Os compatibilizantes provaram ser eficazes na melhoria de propriedades importantes, como o equilíbrio impacto/rigidez de misturas PCR e PIR de poliolefinas e outros plásticos.#desenvolvimento sustentável
Amostra de HDPE/PP reciclado sem compatibilizador Dow Engage (parte superior) e amostra de HDPE/PP reciclado com compatibilizador Engage POE.A compatibilidade triplicou o alongamento na ruptura de 130% para 450%.(Foto: Dow Química)
À medida que a reciclagem de plásticos se torna um mercado crescente em todo o mundo, resinas e aditivos compatíveis são cada vez mais utilizados para resolver problemas de resinas híbridas em áreas como embalagens e produtos de consumo, construção, agricultura e automóvel.Melhorar o desempenho dos materiais, melhorar o processamento e reduzir custos e impacto ambiental estão entre os principais desafios, com os plásticos de consumo convencionais, como as poliolefinas e o PET, na liderança.
Uma grande barreira ao uso de materiais reciclados é a separação cara e demorada de plásticos incompatíveis.Ao permitir que plásticos incompatíveis sejam misturados por fusão, os compatibilizantes ajudam a reduzir a necessidade de separação e permitem que os fabricantes de materiais produzam produtos de maior qualidade, ao mesmo tempo que aumentam o conteúdo reciclado e acessam novas fontes de baixa qualidade e baixo custo para reduzir custos.
Esses compatibilizantes recicláveis incluem elastômeros de poliolefina especiais, copolímeros em bloco de estirênico, poliolefinas quimicamente modificadas e aditivos baseados na química do titânio e alumínio.Outras inovações também apareceram.Espera-se que todos sejam o centro das atenções nas próximas feiras comerciais.
De acordo com a Dow, Engage POE e Infuse OBC são mais adequados para compatibilidade de HDPE, LDPE e LLDPE com polipropileno devido à estrutura de PE e alfa olefinas como comonômeros.(Foto: Dow Química)
Elastômeros de poliolefinas especiais (POE) e plastômeros de poliolefinas (POP), originalmente introduzidos para melhorar as propriedades das poliolefinas, como resistência ao impacto e à tração, evoluíram como compatibilizantes para PE e PP reciclados, às vezes também usados com outros materiais, como PET ou PET.nylon.
Esses produtos incluem Dow's Engage POE, um copolímero aleatório de comonômero de etileno-alfa-olefina com infusão de OBC, um copolímero de olefina alternada em bloco duro-macio e Exxon Mobil Vistamaxx Propileno-Etileno e Exact Etileno-Octeno POP.
Esses produtos são vendidos para recicladores/compostos de plásticos e outros recicladores, disse Jesús Cortes, desenvolvedor de mercado da ExxonMobil Product Solutions, observando que a compatibilidade pode ser uma ferramenta para ajudar os recicladores a explorar a contaminação cruzada e agentes-chave potencialmente de baixo custo para fluxos de poliolefinas.Han Zhang, Diretor de Sustentabilidade Global para Embalagens e Plásticos Especiais da The Dow Chemical Company, disse: “Nossos clientes se beneficiam da criação de um produto final de maior qualidade com acesso a um fluxo de reciclagem mais amplo.Atendemos processadores que usam compatibilizantes para aumentar o conteúdo reciclado e, ao mesmo tempo, manter a capacidade de fabricação.”
“Nossos clientes se beneficiam da criação de um produto final de maior qualidade e ao mesmo tempo têm acesso a um fluxo de reciclagem mais amplo.”
A ExxonMobil' Cortés confirmou que os mesmos graus Vistamaxx e Exact adequados para modificação de resina virgem também podem ser usados para garantir compatibilidade com plásticos reciclados.Ele observou que os polímeros Vistamaxx tornam o HDPE, LDPE e LLDPE compatíveis com o polipropileno, acrescentando que, devido à polaridade de polímeros como PET ou náilon, o enxerto de grau Vistamaxx é necessário para tornar as poliolefinas compatíveis com tais polímeros.“Por exemplo, trabalhamos com vários fabricantes de compostos para enxertar o Vistamaxx para tornar as poliolefinas compatíveis com o náilon, ao mesmo tempo em que buscamos manter as melhorias de desempenho que os polímeros Vistamaxx podem trazer às formulações dos compostos.”
Arroz.1 Gráfico MFR mostrando cores misturadas de HDPE reciclado e polipropileno com e sem aditivo Vistamaxx.(Fonte: ExxonMobil)
A compatibilidade pode ser confirmada por propriedades mecânicas aprimoradas, como resistência ao impacto altamente desejável, segundo Cortez.Aumentar a fluidez também é importante na reutilização de materiais.Um exemplo é o desenvolvimento de formulações de moldagem por injeção para fluxos de garrafas de HDPE.Ele observa que todos os elastômeros especiais disponíveis hoje têm seus usos.“O objetivo da discussão não é comparar o desempenho geral, mas escolher a melhor ferramenta para um projeto específico.”
