Kompatibilisatorer har vist seg effektive i å forbedre nøkkelegenskaper som slag/stivhetsbalansen til PCR- og PIR-blandinger av polyolefiner og annen plast.#bærekraftig utvikling
Resirkulert HDPE/PP-prøve uten Dow Engage-kompatibilisator (øverst) og resirkulert HDPE/PP-prøve med Engage POE-kompatibilisator.Kompatibilitet tredoblet forlengelsen ved brudd fra 130 % til 450 %.(Foto: Dow Chemical)
Ettersom plastresirkulering blir et voksende marked over hele verden, blir kompatible harpikser og tilsetningsstoffer i økende grad brukt for å løse hybridharpiksproblemer på områder som emballasje og forbrukerprodukter, konstruksjon, landbruk og bilindustri.Å forbedre materialytelsen, forbedre prosesseringen og redusere kostnader og miljøpåvirkning er blant hovedutfordringene, med vanlig forbrukerplast som polyolefiner og PET som leder an.
En stor barriere for å bruke resirkulerte materialer er den kostbare og tidkrevende separeringen av inkompatible plaster.Ved å la inkompatible plaster smelteblandes, bidrar kompatibilisatorer til å redusere behovet for separering og gjøre det mulig for materialprodusenter å produsere produkter av høyere kvalitet, samtidig som de øker resirkulert innhold og får tilgang til nye lavkvalitets- og lavkostnadskilder for å redusere kostnadene.
Disse resirkulerbare kompatibilisatorene inkluderer spesialpolyolefinelastomerer, styrenblokk-kopolymerer, kjemisk modifiserte polyolefiner og tilsetningsstoffer basert på titan-aluminiumkjemi.Andre nyvinninger har også dukket opp.Alle forventes å stå i sentrum på kommende messer.
I følge Dow er Engage POE og Infuse OBC best egnet for HDPE-, LDPE- og LLDPE-kompatibilitet med polypropylen på grunn av PE-ryggraden og alfa-olefiner som komonomerer.(Foto: Dow Chemical)
Spesialitetspolyolefinelastomerer (POE) og polyolefinplastomerer (POP), opprinnelig introdusert for å forbedre egenskapene til polyolefiner som slag- og strekkstyrke, har utviklet seg som kompatibilisatorer for resirkulert PE og PP, noen ganger også brukt med andre materialer som PET eller PET.nylon.
Disse produktene inkluderer Dow's Engage POE, en OBC-infundert etylen-alfa-olefin komonomer tilfeldig kopolymer, en hard-myk blokk alternerende olefin-kopolymer, og Exxon Mobil Vistamaxx Propylene-Ethylen og Exact Ethylen-Octene POP.
Disse produktene selges til plastgjenvinnere/-sammensetninger og andre gjenvinnere, sa Jesús Cortes, markedsutvikler hos ExxonMobil Product Solutions, og la merke til at kompatibilitet kan være et verktøy for å hjelpe gjenvinnere å utnytte krysskontaminering og potensielt rimelige nøkkelmidler for polyolefinstrømmer.Han Zhang, direktør for Global Sustainability for Packaging and Specialty Plastics hos The Dow Chemical Company, sa: "Kunderne våre drar nytte av å lage et sluttprodukt av høyere kvalitet med tilgang til en bredere resirkuleringsstrøm.Vi betjener prosessorer som bruker kompatibilisatorer for å øke resirkulert innhold og samtidig opprettholde produksjonsevnen.»
"Kunderne våre drar nytte av å lage et sluttprodukt av høyere kvalitet samtidig som de har tilgang til en bredere resirkuleringsstrøm."
