Các chất tương hợp đã được chứng minh là có hiệu quả trong việc cải thiện các đặc tính chính như sự cân bằng tác động/độ cứng của hỗn hợp PCR và PIR của polyolefin và các loại nhựa khác.#phát triển bền vững
Mẫu HDPE/PP tái chế không có chất tương thích Dow Engage (trên cùng) và Mẫu HDPE/PP tái chế có chất tương thích Engage POE.Khả năng tương thích tăng gấp ba lần độ giãn dài khi đứt từ 130% lên 450%.(Ảnh: Dow Chemical)
Khi tái chế nhựa trở thành một thị trường đang phát triển trên toàn thế giới, các loại nhựa và phụ gia tương thích ngày càng được sử dụng để giải quyết các vấn đề về nhựa lai trong các lĩnh vực như bao bì và sản phẩm tiêu dùng, xây dựng, nông nghiệp và ô tô.Cải thiện hiệu suất vật liệu, cải thiện quá trình xử lý, giảm chi phí và tác động đến môi trường là một trong những thách thức chính, trong đó các loại nhựa tiêu dùng phổ biến như polyolefin và PET đang dẫn đầu.
Rào cản lớn đối với việc sử dụng vật liệu tái chế là việc phân loại các loại nhựa không tương thích tốn kém và tốn thời gian.Bằng cách cho phép các loại nhựa không tương thích được trộn tan, các chất tương thích giúp giảm nhu cầu phân tách và cho phép các nhà sản xuất vật liệu sản xuất các sản phẩm chất lượng cao hơn, đồng thời tăng hàm lượng tái chế và tiếp cận các nguồn mới có chất lượng thấp và chi phí thấp để giảm chi phí.
Các chất tương thích có thể tái chế này bao gồm chất đàn hồi polyolefin đặc biệt, copolyme khối styrenic, polyolefin biến đổi về mặt hóa học và các chất phụ gia dựa trên hóa học nhôm titan.Những đổi mới khác cũng đã xuất hiện.Tất cả đều được kỳ vọng sẽ chiếm vị trí trung tâm tại các triển lãm thương mại sắp tới.
Theo Dow, Engage POE và Infuse OBC phù hợp nhất để tương thích với HDPE, LDPE và LLDPE với polypropylen do khung PE và alpha olefin đóng vai trò là chất kết hợp.(Ảnh: Dow Chemical)
Các chất đàn hồi polyolefin đặc biệt (POE) và các chất dẻo polyolefin (POP), ban đầu được giới thiệu để cải thiện các đặc tính của polyolefin như độ bền va đập và độ bền kéo, đã phát triển thành chất tương thích cho PE và PP tái chế, đôi khi cũng được sử dụng với các vật liệu khác như PET hoặc PET.nylon.
Các sản phẩm này bao gồm Engage POE của Dow, một chất đồng trùng hợp ngẫu nhiên comonomer ethylene-alpha-olefin được truyền qua OBC, một chất đồng trùng hợp olefin xen kẽ khối cứng-mềm, và Exxon Mobil Vistamaxx Propylene-Ethylene và Exact Ethylene-Octene POP.
Jesús Cortes, nhà phát triển thị trường tại ExxonMobil Product Solutions, cho biết những sản phẩm này được bán cho các nhà tái chế/hợp chất nhựa và các nhà tái chế khác, đồng thời lưu ý rằng khả năng tương thích có thể là công cụ giúp các nhà tái chế khai thác sự lây nhiễm chéo và các tác nhân chính có chi phí thấp cho dòng polyolefin.Han Zhang, Giám đốc Phát triển bền vững Toàn cầu về Bao bì và Nhựa Đặc biệt tại Công ty Hóa chất Dow, cho biết: “Khách hàng của chúng tôi được hưởng lợi từ việc tạo ra sản phẩm cuối cùng chất lượng cao hơn với khả năng tiếp cận nguồn tái chế rộng hơn.Chúng tôi phục vụ các nhà chế biến sử dụng chất tương thích để tăng hàm lượng tái chế trong khi vẫn duy trì khả năng sản xuất.”