Por exemplo, ele disse: “Quando o PE é compatível com o PP, acreditamos que o Vistamaxx oferece os melhores resultados.Mas o mercado também precisa de maior resistência ao impacto, e os plastômeros de etileno-octeno podem ser adequados quando se procura resistência a baixas temperaturas.”
Cortez acrescentou: “Os plastômeros de etileno-octeno, como nossos graus Exact ou Dow's Engage e Vistamaxx, têm níveis de carga muito semelhantes”.
Zhang, da Dow, explicou que, embora a presença de polipropileno no HDPE geralmente aumente a rigidez medida pelo módulo de flexão, ela degrada as propriedades medidas pela tenacidade e pelo alongamento à tração devido à incompatibilidade dos dois componentes.O uso de compatibilizantes nessas blendas HDPE/PP melhora o equilíbrio rigidez/viscosidade, reduzindo a separação de fases e melhorando a adesão interfacial.
Arroz.2. Gráfico de resistência ao impacto mostrando diferentes misturas de cores de HDPE e polipropileno reciclados, com e sem aditivo Vistamaxx.(Fonte: ExxonMobil)
De acordo com Zhang, Engage POE e Infuse OBC são mais adequados para tornar HDPE, LDPE e LLDPE compatíveis com polipropileno devido à estrutura de PE e ao comonômero alfa-olefina.Como aditivos para misturas de PE/PP, eles são normalmente usados em quantidades de 2% a 5% em peso.Zhang observou que, ao melhorar o equilíbrio entre dureza e tenacidade, os compatibilizantes Engage POE, como o Grau 8100, podem agregar mais valor às misturas de PE/PP recicladas mecanicamente, incluindo fluxos de resíduos ricos em PE e PP.As aplicações incluem peças automotivas moldadas por injeção, latas de tinta, latas de lixo, caixas de embalagem, paletes e móveis para exteriores.
O mercado precisa de melhor desempenho de impacto e os plastômeros de etileno octeno podem desempenhar um papel quando é necessária resistência ao impacto em baixas temperaturas.
Ele acrescentou: “A adição de apenas 3% em peso.% O Engage 8100 triplicou a resistência ao impacto e o alongamento à tração da mistura incompatível HDPE/PP 70/30, mantendo o módulo mais elevado conferido pelo componente PP”, acrescentou, para o requisito de plasticidade em baixa temperatura, o Engage POE fornece resistência ao impacto à temperatura ambiente devido à temperatura de transição vítrea extremamente baixa.
Falando sobre o custo destes elastômeros especiais, Cortez da ExxonMobil disse: “Na cadeia de valor de reciclagem altamente competitiva, é importante equilibrar custo e desempenho.Com os polímeros Vistamaxx, o desempenho das resinas recicladas pode ser melhorado, permitindo que as resinas sejam utilizadas em aplicações onde os recicladores podem obter maior valor econômico.”ao mesmo tempo em que atendem à demanda por materiais de alto desempenho. Como resultado, os recicladores podem ter maiores oportunidades de comercializar seus plásticos reciclados, em vez de apenas o custo ser o principal motivador, permitindo que se concentrem em misturas e produção personalizadas.”
“Além de podermos reciclar poliolefinas misturadas, também estamos trabalhando para promover a reciclagem de diferentes misturas, como poliolefinas, com plásticos de engenharia, como náilon e poliéster.Fornecemos vários polímeros funcionais, mas novas soluções ainda estão em desenvolvimento.estão sendo ativamente desenvolvidos para abordar diversas misturas de plásticos encontradas em embalagens, infraestrutura, transporte e aplicações de consumo.”
Copolímeros em bloco de estireno e poliolefinas quimicamente modificadas são outros tipos de materiais que têm recebido atenção como compatibilizantes para reforçar e melhorar a compatibilidade de resinas recicladas.
A Kraton Polymers oferece a plataforma de copolímero em bloco de estirênico CirKular+ contendo aditivos que melhoram o desempenho para reciclagem e reciclagem de plásticos.Julia Strin, diretora de marketing estratégico global da Kraton Specialty Polymers, aponta para duas séries de cinco classes: a Série de Compatibilidade CirKular+ (C1000, C1010, C1010) e a Série de Melhoria de Desempenho CirKular+ (C2000 e C3000).Esses aditivos são uma linha de copolímeros em bloco à base de estireno e etileno/butileno (SEBS).Eles têm propriedades mecânicas excepcionais, incluindo alta resistência ao impacto em temperatura ambiente ou criogênica, flexibilidade para adaptar a rigidez e as propriedades de impacto, maior resistência à fissuração por tensão e melhor processabilidade.Os produtos Circular+ também oferecem compatibilidade multi-resina para plástico virgem, resíduos de PCR e PIR.Dependendo do grau, podem ser utilizados em PP, HDPE, LDPE, LLDPE, LDPE, PS e HIPS, além de resinas polares como EVOH, PVA e EVA.
