سازگار کننده ها پردازش و فرآوری رزین های مخلوط را تسهیل می کنند |فناوری پلاستیک

سازگارکننده‌ها در بهبود خواص کلیدی مانند تعادل ضربه/سفتی مخلوط‌های PCR و PIR پلی اولفین‌ها و سایر پلاستیک‌ها مؤثر بوده‌اند.#توسعه پایدار
نمونه HDPE/PP بازیافت شده بدون سازگار کننده Dow Engage (بالا) و نمونه HDPE/PP بازیافت شده با سازگار کننده Engage POE.سازگاری سه برابر افزایش طول در شکست از 130٪ به 450٪.(عکس: داو کیمیکال)
همانطور که بازیافت پلاستیک به یک بازار رو به رشد در سراسر جهان تبدیل می شود، رزین ها و افزودنی های سازگار به طور فزاینده ای برای حل مشکلات رزین هیبریدی در زمینه هایی مانند بسته بندی و محصولات مصرفی، ساخت و ساز، کشاورزی و خودرو استفاده می شوند.بهبود عملکرد مواد، بهبود پردازش و کاهش هزینه‌ها و اثرات زیست‌محیطی از جمله چالش‌های کلیدی هستند که پلاستیک‌های مصرف‌کننده اصلی مانند پلی اولفین‌ها و PET پیشرو هستند.
یک مانع بزرگ برای استفاده از مواد بازیافتی جداسازی پرهزینه و وقت گیر پلاستیک های ناسازگار است.با اجازه دادن به پلاستیک های ناسازگار برای مخلوط شدن با ذوب، سازگار کننده ها به کاهش نیاز به جداسازی کمک می کنند و تولید کنندگان مواد را قادر می سازند تا محصولات با کیفیت بالاتر تولید کنند، در عین حال محتوای بازیافتی را افزایش می دهند و به منابع جدید با کیفیت پایین و کم هزینه برای کاهش هزینه ها دسترسی پیدا می کنند.
این سازگار کننده های قابل بازیافت شامل الاستومرهای پلی اولفین ویژه، کوپلیمرهای بلوک استایرنیک، پلی اولفین های اصلاح شده شیمیایی و افزودنی های مبتنی بر شیمی آلومینیوم تیتانیوم است.نوآوری های دیگری نیز ظاهر شده است.انتظار می‌رود که همه در نمایشگاه‌های تجاری آتی در کانون توجه قرار گیرند.
به گفته داو، Engage POE و Infuse OBC برای سازگاری HDPE، LDPE و LLDPE با پلی پروپیلن به دلیل وجود ستون فقرات PE و الفین های آلفا به عنوان کومونومر، بهترین گزینه هستند.(عکس: داو کیمیکال)
الاستومرهای تخصصی پلی اولفین (POE) و پلاستومرهای پلی الفین (POP) که در ابتدا برای بهبود خواص پلی اولفین ها مانند ضربه و استحکام کششی معرفی شدند، به عنوان سازگار کننده هایی برای پلی اتیلن بازیافتی و PP تکامل یافته اند که گاهی اوقات با مواد دیگری مانند PET یا PET نیز استفاده می شود.نایلون
این محصولات عبارتند از Dow's Engage POE، یک کوپلیمر تصادفی کومونومر اتیلن آلفا-الفین تزریق شده با OBC، یک کوپلیمر الفین متناوب بلوک سخت نرم، و Exxon Mobil Vistamaxx Propylene-Ethylene و Exact Ethylene-Octene POP.
جسوس کورتس، توسعه‌دهنده بازار در ExxonMobil Product Solutions، گفت که این محصولات به بازیافت‌کنندگان/ترکیب‌کننده‌های پلاستیک و سایر بازیافت‌کنندگان فروخته می‌شوند، و خاطرنشان کرد که سازگاری می‌تواند ابزاری برای کمک به بازیافت‌کنندگان در بهره‌برداری از آلودگی متقاطع و عوامل کلیدی بالقوه کم هزینه برای جریان‌های پلی‌الفین باشد.هان ژانگ، مدیر پایداری جهانی برای بسته‌بندی و پلاستیک‌های تخصصی در شرکت شیمیایی داو، می‌گوید: «مشتریان ما از ایجاد محصول نهایی با کیفیت بالاتر با دسترسی به جریان بازیافت گسترده‌تر سود می‌برند.ما به پردازنده‌هایی خدمت می‌کنیم که از سازگارکننده‌ها برای افزایش محتوای بازیافتی و در عین حال حفظ قابلیت تولید استفاده می‌کنند.»
