Компатибилизаторы доказали свою эффективность в улучшении ключевых свойств, таких как баланс ударной вязкости и жесткости смесей PCR и PIR полиолефинов и других пластиков.#устойчивое развитие
Образец переработанного ПЭВП/ПП без добавки, совместимой с Dow Engage (вверху) и образец переработанного ПЭВП/ПП с добавкой совместимости Engage POE.Совместимость утроила удлинение при разрыве со 130% до 450%.(Фото: Dow Chemical)
Поскольку переработка пластмасс становится растущим рынком во всем мире, совместимые смолы и добавки все чаще используются для решения проблем с гибридными смолами в таких областях, как упаковка и потребительские товары, строительство, сельское хозяйство и автомобилестроение.Улучшение характеристик материалов, улучшение обработки, а также снижение затрат и воздействия на окружающую среду являются одними из ключевых задач, при этом лидирующие позиции занимают основные потребительские пластмассы, такие как полиолефины и ПЭТ.
Серьезным препятствием для использования переработанных материалов является дорогостоящее и трудоемкое разделение несовместимых пластиков.Позволяя смешивать несовместимые пластмассы в расплаве, средства совместимости помогают уменьшить необходимость разделения и позволяют производителям материалов производить продукцию более высокого качества, одновременно увеличивая количество перерабатываемых материалов и получая доступ к новым источникам низкого качества и низкой стоимости для снижения затрат.
Эти пригодные для вторичной переработки добавки, улучшающие совместимость, включают специальные полиолефиновые эластомеры, стирольные блок-сополимеры, химически модифицированные полиолефины и добавки на основе химического состава титана и алюминия.Появились и другие нововведения.Ожидается, что все они займут центральное место на предстоящих выставках.
По данным Dow, Engage POE и Infuse OBC лучше всего подходят для совместимости HDPE, LDPE и LLDPE с полипропиленом благодаря основной цепи PE и альфа-олефинам в качестве сомономеров.(Фото: Dow Chemical)
Специальные полиолефиновые эластомеры (POE) и полиолефиновые пластомеры (POP), первоначально введенные для улучшения свойств полиолефинов, таких как ударная вязкость и прочность на разрыв, превратились в средства совместимости для переработанного полиэтилена и полипропилена, которые иногда также используются с другими материалами, такими как ПЭТ или ПЭТ.нейлон.
Эти продукты включают Dow's Engage POE, статистический сополимер этилена-альфа-олефина с добавлением OBC, твердо-мягкий блок-сополимер чередующихся олефинов, а также Exxon Mobil Vistamaxx Propylene-Ethylene и Exact Ethylene-Octene POP.
«Эти продукты продаются переработчикам/компаундам пластмасс и другим переработчикам», – сказал Хесус Кортес, разработчик рынка из ExxonMobil Product Solutions, отметив, что совместимость может стать инструментом, помогающим переработчикам использовать перекрестное загрязнение и потенциально недорогие ключевые агенты для потоков полиолефина.Хань Чжан, директор по глобальному устойчивому развитию упаковки и специальных пластмасс компании Dow Chemical, сказал: «Наши клиенты получают выгоду от создания более качественного конечного продукта с доступом к более широкому потоку переработки.Мы обслуживаем переработчиков, которые используют средства совместимости для увеличения количества переработанного контента, сохраняя при этом технологичность».
«Наши клиенты получают выгоду от создания конечного продукта более высокого качества, имея при этом доступ к более широкому потоку переработки».
Компания ExxonMobil Cortés подтвердила, что те же марки Vistamaxx и Exact, подходящие для модификации первичной смолы, также могут использоваться для обеспечения совместимости с переработанными пластиками.Он отметил, что полимеры Vistamaxx делают HDPE, LDPE и LLDPE совместимыми с полипропиленом, добавив, что из-за полярности полимеров, таких как ПЭТ или нейлон, требуется прививка сорта Vistamaxx, чтобы сделать полиолефины совместимыми с такими полимерами.«Например, мы работали с несколькими производителями компаундов над прививкой Vistamaxx, чтобы сделать полиолефины совместимыми с нейлоном, стремясь при этом сохранить улучшения характеристик, которые полимеры Vistamaxx могут привнести в составы компаундов».
