Kompatibilisatorer har visat sig vara effektiva för att förbättra nyckelegenskaper såsom slag/styvhetsbalansen för PCR- och PIR-blandningar av polyolefiner och andra plaster.#hållbar utveckling
Återvunnet HDPE/PP-prov utan Dow Engage-kompatibilisator (överst) och återvunnet HDPE/PP-prov med Engage POE-kompatibilisator.Kompatibilitet tredubblade förlängningen vid brott från 130 % till 450 %.(Foto: Dow Chemical)
I takt med att plaståtervinning blir en växande marknad över hela världen, används kompatibla hartser och tillsatser i allt större utsträckning för att lösa hybridhartsproblem inom områden som förpackningar och konsumentprodukter, konstruktion, jordbruk och fordon.Att förbättra materialprestanda, förbättra bearbetning och minska kostnader och miljöpåverkan är bland de viktigaste utmaningarna, med vanliga konsumentplaster som polyolefiner och PET som leder vägen.
Ett stort hinder för att använda återvunnet material är den kostsamma och tidskrävande separeringen av inkompatibla plaster.Genom att tillåta att inkompatibla plaster smältblandas bidrar kompatibilisatorer till att minska behovet av separation och gör det möjligt för materialtillverkare att producera produkter av högre kvalitet, samtidigt som de ökar återvunnet innehåll och får tillgång till nya lågkvalitativa och lågkostnadskällor för att sänka kostnaderna.
Dessa återvinningsbara kompatibilisatorer inkluderar specialpolyolefinelastomerer, styrensegmentsampolymerer, kemiskt modifierade polyolefiner och tillsatser baserade på titanaluminiumkemi.Andra innovationer har också dykt upp.Alla förväntas stå i centrum på kommande mässor.
Enligt Dow är Engage POE och Infuse OBC bäst lämpade för HDPE, LDPE och LLDPE-kompatibilitet med polypropen på grund av PE-ryggraden och alfa-olefiner som sammonomerer.(Foto: Dow Chemical)
Specialpolyolefinelastomerer (POE) och polyolefinplastomerer (POP), som ursprungligen introducerades för att förbättra egenskaperna hos polyolefiner såsom slag- och draghållfasthet, har utvecklats som kompatibilisatorer för återvunnet PE och PP, ibland även använt med andra material som PET eller PET.nylon.
Dessa produkter inkluderar Dow's Engage POE, en OBC-infunderad eten-alfa-olefin sammonomer slumpmässig sampolymer, en hård-mjuk block alternerande olefinsampolymer och Exxon Mobil Vistamaxx Propylene-Ethylen och Exact Ethylen-Octene POP.
Dessa produkter säljs till plaståtervinnare/kompounderare och andra återvinningsföretag, säger Jesús Cortes, marknadsutvecklare på ExxonMobil Product Solutions, och noterar att kompatibilitet kan vara ett verktyg för att hjälpa återvinningsföretag att utnyttja korskontaminering och potentiellt lågkostnadsnyckelmedel för polyolefinströmmar.Han Zhang, chef för Global Sustainability for Packaging and Specialty Plastics på The Dow Chemical Company, sa: "Våra kunder drar nytta av att skapa en slutprodukt av högre kvalitet med tillgång till en bredare återvinningsström.Vi servar processorer som använder kompatibiliseringsmedel för att öka återvunnet innehåll samtidigt som tillverkningsbarheten bibehålls."
"Våra kunder drar nytta av att skapa en slutprodukt av högre kvalitet samtidigt som de har tillgång till en bredare återvinningsström."
