Kompatibilizátory sa ukázali ako účinné pri zlepšovaní kľúčových vlastností, ako je rovnováha nárazu a tuhosti PCR a PIR zmesí polyolefínov a iných plastov.#trvalo udržateľný rozvoj
Vzorka recyklovaného HDPE/PP bez kompatibilizátora Dow Engage (hore) a vzorka recyklovaného HDPE/PP s kompatibilizátorom Engage POE.Kompatibilita strojnásobila predĺženie pri pretrhnutí zo 130 % na 450 %.(Foto: Dow Chemical)
Keďže sa recyklácia plastov stáva celosvetovo rastúcim trhom, kompatibilné živice a prísady sa čoraz viac používajú na riešenie problémov s hybridnými živicami v oblastiach, ako sú obaly a spotrebné výrobky, stavebníctvo, poľnohospodárstvo a automobilový priemysel.Zlepšenie materiálového výkonu, zlepšenie spracovania a zníženie nákladov a vplyvu na životné prostredie patria medzi kľúčové výzvy, pričom hlavné spotrebné plasty, ako sú polyolefíny a PET, sú na čele.
Veľkou prekážkou pri používaní recyklovaných materiálov je nákladné a časovo náročné oddeľovanie nekompatibilných plastov.Tým, že umožňujú tavné miešanie nekompatibilných plastov, kompatibilizátory pomáhajú znižovať potrebu separácie a umožňujú výrobcom materiálov vyrábať produkty vyššej kvality, pričom zároveň zvyšujú recyklovaný obsah a sprístupňujú nové nízkokvalitné a lacné zdroje na zníženie nákladov.
Tieto recyklovateľné kompatibilizátory zahŕňajú špeciálne polyolefínové elastoméry, styrénové blokové kopolyméry, chemicky modifikované polyolefíny a aditíva na báze titán-hliníkovej chémie.Objavili sa aj ďalšie inovácie.Očakáva sa, že všetky budú stredobodom pozornosti na nadchádzajúcich veľtrhoch.
Podľa Dowa sú Engage POE a Infuse OBC najvhodnejšie pre HDPE, LDPE a LLDPE kompatibilitu s polypropylénom vďaka PE kostre a alfa olefínom ako komonomérom.(Foto: Dow Chemical)
Špeciálne polyolefínové elastoméry (POE) a polyolefínové plastoméry (POP), pôvodne zavedené na zlepšenie vlastností polyolefínov, ako je rázová húževnatosť a pevnosť v ťahu, sa vyvinuli ako kompatibilizátory pre recyklovaný PE a PP, niekedy sa používajú aj s inými materiálmi, ako je PET alebo PET.nylon.
Tieto produkty zahŕňajú Dow's Engage POE, náhodný kopolymér etylén-alfa-olefínového komonoméru s infúziou OBC, kopolymér tvrdých a mäkkých blokových striedavých olefínov a Exxon Mobil Vistamaxx propylén-etylén a exaktný etylén-oktén POP.
Tieto produkty sa predávajú recyklátorom/zmiešavačom plastov a iným recyklátorom, povedal Jesús Cortes, vývojár trhu v ExxonMobil Product Solutions, pričom poznamenal, že kompatibilita môže byť nástrojom, ktorý pomôže recyklátorom využiť krížovú kontamináciu a potenciálne nízkonákladové kľúčové látky pre toky polyolefínov.Han Zhang, riaditeľ globálnej udržateľnosti pre obaly a špeciálne plasty v spoločnosti The Dow Chemical Company, povedal: „Naši zákazníci ťažia z vytvárania koncového produktu vyššej kvality s prístupom k širšiemu toku recyklácie.Slúžime spracovateľom, ktorí používajú kompatibilizátory na zvýšenie recyklovaného obsahu pri zachovaní vyrobiteľnosti.“
„Naši zákazníci profitujú z vytvárania kvalitnejších koncových produktov a zároveň majú prístup k širšiemu toku recyklácie.“
Spoločnosť ExxonMobil' Cortés potvrdila, že na zabezpečenie kompatibility s recyklovanými plastmi možno použiť aj rovnaké triedy Vistamaxx a Exact vhodné na modifikáciu primárnej živice.Poznamenal, že polyméry Vistamaxx robia HDPE, LDPE a LLDPE kompatibilnými s polypropylénom a dodal, že kvôli polarite polymérov, ako je PET alebo nylon, je potrebné štepenie stupňa Vistamaxx, aby boli polyolefíny kompatibilné s takýmito polymérmi.„Napríklad sme spolupracovali s niekoľkými spracovateľmi zmesí na očkovaní Vistamaxx, aby boli polyolefíny kompatibilné s nylonom, pričom sme sa snažili zachovať vylepšenia výkonu, ktoré môžu polyméry Vistamaxx priniesť do zmesí.“
Ryža.1 Tabuľka MFR zobrazujúca zmiešané farby recyklovaného HDPE a polypropylénu s a bez aditíva Vistamaxx.(Zdroj: ExxonMobil)
Kompatibilitu možno potvrdiť zlepšenými mechanickými vlastnosťami, ako je napríklad veľmi žiaduca odolnosť proti nárazu, podľa Corteza.Pri opätovnom použití materiálov je dôležité aj zvýšenie tekutosti.Príkladom je vývoj vstrekovacích formulácií pre HDPE fľaše.Poznamenáva, že všetky dnes dostupné špeciálne elastoméry majú svoje využitie."Účelom diskusie nie je porovnať ich celkový výkon, ale vybrať najlepší nástroj pre konkrétny projekt."