"مشتریان ما از ایجاد محصول نهایی با کیفیت بالاتر و در عین حال دسترسی به جریان بازیافت گسترده تر سود می برند."
ExxonMobil' Cortés تأیید کرده است که از همان گریدهای Vistamaxx و Exact مناسب برای اصلاح رزین بکر نیز می توان برای اطمینان از سازگاری با پلاستیک های بازیافتی استفاده کرد.وی با اشاره به اینکه پلیمرهای Vistamaxx باعث سازگاری HDPE، LDPE و LLDPE با پلی پروپیلن می شود، افزود: به دلیل قطبیت پلیمرهایی مانند PET یا نایلون، پیوند گرید Vistamaxx برای سازگاری پلی اولفین ها با این گونه پلیمرها الزامی است.به عنوان مثال، ما با چندین ترکیب کننده کار کرده ایم تا Vistamaxx را پیوند بزنیم تا پلی اولفین ها را با نایلون سازگار کنیم، در حالی که هدف آن حفظ بهبود عملکردی است که پلیمرهای Vistamaxx می توانند در فرمولاسیون های ترکیبی ایجاد کنند.
برنج.1 نمودار MFR که رنگ های مخلوط HDPE بازیافتی و پلی پروپیلن را با و بدون افزودنی Vistamaxx نشان می دهد.(منبع: ExxonMobil)
به گفته کورتز، سازگاری را می توان با بهبود خواص مکانیکی، مانند مقاومت در برابر ضربه بسیار مطلوب تأیید کرد.افزایش سیالیت نیز هنگام استفاده مجدد از مواد مهم است.به عنوان مثال، توسعه فرمول‌های قالب‌گیری تزریقی برای جریان‌های بطری HDPE است.او خاطرنشان می کند که تمام الاستومرهای تخصصی موجود امروزه کاربردهای خود را دارند."هدف از بحث مقایسه عملکرد کلی آنها نیست، بلکه انتخاب بهترین ابزار برای یک پروژه خاص است."
به عنوان مثال، او گفت: "وقتی PE با PP سازگار است، ما معتقدیم که Vistamaxx بهترین نتایج را می دهد.اما بازار به مقاومت در برابر ضربه نیز نیاز دارد و پلاستومرهای اتیلن-اکتن ممکن است برای چقرمگی در دمای پایین مناسب باشند.
کورتز افزود: «پلاستومرهای اتیلن-اکتن مانند گریدهای Exact یا Dow's Engage و Vistamaxx دارای سطوح بار بسیار مشابه هستند.
Dow's Zhang توضیح داد که در حالی که وجود پلی پروپیلن در HDPE به طور کلی سفتی را همانطور که توسط مدول خمشی اندازه گیری می شود افزایش می دهد، به دلیل ناسازگاری این دو جزء، خواص اندازه گیری شده توسط چقرمگی و کشیدگی کششی را کاهش می دهد.استفاده از سازگارکننده‌ها در این مخلوط‌های HDPE/PP با کاهش جداسازی فازها و بهبود چسبندگی سطحی، تعادل سختی/ویسکوزیته را بهبود می‌بخشد.
برنج.2. نمودار قدرت ضربه که ترکیب رنگ های مختلف HDPE بازیافتی و پلی پروپیلن را با و بدون افزودنی Vistamaxx نشان می دهد.(منبع: ExxonMobil)
به گفته Zhang، Engage POE و Infuse OBC به دلیل وجود ستون فقرات PE و کومونومر آلفا الفین برای سازگاری HDPE، LDPE و LLDPE با پلی پروپیلن بهترین گزینه هستند.به عنوان افزودنی برای مخلوط های PE/PP، معمولاً در مقادیر 2 تا 5 درصد وزنی استفاده می شوند.Zhang خاطرنشان کرد که با بهبود تعادل سختی و چقرمگی، سازگارکننده‌های Engage POE مانند Grade 8100 می‌توانند ارزش بیشتری را برای مخلوط‌های PE/PP بازیافت‌شده مکانیکی، از جمله جریان‌های زباله با PE و PP بالا فراهم کنند.کاربردها شامل قطعات خودرو قالب گیری تزریقی، قوطی رنگ، سطل زباله، جعبه بسته بندی، پالت و مبلمان فضای باز است.
