I compatibilizzanti si sono dimostrati efficaci nel migliorare proprietà chiave come l'equilibrio impatto/rigidità delle miscele PCR e PIR di poliolefine e altre plastiche.#sviluppo sostenibile
Campione di HDPE/PP riciclato senza compatibilizzante Dow Engage (in alto) e campione di HDPE/PP riciclato con compatibilizzante Engage POE.La compatibilità ha triplicato l'allungamento a rottura dal 130% al 450%.(Foto: Dow Chemical)
Poiché il riciclaggio della plastica diventa un mercato in crescita a livello mondiale, le resine e gli additivi compatibili vengono sempre più utilizzati per risolvere i problemi delle resine ibride in settori quali imballaggi e prodotti di consumo, edilizia, agricoltura e settore automobilistico.Migliorare le prestazioni dei materiali, migliorare la lavorazione e ridurre i costi e l’impatto ambientale sono tra le sfide principali, con le principali materie plastiche di consumo come le poliolefine e il PET in testa.
Un grande ostacolo all’utilizzo di materiali riciclati è la separazione costosa e dispendiosa in termini di tempo delle plastiche incompatibili.Consentendo la fusione di plastiche incompatibili, i compatibilizzanti aiutano a ridurre la necessità di separazione e consentono ai produttori di materiali di produrre prodotti di qualità superiore, aumentando allo stesso tempo il contenuto riciclato e accedendo a nuove fonti di bassa qualità e a basso costo per ridurre i costi.
Questi compatibilizzanti riciclabili includono elastomeri poliolefinici speciali, copolimeri a blocchi stirenici, poliolefine modificate chimicamente e additivi basati sulla chimica dell'alluminio e del titanio.Sono apparse anche altre innovazioni.Si prevede che tutti saranno al centro della scena nelle prossime fiere.
Secondo Dow, Engage POE e Infuse OBC sono più adatti per la compatibilità di HDPE, LDPE e LLDPE con il polipropilene grazie alla struttura portante del PE e alle alfa olefine come comonomeri.(Foto: Dow Chemical)
Elastomeri poliolefinici speciali (POE) e plastomeri poliolefinici (POP), originariamente introdotti per migliorare le proprietà delle poliolefine come resistenza all'urto e alla trazione, si sono evoluti come compatibilizzanti per PE e PP riciclati, talvolta utilizzati anche con altri materiali come PET o PET.nylon.
Questi prodotti includono Engage POE di Dow, un copolimero casuale di comonomero etilene-alfa-olefina infuso con OBC, un copolimero olefinico alternato a blocchi duro-morbido ed Exxon Mobil Vistamaxx Propilene-Etilene ed Exact Ethylene-Octene POP.
Questi prodotti vengono venduti a riciclatori/compounder di plastica e ad altri riciclatori, ha affermato Jesús Cortes, sviluppatore del mercato presso ExxonMobil Product Solutions, sottolineando che la compatibilità può essere uno strumento per aiutare i riciclatori a sfruttare la contaminazione incrociata e agenti chiave potenzialmente a basso costo per i flussi di poliolefine.Han Zhang, Direttore della sostenibilità globale per gli imballaggi e le materie plastiche speciali presso The Dow Chemical Company, ha dichiarato: “I nostri clienti traggono vantaggio dalla creazione di un prodotto finale di qualità superiore con accesso a un flusso di riciclo più ampio.Serviamo i trasformatori che utilizzano compatibilizzanti per aumentare il contenuto riciclato mantenendo la producibilità.
“I nostri clienti traggono vantaggio dalla creazione di un prodotto finale di qualità superiore pur avendo accesso a un flusso di riciclaggio più ampio”.