ExxonMobil' Cortés har bekreftet at de samme Vistamaxx- og Exact-kvalitetene som er egnet for nyharpiksmodifisering også kan brukes for å sikre kompatibilitet med resirkulert plast.Han bemerket at Vistamaxx-polymerer gjør HDPE, LDPE og LLDPE kompatible med polypropylen, og la til at på grunn av polariteten til polymerer som PET eller nylon, kreves poding av Vistamaxx-kvalitet for å gjøre polyolefiner kompatible med slike polymerer."For eksempel har vi jobbet med flere sammensatte for å pode Vistamaxx for å gjøre polyolefiner kompatible med nylon, samtidig som vi har som mål å opprettholde ytelsesforbedringene som Vistamaxx-polymerer kan gi sammensatte formuleringer."
Ris.1 MFR-diagram som viser blandede farger av resirkulert HDPE og polypropylen med og uten Vistamaxx-additiv.(Kilde: ExxonMobil)
Kompatibilitet kan bekreftes av forbedrede mekaniske egenskaper, slik som svært ønskelig slagfasthet, ifølge Cortez.Å øke flyten er også viktig ved gjenbruk av materialer.Et eksempel er utviklingen av sprøytestøpingsformuleringer for HDPE-flaskestrømmer.Han bemerker at alle spesialelastomerene som er tilgjengelige i dag har sine bruksområder."Formålet med diskusjonen er ikke å sammenligne deres generelle ytelse, men å velge det beste verktøyet for et bestemt prosjekt."
For eksempel sa han: "Når PE er kompatibel med PP, tror vi at Vistamaxx gir de beste resultatene.Men markedet trenger også forbedret slagfasthet, og etylen-oktenplastomerer kan være egnet når man ser etter seighet ved lav temperatur."
Cortez la til, "Etylen-oktenplastomerer som våre Exact eller Dow's Engage-kvaliteter og Vistamaxx har svært like belastningsnivåer."
Dows Zhang forklarte at mens tilstedeværelsen av polypropylen i HDPE generelt øker stivheten målt ved bøyemodul, forringer den egenskapene målt ved seighet og strekkforlengelse på grunn av inkompatibiliteten til de to komponentene.Bruken av kompatibilisatorer i disse HDPE/PP-blandingene forbedrer balansen mellom stivhet og viskositet ved å redusere faseseparasjon og forbedre grenseflateadhesjonen.
Ris.2. Slagstyrkegraf som viser forskjellige fargeblandinger av resirkulert HDPE og polypropylen, med og uten Vistamaxx-additiv.(Kilde: ExxonMobil)
I følge Zhang er Engage POE og Infuse OBC best egnet til å gjøre HDPE, LDPE og LLDPE kompatible med polypropylen på grunn av PE-ryggraden og alfa-olefin-komonomeren.Som tilsetningsstoffer for PE/PP-blandinger brukes de vanligvis i mengder på 2 til 5 vekt%.Zhang bemerket at ved å forbedre balansen mellom hardhet og seighet, kan Engage POE-kompatibilisatorer som Grade 8100 gi mer verdi for mekanisk resirkulerte PE/PP-blandinger, inkludert avfallsstrømmer med høyt innhold av PE og PP.Bruksområder inkluderer sprøytestøpte bildeler, malingsbokser, søppelkasser, emballasjebokser, paller og utemøbler.
Markedet trenger forbedret slagytelse, og etylen-oktenplastomerer kan spille en rolle når det kreves slagfasthet ved lav temperatur.
Han la til: "Tillegget av bare 3 wt.% Engage 8100 tredoblet slagstyrken og strekkforlengelsen til den inkompatible HDPE/PP 70/30 blandingen samtidig som den beholdt den høyere modulen som tildeles av PP-komponenten," la han til, for lavtemperaturplastisitetskravet, Engage POE gir slagstyrke ved omgivelsestemperatur på grunn av den ekstremt lave glassovergangstemperaturen.
Når vi snakket om kostnadene for disse spesialelastomerene, sa ExxonMobils Cortez: «I den svært konkurransedyktige resirkuleringsverdikjeden er det viktig å balansere kostnader og ytelse.Med Vistamaxx-polymerer kan ytelsen til resirkulerte harpikser forbedres, slik at harpiksene kan brukes i applikasjoner der gjenvinnere kan få høyere økonomisk verdi."samtidig som de møter etterspørselen etter materialer med høy ytelse. Som et resultat kan resirkulatorer ha større muligheter til å markedsføre sin resirkulerte plast, i stedet for bare kostnad som hoveddriveren, slik at de kan fokusere på tilpassede blandinger og gjennomstrømming.»