Рис.1 Диаграмма MFR, показывающая смешанные цвета переработанного полиэтилена высокой плотности и полипропилена с добавкой Vistamaxx и без нее.(Источник: ЭксонМобил)
По словам Кортеса, совместимость может быть подтверждена улучшенными механическими свойствами, такими как весьма желательная ударопрочность.Увеличение текучести также важно при повторном использовании материалов.Примером может служить разработка рецептур для литья под давлением бутылок из полиэтилена высокой плотности.Он отмечает, что все специальные эластомеры, доступные сегодня, имеют свое применение.«Цель обсуждения — не сравнить их общую производительность, а выбрать лучший инструмент для конкретного проекта».
Например, он сказал: «Когда PE совместим с PP, мы считаем, что Vistamaxx дает наилучшие результаты.Но рынок также нуждается в улучшенной ударопрочности, и этилен-октеновые пластомеры могут подойти для обеспечения низкотемпературной прочности».
Кортес добавил: «Этилен-октеновые пластомеры, такие как наши марки Exact или Dow's Engage и Vistamaxx, имеют очень схожие уровни нагрузки».
Чжан из Dow объяснил, что хотя присутствие полипропилена в полиэтилене высокой плотности обычно увеличивает жесткость, измеряемую модулем упругости при изгибе, оно ухудшает свойства, измеряемые ударной вязкостью и удлинением при растяжении, из-за несовместимости двух компонентов.Использование добавок, улучшающих совместимость, в смесях ПЭВП/ПП улучшает баланс жесткости/вязкости за счет уменьшения разделения фаз и улучшения межфазной адгезии.
Рис.2. График ударной вязкости, показывающий различные цветовые смеси переработанного полиэтилена высокой плотности и полипропилена с добавкой Vistamaxx и без нее.(Источник: ЭксонМобил)
По словам Чжана, Engage POE и Infuse OBC лучше всего подходят для обеспечения совместимости HDPE, LDPE и LLDPE с полипропиленом благодаря основной цепи полиэтилена и сомономеру альфа-олефина.В качестве добавок к смесям ПЭ/ПП их обычно используют в количестве от 2% до 5% по массе.Чжан отметил, что за счет улучшения баланса твердости и ударной вязкости добавки Engage POE, улучшающие совместимость, такие как марка 8100, могут повысить ценность механически переработанных смесей ПЭ/ПП, включая потоки отходов с высоким содержанием ПЭ и ПП.Область применения включает автомобильные детали, отлитые под давлением, банки с краской, мусорные баки, упаковочные коробки, поддоны и уличную мебель.
Рынок нуждается в улучшенных ударных характеристиках, и этилен-октеновые пластомеры могут сыграть роль, когда требуется ударная вязкость при низких температурах.
Он добавил: «Добавление всего 3 вес.% Engage 8100 утроил ударную вязкость и удлинение при растяжении по сравнению с несовместимой смесью HDPE/PP 70/30, сохраняя при этом более высокий модуль упругости, придаваемый полипропиленовым компонентом», — добавил он. Для требований пластичности при низких температурах Engage POE обеспечивает ударную вязкость при температуре окружающей среды. из-за чрезвычайно низкой температуры стеклования.
Говоря о стоимости этих специальных эластомеров, Кортес из ExxonMobil сказал: «В высококонкурентной цепочке создания стоимости переработки важно сбалансировать стоимость и производительность.С помощью полимеров Vistamaxx можно улучшить характеристики переработанных смол, что позволит использовать их там, где переработчики могут получить более высокую экономическую ценность».одновременно удовлетворяя спрос на высококачественные материалы. В результате у переработчиков появляется больше возможностей для сбыта переработанных пластмасс, а не просто стоимость в качестве основного фактора, что позволяет им сосредоточиться на индивидуальных смесях и производительности».
