Els compatibilitzadors han demostrat ser efectius per millorar les propietats clau, com ara l'equilibri impacte/rigidesa de les barreges de PCR i PIR de poliolefines i altres plàstics.#desenvolupament sostenible
Mostra de HDPE/PP reciclat sense compatibilitzador Dow Engage (a dalt) i mostra de HDPE/PP reciclat amb compatibilitzador Engage POE.Compatibilitat allargament triplicat al trencament del 130% al 450%.(Foto: Dow Chemical)
A mesura que el reciclatge de plàstics esdevé un mercat en creixement a tot el món, les resines i additius compatibles s'utilitzen cada cop més per resoldre problemes de resines híbrides en àrees com ara l'envasament i els productes de consum, la construcció, l'agricultura i l'automoció.Millorar el rendiment dels materials, millorar el processament i reduir els costos i l'impacte ambiental es troben entre els reptes clau, amb els plàstics de consum habituals com les poliolefines i el PET liderant el camí.
Una gran barrera per utilitzar materials reciclats és la costosa i llarga separació de plàstics incompatibles.En permetre que els plàstics incompatibles es fonguin, els compatibilitzadors ajuden a reduir la necessitat de separació i permeten als fabricants de materials produir productes de major qualitat, alhora que augmenten el contingut reciclat i accedeixen a noves fonts de baixa qualitat i baix cost per reduir costos.
Aquests compatibilitzants reciclables inclouen elastòmers de poliolefines especials, copolímers de bloc estirènics, poliolefines modificades químicament i additius basats en la química de titani alumini.També han aparegut altres novetats.S'espera que tots prenguin el protagonisme a les properes fires comercials.
Segons Dow, Engage POE i Infuse OBC són els més adequats per a la compatibilitat amb HDPE, LDPE i LLDPE amb polipropilè a causa de la columna vertebral de PE i les alfa olefines com a comonòmers.(Foto: Dow Chemical)
Els elastòmers de poliolefines especials (POE) i els plastòmers de poliolefines (POP), introduïts originalment per millorar les propietats de les poliolefines com ara la resistència a l'impacte i la tracció, han evolucionat com a compatibilitzadors de PE i PP reciclats, de vegades també utilitzats amb altres materials com PET o PET.niló.
Aquests productes inclouen Dow's Engage POE, un copolímer aleatori d'etilè-alfa-olefina infusió d'OBC, un copolímer d'olefina alternant de blocs durs i suaus i Exxon Mobil Vistamaxx Propylene-Ethylene i Exact Ethylene-Octene POP.
Aquests productes es venen a recicladors/compostos de plàstics i altres recicladors, va dir Jesús Cortes, desenvolupador de mercat d'ExxonMobil Product Solutions, i va assenyalar que la compatibilitat pot ser una eina per ajudar els recicladors a explotar la contaminació creuada i els agents clau potencialment de baix cost per als corrents de poliolefines.Han Zhang, director de sostenibilitat global d'envasos i plàstics especials de The Dow Chemical Company, va dir: "Els nostres clients es beneficien de la creació d'un producte final de major qualitat amb accés a un flux de reciclatge més ampli.Donem servei als processadors que utilitzen compatibilitzadors per augmentar el contingut reciclat mantenint la capacitat de fabricació".
"Els nostres clients es beneficien de crear un producte final de millor qualitat alhora que tenen accés a un flux de reciclatge més ampli".
ExxonMobil' Cortés ha confirmat que també es poden utilitzar els mateixos graus Vistamaxx i Exact adequats per a la modificació de resina verge per garantir la compatibilitat amb plàstics reciclats.Va assenyalar que els polímers Vistamaxx fan compatibles HDPE, LDPE i LLDPE amb el polipropilè, i va afegir que, a causa de la polaritat de polímers com el PET o el niló, es requereix un empelt de grau Vistamaxx per fer compatibles les poliolefines amb aquests polímers."Per exemple, hem treballat amb diversos compostos per empeltar Vistamaxx per fer que les poliolefines siguin compatibles amb el niló alhora que pretenem mantenir les millores de rendiment que els polímers Vistamaxx poden aportar a les formulacions de compostos".
Arròs.1 gràfic MFR que mostra colors barrejats de HDPE reciclat i polipropilè amb i sense additiu Vistamaxx.(Font: ExxonMobil)
La compatibilitat es pot confirmar mitjançant propietats mecàniques millorades, com ara una resistència a l'impacte molt desitjable, segons Cortez.Augmentar la fluïdesa també és important quan es reutilitza materials.Un exemple és el desenvolupament de formulacions d'emmotllament per injecció per a corrents d'ampolles HDPE.Assenyala que tots els elastòmers especialitzats disponibles avui tenen els seus usos."L'objectiu de la discussió no és comparar el seu rendiment global, sinó triar la millor eina per a un projecte en particular".
