Compatibilisatoren zijn effectief gebleken bij het verbeteren van belangrijke eigenschappen, zoals de balans tussen impact en stijfheid van PCR- en PIR-mengsels van polyolefinen en andere kunststoffen.#duurzame ontwikkeling
Gerecycleerd HDPE/PP-monster zonder Dow Engage-compatibel middel (boven) en gerecycleerd HDPE/PP-monster met Engage POE-compatibel middel.Compatibiliteit verdrievoudigde de rek bij breuk van 130% naar 450%.(Foto: Dow Chemical)
Nu recycling van kunststoffen wereldwijd een groeiende markt wordt, worden compatibele harsen en additieven steeds vaker gebruikt om hybride harsproblemen op te lossen op gebieden als verpakkingen en consumentenproducten, de bouw, de landbouw en de automobielsector.Het verbeteren van de materiaalprestaties, het verbeteren van de verwerking en het verminderen van de kosten en de impact op het milieu behoren tot de belangrijkste uitdagingen, waarbij reguliere consumentenkunststoffen zoals polyolefinen en PET voorop lopen.
Een grote barrière voor het gebruik van gerecyclede materialen is de kostbare en tijdrovende scheiding van incompatibele kunststoffen.Door het mogelijk te maken dat incompatibele kunststoffen in de smelt worden gemengd, helpen compatibilizers de behoefte aan scheiding te verminderen en stellen ze materiaalfabrikanten in staat producten van hogere kwaliteit te produceren, terwijl ze tegelijkertijd de gerecyclede inhoud vergroten en toegang krijgen tot nieuwe bronnen van lage kwaliteit en tegen lage kosten om de kosten te verlagen.
Deze recycleerbare compatibilisatoren omvatten speciale polyolefine-elastomeren, styreenblokcopolymeren, chemisch gemodificeerde polyolefinen en additieven op basis van titaniumaluminiumchemie.Er zijn ook andere innovaties verschenen.Er wordt verwacht dat ze allemaal centraal zullen staan op de komende beurzen.
Volgens Dow zijn Engage POE en Infuse OBC het meest geschikt voor HDPE-, LDPE- en LLDPE-compatibiliteit met polypropyleen vanwege de PE-ruggengraat en alfa-olefinen als comonomeren.(Foto: Dow Chemical)
Speciale polyolefine-elastomeren (POE) en polyolefineplastomeren (POP), oorspronkelijk geïntroduceerd om de eigenschappen van polyolefinen, zoals slag- en treksterkte, te verbeteren, zijn geëvolueerd als compatibilisatoren voor gerecycled PE en PP, soms ook gebruikt met andere materialen zoals PET of PET.nylon.
Deze producten omvatten Dow's Engage POE, een met OBC geïnfuseerd willekeurig copolymeer van ethyleen-alfa-olefine-comonomeer, een hard-zacht blok-alternerend olefinecopolymeer, en Exxon Mobil Vistamaxx Propyleen-Ethyleen en Exact Ethyleen-Octeen POP.
Deze producten worden verkocht aan plasticrecyclers/compounders en andere recyclers, zegt Jesús Cortes, marktontwikkelaar bij ExxonMobil Product Solutions, waarbij hij opmerkt dat compatibiliteit een hulpmiddel kan zijn om recyclers te helpen kruisbesmetting en potentieel goedkope belangrijke agenten voor polyolefinestromen te exploiteren.Han Zhang, directeur Global Sustainability for Packaging and Specialty Plastics bij The Dow Chemical Company, zei: “Onze klanten profiteren van het creëren van een eindproduct van hogere kwaliteit met toegang tot een bredere recyclingstroom.We bedienen verwerkers die compatibilisatoren gebruiken om de hoeveelheid gerecycleerd materiaal te vergroten, terwijl de maakbaarheid behouden blijft.”
“Onze klanten profiteren van het creëren van een eindproduct van hogere kwaliteit en hebben tegelijkertijd toegang tot een bredere recyclingstroom.”