«Помимо возможности перерабатывать смешанные полиолефины, мы также работаем над продвижением переработки различных смесей, таких как полиолефины, с конструкционными пластиками, такими как нейлон и полиэстер.Мы предоставили ряд функциональных полимеров, но новые решения все еще находятся в разработке.активно разрабатываются для использования различных пластиковых смесей, используемых в упаковке, инфраструктуре, транспорте и потребительских товарах».
Блок-сополимеры стирола и химически модифицированные полиолефины — это другие типы материалов, которые привлекли внимание в качестве средств совместимости, усиливающих и улучшающих совместимость переработанных смол.
Kraton Polymers предлагает платформу стирольного блок-сополимера CirKular+, содержащую добавки, улучшающие характеристики, для переработки и переработки пластмасс.Джулия Стрин, директор по глобальному стратегическому маркетингу Kraton Specialty Polymers, указывает на две серии из пяти марок: серию совместимости CirKular+ (C1000, C1010, C1010) и серию CirKular+ Performance Enhancement (C2000 и C3000).Эти добавки представляют собой линейку блок-сополимеров на основе стирола и этилена/бутилена (SEBS).Они обладают исключительными механическими свойствами, включая высокую ударную вязкость при комнатной или криогенной температуре, гибкость для адаптации жесткости и ударных свойств, улучшенную стойкость к растрескиванию под напряжением и улучшенную технологичность.Продукты Circular+ также обеспечивают совместимость с несколькими смолами для первичного пластика, отходов ПЦР и ПИР.В зависимости от марки их можно использовать с ПП, ПЭВП, ПЭНП, ЛПЭНП, ПЭНП, ПС и УПС, а также с полярными смолами, такими как EVOH, ПВА и ЭВА.
«Мы показали, что можно перерабатывать смешанные полиолефиновые пластиковые отходы и перерабатывать их в более ценные продукты».
«Полностью перерабатываемые добавки CirKular+ позволяют повторно использовать ПЦР за счет улучшения механических свойств и поддержки разработки продуктов из мономатериалов на основе полиолефина, тем самым максимизируя содержание ПЦР до более чем 90 процентов», — сказал Стрин.немодифицированная смола.Испытания показали, что продукты CirKular+ можно подвергать термической обработке до пяти раз для более частого использования».
Линейка экспандеров CirKular+ представляет собой экспандеры с несколькими смолами для улучшения смешанных потоков извлечения ПЦР и ПИР, обычно добавляемые в количестве от 3% до 5%.Два примера переработки смешанных отходов включают отлитый под давлением композитный образец, состоящий из 76%-ПЦР-ПЭВП + 19%-ПЦР-ПЭТ + 5% Кратон+ C1010 и образец 72%-ПЦР-ПП + 18%-ПЦР-ПЭТ + 10% Кратон+ C1000..В этих примерах ударная вязкость по Изоду с надрезом была увеличена на 70% и 50% соответственно, а предел текучести увеличился на 40% и 30% при сохранении жесткости и улучшении технологичности.Смеси ПЦР ПЭНП-ПЭТ также показали аналогичные результаты.Эти продукты также эффективны для нейлона и АБС-пластика.
Серия CirKular+ Performance Enhancement предназначена для улучшения циклических смешанных потоков ПЦР и ПИР полиолефинов и полистирола при типичных уровнях добавления от 3% до 10%.Недавний успешный тест на литье под давлением: 91%-ПЦР ПП + 9% Кратон+ C2000.Формула имеет улучшение баланса модуля удара на 110% по сравнению с конкурирующими продуктами.«Высококлассные приложения rPP в автомобильной и промышленной сфере требуют такого рода усовершенствований.Это также можно применить к упаковке, но при менее строгих требованиях количество C2000 будет уменьшено», — сказал Стрин.