ExxonMobil' Cortés ha confermato che gli stessi gradi Vistamaxx ed Exact adatti alla modifica della resina vergine possono essere utilizzati anche per garantire la compatibilità con la plastica riciclata.Ha osservato che i polimeri Vistamaxx rendono HDPE, LDPE e LLDPE compatibili con il polipropilene, aggiungendo che a causa della polarità di polimeri come PET o nylon, è necessario l'innesto di grado Vistamaxx per rendere le poliolefine compatibili con tali polimeri.“Ad esempio, abbiamo collaborato con diversi compoundatori per innestare Vistamaxx per rendere le poliolefine compatibili con il nylon, puntando al tempo stesso a mantenere i miglioramenti prestazionali che i polimeri Vistamaxx possono apportare alle formulazioni dei composti”.
Riso.1 tabella MFR che mostra i colori misti di HDPE e polipropilene riciclati con e senza additivo Vistamaxx.(Fonte: ExxonMobil)
Secondo Cortez, la compatibilità può essere confermata da proprietà meccaniche migliorate, come la resistenza agli urti altamente desiderabile.Aumentare la fluidità è importante anche quando si riutilizzano i materiali.Un esempio è lo sviluppo di formulazioni per stampaggio a iniezione per flussi di bottiglie in HDPE.Egli osserva che tutti gli elastomeri speciali disponibili oggi hanno i loro usi."Lo scopo della discussione non è confrontare le prestazioni complessive, ma scegliere lo strumento migliore per un particolare progetto."
Ad esempio, ha affermato: “Quando il PE è compatibile con il PP, riteniamo che Vistamaxx dia i migliori risultati.Ma il mercato ha anche bisogno di una migliore resistenza agli urti, e i plastomeri di etilene-ottene potrebbero essere adatti quando si cerca tenacità alle basse temperature”.
Cortez ha aggiunto: “I plastomeri di etilene-ottene come i nostri gradi Engage di Dow o Exact e Vistamaxx hanno livelli di carico molto simili”.
Zhang della Dow ha spiegato che mentre la presenza di polipropilene nell'HDPE generalmente aumenta la rigidità misurata dal modulo di flessione, degrada le proprietà misurate dalla tenacità e dall'allungamento a trazione a causa dell'incompatibilità dei due componenti.L'uso di compatibilizzanti in queste miscele HDPE/PP migliora l'equilibrio rigidità/viscosità riducendo la separazione di fase e migliorando l'adesione interfacciale.
Riso.2. Grafico della resistenza agli urti che mostra diverse miscele di colori di HDPE e polipropilene riciclati, con e senza additivo Vistamaxx.(Fonte: ExxonMobil)
Secondo Zhang, Engage POE e Infuse OBC sono i più adatti per rendere HDPE, LDPE e LLDPE compatibili con il polipropilene grazie alla struttura portante del PE e al comonomero alfa-olefinico.Come additivi per miscele PE/PP, vengono generalmente utilizzati in quantità comprese tra il 2% e il 5% in peso.Zhang ha osservato che, migliorando l’equilibrio tra durezza e tenacità, i compatibilizzanti Engage POE come il grado 8100 possono fornire più valore alle miscele PE/PP riciclate meccanicamente, compresi i flussi di scarto ad alto contenuto di PE e PP.Le applicazioni includono parti automobilistiche stampate a iniezione, barattoli di vernice, bidoni della spazzatura, scatole per imballaggio, pallet e mobili da esterno.
Il mercato necessita di migliori prestazioni di resilienza e i plastomeri di etilene ottene possono svolgere un ruolo importante quando è richiesta resilienza alle basse temperature.
Ha aggiunto: “L'aggiunta di solo 3 wt.% Engage 8100 ha triplicato la resistenza all'impatto e l'allungamento a trazione della miscela incompatibile HDPE/PP 70/30 pur mantenendo il modulo più elevato impartito dal componente PP", ha aggiunto, per i requisiti di plasticità a bassa temperatura, Engage POE fornisce resistenza all'impatto a temperatura ambiente a causa della temperatura di transizione vetrosa estremamente bassa.
