塑料回收相容劑和添加劑選擇的最新進展!

2021-01-08 國際橡塑通訊

塑料回收是當前循環經濟全球主題的一個關鍵組成部分,而循環經濟反過來又引起人們對推動再生塑料使用的相容劑和添加劑的強烈關注。不幸的是,不同種類的塑料被分成同質流的完美世界並不存在,混合流仍將是常態。

新型相容劑將在混合由日用塑料和工程塑料組成的塑料回收物流,以及結合原始樹脂進行回收方面發揮關鍵作用。同樣重要的是,用於升級再循環塑料的高性能添加劑朝著原始聚合物基合成物的方向發展。讓我們先看看回收相容劑的進展,然後再看看回收添加劑的選擇。

回收相容劑的進步

弗勞恩霍夫對嵌段共聚物和接枝共聚物的相容性

德國Fraunhofer LBF研究所的塑料部門處於聚合物共混相容化的最前沿。他們在嵌段共聚物和接枝共聚物中使用的聚烯烴致力於將這類聚合物體系用作通常不混溶的塑料的增容劑。

共聚烯烴增容劑與極性和非極性共混物鏈段配合良好。目的是通過首先製備聚丁二烯嵌段共聚物,然後對其進行氫化,從而轉化成對於給定的再循環和/或純樹脂形式的聚烯烴,具有定製的相容性,從而提高機械強度。使用的聚烯烴可以是:

高密度聚乙烯(HDPE)低密度聚乙烯(LDPE)線性低密度聚乙烯(LLDPE)聚丙烯(PP)和聚烯烴彈性體(POE)苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯(SEBS)與多種聚烯烴共混,進而與苯乙烯-乙烯-丁二烯(SEB)二嵌段共聚物很好地相容。

弗勞恩霍夫使用量身定製的SEB-二嵌段共聚物相容PP/SEBS

PC / ABS相容性優良的再生樹脂原料

精細共混增容劑江蘇已開發出聚碳酸酯(PC)/丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)增容選項,用於再生樹脂。有兩種選擇,即70/%PC/30%ABS合金,其中一種:

苯乙烯-丙烯腈-馬來酸酐三元共聚物(SAM-002)增容劑苯乙烯-丙烯腈-甲基丙烯酸縮水甘油酯(SAG)三元共聚物與各種甲基丙烯酸縮水甘油酯(GMA; SAG-001,SAG-005)增容劑,或與沒有增容劑的70 /%PC / 30%ABS合金相比:拉伸強度(MPa,兆帕斯卡)較高,但在相容的選項中相對相等衝擊強度(J / m,每米焦耳)也更高,與SAM增容劑類型相比,SAG的改善更為明顯與SAM類型相比,SAG的熔體流動性更低,並且熱變形溫度(HDT)的提高有利於SAG的使用在下圖中,Fine Blend在1/8英寸厚的斑塊樣品上測量了PC/ABS共混物與不同相容劑複合後的拉伸和衝擊強度。

摻有不同增容劑的PC / ABS共混物的拉伸強度和衝擊強度

樣品編號1-不包含增容劑樣品編號2-0.3phr(每100份,樹脂)SAG,001樣品編號3-0.5phr SAG-001樣品編號4-0.5phr SAG-005,和樣品編號5-0.5phr SAM-002  總之,SAG改性的PC / ABS合金的性能優於SAM改性的系統,這是端基PC羧基與SAG羧基的強烈反應的直接結果,這是選擇這種強相容劑的關鍵。

與不同的精細共混增容劑混合的70/30 PC / ABS共混物的性能TCKT GmbH的可回收PP / PET混合膜  德國的TCKT GmbH致力於開發可回收的聚丙烯(PP)和聚對苯二甲酸乙二酯(PET)薄膜。在當今快速增長的全球食品包裝市場中,PP和PET一起在多層膜中廣泛使用。將這些類型的薄膜共擠出並層壓在一起時,可以同時獲得多種關鍵的食品包裝性能,例如:

優越的水和氧屏障內聯和跨網的抗張強度或韌性易於品牌表面印刷,以及食品接觸法規批准  然而,多層膜的巨大挑戰在於各個層之間的不相容性導致幾乎不可能的回收選擇。根據經驗,重熔多層膜時,其起始塑性會降低到無法在任何新應用中使用的程度。

為了克服這一障礙,TCKT GmbH決定找出它們如何使也可以回收的PP/PET薄膜共混材料相容。接下來,他們使用雙螺杆擠出機在有和沒有增容劑的情況下配混各種配方。隨後生成標準化的模製測試板,以評估衝擊和拉伸性能。然後,他們通過掃描電子顯微鏡對各種配方進行流變學表徵,以得出有關各種共混物組成相關性,形態比較和優化的機械性能的結論

TCKT GmbH的掃描電子顯微鏡照片,顯示了

注塑樣品形態的75%PP / 25%PET混合物

此外,TKCT GmbH從增加的PET水解和PP氧化弱點的角度研究了PP和PET的降解情況。他們的研究清楚地表明,利用馬來酸酐接枝的PP可以成功地使PP和PET相容。這種接枝技術需要伴隨一致的加工過程,包括材料預乾燥和真空脫氣,這對於達到理想的PP / PET薄膜性能至關重要。TKCT GmbH正在為其PP / PET混合材料開發新的食品級包裝應用。