По словам Стрина, Kraton+ можно предварительно или в сухом виде смешивать с переработанным пластиком перед формованием, экструзией или в рамках процесса переработки.С момента запуска CirKular+ несколько лет назад компания добилась раннего внедрения в таких областях, как промышленные поддоны, упаковка для продуктов питания и напитков, автомобильные компоненты и детские автокресла.CirKular+ также может использоваться в различных технологических процессах, включая литье под давлением или компрессионное формование, экструзию, ротационное формование и компаундирование.
Polybond 3150/3002 входит в обширную линейку химически модифицированных полиолефинов Polybond компании SI Group и может использоваться в качестве связующего вещества и добавки для обеспечения совместимости.Это полипропилен с привитым малеиновым ангидридом, который делает переработанный полипропилен совместимым со всеми типами нейлона.По словам Джона Юна, технического менеджера и службы технической поддержки, при типичном уровне использования 5% он демонстрирует более чем тройную ударную вязкость с надрезом по Изоду и ударную вязкость по обратному Изоду.Ирфаан Фостер, директор по развитию рынка, отмечает, что первоначальным применением является шумоизоляция автомобилей.Совсем недавно его начали использовать в смесях переработанного полипропилена и нейлона для панелей под полом, компонентов под капотом и за приборными панелями.
Еще одна марка — Polybond 3029, полиэтилен высокой плотности с привитым малеиновым ангидридом, представленный два года назад в качестве добавки для улучшения совместимости древесно-пластиковых композитов.По словам Юна, похоже, что компания находится на пути к обеспечению совместимости со смесью ПЦР/чистый ПЭВП в соотношении 50/50.
Другой класс добавок, улучшающих совместимость, основан на химическом взаимодействии титана и алюминия, например, катализаторы из титаната (Ti) и цирконата (Zr), предлагаемые Kenrich Petrochemicals и продаваемые производителям компаундов и формовщикам.Продукция компании включает новый катализатор в маточной или порошковой форме, который действует как добавка, совместимая с различными полимерами, включая полиолефины, биопластики, такие как ПЭТ, ПВХ и ПЛА.По словам президента и совладельца Kenrich Сала Монте, его использование в смесях для ПЦР, таких как ПП/ПЭТ/ПЭ, набирает обороты.Сообщается, что это увеличивает производительность экструзии и сокращает время цикла литья под давлением.
Сообщается, что гранулы Ken-React CAPS KPR 12/LV и порошок Ken-React KPR 12/HV восстанавливают ПЦР до исходного состояния.Монте заявил, что этот продукт является результатом объединения нового алкокси-титанатного катализатора LICA 12 со смешанным металлическим катализатором, который «более экономически эффективен».«Мы предлагаем гранулы CAPS KPR 12/LV в количествах от 1,5% до 1,75% от общего веса всех перерабатываемых материалов, добавляемых в бункер, как и мастербатч, и снижаем температуру процесса на 10-20%, чтобы сохранить сдвиг. реакционной смеси.Они действуют на нанометровом уровне, поэтому требуется реактивный сдвиг композита, а расплав требует высокого крутящего момента».
Монте говорит, что эти добавки являются эффективными добавками, улучшающими совместимость аддитивных полимеров, таких как LLDPE и PP, а также поликонденсатов, таких как ПЭТ, органических и неорганических наполнителей, а также биопластиков, таких как PLA.Типичные результаты включают снижение температуры экструзии, литья под давлением и выдувного формования на 9%, а также увеличение скорости обработки на 20% для большинства ненаполненных термопластов.Аналогичные результаты были получены с переработанной смесью ПЭНП/ПП 80/20%.В одном случае 1,5% CAPS KPR 12/LV использовался для обеспечения совместимости трех PIR-смол: градуированной плавленой пленки LLDPE, крышек из смешанного литьевого полипропиленового сополимера 20-35 MFI и раскладывающейся упаковки для пищевых продуктов из термоформованного ПЭТ.Измельчите смесь ПП/ПЭТ/ПЭ до размера 1/4 дюйма.до ½ дюйма.Хлопья и расплавы смешивают с гранулами для литья под давлением.