Parlando del costo di questi elastomeri speciali, Cortez della ExxonMobil ha affermato: “Nella catena del valore del riciclo altamente competitiva, è importante bilanciare costi e prestazioni.Con i polimeri Vistamaxx, le prestazioni delle resine riciclate possono essere migliorate, consentendo l’utilizzo delle resine in applicazioni in cui i riciclatori possono ottenere un valore economico più elevato”.soddisfacendo al tempo stesso la domanda di materiali ad alte prestazioni. Di conseguenza, i riciclatori possono avere maggiori opportunità di commercializzare la loro plastica riciclata, piuttosto che limitarsi al costo come fattore principale, consentendo loro di concentrarsi su miscele personalizzate e produttività.
“Oltre a poter riciclare le poliolefine miscelate, stiamo anche lavorando per promuovere il riciclo di diverse miscele come le poliolefine con tecnopolimeri come nylon e poliestere.Abbiamo fornito una serie di polimeri funzionali, ma nuove soluzioni sono ancora in fase di sviluppo.vengono sviluppati attivamente per affrontare varie miscele di plastica presenti negli imballaggi, nelle infrastrutture, nei trasporti e nelle applicazioni di consumo”.
I copolimeri a blocchi di stirene e le poliolefine modificate chimicamente sono altri tipi di materiali che hanno ricevuto attenzione come compatibilizzanti per rinforzare e migliorare la compatibilità delle resine riciclate.
Kraton Polymers offre la piattaforma di copolimero stirenico a blocchi CirKular+ contenente additivi che migliorano le prestazioni per il riciclaggio e il riciclaggio della plastica.Julia Strin, direttrice del marketing strategico globale per Kraton Specialty Polymers, indica due serie di cinque gradi: la serie CirKular+ Compatibility (C1000, C1010, C1010) e la serie CirKular+ Performance Enhancement (C2000 e C3000).Questi additivi sono una gamma di copolimeri a blocchi a base di stirene ed etilene/butilene (SEBS).Hanno proprietà meccaniche eccezionali, tra cui elevata resistenza agli urti a temperatura ambiente o criogenica, flessibilità per adattare la rigidità e le proprietà agli urti, migliore resistenza allo stress cracking e migliore lavorabilità.I prodotti Circular+ forniscono inoltre compatibilità multiresina per plastica vergine, rifiuti PCR e PIR.A seconda del grado, possono essere utilizzati in PP, HDPE, LDPE, LLDPE, LDPE, PS e HIPS, nonché resine polari come EVOH, PVA ed EVA.
“Abbiamo dimostrato che è possibile riciclare i rifiuti plastici misti di poliolefine e riciclarli in prodotti di maggior valore”.
"Gli additivi completamente riciclabili di CirKular+ consentono il riutilizzo della PCR migliorando le proprietà meccaniche e supportando la progettazione di prodotti monomateriali a base di poliolefine, massimizzando così il contenuto di PCR a oltre il 90%", ha affermato Stryn.resina non modificata.I test hanno dimostrato che i prodotti CirKular+ possono essere trattati termicamente fino a cinque volte per un uso più frequente”.
La gamma di espansori CirKular+ è costituita da espansori multiresina per il miglioramento dei flussi misti di recupero PCR e PIR, generalmente aggiunti dal 3% al 5%.Due esempi di riciclaggio di rifiuti misti includono un campione composito stampato a iniezione di 76%-PCR HDPE + 19%-PCR PET + 5% Kraton+ C1010 e un campione di 72%-PCR PP + 18%-PCR PET + 10% Kraton+ C1000..In questi esempi, la resistenza all'urto Izod con intaglio è stata aumentata rispettivamente del 70% e del 50%, e la resistenza allo snervamento è aumentata del 40% e del 30%, pur mantenendo la rigidità e migliorando la lavorabilità.Anche le miscele PCR LDPE-PET hanno mostrato prestazioni simili.Questi prodotti sono efficaci anche su nylon e ABS.