ExxonMobil' Cortés har bekräftat att samma Vistamaxx- och Exact-kvaliteter som är lämpliga för modifiering av ny harts också kan användas för att säkerställa kompatibilitet med återvunnen plast.Han noterade att Vistamaxx-polymerer gör HDPE, LDPE och LLDPE kompatibla med polypropen, och tillade att på grund av polariteten hos polymerer som PET eller nylon krävs ympning av Vistamaxx-kvalitet för att göra polyolefiner kompatibla med sådana polymerer."Vi har till exempel arbetat med flera blandare för att ympa Vistamaxx för att göra polyolefiner kompatibla med nylon samtidigt som vi strävar efter att behålla de prestandaförbättringar som Vistamaxx-polymerer kan ge sammansatta formuleringar."
Ris.1 MFR-diagram som visar blandade färger av återvunnen HDPE och polypropen med och utan Vistamaxx-tillsats.(Källa: ExxonMobil)
Kompatibilitet kan bekräftas av förbättrade mekaniska egenskaper, såsom högst önskvärd slagtålighet, enligt Cortez.Att öka flytbarheten är också viktigt vid återanvändning av material.Ett exempel är utvecklingen av formsprutningsformuleringar för HDPE-flaskströmmar.Han noterar att alla specialelastomerer som finns tillgängliga idag har sina användningsområden."Syftet med diskussionen är inte att jämföra deras övergripande prestanda, utan att välja det bästa verktyget för ett visst projekt."
Till exempel sa han: "När PE är kompatibelt med PP tror vi att Vistamaxx ger de bästa resultaten.Men marknaden behöver också förbättrad slaghållfasthet, och etylen-oktenplastomerer kan vara lämpliga när man letar efter seghet vid låg temperatur."
Cortez tillade, "Etylen-oktenplastomerer som våra Exact eller Dow's Engage-kvaliteter och Vistamaxx har mycket liknande belastningsnivåer."
Dow's Zhang förklarade att även om närvaron av polypropen i HDPE generellt ökar styvheten mätt med böjmodul, försämrar den egenskaperna mätt med seghet och dragtöjning på grund av de två komponenternas inkompatibilitet.Användningen av kompatibiliseringsmedel i dessa HDPE/PP-blandningar förbättrar balansen mellan styvhet och viskositet genom att minska fasseparationen och förbättra gränsytans vidhäftning.
Ris.2. Slaghållfasthetsdiagram som visar olika färgblandningar av återvunnen HDPE och polypropen, med och utan Vistamaxx-tillsats.(Källa: ExxonMobil)
Enligt Zhang är Engage POE och Infuse OBC bäst lämpade för att göra HDPE, LDPE och LLDPE kompatibla med polypropen på grund av PE-ryggraden och alfa-olefin-sammonomeren.Som tillsatser för PE/PP-blandningar används de vanligtvis i mängder av 2 till 5 viktprocent.Zhang noterade att genom att förbättra balansen mellan hårdhet och seghet, kan Engage POE-kompatibilisatorer som Grade 8100 ge mer värde för mekaniskt återvunna PE/PP-blandningar, inklusive avfallsströmmar med höga halter av PE och PP.Tillämpningar inkluderar formsprutade bildelar, färgburkar, papperskorgar, förpackningslådor, pallar och utemöbler.
Marknaden behöver förbättrad slagseghet och etenoktenplastomerer kan spela en roll när slagseghet vid låg temperatur krävs.
Han tillade: "Tillsatsen av endast 3 wt.% Engage 8100 tredubblade slaghållfastheten och dragtöjningen av den inkompatibla HDPE/PP 70/30-blandningen samtidigt som den högre modulen som PP-komponenten ger bibehålls, tillade han, för lågtemperaturs plasticitetskrav, Engage POE ger slaghållfasthet vid omgivningstemperatur på grund av den extremt låga glastemperaturen.
På tal om kostnaden för dessa specialelastomerer sa ExxonMobils Cortez: "I den mycket konkurrenskraftiga värdekedjan för återvinning är det viktigt att balansera kostnad och prestanda.Med Vistamaxx-polymerer kan prestandan hos återvunna hartser förbättras, vilket gör att hartserna kan användas i applikationer där återvinningsföretag kan få högre ekonomiskt värde."samtidigt som efterfrågan på högpresterande material tillgodoses. Som ett resultat kan återvinningsföretag ha större möjligheter att marknadsföra sin återvunna plast, snarare än bara kostnaden som den främsta drivkraften, vilket gör att de kan fokusera på anpassade blandningar och genomströmning.”
