Los compatibilizadores han demostrado ser eficaces para mejorar propiedades clave, como el equilibrio entre impacto y rigidez de mezclas PCR y PIR de poliolefinas y otros plásticos.#desarrollo sostenible
Muestra de HDPE/PP reciclado sin compatibilizador Dow Engage (arriba) y muestra de HDPE/PP reciclado con compatibilizador Engage POE.La compatibilidad triplicó el alargamiento de rotura del 130 % al 450 %.(Foto: Dow Chemical)
A medida que el reciclaje de plásticos se convierte en un mercado en crecimiento en todo el mundo, se utilizan cada vez más resinas y aditivos compatibles para resolver problemas de resinas híbridas en áreas como embalaje y productos de consumo, construcción, agricultura y automoción.Mejorar el rendimiento de los materiales, mejorar el procesamiento y reducir los costos y el impacto ambiental se encuentran entre los desafíos clave, con los principales plásticos de consumo, como las poliolefinas y el PET, a la cabeza.
Una gran barrera para el uso de materiales reciclados es la costosa y lenta separación de plásticos incompatibles.Al permitir que los plásticos incompatibles se mezclen en fusión, los compatibilizadores ayudan a reducir la necesidad de separación y permiten a los fabricantes de materiales producir productos de mayor calidad, al mismo tiempo que aumentan el contenido reciclado y acceden a nuevas fuentes de baja calidad y bajo costo para reducir los costos.
Estos compatibilizadores reciclables incluyen elastómeros de poliolefina especiales, copolímeros de bloque estirénicos, poliolefinas químicamente modificadas y aditivos basados en la química del titanio y el aluminio.También han aparecido otras innovaciones.Se espera que todos ocupen un lugar central en las próximas ferias comerciales.
Según Dow, Engage POE e Infuse OBC son los más adecuados para la compatibilidad de HDPE, LDPE y LLDPE con polipropileno debido a la estructura principal de PE y las alfa olefinas como comonómeros.(Foto: Dow Chemical)
Los elastómeros de poliolefina (POE) y plastómeros de poliolefina (POP) especiales, introducidos originalmente para mejorar las propiedades de las poliolefinas, como la resistencia al impacto y a la tracción, han evolucionado como compatibilizadores para PE y PP reciclados, a veces también utilizados con otros materiales como PET o PET.nylon.
Estos productos incluyen Dow's Engage POE, un copolímero aleatorio de comonómero de etileno-alfa-olefina con infusión de OBC, un copolímero de olefina alternante de bloque duro-blando y Exxon Mobil Vistamaxx Propileno-Etileno y Exact Etileno-Octeno POP.
Estos productos se venden a recicladores/combinadores de plásticos y otros recicladores, dijo Jesús Cortés, desarrollador de mercado de ExxonMobil Product Solutions, señalando que la compatibilidad puede ser una herramienta para ayudar a los recicladores a explotar la contaminación cruzada y agentes clave potencialmente de bajo costo para los flujos de poliolefina.Han Zhang, Director de Sostenibilidad Global para Envases y Plásticos Especiales de The Dow Chemical Company, dijo: “Nuestros clientes se benefician de la creación de un producto final de mayor calidad con acceso a un flujo de reciclaje más amplio.Servimos a procesadores que utilizan compatibilizadores para aumentar el contenido reciclado manteniendo al mismo tiempo la capacidad de fabricación”.
"Nuestros clientes se benefician al crear un producto final de mayor calidad y al mismo tiempo tener acceso a un flujo de reciclaje más amplio".
ExxonMobil' Cortés ha confirmado que los mismos grados Vistamaxx y Exact adecuados para la modificación de resina virgen también se pueden utilizar para garantizar la compatibilidad con los plásticos reciclados.Señaló que los polímeros Vistamaxx hacen que el HDPE, LDPE y LLDPE sean compatibles con el polipropileno, y agregó que debido a la polaridad de polímeros como el PET o el nailon, se requiere un injerto de grado Vistamaxx para hacer que las poliolefinas sean compatibles con dichos polímeros."Por ejemplo, hemos trabajado con varios fabricantes de compuestos para injertar Vistamaxx y hacer que las poliolefinas sean compatibles con el nailon, al tiempo que pretendemos mantener las mejoras de rendimiento que los polímeros Vistamaxx pueden aportar a las formulaciones de compuestos".
Arroz.1 tabla MFR que muestra colores mezclados de HDPE reciclado y polipropileno con y sin aditivo Vistamaxx.(Fuente: ExxonMobil)
Según Cortez, la compatibilidad puede confirmarse mediante propiedades mecánicas mejoradas, como una resistencia al impacto altamente deseable.Aumentar la fluidez también es importante a la hora de reutilizar materiales.Un ejemplo es el desarrollo de formulaciones de moldeo por inyección para flujos de botellas de HDPE.Señala que todos los elastómeros especiales disponibles en la actualidad tienen sus usos."El propósito de la discusión no es comparar su desempeño general, sino elegir la mejor herramienta para un proyecto en particular".
Por ejemplo, dijo, “cuando PE es compatible con PP, creemos que Vistamaxx da los mejores resultados.Pero el mercado también necesita una mayor resistencia al impacto, y los plastómeros de etileno-octeno pueden ser adecuados cuando se busca tenacidad a bajas temperaturas”.
Cortez añadió: "Los plastómeros de etileno-octeno como nuestros grados Exact o Dow's Engage y Vistamaxx tienen niveles de carga muy similares".