Per exemple, va dir: “Quan PE és compatible amb PP, creiem que Vistamaxx dóna els millors resultats.Però el mercat també necessita una resistència a l'impacte millorada, i els plastòmers d'etilè-octè poden ser adequats quan es busca la duresa a baixa temperatura".
Cortez va afegir: "Els plastòmers d'etilè-octè com els nostres graus Exact o Dow's Engage i Vistamaxx tenen nivells de càrrega molt similars".
Zhang de Dow va explicar que si bé la presència de polipropilè en HDPE generalment augmenta la rigidesa mesurada pel mòdul de flexió, degrada les propietats mesurades per la duresa i l'allargament de tracció a causa de la incompatibilitat dels dos components.L'ús de compatibilitzants en aquestes barreges HDPE/PP millora l'equilibri rigidesa/viscositat reduint la separació de fases i millorant l'adhesió interfacial.
Arròs.2. Gràfic de resistència a l'impacte que mostra diferents combinacions de colors d'HDPE reciclat i polipropilè, amb i sense additiu Vistamaxx.(Font: ExxonMobil)
Segons Zhang, Engage POE i Infuse OBC són els més adequats per fer que HDPE, LDPE i LLDPE siguin compatibles amb el polipropilè a causa de la columna vertebral de PE i el comonòmer alfa-olefina.Com a additius per a barreges de PE/PP, normalment s'utilitzen en quantitats del 2% al 5% en pes.Zhang va assenyalar que millorant l'equilibri de duresa i tenacitat, els compatibilitzadors Engage POE, com ara el grau 8100, poden oferir més valor per a les barreges de PE/PP reciclades mecànicament, inclosos els fluxos de residus alts en PE i PP.Les aplicacions inclouen peces d'automòbils modelades per injecció, llaunes de pintura, papereres, caixes d'embalatge, palets i mobles d'exterior.
El mercat necessita un rendiment d'impacte millorat i els plastòmers d'etilè octè poden tenir un paper quan es requereix una resistència a l'impacte a baixa temperatura.
Va afegir: "L'addició de només 3 pes.El % Engage 8100 va triplicar la resistència a l'impacte i l'allargament a la tracció de la barreja incompatible HDPE/PP 70/30 tot conservant el mòdul superior impartit pel component PP ", va afegir, per al requisit de plasticitat a baixa temperatura, Engage POE proporciona resistència a l'impacte a temperatura ambient. a causa de la temperatura de transició vítrea extremadament baixa.
Parlant del cost d'aquests elastòmers especials, Cortez d'ExxonMobil va dir: "En la cadena de valor de reciclatge altament competitiva, és important equilibrar el cost i el rendiment.Amb els polímers Vistamaxx, es pot millorar el rendiment de les resines reciclades, permetent que les resines s'utilitzin en aplicacions on els recicladors poden obtenir un major valor econòmic".alhora que satisfan la demanda de materials d'alt rendiment. Com a resultat, els recicladors poden tenir més oportunitats de comercialitzar els seus plàstics reciclats, en lloc de només el cost com a motor principal, cosa que els permet centrar-se en les mescles personalitzades i el rendiment.
“A més de poder reciclar poliolefines barrejades, també estem treballant per promoure el reciclatge de diferents barreges com les poliolefines amb plàstics d'enginyeria com el niló i el polièster.Hem proporcionat una sèrie de polímers funcionals, però encara hi ha noves solucions en desenvolupament.s'estan desenvolupant activament per abordar diverses barreges de plàstic que es troben en envasos, infraestructures, transport i aplicacions de consum".
Els copolímers de blocs d'estirè i les poliolefines modificades químicament són altres tipus de materials que han rebut atenció com a compatibilitzadors per reforçar i millorar la compatibilitat de les resines reciclades.
Kraton Polymers ofereix la plataforma de copolímers de blocs estirènics CirKular+ que conté additius que milloren el rendiment per al reciclatge i el reciclatge de plàstics.Julia Strin, directora de màrqueting estratègic global de Kraton Specialty Polymers, assenyala dues sèries de cinc graus: la sèrie de compatibilitat CirKular+ (C1000, C1010, C1010) i la sèrie CirKular+ per a la millora del rendiment (C2000 i C3000).Aquests additius són una gamma de copolímers de bloc basats en estirè i etilè/butilè (SEBS).Tenen propietats mecàniques excepcionals, com ara una alta resistència a l'impacte a temperatura ambient o criogènica, flexibilitat per adaptar la rigidesa i les propietats d'impacte, una millor resistència a l'esquerdament per estrès i una millor processabilitat.Els productes Circular+ també ofereixen compatibilitat amb múltiples resines per a residus de plàstic verge, PCR i PIR.Segons el grau, es poden utilitzar en PP, HDPE, LDPE, LLDPE, LDPE, PS i HIPS, així com resines polars com EVOH, PVA i EVA.