La serie CirKular+ Performance Enhancement è progettata per migliorare i flussi ciclici misti PCR e PIR di poliolefine e polistirene a livelli di aggiunta tipici dal 3% al 10%.Recente test di stampaggio a iniezione riuscito: 91%-PCR PP + 9% Kraton+ C2000.La formulazione ha un miglioramento del 110% nel bilancio del modulo di impatto rispetto ai prodotti concorrenti.“Le applicazioni rPP di fascia alta nelle applicazioni automobilistiche e industriali richiedono questo tipo di miglioramento.Ciò potrebbe essere applicato anche agli imballaggi, ma con requisiti meno rigorosi la quantità di C2000 sarà ridotta”, ha affermato Streen.
Kraton+ può essere pre-miscelato o miscelato a secco con plastica riciclata prima dello stampaggio, dell’estrusione o come parte del processo di riciclaggio, afferma Stryn.Dal lancio di CirKular+ qualche anno fa, l'azienda ha ottenuto una rapida adozione in settori quali pallet industriali, imballaggi per alimenti e bevande, componenti automobilistici e seggiolini per auto.CirKular+ può essere utilizzato anche in una varietà di applicazioni di processo tra cui stampaggio a iniezione o compressione, estrusione, stampaggio rotazionale e compounding.
Polybond 3150/3002 fa parte della vasta gamma di poliolefine chimicamente modificate Polybond del Gruppo SI e può essere utilizzato come legante e additivo di compatibilità.È un polipropilene innestato con anidride maleica che rende il polipropilene riciclato compatibile con tutti i tipi di nylon.Secondo John Yun, responsabile tecnico e supporto tecnico, a un livello di utilizzo tipico del 5%, mostra una resistenza all'impatto con intaglio Izod più che tripla e una resistenza all'impatto Izod inverso.Irfaan Foster, direttore dello sviluppo del mercato, osserva che l'applicazione iniziale è l'insonorizzazione delle automobili.Più recentemente, è stato utilizzato in miscele di polipropilene e nylon riciclato per i pannelli del sottopavimento, i componenti del sottocofano e dietro i cruscotti.
Un altro grado è Polybond 3029, un polietilene ad alta densità innestato con anidride maleica introdotto due anni fa come additivo per migliorare la compatibilità dei compositi legno-plastica.Secondo Yun, sembra che l'azienda sia sulla buona strada per essere compatibile con una miscela 50/50 PCR/HDPE puro.
Un'altra classe di compatibilizzanti è basata sulla chimica del titanio-alluminio, come i catalizzatori di titanato (Ti) e zirconato (Zr) offerti da Kenrich Petrochemicals e venduti a compoundatori e stampatori.I prodotti dell'azienda includono un nuovo catalizzatore sotto forma di masterbatch o polvere che funge da additivo di compatibilità per una varietà di polimeri, tra cui poliolefine e bioplastiche come PET, PVC e PLA.Secondo il presidente e comproprietario di Kenrich, Sal Monte, il suo utilizzo nelle miscele PCR come PP/PET/PE sta guadagnando slancio.Si ritiene che ciò aumenti la produttività dell’estrusione e riduca i tempi del ciclo di stampaggio a iniezione.
È stato riportato che le sfere Ken-React CAPS KPR 12/LV e la polvere Ken-React KPR 12/HV ripristinano la PCR al suo stato originale.Monte ha affermato che il prodotto è il risultato della combinazione del nuovo catalizzatore alcossititanato LICA 12 dell'azienda con un catalizzatore metallico misto che è "più conveniente".“Offriamo i granuli CAPS KPR 12/LV in quantità che vanno dall’1,5% all’1,75% del peso totale di tutti i materiali riciclati aggiunti al contenitore, proprio come il masterbatch, e riduciamo la temperatura del processo del 10-20%, per mantenere la capacità di taglio della miscela di reazione.Funzionano a livello nanometrico, quindi è necessario un taglio reattivo del composito e la fusione richiede una coppia elevata”.