ExxonMobil' Cortés heeft bevestigd dat dezelfde Vistamaxx- en Exact-kwaliteiten die geschikt zijn voor modificatie van nieuwe harsen ook kunnen worden gebruikt om compatibiliteit met gerecyclede kunststoffen te garanderen.Hij merkte op dat Vistamaxx-polymeren HDPE, LDPE en LLDPE compatibel maken met polypropyleen, en voegde eraan toe dat vanwege de polariteit van polymeren zoals PET of nylon enten van Vistamaxx-kwaliteit vereist is om polyolefinen compatibel te maken met dergelijke polymeren.“We hebben bijvoorbeeld met verschillende compounders samengewerkt om Vistamaxx te enten om polyolefinen compatibel te maken met nylon, terwijl we ernaar streven de prestatieverbeteringen te behouden die Vistamaxx-polymeren kunnen brengen in compoundformuleringen.”
Rijst.1 MFR-kaart met gemengde kleuren van gerecycled HDPE en polypropyleen met en zonder Vistamaxx-additief.(Bron: ExxonMobil)
Compatibiliteit kan worden bevestigd door verbeterde mechanische eigenschappen, zoals zeer wenselijke slagvastheid, aldus Cortez.Ook bij het hergebruik van materialen is het vergroten van de vloeibaarheid belangrijk.Een voorbeeld is de ontwikkeling van spuitgietformuleringen voor HDPE-flessenstromen.Hij merkt op dat alle speciale elastomeren die tegenwoordig verkrijgbaar zijn, hun toepassingen hebben.“Het doel van de discussie is niet om hun algehele prestaties te vergelijken, maar om de beste tool voor een bepaald project te kiezen.”
Hij zei bijvoorbeeld: “Als PE compatibel is met PP, geloven wij dat Vistamaxx de beste resultaten oplevert.Maar de markt heeft ook behoefte aan verbeterde slagvastheid, en ethyleen-octeenplastomeren kunnen geschikt zijn bij het zoeken naar taaiheid bij lage temperaturen.”
Cortez voegde hieraan toe: “Ethyleen-octeenplastomeren zoals onze Exact of Dow's Engage-kwaliteiten en Vistamaxx hebben zeer vergelijkbare belastingsniveaus.”
Dow's Zhang legde uit dat, hoewel de aanwezigheid van polypropyleen in HDPE over het algemeen de stijfheid verhoogt, gemeten aan de hand van de buigmodulus, het de eigenschappen verslechtert, gemeten aan de hand van de taaiheid en de rek bij trek, als gevolg van de incompatibiliteit van de twee componenten.Het gebruik van compatibilisatoren in deze HDPE/PP-mengsels verbetert de stijfheid/viscositeitsbalans door de fasescheiding te verminderen en de hechting aan het grensvlak te verbeteren.
Rijst.2. Slagsterktegrafiek met verschillende kleurmengsels van gerecycled HDPE en polypropyleen, met en zonder Vistamaxx-additief.(Bron: ExxonMobil)
Volgens Zhang zijn Engage POE en Infuse OBC het meest geschikt om HDPE, LDPE en LLDPE compatibel te maken met polypropyleen vanwege de PE-ruggengraat en het alfa-olefinecomonomeer.Als additieven voor PE/PP-mengsels worden ze doorgaans gebruikt in hoeveelheden van 2 tot 5 gew.%.Zhang merkte op dat door het verbeteren van de balans tussen hardheid en taaiheid Engage POE-compatibele middelen zoals klasse 8100 meer waarde kunnen bieden voor mechanisch gerecyclede PE/PP-mengsels, inclusief afvalstromen met een hoog PE- en PP-gehalte.Toepassingen zijn onder meer spuitgegoten auto-onderdelen, verfblikken, vuilnisbakken, verpakkingsdozen, pallets en tuinmeubilair.
De markt heeft behoefte aan verbeterde slagvastheid en ethyleenocteenplastomeren kunnen een rol spelen wanneer slagvastheid bij lage temperaturen vereist is.
Hij voegde eraan toe: “De toevoeging van slechts 3 gew.% Engage 8100 verdrievoudigde de slagsterkte en trekrek van het incompatibele HDPE/PP 70/30-mengsel, terwijl de hogere modulus van de PP-component behouden bleef”, voegde hij eraan toe. Voor de vereiste plasticiteit bij lage temperaturen biedt Engage POE slagsterkte bij omgevingstemperatuur door de extreem lage glasovergangstemperatuur.