«I tillegg til å kunne resirkulere blandede polyolefiner, jobber vi også med å fremme resirkulering av ulike blandinger som polyolefiner med ingeniørplast som nylon og polyester.Vi har levert en rekke funksjonelle polymerer, men nye løsninger er fortsatt under utvikling.utvikles aktivt for å adressere ulike plastblandinger som finnes i emballasje, infrastruktur, transport og forbrukerapplikasjoner."
Styrenblokk-kopolymerer og kjemisk modifiserte polyolefiner er andre typer materialer som har fått oppmerksomhet som kompatibilisatorer for å forsterke og forbedre kompatibiliteten til resirkulerte harpikser.
Kraton Polymers tilbyr CirKular+ styrenblokk-kopolymerplattformen som inneholder ytelsesforbedrende tilsetningsstoffer for plastresirkulering og resirkulering.Julia Strin, direktør for global strategisk markedsføring for Kraton Specialty Polymers, peker på to serier med fem kvaliteter: CirKular+ Compatibility Series (C1000, C1010, C1010) og CirKular+ Performance Enhancement Series (C2000 og C3000).Disse tilsetningsstoffene er en rekke blokk-kopolymerer basert på styren og etylen/butylen (SEBS).De har eksepsjonelle mekaniske egenskaper, inkludert høy slagstyrke ved romtemperatur eller kryogen temperatur, fleksibilitet til å tilpasse stivhet og slagegenskaper, forbedret motstand mot spenningssprekker og forbedret bearbeidbarhet.Circular+-produkter gir også multi-resin-kompatibilitet for virgin plast, PCR og PIR-avfall.Avhengig av karakteren kan de brukes i PP, HDPE, LDPE, LLDPE, LDPE, PS og HIPS, samt polare harpikser som EVOH, PVA og EVA.
"Vi har vist at det er mulig å resirkulere polyolefinblandet plastavfall og resirkulere det til mer verdifulle produkter."
"CirKular+ sine fullt resirkulerbare tilsetningsstoffer gjør at PCR kan gjenbrukes ved å forbedre mekaniske egenskaper og støtte utformingen av polyolefinbaserte monomaterialprodukter, og dermed maksimere PCR-innholdet til over 90 prosent," sa Stryn.umodifisert harpiks.Testing har vist at CirKular+-produkter kan varmebehandles opptil fem ganger for hyppigere bruk.»
CirKular+-serien av ekspandere er multi-resin-ekspandere for oppgradering av blandede PCR- og PIR-gjenvinningsstrømmer, vanligvis tilsatt med 3 % til 5 %.To eksempler på gjenvinning av blandet avfall inkluderer en sprøytestøpt komposittprøve av 76 % PCR HDPE + 19 % PCR PET + 5 % Kraton+ C1010 og en prøve på 72 % PCR PP + 18 % PCR PET + 10 % Kraton+ C1000..I disse eksemplene ble Izod-slagstyrken med hakk økt med henholdsvis 70 % og 50 %, og flytegrensen økte med 40 % og 30 %, samtidig som stivheten ble opprettholdt og bearbeidbarheten ble forbedret.PCR LDPE-PET-blandinger viste også lignende ytelse.Disse produktene er også effektive på nylon og ABS.
CirKular+ Performance Enhancement-serien er designet for å oppgradere sykliske blandede PCR- og PIR-strømmer av polyolefiner og polystyren ved typiske tilsetningsnivåer på 3 % til 10 %.Nylig vellykket sprøytestøpingstest: 91%-PCR PP + 9% Kraton+ C2000.Formuleringen har en 110 % forbedring i effektmodulbalanse i forhold til konkurrerende produkter."High-end rPP-applikasjoner i bil- og industriapplikasjoner krever denne typen forbedring.Dette kan også brukes på emballasje, men med mindre strenge krav vil mengden C2000 reduseres, sa Streen.