“Khách hàng của chúng tôi được hưởng lợi từ việc tạo ra sản phẩm cuối cùng có chất lượng cao hơn đồng thời có quyền truy cập vào nguồn tái chế rộng hơn”.
ExxonMobil' Cortés đã xác nhận rằng các loại Vistamaxx và Exact tương tự phù hợp cho việc biến đổi nhựa nguyên chất cũng có thể được sử dụng để đảm bảo khả năng tương thích với nhựa tái chế.Ông lưu ý rằng các polyme Vistamaxx làm cho nhựa HDPE, LDPE và LLDPE tương thích với polypropylen, đồng thời bổ sung thêm rằng do tính phân cực của các polyme như PET hoặc nylon, cần phải ghép loại Vistamaxx để tạo ra các polyolefin tương thích với các polyme đó.“Ví dụ: chúng tôi đã làm việc với một số nhà sản xuất hỗn hợp để ghép Vistamaxx nhằm tạo ra polyolefin tương thích với nylon đồng thời hướng tới duy trì những cải tiến về hiệu suất mà polyme Vistamaxx có thể mang lại cho các công thức hợp chất.”
Cơm.1 Biểu đồ MFR hiển thị các màu hỗn hợp của nhựa HDPE và polypropylene tái chế có và không có chất phụ gia Vistamaxx.(Nguồn: ExxonMobil)
Theo Cortez, khả năng tương thích có thể được xác nhận bằng các đặc tính cơ học được cải thiện, chẳng hạn như khả năng chống va đập rất được mong đợi.Tăng tính lưu loát cũng rất quan trọng khi tái sử dụng vật liệu.Một ví dụ là sự phát triển của công thức ép phun cho dòng chai HDPE.Ông lưu ý rằng tất cả các chất đàn hồi đặc biệt hiện nay đều có công dụng của chúng.“Mục đích của cuộc thảo luận không phải là so sánh hiệu suất tổng thể của chúng mà là để chọn ra công cụ tốt nhất cho một dự án cụ thể.”
Ví dụ, ông nói: “Khi PE tương thích với PP, chúng tôi tin rằng Vistamaxx sẽ mang lại kết quả tốt nhất.Nhưng thị trường cũng cần cải thiện khả năng chống va đập và nhựa dẻo ethylene-octene có thể phù hợp khi tìm kiếm độ bền ở nhiệt độ thấp.”
Cortez nói thêm: “Các loại nhựa dẻo Ethylene-octene như loại Exact hoặc Dow's Engage và Vistamaxx của chúng tôi có mức tải rất giống nhau."
Zhang của Dow giải thích rằng mặc dù sự hiện diện của polypropylene trong HDPE thường làm tăng độ cứng được đo bằng mô đun uốn, nhưng nó làm suy giảm các đặc tính được đo bằng độ bền và độ giãn dài khi kéo do sự không tương thích của hai thành phần.Việc sử dụng các chất tương thích trong hỗn hợp HDPE/PP này giúp cải thiện sự cân bằng độ cứng/độ nhớt bằng cách giảm sự phân tách pha và cải thiện độ bám dính giữa các bề mặt.
Cơm.2. Biểu đồ cường độ va đập thể hiện các hỗn hợp màu khác nhau của nhựa HDPE và polypropylen tái chế, có và không có phụ gia Vistamaxx.(Nguồn: ExxonMobil)
Theo Zhang, Engage POE và Infuse OBC phù hợp nhất để làm cho HDPE, LDPE và LLDPE tương thích với polypropylen nhờ khung PE và comonomer alpha-olefin.Là chất phụ gia cho hỗn hợp PE/PP, chúng thường được sử dụng với lượng từ 2% đến 5% tính theo trọng lượng.Zhang lưu ý rằng bằng cách cải thiện sự cân bằng giữa độ cứng và độ bền, các chất tương thích Engage POE như Lớp 8100 có thể mang lại nhiều giá trị hơn cho hỗn hợp PE/PP được tái chế cơ học, bao gồm cả dòng thải có hàm lượng PE và PP cao.Các ứng dụng bao gồm các bộ phận ô tô đúc phun, thùng sơn, thùng rác, hộp đóng gói, pallet và đồ gỗ ngoài trời.