”Förutom att vi kan återvinna blandade polyolefiner, arbetar vi också för att främja återvinning av olika blandningar som polyolefiner med teknisk plast som nylon och polyester.Vi har tillhandahållit ett antal funktionella polymerer, men nya lösningar är fortfarande under utveckling.utvecklas aktivt för att hantera olika plastblandningar som finns i förpackningar, infrastruktur, transporter och konsumenttillämpningar."
Styrensegmentsampolymerer och kemiskt modifierade polyolefiner är andra typer av material som har fått uppmärksamhet som kompatibilisatorer för att förstärka och förbättra kompatibiliteten hos återvunna hartser.
Kraton Polymers erbjuder CirKular+ styrenblocksampolymerplattform som innehåller prestandahöjande tillsatser för plaståtervinning och återvinning.Julia Strin, chef för global strategisk marknadsföring för Kraton Specialty Polymers, pekar på två serier om fem kvaliteter: CirKular+ Compatibility Series (C1000, C1010, C1010) och CirKular+ Performance Enhancement Series (C2000 och C3000).Dessa tillsatser är en rad segmentsampolymerer baserade på styren och eten/buten (SEBS).De har exceptionella mekaniska egenskaper, inklusive hög slaghållfasthet vid rumstemperatur eller kryogen temperatur, flexibilitet för att anpassa styvhet och slagegenskaper, förbättrad motståndskraft mot spänningssprickor och förbättrad bearbetbarhet.Circular+-produkter ger också multihartskompatibilitet för jungfrulig plast, PCR och PIR-avfall.Beroende på kvalitet kan de användas i PP, HDPE, LDPE, LLDPE, LDPE, PS och HIPS, samt polära hartser som EVOH, PVA och EVA.
"Vi har visat att det är möjligt att återvinna polyolefinblandat plastavfall och återvinna det till mer värdefulla produkter."
"CirKular+s helt återvinningsbara tillsatser gör att PCR kan återanvändas genom att förbättra de mekaniska egenskaperna och stödja designen av polyolefinbaserade monomaterialprodukter, och därigenom maximera PCR-halten till över 90 procent", säger Stryn.omodifierat harts.Tester har visat att CirKular+-produkter kan värmebehandlas upp till fem gånger för mer frekvent användning.”
CirKular+-serien av expanderare är expanderare med flera hartser för att uppgradera blandade PCR- och PIR-återvinningsströmmar, vanligtvis tillsatta med 3 % till 5 %.Två exempel på återvinning av blandat avfall inkluderar ett formsprutat kompositprov av 76%-PCR HDPE + 19%-PCR PET + 5% Kraton+ C1010 och ett prov av 72%-PCR PP + 18%-PCR PET + 10% Kraton+ C1000..I dessa exempel ökades den skårade Izod-slaghållfastheten med 70 % respektive 50 %, och sträckgränsen ökade med 40 % och 30 %, samtidigt som styvheten bibehölls och bearbetbarheten förbättrades.PCR LDPE-PET-blandningar visade också liknande prestanda.Dessa produkter är även effektiva på nylon och ABS.
CirKular+ Performance Enhancement-serien är designad för att uppgradera cykliska blandade PCR- och PIR-strömmar av polyolefiner och polystyren vid typiska tillsatsnivåer på 3 % till 10 %.Nyligen framgångsrikt formsprutningstest: 91%-PCR PP + 9% Kraton+ C2000.Formuleringen har en 110% förbättring i effektmodulbalans jämfört med konkurrerande produkter."Avancerade rPP-applikationer i fordons- och industriapplikationer kräver den här typen av förbättringar.Detta skulle också kunna tillämpas på förpackningar, men med mindre stränga krav kommer mängden C2000 att minska, säger Streen.