"Hem demostrat que és possible reciclar residus plàstics barrejats amb poliolefines i reciclar-los en productes més valuosos".
"Els additius totalment reciclables de CirKular+ permeten que la PCR es reutilitzi millorant les propietats mecàniques i donant suport al disseny de productes monomaterials basats en poliolefines, maximitzant així el contingut de PCR a més del 90 per cent", va dir Stryn.resina sense modificar.Les proves han demostrat que els productes CirKular+ es poden tractar tèrmicament fins a cinc vegades per a un ús més freqüent".
La gamma d'expansors CirKular+ són expansors multi-resina per actualitzar fluxos de recuperació mixtes de PCR i PIR, que normalment s'afegeixen entre un 3% i un 5%.Dos exemples de reciclatge de residus mixtes inclouen una mostra composta modelada per injecció de 76%-PCR HDPE + 19%-PCR PET + 5% Kraton + C1010 i una mostra de 72%-PCR PP + 18%-PCR PET + 10% Kraton + C1000..En aquests exemples, la resistència a l'impacte Izod entallada es va incrementar en un 70% i un 50%, respectivament, i la resistència a la fluència va augmentar un 40% i un 30%, mantenint la rigidesa i millorant la processabilitat.Les barreges de PCR LDPE-PET també van mostrar un rendiment similar.Aquests productes també són efectius en niló i ABS.
La sèrie CirKular+ Performance Enhancement està dissenyada per actualitzar corrents mixtes de PCR i PIR cícliques de poliolefines i poliestirè a nivells d'addició típics del 3% al 10%.Prova d'emmotllament per injecció amb èxit recent: 91%-PCR PP + 9% Kraton + C2000.La formulació té una millora del 110% en l'equilibri del mòdul d'impacte respecte als productes de la competència."Les aplicacions rPP d'alta gamma en aplicacions d'automoció i industrials requereixen aquest tipus de millora.Això també es podria aplicar als envasos, però amb requisits menys estrictes, la quantitat de C2000 es reduirà", va dir Streen.
Kraton + es pot barrejar prèviament o en sec amb plàstic reciclat abans de l'emmotllament, l'extrusió o com a part del procés de reciclatge, diu Stryn.Des del llançament de CirKular+ fa uns anys, l'empresa ha aconseguit una adopció primerenca en àrees com ara palets industrials, envasos d'aliments i begudes, components d'automoció i seients de cotxe per a nens.CirKular+ també es pot utilitzar en una varietat d'aplicacions de procés, com ara l'emmotllament per injecció o compressió, l'extrusió, l'emmotllament rotacional i la composició.
Polybond 3150/3002 forma part de l'extensa gamma de poliolefines Polybond modificades químicament de SI Group i es pot utilitzar com a aglutinant i additiu de compatibilitat.És un polipropilè empeltat amb anhídrid maleic que fa compatible el polipropilè reciclat amb tot tipus de niló.Segons John Yun, gerent tècnic i suport tècnic, a un nivell d'ús típic del 5%, presenta més del triple de resistència a l'impacte Izod i resistència a l'impacte Izod inversa.Irfaan Foster, director de desenvolupament del mercat, assenyala que l'aplicació inicial és la insonorització dels cotxes.Més recentment, s'ha utilitzat en barreges de polipropilè i niló reciclats per a panells de terra, components de sota del capó i darrere dels taulers de comandament.
Un altre grau és el Polybond 3029, un polietilè d'alta densitat empeltat amb anhídrid maleic introduït fa dos anys com a additiu per millorar la compatibilitat dels compostos fusta-plàstic.Segons Yun, sembla que l'empresa està en camí de ser compatible amb una barreja 50/50 PCR/HDPE pur.
Una altra classe de compatibilitzadors es basa en la química de titani-alumini, com ara els catalitzadors de titanat (Ti) i zirconat (Zr) que ofereix Kenrich Petrochemicals i que es ven a compostadors i emmotlladors.Els productes de la companyia inclouen un nou catalitzador en forma de masterbatch o pols que actua com a additiu de compatibilitat per a una varietat de polímers, incloses poliolefines, bioplàstics com PET, PVC i PLA.El seu ús en barreges de PCR com PP/PET/PE està guanyant impuls, segons el president i copropietari de Kenrich, Sal Monte.S'informa que això augmenta la productivitat de l'extrusió i redueix els temps de cicle d'emmotllament per injecció.