Kraton+ kan forhånds- eller tørrblandes med resirkulert plast før støping, ekstrudering eller som en del av resirkuleringsprosessen, sier Stryn.Siden lanseringen av CirKular+ for noen år siden, har selskapet oppnådd tidlig adopsjon innen områder som industripaller, mat- og drikkeemballasje, bilkomponenter og bilbarnestoler.CirKular+ kan også brukes i en rekke prosessapplikasjoner, inkludert sprøyte- eller kompresjonsstøping, ekstrudering, rotasjonsstøping og blanding.
Polybond 3150/3002 er en del av SI Groups omfattende utvalg av Polybond kjemisk modifiserte polyolefiner og kan brukes som bindemiddel og kompatibilitetsadditiv.Det er en maleinsyreanhydridpodet polypropylen som gjør resirkulert polypropylen kompatibel med alle typer nylon.Ifølge John Yun, teknisk sjef og teknisk støtte, viser den ved et typisk bruksnivå på 5 % mer enn trippel Izod-hakk-slagstyrke og omvendt Izod-slagstyrke.Irfaan Foster, direktør for markedsutvikling, bemerker at den første applikasjonen er lydisolering av biler.Nylig har den blitt brukt i resirkulerte polypropylen- og nylonblandinger for gulvpaneler, underkapslingskomponenter og bak dashbord.
En annen karakter er Polybond 3029, en maleinsyreanhydridpodet polyetylen med høy tetthet introdusert for to år siden som et tilsetningsstoff for å forbedre kompatibiliteten til tre-plastkompositter.Ifølge Yun ser det ut til at selskapet er på vei til å være kompatibel med en 50/50 PCR/ren HDPE-blanding.
En annen klasse kompatibilisatorer er basert på titan-aluminium-kjemi, slik som titanat- (Ti) og zirkonat- (Zr)-katalysatorene som tilbys av Kenrich Petrochemicals og selges til blandere og støpere.Selskapets produkter inkluderer en ny katalysator i masterbatch- eller pulverform som fungerer som et kompatibilitetsadditiv for en rekke polymerer, inkludert polyolefiner, bioplast som PET, PVC og PLA.Bruken av det i PCR-blandinger som PP/PET/PE får fart, ifølge Kenrichs president og medeier Sal Monte.Dette er rapportert å øke ekstruderingsproduktiviteten og redusere syklustider for sprøytestøping.
Ken-React CAPS KPR 12/LV-kuler og Ken-React KPR 12/HV-pulver er rapportert å gjenopprette PCR til sin opprinnelige tilstand.Monte sa at produktet er resultatet av å kombinere selskapets nye LICA 12 alkoksytitanatkatalysator med en blandet metallkatalysator som er "mer kostnadseffektiv.""Vi tilbyr CAPS KPR 12/LV-granulat i mengder fra 1,5 % til 1,75 % av den totale vekten av alle resirkulerte materialer som legges til beholderen, akkurat som masterbatch, og reduserer prosesstemperaturen med 10-20 %, for å opprettholde skjærkraften av reaksjonsblandingen.De opererer på nanometernivå, så det kreves en reaktiv skjærkraft av kompositten, og smelten krever høyt dreiemoment."
Monte sier at disse tilsetningsstoffene er effektive kompatibilisatorer for additive polymerer som LLDPE og PP og polykondensater som PET, organiske og uorganiske fyllstoffer og bioplaster som PLA.Typiske resultater inkluderer en 9 % reduksjon i ekstruderings-, sprøytestøping- og blåsestøpingstemperaturer og en 20 % økning i prosesseringshastighet for de fleste ufylte termoplaster.Lignende resultater ble oppnådd med en resirkulert 80/20% LDPE/PP-blanding.I ett tilfelle ble 1,5 % CAPS KPR 12/LV brukt for å sikre kompatibiliteten til tre PIR-harpikser: gradert smeltet film LLDPE, 20-35 MFI blandet sprøytestøpte polypropylen-kopolymerlokk og termoformet PET-mat-utbrettemballasje.Mal PP/PET/PE-blandingen til 1/4″ størrelse.opptil ½ tomme.Flak og smelter blandes inn i sprøytestøpepellets.