“Mostramos que é possível reciclar resíduos plásticos misturados com poliolefinas e reciclá-los em produtos mais valiosos.”
“Os aditivos totalmente recicláveis do CirKular+ permitem que a PCR seja reutilizada, melhorando as propriedades mecânicas e apoiando o design de produtos monomateriais à base de poliolefinas, maximizando assim o conteúdo da PCR em mais de 90 por cento”, disse Stryn.resina não modificada.Os testes mostraram que os produtos CirKular+ podem ser tratados termicamente até cinco vezes para uso mais frequente.”
A linha de expansores CirKular+ são expansores multi-resina para atualizar fluxos mistos de recuperação de PCR e PIR, normalmente adicionados de 3% a 5%.Dois exemplos de reciclagem de resíduos mistos incluem uma amostra composta moldada por injeção de 76%-PCR HDPE + 19%-PCR PET + 5% Kraton+ C1010 e uma amostra de 72%-PCR PP + 18%-PCR PET + 10% Kraton+ C1000..Nestes exemplos, a resistência ao impacto Izod com entalhe foi aumentada em 70% e 50%, respectivamente, e a resistência ao escoamento aumentou em 40% e 30%, mantendo a rigidez e melhorando a processabilidade.As blendas PCR LDPE-PET também apresentaram desempenho semelhante.Esses produtos também são eficazes em náilon e ABS.
A série CirKular+ Performance Enhancement foi projetada para atualizar fluxos mistos cíclicos de PCR e PIR de poliolefinas e poliestireno em níveis de adição típicos de 3% a 10%.Teste recente de moldagem por injeção bem-sucedido: 91%-PCR PP + 9% Kraton+ C2000.A formulação apresenta uma melhoria de 110% no equilíbrio do módulo de impacto em relação aos produtos concorrentes.“Aplicações rPP de ponta em aplicações automotivas e industriais exigem esse tipo de melhoria.Isto também poderia ser aplicado às embalagens, mas com requisitos menos rigorosos, a quantidade de C2000 será reduzida”, disse Streen.
Kraton+ pode ser pré-misturado ou misturado a seco com plástico reciclado antes da moldagem, extrusão ou como parte do processo de reciclagem, diz Stryn.Desde o lançamento do CirKular+, há alguns anos, a empresa conseguiu uma adoção precoce em áreas como paletes industriais, embalagens de alimentos e bebidas, componentes automotivos e assentos infantis para automóveis.CirKular+ também pode ser usado em uma variedade de aplicações de processo, incluindo moldagem por injeção ou compressão, extrusão, moldagem rotacional e composição.
Polybond 3150/3002 faz parte da extensa linha de poliolefinas quimicamente modificadas Polybond do SI Group e pode ser usado como aglutinante e aditivo de compatibilidade.É um polipropileno enxertado com anidrido maleico que torna o polipropileno reciclado compatível com todos os tipos de náilon.De acordo com John Yun, gerente técnico e suporte técnico, em um nível de uso típico de 5%, ele apresenta mais do que o triplo da resistência ao impacto com entalhe Izod e a resistência ao impacto reverso do Izod.Irfaan Foster, diretor de desenvolvimento de mercado, observa que a aplicação inicial é o isolamento acústico de automóveis.Mais recentemente, tem sido usado em misturas recicladas de polipropileno e náilon para painéis sob o piso, componentes sob o capô e atrás dos painéis.
Outro tipo é o Polybond 3029, um polietileno de alta densidade enxertado com anidrido maleico, introduzido há dois anos como aditivo para melhorar a compatibilidade de compósitos madeira-plástico.De acordo com Yun, parece que a empresa está no caminho certo para ser compatível com uma mistura 50/50 PCR/HDPE puro.
Outra classe de compatibilizantes é baseada na química titânio-alumínio, como os catalisadores de titanato (Ti) e zirconato (Zr) oferecidos pela Kenrich Petrochemicals e vendidos para fabricantes de compostos e moldadores.Os produtos da empresa incluem um novo catalisador em masterbatch ou em pó que atua como aditivo de compatibilidade para uma variedade de polímeros, incluindo poliolefinas, bioplásticos como PET, PVC e PLA.Seu uso em misturas de PCR, como PP/PET/PE, está ganhando impulso, de acordo com o presidente e coproprietário da Kenrich, Sal Monte.Foi relatado que isso aumenta a produtividade da extrusão e reduz os tempos do ciclo de moldagem por injeção.