Over de kosten van deze speciale elastomeren zei Cortez van ExxonMobil: “In de zeer competitieve recyclingwaardeketen is het belangrijk om de kosten en prestaties in evenwicht te brengen.Met Vistamaxx-polymeren kunnen de prestaties van gerecyclede harsen worden verbeterd, waardoor de harsen kunnen worden gebruikt in toepassingen waar recyclers een hogere economische waarde kunnen behalen.”terwijl ze voldoen aan de vraag naar hoogwaardige materialen. Als gevolg hiervan kunnen recyclers grotere kansen krijgen om hun gerecyclede kunststoffen op de markt te brengen, in plaats van alleen de kosten als belangrijkste drijfveer, waardoor ze zich kunnen concentreren op aangepaste mengsels en doorvoer.”
“Naast de mogelijkheid om gemengde polyolefinen te recyclen, werken we ook aan het bevorderen van de recycling van verschillende mengsels, zoals polyolefinen, met technische kunststoffen zoals nylon en polyester.We hebben een aantal functionele polymeren geleverd, maar nieuwe oplossingen zijn nog in ontwikkeling.worden actief ontwikkeld om verschillende plasticmengsels aan te pakken die voorkomen in verpakkingen, infrastructuur, transport en consumententoepassingen.”
Styreenblokcopolymeren en chemisch gemodificeerde polyolefinen zijn andere soorten materialen die aandacht hebben gekregen als compatibilisatoren voor het versterken en verbeteren van de compatibiliteit van gerecycleerde harsen.
Kraton Polymers biedt het CirKular+ styreenblokcopolymeerplatform aan dat prestatieverhogende additieven bevat voor de recycling en recycling van kunststoffen.Julia Strin, directeur wereldwijde strategische marketing voor Kraton Specialty Polymers, wijst op twee series van vijf kwaliteiten: de CirKular+ Compatibility Series (C1000, C1010, C1010) en de CirKular+ Performance Enhancement Series (C2000 en C3000).Deze additieven zijn een reeks blokcopolymeren op basis van styreen en ethyleen/butyleen (SEBS).Ze hebben uitzonderlijke mechanische eigenschappen, waaronder een hoge slagsterkte bij kamertemperatuur of cryogene temperatuur, flexibiliteit om de stijfheid en slageigenschappen aan te passen, verbeterde weerstand tegen spanningsscheuren en verbeterde verwerkbaarheid.Circular+ producten bieden ook compatibiliteit met meerdere harsen voor nieuw plastic, PCR- en PIR-afval.Afhankelijk van de kwaliteit kunnen ze worden gebruikt in PP, HDPE, LDPE, LLDPE, LDPE, PS en HIPS, maar ook in polaire harsen zoals EVOH, PVA en EVA.
“We hebben laten zien dat het mogelijk is om gemengd polyolefineplasticafval te recyclen tot waardevollere producten.”
“Dankzij de volledig recycleerbare additieven van CirKular+ kan PCR worden hergebruikt door de mechanische eigenschappen te verbeteren en het ontwerp van op polyolefine gebaseerde monomateriaalproducten te ondersteunen, waardoor het PCR-gehalte wordt gemaximaliseerd tot meer dan 90 procent”, aldus Stryn.ongemodificeerde hars.Uit tests is gebleken dat CirKular+-producten tot vijf keer een hittebehandeling kunnen ondergaan voor frequenter gebruik.”
De CirKular+-reeks expanders zijn expanders met meerdere harsen voor het upgraden van gemengde PCR- en PIR-terugwinningsstromen, doorgaans toegevoegd in een dosis van 3% tot 5%.Twee voorbeelden van recycling van gemengd afval zijn een spuitgegoten composietmonster van 76%-PCR HDPE + 19%-PCR PET + 5% Kraton+ C1010 en een monster van 72%-PCR PP + 18%-PCR PET + 10% Kraton+ C1000..In deze voorbeelden werd de gekerfde Izod-slagsterkte met respectievelijk 70% en 50% verhoogd, en de vloeigrens met 40% en 30%, terwijl de stijfheid behouden bleef en de verwerkbaarheid verbeterd werd.PCR LDPE-PET-mengsels vertoonden ook vergelijkbare prestaties.Deze producten zijn ook effectief op nylon en ABS.
De CirKular+ Performance Enhancement Series is ontworpen om cyclische gemengde PCR- en PIR-stromen van polyolefinen en polystyreen te upgraden met typische toevoegingsniveaus van 3% tot 10%.Recente succesvolle spuitgiettest: 91%-PCR PP + 9% Kraton+ C2000.De formulering heeft een verbetering van 110% in de balans van de impactmodulus ten opzichte van concurrerende producten.“Hoogwaardige rPP-toepassingen in de automobiel- en industriële toepassingen vereisen dit soort verbeteringen.Dit zou ook kunnen worden toegepast op verpakkingen, maar met minder strenge eisen zal de hoeveelheid C2000 worden verlaagd”, aldus Streen.