Thị trường cần cải thiện hiệu suất va đập và nhựa dẻo ethylene octene có thể đóng một vai trò khi cần độ bền va đập ở nhiệt độ thấp.
Ông nói thêm: “Việc bổ sung chỉ có 3 wt.% Engage 8100 tăng gấp ba lần độ bền va đập và độ giãn dài khi kéo của hỗn hợp HDPE/PP 70/30 không tương thích trong khi vẫn giữ được mô đun cao hơn do thành phần PP mang lại,” ông nói thêm, đối với yêu cầu về độ dẻo ở nhiệt độ thấp, Engage POE cung cấp độ bền va đập ở nhiệt độ môi trường xung quanh do nhiệt độ chuyển thủy tinh cực thấp.
Nói về chi phí của các chất đàn hồi đặc biệt này, Cortez của ExxonMobil cho biết: “Trong chuỗi giá trị tái chế có tính cạnh tranh cao, điều quan trọng là phải cân bằng giữa chi phí và hiệu suất.Với polyme Vistamaxx, hiệu suất của nhựa tái chế có thể được cải thiện, cho phép sử dụng nhựa này trong các ứng dụng mà nhà tái chế có thể đạt được giá trị kinh tế cao hơn.”đồng thời đáp ứng nhu cầu về vật liệu hiệu suất cao. Do đó, các nhà tái chế có thể có nhiều cơ hội hơn để tiếp thị nhựa tái chế của họ, thay vì chỉ coi chi phí là động lực chính, cho phép họ tập trung vào hỗn hợp tùy chỉnh và sản lượng.”
“Ngoài khả năng tái chế các polyolefin hỗn hợp, chúng tôi cũng đang nỗ lực thúc đẩy việc tái chế các hỗn hợp khác nhau như polyolefin với các loại nhựa kỹ thuật như nylon và polyester.Chúng tôi đã cung cấp một số polyme chức năng, nhưng các giải pháp mới vẫn đang được phát triển.đang được tích cực phát triển để giải quyết các hỗn hợp nhựa khác nhau được tìm thấy trong các ứng dụng đóng gói, cơ sở hạ tầng, vận tải và tiêu dùng.”
Copolyme khối styrene và polyolefin biến đổi về mặt hóa học là những loại vật liệu khác đã nhận được sự chú ý như chất tương thích để tăng cường và cải thiện khả năng tương thích của nhựa tái chế.
Kraton Polymers cung cấp nền tảng copolyme khối CirKular+ styrenic chứa các chất phụ gia nâng cao hiệu suất để tái chế và tái chế nhựa.Julia Strin, giám đốc tiếp thị chiến lược toàn cầu của Kraton Specialty Polymers, chỉ ra hai loạt năm cấp độ: Dòng tương thích CirKular+ (C1000, C1010, C1010) và Dòng nâng cao hiệu suất CirKular+ (C2000 và C3000).Các chất phụ gia này là một loạt các copolyme khối dựa trên styrene và ethylene/butylene (SEBS).Chúng có các đặc tính cơ học đặc biệt, bao gồm độ bền va đập cao ở nhiệt độ phòng hoặc nhiệt độ đông lạnh, tính linh hoạt để thích ứng với độ cứng và đặc tính va đập, cải thiện khả năng chống nứt do ứng suất và cải thiện khả năng xử lý.Các sản phẩm của Thông tư + cũng cung cấp khả năng tương thích đa loại nhựa cho chất thải nhựa nguyên chất, PCR và PIR.Tùy thuộc vào loại, chúng có thể được sử dụng trong PP, HDPE, LDPE, LLDPE, LDPE, PS và HIPS, cũng như các loại nhựa phân cực như EVOH, PVA và EVA.
