”.
„Dodatki CirKular+ w pełni nadające się do recyklingu umożliwiają ponowne wykorzystanie PCR, poprawiając właściwości mechaniczne i wspierając projektowanie produktów monomateriałowych na bazie poliolefin, maksymalizując w ten sposób zawartość PCR do ponad 90 procent” – powiedział Stryn.niezmodyfikowana żywica.Testy wykazały, że produkty CirKular+ można poddawać obróbce cieplnej nawet pięciokrotnie w celu częstszego stosowania.
Gama ekspanderów CirKular+ to ekspandery zawierające wiele żywic, służące do ulepszania mieszanych strumieni odzysku PCR i PIR, zwykle dodawane w ilości 3% do 5%.Dwa przykłady recyklingu odpadów zmieszanych obejmują formowaną wtryskowo próbkę kompozytową składającą się z 76%-PCR HDPE + 19%-PCR PET + 5% Kraton+ C1010 oraz próbkę 72%-PCR PP + 18%-PCR PET + 10% Kraton+ C1000..W tych przykładach udarność Izoda z karbem została zwiększona odpowiednio o 70% i 50%, a granica plastyczności wzrosła o 40% i 30%, przy jednoczesnym zachowaniu sztywności i poprawie przetwarzalności.Mieszanki PCR LDPE-PET również wykazały podobną wydajność.Produkty te są również skuteczne w przypadku nylonu i ABS.
Seria CirKular+ Performance Enhancement została zaprojektowana w celu ulepszenia cyklicznych mieszanych strumieni PCR i PIR poliolefin i polistyrenu przy typowym poziomie dodatku od 3% do 10%.Niedawny udany test formowania wtryskowego: 91%-PCR PP + 9% Kraton+ C2000.Formuła charakteryzuje się 110% poprawą równowagi modułu udarności w porównaniu z konkurencyjnymi produktami.„Zaawansowane zastosowania rPP w zastosowaniach motoryzacyjnych i przemysłowych wymagają tego rodzaju ulepszeń.Można to również zastosować do opakowań, ale przy mniej rygorystycznych wymaganiach ilość C2000 zostanie zmniejszona” – powiedział Streen.
Kraton+ można wstępnie zmieszać lub zmieszać na sucho z tworzywem sztucznym pochodzącym z recyklingu przed formowaniem, wytłaczaniem lub w ramach procesu recyklingu, mówi Stryn.Od czasu wprowadzenia CirKular+ kilka lat temu firma wcześnie przyjęła rozwiązanie w takich obszarach, jak palety przemysłowe, opakowania do żywności i napojów, części samochodowe i foteliki samochodowe dla dzieci.CirKular+ można również stosować w różnych zastosowaniach procesowych, w tym w formowaniu wtryskowym lub tłocznym, wytłaczaniu, formowaniu rotacyjnym i mieszaniu.
Polybond 3150/3002 jest częścią szerokiego asortymentu chemicznie modyfikowanych poliolefin Polybond firmy SI Group i może być stosowany jako spoiwo i dodatek zapewniający kompatybilność.Jest to polipropylen szczepiony bezwodnikiem maleinowym, dzięki któremu polipropylen z recyklingu jest kompatybilny ze wszystkimi rodzajami nylonu.Według Johna Yuna, kierownika technicznego i wsparcia technicznego, przy typowym poziomie użytkowania wynoszącym 5% wykazuje on ponad trzykrotną udarność Izod z karbem i udarność odwróconą Izod.Irfaan Foster, dyrektor ds. rozwoju rynku, zauważa, że pierwszym zastosowaniem jest wygłuszenie samochodu.Niedawno zastosowano go w mieszankach polipropylenu i nylonu pochodzących z recyklingu do paneli podpodłogowych, elementów pod maską i za deskami rozdzielczymi.
Innym gatunkiem jest Polybond 3029, polietylen o dużej gęstości szczepiony bezwodnikiem maleinowym, wprowadzony dwa lata temu jako dodatek poprawiający kompatybilność kompozytów drewno-tworzywo sztuczne.Według Yuna wygląda na to, że firma jest na dobrej drodze do zapewnienia zgodności z mieszanką 50/50 PCR/czysty HDPE.
Inna klasa kompatybilizatorów opiera się na chemii tytanowo-glinowej, takiej jak katalizatory tytanianowe (Ti) i cyrkonianowe (Zr) oferowane przez Kenrich Petrochemicals i sprzedawane producentom mieszanek i formierkom.Wśród produktów firmy znajduje się nowy katalizator w postaci przedmieszki lub proszku, który działa jako dodatek zapewniający kompatybilność z różnymi polimerami, w tym poliolefinami, biotworzywami, takimi jak PET, PVC i PLA.Według prezesa i współwłaściciela firmy Kenrich, Sal Monte, jego zastosowanie w mieszankach PCR, takich jak PP/PET/PE, nabiera tempa.Stwierdzono, że zwiększa to produktywność wytłaczania i skraca czas cykli formowania wtryskowego.
Doniesiono, że kulki Ken-React CAPS KPR 12/LV i proszek Ken-React KPR 12/HV przywracają PCR do pierwotnego stanu.Monte powiedział, że produkt powstał w wyniku połączenia nowego, opracowanego przez firmę katalizatora alkoksytytanianowego LICA 12 z katalizatorem mieszanym metalem, który jest „bardziej opłacalny”.„Oferujemy granulat CAPS KPR 12/LV w ilościach od 1,5% do 1,75% całkowitej masy wszystkich surowców wtórnych dodawanych do kosza, podobnie jak przedmieszka, przy obniżeniu temperatury procesu o 10-20%, aby utrzymać ścinanie mieszaniny reakcyjnej.Działają na poziomie nanometrów, więc wymagane jest reaktywne ścinanie kompozytu, a stop wymaga wysokiego momentu obrotowego.