Interface Polymers patenterte diblock-additivteknologi overvinner angivelig den iboende inkompatibiliteten til polyolefiner på molekylært nivå, slik at de kan behandles.(Foto: grenseflatepolymerer)
Distribusjonsvirksomhet SACO AEI Polymers er den eksklusive distributøren av Fine-Blend i Kina, som produserer et bredt spekter av kompatibilisatorer for polypropylen, nylon, PET, tekniske termoplaster og biopolymerer som PLA og PBAT, inkludert resirkulerte blandinger, tilsetningsstoffer og kjedeforlengere.sa forretningsenhetsleder Mike McCormach.Hjelpestoffer inkluderer ikke-reaktive kompatibilisatorer, hovedsakelig blokk- og podekopolymerer eller tilfeldige kopolymerer som ikke deltar i en kjemisk reaksjon ved blanding av polymerer.BP-1310 er et eksempel hvor tilsetningsnivåer på 3 % til 5 % forbedrer kompatibiliteten til resirkulerte blandinger av polypropylen og polystyren.Et tilsetningsstoff for å forbedre kompatibiliteten til resirkulerte PE/PS-blandinger er under utvikling.
Fine-Blend reaktive kompatibilisatorer forbedrer kompatibiliteten ved å reagere kjemisk med virgin polymer under blanding, inkludert ECO-112O for resirkulert PET, polykarbonat og nylon;HPC-2 for ABS og resirkulert PET-kompatibilisator;og SPG-02 for produksjon av polypropylen og resirkulert polypropylen.PET-kompatibel.De inneholder epoksygrupper som kan reagere med resirkulerte polyesters hydroksylgrupper for å forbedre seighet og kompatibilitet, sa McCormach.Det er også CMG9801, en maleinsyreanhydridpodet polypropylen som kan reagere med aminogruppene i nylon.
Siden 2016 har det britiske selskapet Interface Polymers Ltd. utviklet sin proprietære Polarfin diblokk-kopolymer-additivteknologi, som angivelig overvinner den iboende molekylære inkompatibiliteten til polyolefiner, slik at de kan resirkuleres.Disse diblokk-additivene er egnet for ny og resirkulert polyetylen- og polypropylenforbindelser, ark og filmer.
En stor filmprodusent jobber med et prosjekt for å behandle flerlagsfilmer uten betydelig tap av produktivitet.Direktør for forretningsutvikling Simon Waddington sa at selv ved lave belastningsnivåer har Polarfin eliminert geldannelse, et vanlig problem som hindrer resirkulering av polyolefinfilmer ved bruk av resirkulert blandet plast."Vi har med suksess demonstrert at polyolefinblandet plastavfall kan resirkuleres og resirkuleres til mer verdifulle produkter ved hjelp av vår Polarfin-tilsetningsteknologi."
I følge ExxonMobils Cortes kan kompatibilitet (f.eks. Vistamaxx med resirkulert PE/PP) demonstreres ved forbedrede mekaniske egenskaper som slagfasthet.(Foto: ExxonMobil)
I tvillingskruesammensetning anerkjenner de fleste ingeniører fordelen med å kunne konfigurere skrueelementer.Her er det du trenger å vite om sortering av bøtteseksjoner.
Se etter romlige og/eller tidsmessige mønstre for å gi ledetråder når du undersøker koblingskvalitetsdefekter eller bestemmer årsaken til behandlingsproblemer.Strategien for å identifisere og behandle en identifiserbar årsak er først å finne ut om problemet er kronisk eller forbigående.
Insight Polymers & Complexers bruker sin ekspertise innen polymerkjemi for å utvikle neste generasjons materialer.
Innleggstid: 28. juli 2023