بازار به بهبود عملکرد ضربه ای نیاز دارد و پلاستومرهای اتیلن اکتن می توانند در مواقعی که چقرمگی ضربه در دمای پایین مورد نیاز است نقش داشته باشند.
وی افزود: تنها 3 وزن اضافه شده است.% Engage 8100 استحکام ضربه و ازدیاد کششی ترکیب ناسازگار HDPE/PP 70/30 را سه برابر کرد در حالی که مدول بالاتری را که جزء PP ایجاد می‌کند، حفظ کرد. به دلیل دمای بسیار پایین انتقال شیشه ای.
کورتز از ExxonMobil در مورد هزینه این الاستومرهای تخصصی گفت: «در زنجیره ارزش بازیافت بسیار رقابتی، تعادل هزینه و عملکرد مهم است.با پلیمرهای Vistamaxx می توان عملکرد رزین های بازیافتی را بهبود بخشید و به رزین ها اجازه می دهد در کاربردهایی استفاده شوند که بازیافت ها می توانند ارزش اقتصادی بالاتری کسب کنند.در حالی که تقاضا برای مواد با کارایی بالا را برآورده می‌کند. در نتیجه، بازیافت‌کنندگان می‌توانند فرصت‌های بیشتری برای بازاریابی پلاستیک‌های بازیافتی خود داشته باشند، نه صرفاً هزینه به عنوان محرک اصلی، که به آنها اجازه می‌دهد بر ترکیب‌ها و توان عملیاتی سفارشی تمرکز کنند.
«علاوه بر توانایی بازیافت پلی اولفین های ترکیبی، ما همچنین برای ترویج بازیافت مخلوط های مختلف مانند پلی اولفین ها با پلاستیک های مهندسی مانند نایلون و پلی استر کار می کنیم.ما تعدادی پلیمر کاربردی ارائه کرده‌ایم، اما راه‌حل‌های جدید هنوز در حال توسعه هستند.به طور فعال برای رسیدگی به مخلوط‌های پلاستیکی مختلف موجود در بسته‌بندی، زیرساخت، حمل و نقل و کاربردهای مصرف‌کننده توسعه می‌یابند.
کوپلیمرهای بلوک استایرن و پلی الفین های اصلاح شده شیمیایی از دیگر انواع موادی هستند که به عنوان سازگار کننده برای تقویت و بهبود سازگاری رزین های بازیافتی مورد توجه قرار گرفته اند.
Kraton Polymers پلتفرم کوپلیمر بلوک استایرنی CirKular+ حاوی افزودنی های افزایش دهنده عملکرد را برای بازیافت و بازیافت پلاستیک ارائه می دهد.جولیا استرین، مدیر بازاریابی استراتژیک جهانی برای پلیمرهای تخصصی Kraton، به دو سری از پنج درجه اشاره می کند: سری سازگاری CirKular+ (C1000، C1010، C1010) و سری CirKular+ Performance Enhancement (C2000 و C3000).این افزودنی ها طیفی از کوپلیمرهای بلوکی بر پایه استایرن و اتیلن/بوتیلن (SEBS) هستند.آنها دارای خواص مکانیکی استثنایی هستند، از جمله استحکام ضربه ای بالا در دمای اتاق یا دمای برودتی، انعطاف پذیری برای انطباق با خواص سفتی و ضربه، بهبود مقاومت در برابر ترک خوردگی استرس و بهبود فرآیند پذیری.محصولات Circular+ همچنین سازگاری چند رزینی را برای زباله های پلاستیکی بکر، PCR و PIR فراهم می کنند.بسته به درجه، آنها را می توان در PP، HDPE، LDPE، LLDPE، LDPE، PS و HIPS و همچنین رزین های قطبی مانند EVOH، PVA و EVA استفاده کرد.