As esferas Ken-React CAPS KPR 12/LV e o pó Ken-React KPR 12/HV restauram a PCR ao seu estado original.Monte disse que o produto é o resultado da combinação do novo catalisador de alcoxi titanato LICA 12 da empresa com um catalisador de metal misto que é “mais econômico”.“Oferecemos grânulos CAPS KPR 12/LV em quantidades que variam de 1,5% a 1,75% do peso total de todos os materiais reciclados adicionados ao silo, assim como o masterbatch, e reduzimos a temperatura do processo em 10-20%, para manter o cisalhamento da mistura reacional.Eles operam em nível nanométrico, portanto, é necessário um cisalhamento reativo do compósito e o fundido requer alto torque.”
Monte afirma que esses aditivos são compatibilizantes eficazes para polímeros aditivos como LLDPE e PP e policondensados como PET, cargas orgânicas e inorgânicas e bioplásticos como PLA.Os resultados típicos incluem uma redução de 9% nas temperaturas de extrusão, moldagem por injeção e moldagem por sopro e um aumento de 20% na velocidade de processamento para a maioria dos termoplásticos não preenchidos.Resultados semelhantes foram obtidos com uma mistura reciclada de 80/20% de LDPE/PP.Em um caso, 1,5% CAPS KPR 12/LV foi usado para garantir a compatibilidade de três resinas PIR: filme fundido graduado LLDPE, tampas de copolímero de polipropileno moldado por injeção mista 20-35 MFI e embalagens desdobráveis de alimentos PET termoformadas.Moa a mistura PP/PET/PE até o tamanho de 1/4″.até ½ polegada.Flocos e fundidos são misturados em pellets de moldagem por injeção.
A tecnologia patenteada de aditivos diblocos da Interface Polymers supostamente supera a incompatibilidade inerente das poliolefinas em nível molecular, permitindo que elas sejam processadas.(Foto: polímeros interfaciais)
Negócio de distribuição SACO AEI Polymers é distribuidor exclusivo de Fine-Blend na China, que produz uma ampla gama de compatibilizantes para polipropileno, náilon, PET, termoplásticos de engenharia e biopolímeros como PLA e PBAT, incluindo misturas recicladas, aditivos e extensores de cadeia.disse o gerente da unidade de negócios Mike McCormach.As substâncias auxiliares incluem compatibilizantes não reativos, principalmente copolímeros em bloco e enxertados ou copolímeros aleatórios que não participam de uma reação química ao misturar polímeros.BP-1310 é um exemplo onde níveis de adição de 3% a 5% melhoram a compatibilidade de misturas recicladas de polipropileno e poliestireno.Um aditivo para melhorar a compatibilidade de misturas recicladas de PE/PS está em desenvolvimento.
Os compatibilizantes reativos Fine-Blend melhoram a compatibilidade reagindo quimicamente com o polímero virgem durante a mistura, incluindo ECO-112O para PET reciclado, policarbonato e náilon;HPC-2 para compatibilizante ABS e PET reciclado;e SPG-02 para produção de polipropileno e polipropileno reciclado.Compatível com PET.Eles contêm grupos epóxi que podem reagir com grupos hidroxila do poliéster reciclado para melhorar a resistência e a compatibilidade, disse McCormach.Existe também o CMG9801, um polipropileno enxertado com anidrido maleico que pode reagir com os grupos amino do náilon.
Desde 2016, a empresa britânica Interface Polymers Ltd. desenvolveu sua tecnologia proprietária de aditivos de copolímero dibloco Polarfin, que supostamente supera a incompatibilidade molecular inerente das poliolefinas, permitindo que sejam recicladas.Esses aditivos dibloco são adequados para compostos, folhas e filmes de polietileno e polipropileno virgens e reciclados.
Um grande fabricante de filmes está trabalhando em um projeto para processar filmes multicamadas sem perda significativa de produtividade.O Diretor de Desenvolvimento de Negócios, Simon Waddington, disse que mesmo em baixos níveis de carga, a Polarfin eliminou a gelificação, um problema comum que dificulta a reciclagem de filmes de poliolefinas usando plásticos misturados reciclados.“Demonstramos com sucesso que resíduos plásticos misturados com poliolefinas podem ser reciclados e transformados em produtos mais valiosos usando nossa tecnologia de aditivos Polarfin.”
De acordo com Cortes da ExxonMobil, a compatibilidade (por exemplo, Vistamaxx com PE/PP reciclado) pode ser demonstrada por propriedades mecânicas melhoradas, como resistência ao impacto.(Foto: ExxonMobil)
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Horário da postagem: 28 de julho de 2023