Kraton+ kan förblandas eller torrblandas med återvunnen plast före formning, extrudering eller som en del av återvinningsprocessen, säger Stryn.Sedan starten av CirKular+ för några år sedan har företaget uppnått tidig adoption inom områden som industripallar, mat- och dryckesförpackningar, fordonskomponenter och bilbarnstolar.CirKular+ kan också användas i en mängd olika processtillämpningar, inklusive formsprutning eller formpressning, extrudering, rotationsgjutning och blandning.
Polybond 3150/3002 är en del av SI Groups omfattande sortiment av Polybond kemiskt modifierade polyolefiner och kan användas som bindemedel och kompatibilitetstillsats.Det är en maleinsyraanhydridympad polypropen som gör återvunnen polypropen kompatibel med alla typer av nylon.Enligt John Yun, teknisk chef och teknisk support, uppvisar den vid en typisk användningsnivå på 5 % mer än trefaldig Izod-slaghållfasthet och omvänd Izod-slaghållfasthet.Irfaan Foster, chef för marknadsutveckling, konstaterar att den ursprungliga applikationen är ljudisolering för bilar.På senare tid har den använts i återvunnen polypropen- och nylonblandningar för golvpaneler, underhuvskomponenter och bakom instrumentbrädor.
En annan kvalitet är Polybond 3029, en maleinsyraanhydridympad högdensitetspolyeten som introducerades för två år sedan som tillsats för att förbättra kompatibiliteten hos trä-plastkompositer.Enligt Yun ser det ut som att företaget är på väg att vara kompatibelt med en 50/50 PCR/ren HDPE-blandning.
En annan klass av kompatibiliseringsmedel är baserad på titan-aluminiumkemi, såsom titanat- (Ti) och zirkonat- (Zr)-katalysatorer som erbjuds av Kenrich Petrochemicals och säljs till blandare och formare.Företagets produkter inkluderar en ny katalysator i masterbatch- eller pulverform som fungerar som en kompatibilitetstillsats för en mängd olika polymerer, inklusive polyolefiner, bioplaster som PET, PVC och PLA.Dess användning i PCR-blandningar som PP/PET/PE tar fart, enligt Kenrichs president och delägare Sal Monte.Detta rapporteras öka extruderingsproduktiviteten och minska formsprutningscykeltiderna.
Ken-React CAPS KPR 12/LV-kulor och Ken-React KPR 12/HV-pulver rapporteras återställa PCR till sitt ursprungliga tillstånd.Monte sa att produkten är resultatet av att kombinera företagets nya LICA 12 alkoxititanatkatalysator med en blandad metallkatalysator som är "mer kostnadseffektiv.""Vi erbjuder CAPS KPR 12/LV-granulat i mängder från 1,5 % till 1,75 % av den totala vikten av allt återvunnet material som läggs till behållaren, precis som masterbatch, och minskar processtemperaturen med 10-20 %, för att bibehålla skjuvningen av reaktionsblandningen.De arbetar på nanometernivå, så en reaktiv skjuvning av kompositen krävs, och smältan kräver högt vridmoment."
Monte säger att dessa tillsatser är effektiva kompatibilisatorer för tillsatspolymerer som LLDPE och PP och polykondensat som PET, organiska och oorganiska fyllmedel och bioplaster som PLA.Typiska resultat inkluderar en 9 % minskning av extruderings-, formsprutnings- och formblåsningstemperaturerna och en 20 % ökning av bearbetningshastigheten för de flesta ofyllda termoplaster.Liknande resultat erhölls med en återvunnen 80/20% LDPE/PP-blandning.I ett fall användes 1,5 % CAPS KPR 12/LV för att säkerställa kompatibiliteten hos tre PIR-hartser: graderad smältfilm LLDPE, 20-35 MFI blandade formsprutade polypropensampolymerlock och termoformade PET-matförpackningar.Mal PP/PET/PE-blandningen till 1/4″ storlek.upp till ½ tum.Flingor och smältor blandas till formsprutningspellets.