Запатентованная технология диблочных добавок компании Interface Polymers, как сообщается, преодолевает присущую полиолефинам несовместимость на молекулярном уровне, позволяя их перерабатывать.(Фото: межфазные полимеры)
Дистрибьюторский бизнес SACO AEI Polymers является эксклюзивным дистрибьютором Fine-Blend в Китае, который производит широкий спектр добавок, улучшающих совместимость для полипропилена, нейлона, ПЭТ, инженерных термопластов и биополимеров, таких как PLA и PBAT, включая переработанные смеси, добавки и удлинители цепей.сказал менеджер бизнес-подразделения Майк МакКормах.К вспомогательным веществам относятся нереакционноспособные компатибилизаторы, преимущественно блок- и привитые сополимеры или статистические сополимеры, не участвующие в химической реакции при смешивании полимеров.BP-1310 является примером того, как уровни добавления от 3% до 5% улучшают совместимость переработанных смесей полипропилена и полистирола.Добавка для улучшения совместимости переработанных смесей ПЭ/ПС находится в стадии разработки.
Реактивные агенты совместимости Fine-Blend улучшают совместимость за счет химической реакции с первичным полимером во время смешивания, включая ECO-112O для переработанного ПЭТ, поликарбоната и нейлона;HPC-2 для АБС и переработанного ПЭТ, компатибилизатора;и СПГ-02 для производства полипропилена и вторичного полипропилена.Совместимость с ПЭТ.Они содержат эпоксидные группы, которые могут вступать в реакцию с гидроксильными группами переработанного полиэстера, улучшая прочность и совместимость, сказал МакКормах.Существует также CMG9801, полипропилен с привитым малеиновым ангидридом, который может реагировать с аминогруппами нейлона.
С 2016 года британская компания Interface Polymers Ltd. разработала свою запатентованную технологию добавок диблок-сополимера Polarfin, которая, как сообщается, преодолевает присущую полиолефинам молекулярную несовместимость и позволяет их перерабатывать.Эти диблочные добавки подходят для первичного и вторичного полиэтилена и полипропиленовых компаундов, листов и пленок.
Крупный производитель пленки работает над проектом по переработке многослойных пленок без существенной потери производительности.Директор по развитию бизнеса Саймон Уоддингтон заявил, что даже при низких уровнях загрузки Polarfin удалось устранить гелеобразование - распространенную проблему, затрудняющую переработку полиолефиновых пленок с использованием переработанных смесей пластиков.«Мы успешно продемонстрировали, что смешанные полиолефиновые пластиковые отходы могут быть переработаны и переработаны в более ценные продукты с использованием нашей аддитивной технологии Polarfin».
По данным Cortes компании ExxonMobil, совместимость (например, Vistamaxx с переработанным полиэтиленом/полипропиленом) может быть продемонстрирована улучшенными механическими свойствами, такими как ударопрочность.(Фото: ExxonMobil)
Большинство инженеров признают преимущество возможности конфигурирования винтовых элементов при двухшнековом соединении.Вот что вам нужно знать о сортировке разделов корзины.
Ищите пространственные и/или временные закономерности, чтобы получить подсказки при исследовании дефектов качества связи или определении основной причины проблем с обработкой.Стратегия выявления и лечения идентифицируемой причины заключается в том, чтобы сначала определить, является ли проблема хронической или временной.
Insight Polymers & Complexers использует свой опыт в области химии полимеров для разработки материалов нового поколения.
Время публикации: 28 июля 2023 г.