ما نشان داده‌ایم که می‌توان زباله‌های پلاستیکی مخلوط پلی‌الفین را بازیافت کرد و آن‌ها را به محصولات با ارزش‌تر بازیافت کرد.»
Stryn گفت: «افزودنی‌های کاملاً قابل بازیافت CirKular+ امکان استفاده مجدد از PCR را با بهبود خواص مکانیکی و پشتیبانی از طراحی محصولات تک ماده مبتنی بر پلی‌الفین فراهم می‌کند و در نتیجه محتوای PCR را تا بیش از 90 درصد به حداکثر می‌رساند».رزین اصلاح نشدهآزمایشات نشان داده است که محصولات CirKular+ را می‌توان تا پنج بار برای استفاده بیشتر تحت عملیات حرارتی قرار داد.
طیف گسترده‌کننده‌های CirKular+، منبسط‌کننده‌های چند رزینی برای ارتقاء جریان‌های بازیابی مخلوط PCR و PIR هستند که معمولاً بین 3 تا 5 درصد اضافه می‌شوند.دو نمونه از بازیافت زباله مخلوط شامل نمونه کامپوزیت قالب‌گیری تزریقی 76%-PCR HDPE + 19%-PCR PET + 5% Kraton+ C1010 و نمونه 72%-PCR PP + 18%-PCR PET + 10% Kraton+ C1000 است..در این نمونه‌ها، مقاومت ضربه‌ای بریدگی Izod به ترتیب 70 و 50 درصد افزایش یافت و استحکام تسلیم 40 درصد و 30 درصد افزایش یافت، در حالی که سفتی حفظ شد و فرآیندپذیری بهبود یافت.مخلوط های PCR LDPE-PET نیز عملکرد مشابهی را نشان دادند.این محصولات روی نایلون و ABS نیز موثر هستند.
سری CirKular+ Performance Enhancement برای ارتقاء جریان های PCR مخلوط حلقوی و PIR پلی اولفین ها و پلی استایرن در سطوح افزودنی معمولی 3 تا 10 درصد طراحی شده است.آزمایش قالب گیری تزریقی موفق اخیر: 91% -PCR PP + 9% Kraton + C2000.این فرمول 110 درصد بهبودی در تعادل مدول ضربه نسبت به محصولات رقیب دارد.«کاربردهای rPP پیشرفته در کاربردهای خودروسازی و صنعتی نیازمند این نوع بهبود هستند.این می تواند در مورد بسته بندی نیز اعمال شود، اما با الزامات سخت گیرانه کمتر، مقدار C2000 کاهش می یابد.
Stryn می‌گوید Kraton+ را می‌توان قبل از قالب‌گیری، اکستروژن یا به عنوان بخشی از فرآیند بازیافت، با پلاستیک بازیافتی پیش‌آمیخته یا خشک کرد.از زمان راه‌اندازی CirKular+ در چند سال پیش، این شرکت در زمینه‌هایی مانند پالت‌های صنعتی، بسته‌بندی مواد غذایی و نوشیدنی، قطعات خودرو و صندلی‌های ماشین کودک به پذیرش اولیه دست یافته است.CirKular+ همچنین می تواند در کاربردهای مختلف فرآیندی از جمله قالب گیری تزریقی یا فشرده سازی، اکستروژن، قالب گیری چرخشی و ترکیب استفاده شود.
Polybond 3150/3002 بخشی از طیف گسترده پلی‌الفین‌های اصلاح‌شده شیمیایی Polybond Group SI است و می‌تواند به‌عنوان یک اتصال دهنده و افزودنی سازگاری استفاده شود.این یک پلی پروپیلن پیوندی انیدرید مالئیک است که پلی پروپیلن بازیافتی را با انواع نایلون سازگار می کند.به گفته جان یون، مدیر فنی و پشتیبانی فنی، در سطح استفاده معمولی 5 درصد، بیش از سه برابر مقاومت ضربه ای بریدگی Izod و قدرت ضربه معکوس Izod را نشان می دهد.عرفان فاستر، مدیر توسعه بازار، خاطرنشان می کند که کاربرد اولیه عایق صوتی خودرو است.اخیراً در ترکیبات پلی پروپیلن بازیافتی و نایلون برای پانل های کف، اجزای زیرپوش و پشت داشبورد استفاده شده است.