 回收添加劑選項

Struktol的粘度調節和回收添加劑

讓我們從美國領先的添加劑供應商Struktol開始。他們從三個角度著眼於聚丙烯(PP)回收加工挑戰:

熔體流動速率(MFR)氣味最小化均質化  他們的目標是提供一系列粘度調節劑,將低MFR回收的PP料流轉化為較高MFR的化合物,從而在最廣泛的注塑應用中實現開發機會,消除低氣味也對此有所幫助。能夠使不同的循環流均勻化,使最終的混料機具有可繼續工作的水平特性和過程平衡。

Struktol的RP 23已開發用作PP增粘添加劑。它可以按重量計的1%或更低含量使用,以顯著提高回收的PP流MFR。同樣,他們的RP-53添加劑可減少副產品的化學氣味。

同樣重要的是,TR052是其先進的均質添加劑,可作為體積和工程塑料的熔融共混物。所有這些差異化的添加劑體系均提高了機械性能,並改善了配混中使用的回收PP料流的加工。

其他的Struktol回收添加劑是TR 229,目標是:

TR 229-以美國食品藥品監督管理局(FDA)批准的聚碳酸脂(PC),PC /丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS),聚醯胺(PA,尼龍)6,66為目標,以及TR 219-瞄準聚對苯二甲酸乙二酯(PET)和聚對苯二甲酸丁二酯(PBT)這些添加劑體系在潤滑和混合之前的聚合物系列中的受汙染的循環流中最有用。在相似的工藝條件下,具有TR 219均質效果的受汙染的PET廢料流可製成出色的混合物。

不添加Struktol共混添加劑L,添加均質添加劑R

Struktol回收添加劑產品線的其他地方有:

RP38的負載率低至0.2%(重量)。它旨在將回收的PP與大量的聚乙烯(PE)汙染混合,同時中和氣味,保持機械性能並提供容易的模具填充/釋放,以及TR251具有表面活性劑/潤滑劑的綜合性能,可與多種再循環料流一起使用,而MFR幾乎沒有變化,特別適合在薄壁最終用途應用中輕鬆脫模。Imerys的特種礦物基添加劑,可相容PP和HDPE

讓我們將注意力轉向首個100%消費後回收的PP和高密度聚乙烯(HDPE)混合物。它用於可商購的消費油漆罐,由英國的Emballator包裝公司為Crown Paint注塑而成。Imerys開發了一種特殊的基於礦物的添加劑技術,該技術可以改變PP和HDPE相的混溶性,並在它們之間形成一個粘結網絡。性能優於目前使用的烯烴嵌段共聚物增容劑。

它涉及一種已獲專利的可用於聚烯烴增容的礦物塗料體系。他們的IM30複合物具有非常均勻的模具收縮率和很強的色牢度一致性。通常,油漆罐的回收含量不得超過30%,以保持機械剛度以影響性能,以避免產品液體含量洩漏。IM30化合物只能通過Imerys Performance Additives的配方服務獲得。它在回收認證中實現了EuCertPlas的可持續性。

100%回收的PP / HDPE Imerys複合塗料罐

Imerys高性能添加劑IM30化合物克服了混合聚烯烴循環物流中的歷史難題,該物流通常在連續的塑料加工步驟中發生相分離,從而進一步導致較差的機械性能。在IM30化合物中使用Imerys塗層礦物添加劑可節省回收鏈中昂貴的分揀部分,並提高回收率。

此外,IM30回收的PP / HDPE複合材料具有與原始PP和HDPE相似的機械性能。它可以節省成本來代替原始的PP或HDPE,降低總體報廢率,並在高性能聚烯烴應用中可靠地工作。

Vertellus的ZeMacExtend P用於再生PET

最後,Vertellus的ZeMacExtend P擴鏈劑添加劑類型用於改善回收的聚對苯二甲酸乙二酯(PET),並可能適用於相關的聚酯材料變體,包括原始樹脂等效材料。這種特殊添加劑增加回收PET分子量和最終熔體粘度。其他關鍵的性能優勢是低擠壓下垂導致更快的加工速度,特別是在擠壓應用,提高衝擊強度,中和水解降解。

VertellusZeMacLink NP增強型再生PET /尼龍合金

提高了鑽頭外殼的電絕緣性能

ZeMacExtend P改性的再生PET具有接近原始的PET樹脂性能,並增強了這些化合物可以吸收低成本廢物流的可持續性。與工藝相關的應用包括注塑成型;薄膜,片材,膠帶和型材擠出;瓶子擠出吹塑;以及綑紮和泡沫板擠出。

正在開發的相關專利是其Link NP合金添加劑。它的目標是改善工程塑料應用的相容性,例如辦公家具,螺母和螺栓緊固件,手動工具,小型電器,戶外動力設備和汽車輪罩。玻璃纖維,礦物填料和抗衝改性劑可以輕鬆地加入該合金選件,以最大程度地提高成本效益。

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