描述和过程优化的再生树脂聚合物

很难想象一个没有塑料的世界。从我们穿的衣服,物品在我们的房子和组件的方式在我们的汽车的很多东西我们都是打包的,到处都是塑料。但越来越清楚的是,有用塑料,塑料是一个巨大的浪费,并增加,问题。

塑料包装。从本质上,它可能会扔掉一旦产品被打开和使用。但作为热塑性树脂的主要应用,塑料包装废弃物的山正不断增长。石油化工行业的主要产品,它是不可持续的生活,以及年底的。

塑料价值链的每一部分需要适应

Els Verdonck、高级应用科学家,TA仪器

然而,塑料包装很多产品是显而易见的选择。轻便耐用,它提供了食品安全卫生控制,药物和个人护理产品,甚至降低食品变质和,当然,这是划算的。但是,尽管在本地和全国范围的努力在世界各地,回收利用率仍然很低。

如果我们继续使用塑料,那么这些回收率肯定会上升。回收的树脂已经发现其回到每一个供应链的一部分,从原材料供应商到聚合物制造商,通过重用masterbatchers和转换器,对终端产品。这要求塑料工业创新,开发新产品,“说Verdonck、高级应用科学家水域的TA仪器部门公司。塑料价值链的每一部分需要适应。”,找到方法让新处女塑料从非化石燃料的原材料也将推动中必不可少的朝着一个更可持续的未来。

机械回收

目前绝大多数的塑料回收机械——基本上,重用聚合物。这可以有效的减少能源使用和全球变暖的影响相比,使用原始的原材料。但它也给塑料制造商和用户带来新的挑战。

塑料废物流中的变化和污染是不可避免的,机械循环的复杂因素,并确定什么是在浪费将是成功的关键。”突然间产业从加工均匀处女塑料将回收的批次的内容可以变化很多,“Verdonck说。因此正确的指纹和过程优化变得越来越重要。”

浪费塑料包的交付机械回收设施,首先整理和检查的协助下通过眼睛或红外(IR)光谱法,然后洗之前碎成小块。这片被送入一个沉浮坦克,它们的相对密度意味着聚烯烃浮动而聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)下沉。这有助于分离和净化废物流,尽管它并不可靠:聚乙烯瓶可能有一个聚丙烯帽,将浮动。因此,另一个可能使用红外扫描仪,这可能会约98%纯物质。

然而,这两个分离技术往往失败为多层电影,它可能包含食品接触的外层聚乙烯,通过进一步的聚酰胺层赋予力量,和其他材料给防止氧气。这些都是粘在一起,分开是不简单。

排序和干燥后,聚合物碎片和pelletised融化。这些颗粒可以用于制造新产品。

节约能源在使用原始树脂意义重大。生命周期分析从美国塑料回收协会表明回收的宠物,例如,减少80%的能源使用量。和可以减少温室气体的排放高达四分之三,。

检查杂质

尽管保健采取确保机械回收的材料尽可能纯净,分析再加工材料是重要的,这一分析的结果可以帮助指导加工条件。热分析和流变学的评估有很大的价值。

热分析两种技术占主导地位:差示扫描量热法(DSC)和热重分析(TGA)。都给变量如何浪费塑料的深刻洞察,这有助于更有效地决定如何处理。

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特里·陈,主要应用工程师,TA仪器

DSC措施多少热量吸收或释放的物质在加热或冷却样品。这给信息材料的玻璃化转变的熔化温度和结晶温度范围,甚至其氧化稳定性。只需要小样本——几毫克的粉末,颗粒、电影和液体都可以进行测试。

这项技术也可以用来描述和量化有机污染回收聚合物,使重要的洞察聚合物应该如何处理。不同的聚合物有不同,玻璃转变和融化的温度,所以任何意想不到的山峰将指示污染物的存在。

DSC还可以协助确定最好的树脂加工温度,因为它允许将融化的温度范围确定。融化的endset地区的最低温度将处理,因为,很明显,必须熔融树脂以进行处理。

处理窗口的另一端,TGA可以用来确定最大处理温度。TGA衡量材料的重量变化温度或时间的函数,可以用来显示在哪个点材料开始分解,以及量化的挥发物,它甚至可以给出一些树脂内的填充内容。

流变学-物质的流动和变形的科学可以提供更多细节关于聚合物结构,如分子量、分子量分布和长链分支结构。“它提供了一个直接测量聚合物的熔体流动行为,显示稳定的树脂加工条件。流变分析也可以帮助指导和优化处理的温度通过测量熔体粘度变化作为温度的函数,”特里说,TA仪器主要应用工程师。

先进的再生和替代输入

而机械回收废物流污染非常敏感,先进的回收可以应付不均匀的塑料垃圾,能给多少纯净原料。这是通过化学回收聚合物在某种程度上,而不是简单的后处理。缺点是比商业技术,这些技术并没有得到很好的发展,可以更多的能源密集型。

解聚是最远的高级聚酯(PET)和聚酰胺。这需要聚合物单体回到他们的基地,然后repolymerised作出新的树脂。转换的概念进一步打破了塑料的气化和热解成石化甚至合成气,返回石化链的开始。这是主要应用于聚烯烃。

另一种方式的环境影响可能减少塑料链是使用non-petrochemical来源为原料单体和聚合物。有很多的兴趣的潜在使用生物原料代替石油。这是仍处于起步阶段,但已经取得了合理的成就在聚氨酯领域,在生物多元醇已经被鞋制造商,例如。捕捉二氧化碳废物流也可能是一个选项,如欧盟Carbon4PUR项目废气从阿塞洛-米塔尔的马赛钢铁厂转换成单体。

即使机械回收,进一步的工作是需要更好的方法来浪费成聚合物类型促进回收——而不是所有类型的塑料还可以回收容易,如果在所有。“你如何确保你收到的再生塑料是100%纯——或者至少有一个更高层次的纯度?市场开发经理Michael Onepe说TA仪器。”,我们如何设计塑料更容易因此可以回收?”

事实上,精心设计的材料和产品可以极大地帮助提高回收率。食品包装电影,例如,可能会用更少的层次,如果这可以达到在不影响性能,这些层可以使简单的分离。嵌段共聚物可以被添加到非混相回收混合产生的塑料聚合物增强兼容性。添加剂也可以发挥重要作用在恢复有用的聚合物树脂。抗氧化和抗酸剂添加剂通常包含在原始聚合物系统,但添加更多补充那些破坏或退化的过程中可以减少破坏聚合物链在后处理。

首席科学家斯科特•特里娜肯举了例子,公司的国际接轨^®聚丙烯的性能修饰符可以帮助compatibilise塑料垃圾客户想把再生PP与注射模压花园的座位。他们在处理材料,因为污染的问题,主要是聚乙烯,在循环流中,”他说。通过使用1 wt %的添加剂,他们能够增加回收材料的数量从40%降至90%。进一步增强可持续性包括减少20°C处理温度,和周期时间减少了10%。

从根本上说,再生树脂的引入和alternative-sourced塑料到供应链驱动需要将两个过程和产品。现有产品需要更新所以性能维护当回收树脂结合,例如。,还有一个需要回顾上游,与聚合物制造商设计树脂,考虑未来的回收。所有这一切都需要做,同时保留现有的性能和-重要的是原材料的成本。

是否使用回收材料或替代高分子资源,分析特征将是一个成功的关键因素,”陈说道。“TA仪器热和流变仪器提供最全面的分析聚合物工业在产品创新,故障排除,和处理优化。