گرید دیگر Polybond 3029 است، پلی اتیلن با چگالی بالا پیوندی انیدرید مالئیک که دو سال پیش به عنوان افزودنی برای بهبود سازگاری کامپوزیت های چوب پلاستیک معرفی شد.به گفته یون، به نظر می رسد که این شرکت در مسیر سازگاری با مخلوط 50/50 PCR/HDPE خالص است.
دسته دیگری از سازگار کننده ها بر اساس شیمی تیتانیوم-آلومینیوم هستند، مانند کاتالیزورهای تیتانات (Ti) و زیرکونات (Zr) که توسط پتروشیمی Kenrich ارائه می شوند و به ترکیب کننده ها و قالب دهندگان فروخته می شوند.محصولات این شرکت شامل یک کاتالیزور جدید به صورت مستربچ یا پودر است که به عنوان یک افزودنی سازگاری برای انواع پلیمرها از جمله پلی اولفین ها، پلاستیک های زیستی مانند PET، PVC و PLA عمل می کند.به گفته Sal Monte، رئیس و مالک Kenrich، استفاده از آن در ترکیبات PCR مانند PP/PET/PE در حال افزایش است.این برای افزایش بهره وری اکستروژن و کاهش زمان چرخه قالب گیری تزریق گزارش شده است.
دانه های Ken-React CAPS KPR 12/LV و پودر Ken-React KPR 12/HV گزارش شده است که PCR را به حالت اولیه باز می گرداند.مونت گفت این محصول نتیجه ترکیب کاتالیزور جدید LICA 12 آلکوکسی تیتانات این شرکت با یک کاتالیزور فلزی مخلوط است که مقرون به صرفه تر است.ما گرانول های CAPS KPR 12/LV را در مقادیری از 1.5٪ تا 1.75٪ از وزن کل مواد بازیافتی اضافه شده به سطل زباله، درست مانند مستربچ، ارائه می دهیم و دمای فرآیند را 10-20٪ برای حفظ برش کاهش می دهیم. از مخلوط واکنشآنها در سطح نانومتری عمل می کنند، بنابراین برش واکنشی کامپوزیت مورد نیاز است و مذاب به گشتاور بالایی نیاز دارد.
مونت می‌گوید این افزودنی‌ها سازگارکننده‌های مؤثری برای پلیمرهای افزودنی مانند LLDPE و PP و پلی کندانس‌ها مانند PET، پرکننده‌های آلی و معدنی و پلاستیک‌های زیستی مانند PLA هستند.نتایج معمولی شامل کاهش 9 درصدی دمای اکستروژن، قالب‌گیری تزریقی و قالب‌گیری دمشی و افزایش 20 درصدی سرعت پردازش برای اکثر ترموپلاستیک‌های پر نشده است.نتایج مشابهی با مخلوط 80/20% LDPE/PP بازیافت شده به دست آمد.در یک مورد، 1.5% CAPS KPR 12/LV برای اطمینان از سازگاری سه رزین PIR استفاده شد: فیلم ذوب شده مدرج LLDPE، درب‌های کوپلیمر پلی پروپیلن قالب‌گیری مخلوط تزریقی 20-35 MFI، و بسته‌بندی تاشو مواد غذایی PET ترموفرم شده.مخلوط PP/PET/PE را به اندازه 1/4 اینچ آسیاب کنید.تا ½ اینچپولک ها و مذاب ها در گلوله های قالب گیری تزریقی مخلوط می شوند.