“Chúng tôi đã chứng minh rằng có thể tái chế rác thải nhựa hỗn hợp polyolefin và tái chế thành các sản phẩm có giá trị hơn”.
Stryn cho biết: “Các chất phụ gia có thể tái chế hoàn toàn của CirKular+ cho phép tái sử dụng PCR bằng cách cải thiện các tính chất cơ học và hỗ trợ thiết kế các sản phẩm vật liệu đơn chất dựa trên polyolefin, từ đó tối đa hóa hàm lượng PCR lên hơn 90%.nhựa chưa biến tính.Thử nghiệm đã chỉ ra rằng các sản phẩm CirKular+ có thể được xử lý nhiệt tới năm lần để sử dụng thường xuyên hơn.”
Dòng thiết bị mở rộng CirKular+ là thiết bị mở rộng đa nhựa để nâng cấp các luồng phục hồi PCR và PIR hỗn hợp, thường được thêm vào ở mức 3% đến 5%.Hai ví dụ về tái chế chất thải hỗn hợp bao gồm mẫu hỗn hợp đúc phun 76%-PCR HDPE + 19%-PCR PET + 5% Kraton+ C1010 và mẫu 72%-PCR PP + 18%-PCR PET + 10% Kraton+ C1000..Trong các ví dụ này, độ bền va đập của Izod có khía đã tăng lần lượt là 70% và 50%, đồng thời độ bền chảy tăng lên 40% và 30%, đồng thời duy trì độ cứng và cải thiện khả năng xử lý.Hỗn hợp PCR LDPE-PET cũng cho thấy hiệu suất tương tự.Những sản phẩm này cũng có hiệu quả trên nylon và ABS.
Dòng sản phẩm nâng cao hiệu suất CirKular+ được thiết kế để nâng cấp các dòng PCR và PIR hỗn hợp theo chu kỳ của polyolefin và polystyrene ở mức bổ sung thông thường từ 3% đến 10%.Thử nghiệm ép phun thành công gần đây: 91%-PCR PP + 9% Kraton+ C2000.Công thức này cải thiện 110% sự cân bằng mô đun tác động so với các sản phẩm cạnh tranh.“Các ứng dụng rPP cao cấp trong ô tô và ứng dụng công nghiệp đòi hỏi loại cải tiến này.Điều này cũng có thể được áp dụng cho bao bì, nhưng với những yêu cầu ít nghiêm ngặt hơn, lượng C2000 sẽ giảm đi”, Streen nói.
Stryn cho biết Kraton+ có thể được trộn sẵn hoặc trộn khô với nhựa tái chế trước khi đúc, ép đùn hoặc là một phần của quy trình tái chế.Kể từ khi ra mắt CirKular+ vài năm trước, công ty đã sớm được áp dụng trong các lĩnh vực như pallet công nghiệp, bao bì thực phẩm và đồ uống, linh kiện ô tô và ghế ô tô trẻ em.CirKular+ cũng có thể được sử dụng trong nhiều ứng dụng quy trình khác nhau bao gồm ép phun hoặc ép nén, ép đùn, đúc quay và kết hợp.
Polybond 3150/3002 là một phần của dòng sản phẩm polyolefin biến đổi hóa học Polybond của SI Group và có thể được sử dụng làm chất kết dính và chất phụ gia tương thích.Nó là một loại polypropylen ghép anhydrit maleic làm cho polypropylen tái chế tương thích với tất cả các loại nylon.Theo John Yun, giám đốc kỹ thuật và hỗ trợ kỹ thuật, ở mức sử dụng thông thường là 5%, nó thể hiện độ bền va đập Izod cao hơn gấp ba lần và độ bền va đập ngược của Izod.Irfaan Foster, giám đốc phát triển thị trường, lưu ý ứng dụng ban đầu là cách âm ô tô.Gần đây hơn, nó đã được sử dụng trong hỗn hợp polypropylen và nylon tái chế cho các tấm sàn, các bộ phận dưới mui xe và phía sau bảng điều khiển.