Napríklad povedal: „Keď je PE kompatibilný s PP, veríme, že Vistamaxx poskytuje najlepšie výsledky.Trh však tiež potrebuje lepšiu odolnosť proti nárazu a etylén-okténové plastoméry môžu byť vhodné pri hľadaní húževnatosti pri nízkych teplotách.
Cortez dodal: "Etylén-okténové plastoméry ako naše triedy Exact alebo Dow's Engage a Vistamaxx majú veľmi podobné úrovne zaťaženia."
Dow's Zhang vysvetlil, že zatiaľ čo prítomnosť polypropylénu v HDPE vo všeobecnosti zvyšuje tuhosť meranú modulom ohybu, zhoršuje vlastnosti merané húževnatosťou a predĺžením v ťahu v dôsledku nekompatibility týchto dvoch zložiek.Použitie kompatibilizátorov v týchto zmesiach HDPE/PP zlepšuje rovnováhu tuhosť/viskozita znížením separácie fáz a zlepšením medzifázovej adhézie.
Ryža.2. Graf rázovej sily znázorňujúci rôzne farebné zmesi recyklovaného HDPE a polypropylénu s a bez aditíva Vistamaxx.(Zdroj: ExxonMobil)
Podľa Zhanga sú Engage POE a Infuse OBC najvhodnejšie na to, aby boli HDPE, LDPE a LLDPE kompatibilné s polypropylénom vďaka PE kostre a alfa-olefínovému komonoméru.Ako prísady do PE/PP zmesí sa typicky používajú v množstvách od 2 % do 5 % hmotnostných.Zhang poznamenal, že zlepšením rovnováhy medzi tvrdosťou a húževnatosťou môžu kompatibilizéry Engage POE, ako napríklad Grade 8100, poskytnúť vyššiu hodnotu pre mechanicky recyklované zmesi PE/PP vrátane odpadových tokov s vysokým obsahom PE a PP.Aplikácie zahŕňajú vstrekované automobilové diely, plechovky od farieb, odpadkové koše, baliace boxy, palety a vonkajší nábytok.
Trh potrebuje zlepšenú rázovú húževnatosť a etylénokténové plastoméry môžu hrať úlohu, keď sa vyžaduje rázová húževnatosť pri nízkych teplotách.
Dodal: „Pridanie iba 3 hm.% Engage 8100 strojnásobil rázovú húževnatosť a predĺženie v ťahu nekompatibilnej zmesi HDPE/PP 70/30, pričom si zachoval vyšší modul dodávaný zložkou PP,“ dodal, pokiaľ ide o požiadavku plasticity pri nízkych teplotách, Engage POE poskytuje rázovú pevnosť pri teplote okolia. kvôli extrémne nízkej teplote skleného prechodu.