فناوری افزودنی دوبلوک ثبت شده پلیمرهای واسط بر ناسازگاری ذاتی پلی اولفین ها در سطح مولکولی غلبه کرده و به آنها امکان پردازش می دهد.(عکس: پلیمرهای سطحی)
کسب و کار توزیع SACO AEI Polymers توزیع کننده انحصاری Fine-Blend در چین است که طیف گسترده ای از سازگار کننده ها را برای پلی پروپیلن، نایلون، PET، ترموپلاستیک های مهندسی و پلیمرهای زیستی مانند PLA و PBAT، از جمله مخلوط های بازیافتی، افزودنی ها و گسترش دهنده های زنجیره ای تولید می کند.مدیر واحد تجاری مایک مک کورماچ گفت.مواد کمکی شامل سازگار کننده های غیر واکنشی، عمدتاً کوپلیمرهای بلوکی و پیوندی یا کوپلیمرهای تصادفی هستند که هنگام اختلاط پلیمرها در یک واکنش شیمیایی شرکت نمی کنند.BP-1310 نمونه ای است که در آن سطوح افزودنی 3 تا 5 درصد سازگاری مخلوط های بازیافتی پلی پروپیلن و پلی استایرن را بهبود می بخشد.یک افزودنی برای بهبود سازگاری مخلوط‌های PE/PS بازیافتی در دست توسعه است.
سازگارکننده‌های واکنش‌پذیر Fine-Blend سازگاری را با واکنش شیمیایی با پلیمر بکر در طول اختلاط بهبود می‌بخشند، از جمله ECO-112O برای PET بازیافتی، پلی کربنات و نایلون.HPC-2 برای ABS و سازگار کننده PET بازیافتی؛و SPG-02 برای تولید پلی پروپیلن و پلی پروپیلن بازیافتی.سازگار با PETمک کورماچ گفت: آنها حاوی گروه های اپوکسی هستند که می توانند با گروه های هیدروکسیل پلی استر بازیافتی واکنش دهند تا چقرمگی و سازگاری را بهبود بخشند.همچنین CMG9801، پلی پروپیلن پیوندی انیدرید مالئیک وجود دارد که می تواند با گروه های آمینه نایلون واکنش نشان دهد.
از سال 2016، شرکت بریتانیایی Interface Polymers Ltd. فناوری افزودنی کوپلیمر دوبلوک Polarfin اختصاصی خود را توسعه داد که طبق گزارش ها بر ناسازگاری مولکولی ذاتی پلی اولفین ها غلبه کرده و به آنها امکان بازیافت را می دهد.این افزودنی های دی بلوک برای ترکیبات، ورق ها و فیلم های پلی اتیلن و پلی پروپیلن بکر و بازیافتی مناسب هستند.
یک تولید کننده بزرگ فیلم در حال کار بر روی پروژه ای برای پردازش فیلم های چند لایه بدون کاهش قابل توجه بهره وری است.Simon Waddington، مدیر توسعه کسب و کار، گفت که حتی در سطوح بارگذاری پایین، Polarfin ژل شدن را حذف کرده است، یک مشکل رایج که مانع بازیافت فیلم های پلی الفین با استفاده از پلاستیک های مخلوط بازیافت شده است.ما با موفقیت نشان داده‌ایم که زباله‌های پلاستیکی مخلوط پلی‌الفین را می‌توان با استفاده از فناوری افزودنی Polarfin ما بازیافت کرد و به محصولات با ارزش‌تری تبدیل کرد.
با توجه به Cortes ExxonMobil، سازگاری (به عنوان مثال Vistamaxx با PE/PP بازیافت شده) را می توان با بهبود خواص مکانیکی مانند مقاومت در برابر ضربه نشان داد.(عکس: ExxonMobil)
در ترکیب پیچ دوقلو، اکثر مهندسان مزیت قابلیت پیکربندی عناصر پیچ را تشخیص می دهند.در اینجا چیزی است که باید در مورد مرتب سازی بخش های سطل بدانید.
به دنبال الگوهای مکانی و/یا زمانی برای ارائه سرنخ در هنگام بررسی نقص کیفیت پیوند یا تعیین علت اصلی مشکلات پردازش باشید.استراتژی برای شناسایی و درمان یک علت قابل شناسایی این است که ابتدا مشخص شود که آیا مشکل مزمن است یا موقت.
Insight Polymers & Complexers از تخصص خود در شیمی پلیمر برای توسعه مواد نسل بعدی استفاده می کند.