Monte afferma che questi additivi sono efficaci compatibilizzanti per polimeri additivi come LLDPE e PP e policondensati come PET, riempitivi organici e inorganici e bioplastiche come PLA.I risultati tipici includono una riduzione del 9% delle temperature di estrusione, stampaggio a iniezione e soffiaggio e un aumento del 20% della velocità di lavorazione per la maggior parte dei materiali termoplastici non caricati.Risultati simili sono stati ottenuti con una miscela riciclata LDPE/PP 80/20%.In un caso, è stato utilizzato CAPS KPR 12/LV all'1,5% per garantire la compatibilità di tre resine PIR: LLDPE a film fuso graduato, coperchi in copolimero di polipropilene stampato a iniezione misto 20-35 MFI e imballaggi pieghevoli per alimenti in PET termoformato.Macinare la miscela PP/PET/PE fino a raggiungere una dimensione di 1/4″.fino a ½ pollice.Scaglie e fusioni vengono miscelati in pellet per stampaggio a iniezione.
Secondo quanto riferito, la tecnologia additiva diblocco brevettata di Interface Polymers supera l'incompatibilità intrinseca delle poliolefine a livello molecolare, consentendone la lavorazione.(Foto: polimeri interfacciali)
Attività di distribuzione SACO AEI Polymers è il distributore esclusivo di Fine-Blend in Cina, che produce un'ampia gamma di compatibilizzanti per polipropilene, nylon, PET, termoplastici tecnici e biopolimeri come PLA e PBAT, comprese miscele riciclate, additivi ed estensori di catena.ha detto il direttore della business unit Mike McCormach.Le sostanze ausiliarie includono compatibilizzanti non reattivi, principalmente copolimeri a blocchi e ad innesto o copolimeri casuali che non partecipano a una reazione chimica durante la miscelazione dei polimeri.BP-1310 è un esempio in cui livelli di aggiunta dal 3% al 5% migliorano la compatibilità delle miscele riciclate di polipropilene e polistirene.È in fase di sviluppo un additivo per migliorare la compatibilità delle miscele PE/PS riciclate.
I compatibilizzanti reattivi Fine-Blend migliorano la compatibilità reagendo chimicamente con il polimero vergine durante la miscelazione, incluso ECO-112O per PET riciclato, policarbonato e nylon;HPC-2 per compatibilizzante ABS e PET riciclato;e SPG-02 per la produzione di polipropilene e polipropilene riciclato.Compatibile con PET.Contengono gruppi epossidici che possono reagire con i gruppi idrossilici del poliestere riciclato per migliorare la tenacità e la compatibilità, ha affermato McCormach.Esiste anche CMG9801, un polipropilene innestato con anidride maleica che può reagire con i gruppi amminici del nylon.
Dal 2016, la società britannica Interface Polymers Ltd. ha sviluppato la sua tecnologia proprietaria di additivi per copolimeri diblock Polarfin, che secondo quanto riferito supera l'incompatibilità molecolare intrinseca delle poliolefine, consentendone il riciclo.Questi additivi diblock sono adatti per compound, fogli e film di polietilene e polipropilene vergini e riciclati.
Un importante produttore di pellicole sta lavorando a un progetto per la lavorazione di pellicole multistrato senza una significativa perdita di produttività.Il direttore dello sviluppo aziendale Simon Waddington ha affermato che anche a bassi livelli di carico, Polarfin ha eliminato la gelificazione, un problema comune che ostacola il riciclaggio delle pellicole poliolefiniche utilizzando plastiche miste riciclate.“Abbiamo dimostrato con successo che i rifiuti plastici misti di poliolefine possono essere riciclati e riciclati in prodotti di maggior valore utilizzando la nostra tecnologia additiva Polarfin”.
Secondo Cortes di ExxonMobil, la compatibilità (ad esempio Vistamaxx con PE/PP riciclato) può essere dimostrata da proprietà meccaniche migliorate come la resistenza agli urti.(Foto: ExxonMobil)
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Orario di pubblicazione: 28 luglio 2023