Cortez zo spoločnosti ExxonMobil o nákladoch na tieto špeciálne elastoméry povedal: „Vo vysoko konkurenčnom hodnotovom reťazci recyklácie je dôležité vyvážiť náklady a výkon.S polymérmi Vistamaxx je možné zlepšiť výkonnosť recyklovaných živíc, čo umožňuje použitie živíc v aplikáciách, kde môžu recyklátori získať vyššiu ekonomickú hodnotu.“a zároveň uspokojiť dopyt po vysokovýkonných materiáloch. Výsledkom je, že recyklátori môžu mať väčšie možnosti uvádzať na trh svoje recyklované plasty, a nie len náklady ako hlavnú hnaciu silu, čo im umožňuje zamerať sa na vlastné zmesi a kapacitu.“
„Okrem toho, že dokážeme recyklovať zmiešané polyolefíny, pracujeme aj na podpore recyklácie rôznych zmesí, ako sú polyolefíny, s technickými plastmi, ako je nylon a polyester.Poskytli sme množstvo funkčných polymérov, no nové riešenia sú stále vo vývoji.sa aktívne vyvíjajú na riešenie rôznych plastových zmesí, ktoré sa nachádzajú v obaloch, infraštruktúre, doprave a spotrebiteľských aplikáciách.
Styrénové blokové kopolyméry a chemicky modifikované polyolefíny sú ďalšie typy materiálov, ktoré si získali pozornosť ako kompatibilizátory na vystuženie a zlepšenie kompatibility recyklovaných živíc.
Spoločnosť Kraton Polymers ponúka platformu styrénového blokového kopolyméru CirKular+ obsahujúcu prísady zvyšujúce výkon na recykláciu a recykláciu plastov.Julia Strin, riaditeľka globálneho strategického marketingu pre špeciálne polyméry Kraton, poukazuje na dve série piatich tried: CirKular+ Compatibility Series (C1000, C1010, C1010) a CirKular+ Performance Enhancement Series (C2000 a C3000).Tieto prísady predstavujú rad blokových kopolymérov na báze styrénu a etylénu/butylénu (SEBS).Majú výnimočné mechanické vlastnosti, vrátane vysokej rázovej húževnatosti pri izbovej alebo kryogénnej teplote, flexibilitu na prispôsobenie tuhosti a rázovým vlastnostiam, zlepšenú odolnosť voči praskaniu pod napätím a zlepšenú spracovateľnosť.Produkty Circular+ tiež poskytujú kompatibilitu s viacerými živicami pre pôvodný plast, PCR a PIR odpad.V závislosti od kvality môžu byť použité v PP, HDPE, LDPE, LLDPE, LDPE, PS a HIPS, ako aj v polárnych živiciach, ako sú EVOH, PVA a EVA.
"Ukázali sme, že je možné recyklovať polyolefínový zmiešaný plastový odpad a recyklovať ho na hodnotnejšie produkty."
„Plne recyklovateľné aditíva CirKular+ umožňujú opätovné použitie PCR zlepšením mechanických vlastností a podporou dizajnu monomateriálových produktov na báze polyolefínov, čím sa maximalizuje obsah PCR na viac ako 90 percent,“ povedal Stryn.nemodifikovaná živica.Testovanie ukázalo, že produkty CirKular+ je možné tepelne spracovať až päťkrát pre častejšie používanie.“
Sortiment expandérov CirKular+ sú viacživicové expandéry na vylepšenie zmiešaných tokov obnovy PCR a PIR, ktoré sa zvyčajne pridávajú v množstve 3 % až 5 %.Dva príklady recyklácie zmiešaného odpadu zahŕňajú vstrekovanú kompozitnú vzorku 76 %-PCR HDPE + 19 %-PCR PET + 5 % Kraton+ C1010 a vzorku 72 %-PCR PP + 18 %-PCR PET + 10 % Kraton+ C1000..V týchto príkladoch sa vrubová rázová húževnatosť Izod zvýšila o 70 % a 50 % a medza klzu sa zvýšila o 40 % a 30 %, pričom sa zachovala tuhosť a zlepšila sa spracovateľnosť.Zmesi PCR LDPE-PET tiež vykazovali podobný výkon.Tieto produkty sú účinné aj na nylon a ABS.
Séria CirKular+ Performance Enhancement Series je navrhnutá tak, aby upgradovala cyklické zmiešané PCR a PIR prúdy polyolefínov a polystyrénu pri typických úrovniach pridávania od 3 % do 10 %.Nedávny úspešný test vstrekovania: 91%-PCR PP + 9% Kraton+ C2000.Formulácia má 110% zlepšenie rovnováhy modulu nárazu v porovnaní s konkurenčnými produktmi.„Špičkové aplikácie rPP v automobilových a priemyselných aplikáciách vyžadujú tento druh zlepšenia.Dalo by sa to aplikovať aj na obaly, ale s menej prísnymi požiadavkami sa zníži množstvo C2000,“ povedal Streen.