Một loại khác là Polybond 3029, một loại polyetylen mật độ cao ghép anhydrit maleic được giới thiệu cách đây hai năm như một chất phụ gia để cải thiện khả năng tương thích của vật liệu tổng hợp gỗ-nhựa.Theo Yun, có vẻ như công ty đang đi đúng hướng để tương thích với hỗn hợp PCR/HDPE nguyên chất 50/50.
Một loại chất tương thích khác dựa trên hóa học titan-nhôm, chẳng hạn như chất xúc tác titanate (Ti) và zirconate (Zr) do Kenrich Petrochemicals cung cấp và bán cho các nhà sản xuất hỗn hợp và đúc khuôn.Các sản phẩm của công ty bao gồm một chất xúc tác mới ở dạng masterbatch hoặc dạng bột, hoạt động như một chất phụ gia tương thích cho nhiều loại polyme, bao gồm polyolefin, nhựa sinh học như PET, PVC và PLA.Theo chủ tịch và đồng sở hữu Sal Monte của Kenrich, việc sử dụng nó trong các hỗn hợp PCR như PP/PET/PE đang được đà phát triển.Điều này được báo cáo là giúp tăng năng suất ép đùn và giảm thời gian chu kỳ ép phun.
Các hạt Ken-React CAPS KPR 12/LV và bột Ken-React KPR 12/HV được báo cáo là có khả năng khôi phục PCR về trạng thái ban đầu.Monte cho biết sản phẩm này là kết quả của việc kết hợp chất xúc tác alkoxy titanate LICA 12 mới của công ty với chất xúc tác kim loại hỗn hợp “hiệu quả hơn về mặt chi phí”.“Chúng tôi cung cấp hạt CAPS KPR 12/LV với số lượng từ 1,5% đến 1,75% tổng trọng lượng của tất cả vật liệu tái chế được thêm vào thùng, giống như masterbatch và giảm nhiệt độ xử lý từ 10-20% để duy trì độ cắt của hỗn hợp phản ứng.Chúng hoạt động ở cấp độ nanomet, do đó cần có lực cắt phản ứng của hỗn hợp và quá trình tan chảy đòi hỏi mô-men xoắn cao.”
Monte cho biết các chất phụ gia này là chất tương thích hiệu quả cho các polyme phụ gia như LLDPE và PP và các polycondensate như PET, chất độn hữu cơ và vô cơ cũng như nhựa sinh học như PLA.Các kết quả điển hình bao gồm giảm 9% nhiệt độ ép đùn, ép phun và đúc thổi và tăng 20% tốc độ xử lý đối với hầu hết các loại nhựa nhiệt dẻo không hàn.Kết quả tương tự cũng đạt được với hỗn hợp LDPE/PP tái chế 80/20%.Trong một trường hợp, 1,5% CAPS KPR 12/LV đã được sử dụng để đảm bảo khả năng tương thích của ba loại nhựa PIR: màng hợp nhất LLDPE chia độ, nắp copolyme polypropylen đúc phun hỗn hợp 20-35 MFI và bao bì gấp thực phẩm PET định hình nhiệt.Nghiền hỗn hợp PP/PET/PE thành kích thước 1/4”.lên đến ½ inch.Mảnh và tan chảy được trộn vào các viên ép phun.