Interface Polymers patenterade diblock-tillsatsteknik övervinner enligt uppgift den inneboende inkompatibiliteten hos polyolefiner på molekylär nivå, vilket gör att de kan bearbetas.(Foto: gränssnittspolymerer)
Distributionsverksamhet SACO AEI Polymers är exklusiv distributör av Fine-Blend i Kina, som producerar ett brett utbud av kompatibiliseringsmedel för polypropen, nylon, PET, tekniska termoplaster och biopolymerer som PLA och PBAT, inklusive återvunna blandningar, tillsatser och kedjeförlängare.sa affärsenhetschefen Mike McCormach.Hjälpämnen inkluderar icke-reaktiva kompatibilisatorer, huvudsakligen block- och ympsampolymerer eller slumpmässiga sampolymerer som inte deltar i en kemisk reaktion vid blandning av polymerer.BP-1310 är ett exempel där tillsatsnivåer på 3 % till 5 % förbättrar kompatibiliteten hos återvunna blandningar av polypropen och polystyren.En tillsats för att förbättra kompatibiliteten hos återvunna PE/PS-blandningar är under utveckling.
Fine-Blend reaktiva kompatibilisatorer förbättrar kompatibiliteten genom att kemiskt reagera med ny polymer under blandning, inklusive ECO-112O för återvunnen PET, polykarbonat och nylon;HPC-2 för ABS och återvunnet PET-kompatibilisator;och SPG-02 för tillverkning av polypropen och återvunnen polypropen.PET-kompatibel.De innehåller epoxigrupper som kan reagera med återvunnen polyesters hydroxylgrupper för att förbättra segheten och kompatibiliteten, sa McCormach.Det finns också CMG9801, en maleinsyraanhydridympad polypropen som kan reagera med aminogrupperna i nylon.
Sedan 2016 har det brittiska företaget Interface Polymers Ltd. utvecklat sin egenutvecklade Polarfin-diblocksampolymeradditivteknologi, som enligt uppgift övervinner den inneboende molekylära inkompatibiliteten hos polyolefiner, vilket gör att de kan återvinnas.Dessa diblock-tillsatser är lämpliga för ny och återvunnen polyeten- och polypropenföreningar, ark och filmer.
En stor filmtillverkare arbetar med ett projekt för att bearbeta flerskiktsfilmer utan betydande produktivitetsförlust.Affärsutvecklingschef Simon Waddington sa att även vid låga belastningsnivåer har Polarfin eliminerat gelning, ett vanligt problem som hindrar återvinningen av polyolefinfilmer med återvunnen blandad plast."Vi har framgångsrikt visat att polyolefinblandat plastavfall kan återvinnas och återvinnas till mer värdefulla produkter med vår Polarfin-tillsatsteknik."
Enligt ExxonMobils Cortes kan kompatibilitet (t.ex. Vistamaxx med återvunnen PE/PP) påvisas genom förbättrade mekaniska egenskaper som slagtålighet.(Foto: ExxonMobil)
Inom dubbelskruvkompoundering inser de flesta ingenjörer fördelen med att kunna konfigurera skruvelement.Här är vad du behöver veta om att sortera hinksektioner.
Leta efter rumsliga och/eller tidsmässiga mönster för att ge ledtrådar när du undersöker länkkvalitetsdefekter eller bestämmer grundorsaken till bearbetningsproblem.Strategin för att identifiera och behandla en identifierbar orsak är att först avgöra om problemet är kroniskt eller tillfälligt.
Insight Polymers & Complexers använder sin expertis inom polymerkemi för att utveckla nästa generations material.
Posttid: 2023-jul-28