Kraton + môže byť vopred zmiešaný alebo za sucha zmiešaný s recyklovaným plastom pred lisovaním, vytláčaním alebo ako súčasť procesu recyklácie, hovorí Stryn.Od spustenia CirKular+ pred niekoľkými rokmi spoločnosť dosiahla skoré prijatie v oblastiach, ako sú priemyselné palety, balenie potravín a nápojov, automobilové komponenty a detské autosedačky.CirKular+ môže byť tiež použitý v rôznych procesných aplikáciách vrátane vstrekovania alebo lisovania, vytláčania, rotačného tvarovania a kompaundácie.
Polybond 3150/3002 je súčasťou rozsiahleho sortimentu chemicky modifikovaných polyolefínov Polybond skupiny SI a možno ho použiť ako spojivo a aditívum kompatibility.Ide o polypropylén očkovaný anhydridom kyseliny maleínovej, vďaka ktorému je recyklovaný polypropylén kompatibilný so všetkými typmi nylonu.Podľa Johna Yuna, technického manažéra a technickej podpory, pri typickej úrovni využitia 5% vykazuje viac ako trojnásobnú Izodovu vrubovú rázovú pevnosť a reverznú Izod rázovú pevnosť.Irfaan Foster, riaditeľ pre rozvoj trhu, poznamenáva, že prvotnou aplikáciou je odhlučnenie auta.V poslednej dobe sa používa v zmesiach recyklovaného polypropylénu a nylonu pre podlahové panely, komponenty pod kapotou a za prístrojové dosky.
Ďalšou triedou je Polybond 3029, vysokohustotný polyetylén vrúbľovaný anhydridom kyseliny maleínovej, ktorý bol predstavený pred dvoma rokmi ako prísada na zlepšenie kompatibility drevo-plastových kompozitov.Podľa Yuna to vyzerá, že spoločnosť je na dobrej ceste, aby bola kompatibilná so zmesou 50/50 PCR/čistý HDPE.
Ďalšia trieda kompatibilizérov je založená na chémii titánu a hliníka, ako sú titanátové (Ti) a zirkonátové (Zr) katalyzátory ponúkané spoločnosťou Kenrich Petrochemicals a predávané výrobcom zmesí a formičiek.Medzi produkty spoločnosti patrí nový katalyzátor v predzmesi alebo vo forme prášku, ktorý pôsobí ako kompatibilná prísada pre rôzne polyméry vrátane polyolefínov, bioplastov, ako sú PET, PVC a PLA.Jeho použitie v zmesiach PCR, ako je PP/PET/PE, podľa prezidenta a spolumajiteľa spoločnosti Kenrich Sala Monte naberá na obrátkach.Uvádza sa, že to zvyšuje produktivitu vytláčania a skracuje časy cyklu vstrekovania.
Uvádza sa, že guľôčky Ken-React CAPS KPR 12/LV a prášok Ken-React KPR 12/HV obnovujú PCR do pôvodného stavu.Monte povedal, že produkt je výsledkom kombinácie nového alkoxytitanátového katalyzátora LICA 12 spoločnosti so zmiešaným kovovým katalyzátorom, ktorý je „cenovo efektívnejší“.„Ponúkame granule CAPS KPR 12/LV v množstvách od 1,5 % do 1,75 % z celkovej hmotnosti všetkých recyklovaných materiálov pridávaných do zásobníka, rovnako ako predzmes, a znižujeme procesnú teplotu o 10 – 20 %, aby sa zachoval strih. reakčnej zmesi.Pracujú na úrovni nanometrov, takže je potrebný reaktívny strih kompozitu a tavenina vyžaduje vysoký krútiaci moment.
Monte hovorí, že tieto prísady sú účinnými kompatibilizátormi pre aditívne polyméry, ako sú LLDPE a PP, a polykondenzáty, ako je PET, organické a anorganické plnivá a bioplasty, ako je PLA.Typické výsledky zahŕňajú 9 % zníženie teplôt vytláčania, vstrekovania a vyfukovania a 20 % zvýšenie rýchlosti spracovania pre väčšinu neplnených termoplastov.Podobné výsledky sa získali s recyklovanou zmesou 80/20 % LDPE/PP.V jednom prípade sa použilo 1,5 % CAPS KPR 12/LV na zaistenie kompatibility troch PIR živíc: delená tavená fólia LLDPE, 20-35 MFI zmiešané vstrekované polypropylénové kopolymérové viečka a tepelne tvarované PET potravinové skladacie obaly.Rozdrvte zmes PP/PET/PE na veľkosť 1/4″.do ½ palca.Vločky a taveniny sa zmiešajú do peliet na vstrekovanie.