Kraton+ kan vooraf of droog worden gemengd met gerecycled plastic vóór het vormen, extruderen of als onderdeel van het recyclingproces, zegt Stryn.Sinds de lancering van CirKular+ een paar jaar geleden heeft het bedrijf een vroege adoptie gerealiseerd op gebieden als industriële pallets, voedsel- en drankverpakkingen, auto-onderdelen en kinderautostoeltjes.CirKular+ kan ook worden gebruikt in een verscheidenheid aan procestoepassingen, waaronder spuit- of compressiegieten, extrusie, rotatiegieten en compounderen.
Polybond 3150/3002 maakt deel uit van het uitgebreide assortiment Polybond chemisch gemodificeerde polyolefinen van SI Group en kan worden gebruikt als bindmiddel en compatibiliteitsadditief.Het is een met maleïnezuuranhydride geënt polypropyleen dat gerecycled polypropyleen compatibel maakt met alle soorten nylon.Volgens John Yun, technisch manager en technische ondersteuning, vertoont het bij een typisch gebruiksniveau van 5% meer dan drievoudige Izod-kerfslagsterkte en omgekeerde Izod-slagsterkte.Irfaan Foster, directeur marktontwikkeling, merkt op dat de eerste toepassing geluidsisolatie van auto's is.Meer recentelijk is het gebruikt in gerecyclede polypropyleen- en nylonmengsels voor ondervloerpanelen, onderdelen onder de motorkap en achter dashboards.
Een andere kwaliteit is Polybond 3029, een met maleïnezuuranhydride geënt polyethyleen met hoge dichtheid dat twee jaar geleden werd geïntroduceerd als additief om de compatibiliteit van hout-kunststofcomposieten te verbeteren.Volgens Yun lijkt het erop dat het bedrijf op weg is om compatibel te zijn met een 50/50 PCR/puur HDPE-mengsel.
Een andere klasse van compatibilisatoren is gebaseerd op de titanium-aluminiumchemie, zoals de titanaat (Ti) en zirkonaat (Zr) katalysatoren aangeboden door Kenrich Petrochemicals en verkocht aan compounders en vormgevers.De producten van het bedrijf omvatten een nieuwe katalysator in masterbatch- of poedervorm die fungeert als compatibiliteitsadditief voor een verscheidenheid aan polymeren, waaronder polyolefinen, bioplastics zoals PET, PVC en PLA.Het gebruik ervan in PCR-mengsels zoals PP/PET/PE wint aan momentum, aldus Sal Monte, president en mede-eigenaar van Kenrich.Er wordt gerapporteerd dat dit de extrusieproductiviteit verhoogt en de spuitgietcyclustijden verkort.
Van Ken-React CAPS KPR 12/LV-korrels en Ken-React KPR 12/HV-poeder wordt gerapporteerd dat ze PCR in de oorspronkelijke staat herstellen.Monte zei dat het product het resultaat is van de combinatie van de nieuwe LICA 12 alkoxytitanaatkatalysator van het bedrijf met een gemengde metaalkatalysator die “kosteneffectiever” is.“We bieden CAPS KPR 12/LV-korrels aan in hoeveelheden variërend van 1,5% tot 1,75% van het totale gewicht van alle gerecyclede materialen die aan de bak worden toegevoegd, net als masterbatch, en verlagen de procestemperatuur met 10-20% om de afschuifkracht te behouden van het reactiemengsel.Ze werken op nanometerniveau, dus een reactieve afschuiving van het composiet is vereist, en het smelten vereist een hoog koppel.”
Monte zegt dat deze additieven effectieve compatibilisatoren zijn voor additieve polymeren zoals LLDPE en PP en polycondensaten zoals PET, organische en anorganische vulstoffen, en bioplastics zoals PLA.Typische resultaten zijn onder meer een verlaging van de extrusie-, spuitgiet- en blaasvormtemperaturen met 9% en een toename van 20% in de verwerkingssnelheid voor de meeste ongevulde thermoplasten.Soortgelijke resultaten werden verkregen met een gerecycled 80/20% LDPE/PP-mengsel.In één geval werd 1,5% CAPS KPR 12/LV gebruikt om de compatibiliteit van drie PIR-harsen te garanderen: gegradueerde gesmolten film LLDPE, 20-35 MFI gemengde spuitgegoten polypropyleencopolymeerdeksels en thermogevormde uitvouwbare PET-voedselverpakkingen.Maal het PP/PET/PE-mengsel tot een formaat van 1/4″.tot ½ inch.Vlokken en smeltingen worden gemengd tot spuitgietpellets.