Công nghệ phụ gia diblock được cấp bằng sáng chế của Interface Polymers được cho là đã khắc phục được tính không tương thích vốn có của polyolefin ở cấp độ phân tử, cho phép chúng được xử lý.(Ảnh: polyme giao diện)
Doanh nghiệp phân phối SACO AEI Polymers là nhà phân phối độc quyền của Fine-Blend tại Trung Quốc, chuyên sản xuất nhiều loại chất tương thích cho polypropylen, nylon, PET, nhựa nhiệt kỹ thuật và polyme sinh học như PLA và PBAT, bao gồm hỗn hợp tái chế, phụ gia và chất mở rộng chuỗi.giám đốc đơn vị kinh doanh Mike McCormach cho biết.Các chất phụ trợ bao gồm các chất tương hợp không phản ứng, chủ yếu là copolyme khối và ghép hoặc copolyme ngẫu nhiên không tham gia phản ứng hóa học khi trộn polyme.BP-1310 là một ví dụ trong đó mức bổ sung từ 3% đến 5% cải thiện khả năng tương thích của hỗn hợp tái chế polypropylen và polystyrene.Một chất phụ gia để cải thiện tính tương thích của hỗn hợp PE/PS tái chế đang được phát triển.
Các chất tương thích phản ứng Fine-Blend cải thiện khả năng tương thích bằng cách phản ứng hóa học với polyme nguyên chất trong quá trình trộn, bao gồm ECO-112O cho PET, polycarbonate và nylon tái chế;HPC-2 cho chất tương thích ABS và PET tái chế;và SPG-02 để sản xuất polypropylene và polypropylene tái chế.Tương thích với PETMcCormach cho biết, chúng chứa các nhóm epoxy có thể phản ứng với các nhóm hydroxyl của polyester tái chế để cải thiện độ bền và khả năng tương thích.Ngoài ra còn có CMG9801, một loại polypropylen ghép anhydrit maleic có thể phản ứng với các nhóm amino của nylon.
Kể từ năm 2016, công ty Interface Polymers Ltd. của Anh đã phát triển công nghệ phụ gia copolyme Polarfin diblock độc quyền của mình, được cho là đã khắc phục được tính không tương thích phân tử vốn có của polyolefin, cho phép chúng được tái chế.Các chất phụ gia diblock này thích hợp cho các hợp chất, tấm và màng polyetylen và polypropylen nguyên chất và tái chế.
Một nhà sản xuất phim lớn đang thực hiện một dự án xử lý phim nhiều lớp mà không làm giảm năng suất đáng kể.Giám đốc Phát triển Kinh doanh Simon Waddington cho biết ngay cả ở mức tải thấp, Polarfin đã loại bỏ hiện tượng tạo keo, một vấn đề phổ biến cản trở việc tái chế màng polyolefin bằng nhựa pha trộn tái chế.“Chúng tôi đã chứng minh thành công rằng chất thải nhựa hỗn hợp polyolefin có thể được tái chế và tái chế thành các sản phẩm có giá trị hơn bằng cách sử dụng công nghệ phụ gia Polarfin của chúng tôi.”
Theo Cortes của ExxonMobil, khả năng tương thích (ví dụ Vistamaxx với PE/PP tái chế) có thể được chứng minh bằng các đặc tính cơ học được cải thiện như khả năng chống va đập.(Ảnh: ExxonMobil)
Trong việc ghép vít đôi, hầu hết các kỹ sư đều nhận ra lợi thế của việc có thể cấu hình các phần tử vít.Đây là những điều bạn cần biết về việc sắp xếp các phần nhóm.
Tìm kiếm các mô hình không gian và/hoặc thời gian để cung cấp manh mối khi điều tra các khiếm khuyết về chất lượng liên kết hoặc xác định nguyên nhân gốc rễ của các vấn đề xử lý.Chiến lược xác định và điều trị nguyên nhân có thể xác định được trước tiên là xác định xem vấn đề đó là mãn tính hay tạm thời.
Insight Polymers & Complexers sử dụng kiến thức chuyên môn về hóa học polyme để phát triển các vật liệu thế hệ tiếp theo.
Thời gian đăng: 28-07-2023