Patentovaná technológia diblokových aditív Interface Polymers údajne prekonáva inherentnú nekompatibilitu polyolefínov na molekulárnej úrovni, čo umožňuje ich spracovanie.(Foto: medzifázové polyméry)
Distribúcia SACO AEI Polymers je výhradným distribútorom Fine-Blend v Číne, ktorý vyrába širokú škálu kompatibilizérov pre polypropylén, nylon, PET, technické termoplasty a biopolyméry ako PLA a PBAT, vrátane recyklovaných zmesí, aditív a predlžovačov reťazcov.povedal manažér obchodnej jednotky Mike McCormach.Medzi pomocné látky patria nereaktívne kompatibilizátory, najmä blokové a očkované kopolyméry alebo náhodné kopolyméry, ktoré sa nezúčastňujú chemickej reakcie pri miešaní polymérov.BP-1310 je príkladom, kde úrovne pridania 3 % až 5 % zlepšujú kompatibilitu recyklovaných zmesí polypropylénu a polystyrénu.Aditívum na zlepšenie kompatibility recyklovaných PE/PS zmesí je vo vývoji.
Reaktívne kompatibilizátory Fine-Blend zlepšujú kompatibilitu chemickou reakciou s pôvodným polymérom počas miešania, vrátane ECO-112O pre recyklovaný PET, polykarbonát a nylon;HPC-2 pre ABS a recyklovaný PET kompatibilizátor;a SPG-02 na výrobu polypropylénu a recyklovaného polypropylénu.kompatibilné s PET.Obsahujú epoxidové skupiny, ktoré môžu reagovať s hydroxylovými skupinami recyklovaného polyesteru, aby sa zlepšila húževnatosť a kompatibilita, povedal McCormach.Existuje tiež CMG9801, polypropylén očkovaný anhydridom kyseliny maleínovej, ktorý môže reagovať s aminoskupinami nylonu.
Od roku 2016 vyvinula britská spoločnosť Interface Polymers Ltd. svoju patentovanú technológiu aditív Polarfin s diblokovým kopolymérom, ktorá údajne prekonáva inherentnú molekulárnu nekompatibilitu polyolefínov a umožňuje ich recykláciu.Tieto diblokové prísady sú vhodné pre čisté a recyklované polyetylénové a polypropylénové zlúčeniny, dosky a fólie.
Veľký výrobca fólií pracuje na projekte spracovania viacvrstvových fólií bez výraznej straty produktivity.Riaditeľ obchodného rozvoja Simon Waddington povedal, že aj pri nízkych úrovniach zaťaženia spoločnosť Polarfin eliminovala gélovatenie, čo je bežný problém, ktorý bráni recyklácii polyolefínových fólií pomocou recyklovaných zmiešaných plastov."Úspešne sme preukázali, že zmiešaný plastový odpad z polyolefínov možno recyklovať a recyklovať na hodnotnejšie produkty pomocou našej technológie aditív Polarfin."
Podľa spoločnosti ExxonMobil Cortes možno kompatibilitu (napr. Vistamaxx s recyklovaným PE/PP) preukázať zlepšenými mechanickými vlastnosťami, ako je odolnosť proti nárazu.(Foto: ExxonMobil)
Pri dvojzávitovkovej kompaundácii väčšina inžinierov uznáva výhodu možnosti konfigurovať skrutkové prvky.Tu je to, čo potrebujete vedieť o triedení sekcií vedra.
Hľadajte priestorové a/alebo časové vzory, ktoré vám poskytnú vodítka pri vyšetrovaní chýb v kvalite odkazu alebo pri určovaní základnej príčiny problémov so spracovaním.Stratégiou na identifikáciu a liečbu identifikovateľnej príčiny je najprv určiť, či je problém chronický alebo dočasný.
Spoločnosť Insight Polymers & Complexers využíva svoje odborné znalosti v oblasti chémie polymérov na vývoj materiálov novej generácie.
Čas odoslania: 28. júla 2023