De gepatenteerde diblok-additieftechnologie van Interface Polymers overwint naar verluidt de inherente incompatibiliteit van polyolefinen op moleculair niveau, waardoor ze kunnen worden verwerkt.(Foto: grensvlakpolymeren)
Distributiebedrijf SACO AEI Polymers is de exclusieve distributeur van Fine-Blend in China, dat een breed scala aan compatibilisatoren produceert voor polypropyleen, nylon, PET, technische thermoplasten en biopolymeren zoals PLA en PBAT, inclusief gerecyclede mengsels, additieven en ketenverlengers.zei business unit-manager Mike McCormach.Hulpstoffen zijn onder meer niet-reactieve compatibilisatoren, voornamelijk blok- en entcopolymeren of willekeurige copolymeren die niet deelnemen aan een chemische reactie bij het mengen van polymeren.BP-1310 is een voorbeeld waarbij toevoegingsniveaus van 3% tot 5% de compatibiliteit van gerecyclede mengsels van polypropyleen en polystyreen verbeteren.Een additief om de compatibiliteit van gerecyclede PE/PS-mengsels te verbeteren is in ontwikkeling.
Reactieve compatibilisatoren met Fine-Blend verbeteren de compatibiliteit door tijdens het mengen chemisch te reageren met nieuw polymeer, waaronder ECO-112O voor gerecycled PET, polycarbonaat en nylon;HPC-2 voor ABS en gerecycled PET-compatibiliteitsmiddel;en SPG-02 voor de productie van polypropyleen en gerecycled polypropyleen.PET-compatibel.Ze bevatten epoxygroepen die kunnen reageren met de hydroxylgroepen van gerecycled polyester om de taaiheid en compatibiliteit te verbeteren, zei McCormach.Er is ook CMG9801, een met maleïnezuuranhydride geënt polypropyleen dat kan reageren met de aminogroepen van nylon.
Sinds 2016 heeft het Britse bedrijf Interface Polymers Ltd. zijn eigen Polarfin diblokcopolymeeradditieftechnologie ontwikkeld, die naar verluidt de inherente moleculaire incompatibiliteit van polyolefinen overwint, waardoor ze kunnen worden gerecycled.Deze diblokadditieven zijn geschikt voor nieuwe en gerecyclede polyethyleen- en polypropyleenverbindingen, platen en films.
Een grote filmfabrikant werkt aan een project om meerlaagsfilms te verwerken zonder noemenswaardig productiviteitsverlies.Business Development Director Simon Waddington zei dat Polarfin zelfs bij lage beladingsniveaus het geleren heeft geëlimineerd, een veelvoorkomend probleem dat de recycling van polyolefinefilms met behulp van gerecyclede gemengde kunststoffen belemmert.“We hebben met succes aangetoond dat gemengd polyolefineplasticafval kan worden gerecycled en gerecycled tot waardevollere producten met behulp van onze Polarfin-additieftechnologie.”
Volgens Cortes van ExxonMobil kan compatibiliteit (bijvoorbeeld Vistamaxx met gerecycled PE/PP) worden aangetoond door verbeterde mechanische eigenschappen zoals slagvastheid.(Foto: ExxonMobil)
Bij het samenstellen van dubbele schroeven erkennen de meeste ingenieurs het voordeel van het kunnen configureren van schroefelementen.Dit is wat u moet weten over het sorteren van emmersecties.
Zoek naar ruimtelijke en/of temporele patronen om aanwijzingen te geven bij het onderzoeken van defecten in de verbindingskwaliteit of bij het vaststellen van de hoofdoorzaak van verwerkingsproblemen.De strategie voor het identificeren en behandelen van een identificeerbare oorzaak is om eerst te bepalen of het probleem chronisch of tijdelijk is.
Insight Polymers & Complexers gebruikt haar expertise in polymeerchemie om materialen van de volgende generatie te ontwikkelen.
Posttijd: 28 juli 2023