S'informa que les perles Ken-React CAPS KPR 12/LV i la pols Ken-React KPR 12/HV restauren la PCR al seu estat original.Monte va dir que el producte és el resultat de la combinació del nou catalitzador de titanat d'alcoxi LICA 12 de la companyia amb un catalitzador de metall mixt que és "més rendible"."Oferim grànuls CAPS KPR 12/LV en quantitats que oscil·len entre l'1,5% i l'1,75% del pes total de tots els materials reciclats afegits a la paperera, igual que el masterbatch, i reduïm la temperatura del procés entre un 10 i un 20% per mantenir la cisalla. de la mescla de reacció.Funcionen a nivell nanomètric, de manera que es requereix un cisallament reactiu del compost i la fusió requereix un parell elevat".
Monte diu que aquests additius són compatibilitzants efectius per a polímers additius com LLDPE i PP i policondensats com PET, farciments orgànics i inorgànics i bioplàstics com PLA.Els resultats típics inclouen una reducció del 9% de les temperatures d'extrusió, modelat per injecció i modelat per bufat i un augment del 20% en la velocitat de processament per a la majoria de termoplàstics sense farcir.Es van obtenir resultats similars amb una barreja reciclada de 80/20% LDPE/PP.En un cas, es va utilitzar 1,5% CAPS KPR 12/LV per garantir la compatibilitat de tres resines PIR: pel·lícula fosa graduat LLDPE, tapes de copolímer de polipropilè modelat per injecció mixta 20-35 MFI i embalatge plegable d'aliments PET termoformat.Tritureu la barreja PP/PET/PE a una mida de 1/4″.fins a ½ polzada.Els flocs i les foses es barregen en pellets d'emmotllament per injecció.
La tecnologia d'additius diblock patentada d'Interface Polymers supera la incompatibilitat inherent de les poliolefines a nivell molecular, permetent-les processar.(Foto: polímers interfacials)
Negoci de distribució SACO AEI Polymers és el distribuïdor exclusiu de Fine-Blend a la Xina, que produeix una àmplia gamma de compatibilitzadors per a polipropilè, niló, PET, termoplàstics d'enginyeria i biopolímers com PLA i PBAT, incloses mescles reciclades, additius i extensors de cadena.va dir Mike McCormach, director de la unitat de negoci.Les substàncies auxiliars inclouen compatibilitzants no reactius, principalment copolímers de bloc i empelt o copolímers aleatoris que no participen en una reacció química quan es barregen polímers.BP-1310 és un exemple on nivells d'addició del 3% al 5% milloren la compatibilitat de les mescles reciclades de polipropilè i poliestirè.S'està desenvolupant un additiu per millorar la compatibilitat de les barreges reciclades de PE/PS.
Els compatibilitzadors reactius Fine-Blend milloren la compatibilitat reaccionant químicament amb el polímer verge durant la barreja, inclòs ECO-112O per a PET reciclat, policarbonat i niló;HPC-2 per compatibilitzador ABS i PET reciclat;i SPG-02 per a la producció de polipropilè i polipropilè reciclat.Compatible amb PET.Contenen grups epoxi que poden reaccionar amb els grups hidroxil del polièster reciclat per millorar la duresa i la compatibilitat, va dir McCormach.També hi ha CMG9801, un polipropilè empeltat amb anhídrid maleic que pot reaccionar amb els grups amino del niló.
Des del 2016, l'empresa britànica Interface Polymers Ltd. va desenvolupar la seva tecnologia patentada d'additius de copolímers diblock Polarfin, que suposadament supera la incompatibilitat molecular inherent de les poliolefines, permetent-les reciclar.Aquests additius diblock són adequats per a compostos, làmines i pel·lícules de polietilè i polipropilè verge i reciclat.
Un important fabricant de pel·lícules està treballant en un projecte per processar pel·lícules multicapa sense una pèrdua important de productivitat.El director de desenvolupament empresarial, Simon Waddington, va dir que, fins i tot a nivells de càrrega baixos, Polarfin ha eliminat la gelificació, un problema comú que dificulta el reciclatge de pel·lícules de poliolefines amb plàstics barrejats reciclats."Hem demostrat amb èxit que els residus de plàstic barrejats amb poliolefines es poden reciclar i reciclar en productes més valuosos mitjançant la nostra tecnologia d'additius Polarfin".
Segons Cortes d'ExxonMobil, la compatibilitat (per exemple, Vistamaxx amb PE/PP reciclat) es pot demostrar amb propietats mecàniques millorades, com ara la resistència a l'impacte.(Foto: ExxonMobil)
En la composició de dos cargols, la majoria dels enginyers reconeixen l'avantatge de poder configurar elements de cargol.Això és el que necessiteu saber sobre l'ordenació de seccions de cubeta.
Busqueu patrons espacials i/o temporals per proporcionar pistes a l'hora d'investigar defectes de qualitat d'enllaç o de determinar la causa principal dels problemes de processament.L'estratègia per identificar i tractar una causa identificable és determinar primer si el problema és crònic o temporal.
Insight Polymers & Complexers utilitza la seva experiència en química de polímers per desenvolupar materials de nova generació.
Hora de publicació: 28-jul-2023