Monte twierdzi, że te dodatki są skutecznymi kompatybilizatorami polimerów dodatków, takich jak LLDPE i PP, oraz polikondensatów, takich jak PET, wypełniaczy organicznych i nieorganicznych oraz biotworzyw, takich jak PLA.Typowe wyniki obejmują 9% redukcję temperatur wytłaczania, formowania wtryskowego i rozdmuchu oraz 20% wzrost szybkości przetwarzania większości tworzyw termoplastycznych bez wypełniacza.Podobne wyniki uzyskano w przypadku mieszanki 80/20% LDPE/PP pochodzącej z recyklingu.W jednym przypadku zastosowano 1,5% CAPS KPR 12/LV, aby zapewnić kompatybilność trzech żywic PIR: stopniowanej stopionej folii LLDPE, mieszanych wieczek z kopolimeru polipropylenowego formowanych wtryskowo 20-35 MFI i termoformowanych składanych opakowań PET do żywności.Zmiel mieszaninę PP/PET/PE do rozmiaru 1/4 cala.do ½ cala.Płatki i stopione składniki są mieszane w granulki do formowania wtryskowego.
Według doniesień opatentowana przez firmę Interface Polymers technologia dodatków diblokowych przezwycięża nieodłączną niezgodność poliolefin na poziomie molekularnym, umożliwiając ich przetwarzanie.(Zdjęcie: polimery międzyfazowe)
Działalność dystrybucyjna SACO AEI Polymers jest wyłącznym dystrybutorem firmy Fine-Blend w Chinach, która produkuje szeroką gamę kompatybilizatorów do polipropylenu, nylonu, PET, inżynieryjnych tworzyw termoplastycznych i biopolimerów, takich jak PLA i PBAT, w tym mieszanek pochodzących z recyklingu, dodatków i przedłużaczy łańcucha.powiedział kierownik jednostki biznesowej Mike McCormach.Do substancji pomocniczych zaliczają się niereaktywne kompatybilizatory, głównie kopolimery blokowe i szczepione lub kopolimery statystyczne, które nie biorą udziału w reakcji chemicznej podczas mieszania polimerów.BP-1310 jest przykładem, w którym poziom dodatku od 3% do 5% poprawia kompatybilność mieszanek polipropylenu i polistyrenu pochodzących z recyklingu.Trwają prace nad dodatkiem poprawiającym kompatybilność mieszanek PE/PS pochodzących z recyklingu.
Reaktywne kompatybilizatory Fine-Blend poprawiają kompatybilność poprzez reakcję chemiczną z pierwotnym polimerem podczas mieszania, w tym ECO-112O do PET, poliwęglanu i nylonu pochodzącego z recyklingu;HPC-2 dla kompatybilizatora ABS i PET z recyklingu;oraz SPG-02 do produkcji polipropylenu i polipropylenu pochodzącego z recyklingu.Kompatybilny z PET.Zawierają grupy epoksydowe, które mogą reagować z grupami hydroksylowymi poliestru pochodzącego z recyklingu, poprawiając wytrzymałość i kompatybilność, powiedział McCormach.Istnieje również CMG9801, polipropylen szczepiony bezwodnikiem maleinowym, który może reagować z grupami aminowymi nylonu.
Od 2016 roku brytyjska firma Interface Polymers Ltd. opracowała własną technologię dodatków w postaci kopolimeru diblokowego Polarfin, która podobno przezwycięża nieodłączną niezgodność molekularną poliolefin, umożliwiając ich recykling.Te dodatki diblokowe nadają się do świeżych i pochodzących z recyklingu mieszanek, arkuszy i folii polietylenu i polipropylenu.
Duży producent folii pracuje nad projektem mającym na celu obróbkę folii wielowarstwowych bez znaczącej utraty wydajności.Dyrektor ds. rozwoju biznesu Simon Waddington powiedział, że nawet przy niskim poziomie załadunku firma Polarfin wyeliminowała żelowanie, częsty problem utrudniający recykling folii poliolefinowych przy użyciu mieszanych tworzyw sztucznych pochodzących z recyklingu.„Udało nam się wykazać, że odpady tworzyw sztucznych zmieszanych z poliolefinami można poddać recyklingowi i przetworzyć na bardziej wartościowe produkty, korzystając z naszej technologii dodatków Polarfin”.
Według Cortesa ExxonMobil kompatybilność (np. Vistamaxx z PE/PP pochodzącym z recyklingu) można wykazać poprzez ulepszone właściwości mechaniczne, takie jak odporność na uderzenia.(Zdjęcie: ExxonMobil)
W przypadku mieszania dwuślimakowego większość inżynierów dostrzega zaletę możliwości konfiguracji elementów śrubowych.Oto, co musisz wiedzieć o sortowaniu sekcji wiader.
Poszukaj wzorców przestrzennych i/lub czasowych, które dostarczą wskazówek podczas badania defektów jakości łącza lub określania pierwotnej przyczyny problemów z przetwarzaniem.Strategia identyfikacji i leczenia możliwej do zidentyfikowania przyczyny polega najpierw na ustaleniu, czy problem ma charakter przewlekły, czy tymczasowy.
Insight Polymers & Complexers wykorzystuje swoją wiedzę z zakresu chemii polimerów do opracowywania materiałów nowej generacji.
Czas publikacji: 28 lipca 2023 r