Zhang, de Dow, explicó que si bien la presencia de polipropileno en el HDPE generalmente aumenta la rigidez medida por el módulo de flexión, degrada las propiedades medidas por la tenacidad y el alargamiento a la tracción debido a la incompatibilidad de los dos componentes.El uso de compatibilizadores en estas mezclas de HDPE/PP mejora el equilibrio rigidez/viscosidad al reducir la separación de fases y mejorar la adhesión interfacial.
Arroz.2. Gráfico de resistencia al impacto que muestra diferentes mezclas de colores de HDPE reciclado y polipropileno, con y sin aditivo Vistamaxx.(Fuente: ExxonMobil)
Según Zhang, Engage POE e Infuse OBC son los más adecuados para hacer que HDPE, LDPE y LLDPE sean compatibles con polipropileno debido a la estructura principal de PE y al comonómero de alfa-olefina.Como aditivos para mezclas de PE/PP se utilizan normalmente en cantidades del 2 al 5% en peso.Zhang señaló que al mejorar el equilibrio entre dureza y tenacidad, los compatibilizadores Engage POE, como el Grado 8100, pueden proporcionar más valor para las mezclas de PE/PP recicladas mecánicamente, incluidos los flujos de residuos con alto contenido de PE y PP.Las aplicaciones incluyen piezas de automóviles moldeadas por inyección, botes de pintura, botes de basura, cajas de embalaje, paletas y muebles de exterior.
El mercado necesita un mejor rendimiento frente al impacto y los plastómeros de etileno octeno pueden desempeñar un papel cuando se requiere resistencia al impacto a baja temperatura.
Añadió: “La adición de sólo 3 wt.% Engage 8100 triplicó la resistencia al impacto y el alargamiento a la tracción de la mezcla incompatible HDPE/PP 70/30, manteniendo al mismo tiempo el módulo más alto impartido por el componente PP”, añadió, para el requisito de plasticidad a baja temperatura, Engage POE proporciona resistencia al impacto a temperatura ambiente. debido a la temperatura de transición vítrea extremadamente baja.
Hablando sobre el costo de estos elastómeros especiales, Cortez de ExxonMobil dijo: “En la cadena de valor del reciclaje altamente competitiva, es importante equilibrar el costo y el rendimiento.Con los polímeros Vistamaxx, se puede mejorar el rendimiento de las resinas recicladas, permitiendo que las resinas se utilicen en aplicaciones donde los recicladores pueden obtener un mayor valor económico”.al mismo tiempo que satisfacen la demanda de materiales de alto rendimiento. Como resultado, los recicladores pueden tener mayores oportunidades para comercializar sus plásticos reciclados, en lugar de solo el costo como factor principal, lo que les permite centrarse en mezclas y rendimiento personalizados”.
“Además de poder reciclar mezclas de poliolefinas, también estamos trabajando para promover el reciclaje de diferentes mezclas como poliolefinas con plásticos de ingeniería como nailon y poliéster.Hemos proporcionado varios polímeros funcionales, pero aún se están desarrollando nuevas soluciones.se están desarrollando activamente para abordar diversas mezclas de plásticos que se encuentran en aplicaciones de embalaje, infraestructura, transporte y consumo”.
Los copolímeros de bloques de estireno y las poliolefinas químicamente modificadas son otros tipos de materiales que han recibido atención como compatibilizadores para reforzar y mejorar la compatibilidad de las resinas recicladas.
Kraton Polymers ofrece la plataforma de copolímero de bloque estirénico CirKular+ que contiene aditivos que mejoran el rendimiento para el reciclaje y el reciclaje de plásticos.Julia Strin, directora de marketing estratégico global de Kraton Specialty Polymers, señala dos series de cinco grados: la serie de compatibilidad CirKular+ (C1000, C1010, C1010) y la serie de mejora del rendimiento CirKular+ (C2000 y C3000).Estos aditivos son una gama de copolímeros en bloque basados en estireno y etileno/butileno (SEBS).Tienen propiedades mecánicas excepcionales, incluida una alta resistencia al impacto a temperatura ambiente o criogénica, flexibilidad para adaptar la rigidez y las propiedades de impacto, una resistencia mejorada al agrietamiento por tensión y una procesabilidad mejorada.Los productos Circular+ también ofrecen compatibilidad con múltiples resinas para residuos de plástico virgen, PCR y PIR.Dependiendo del grado, se pueden utilizar en PP, HDPE, LDPE, LLDPE, LDPE, PS y HIPS, así como en resinas polares como EVOH, PVA y EVA.
"Hemos demostrado que es posible reciclar residuos plásticos mezclados con poliolefinas y convertirlos en productos más valiosos".
"Los aditivos totalmente reciclables de CirKular+ permiten reutilizar la PCR mejorando las propiedades mecánicas y respaldando el diseño de productos monomateriales a base de poliolefina, maximizando así el contenido de PCR a más del 90 por ciento", dijo Stryn.resina sin modificar.Las pruebas han demostrado que los productos CirKular+ se pueden tratar térmicamente hasta cinco veces para un uso más frecuente”.
La gama de expansores CirKular+ son expansores de múltiples resinas para mejorar los flujos de recuperación mixtos de PCR y PIR, que generalmente se agregan entre un 3% y un 5%.Dos ejemplos de reciclaje de residuos mixtos incluyen una muestra compuesta moldeada por inyección de 76%-PCR HDPE + 19%-PCR PET + 5% Kraton+ C1010 y una muestra de 72%-PCR PP + 18%-PCR PET + 10% Kraton+ C1000..En estos ejemplos, la resistencia al impacto Izod con muescas aumentó en un 70% y un 50%, respectivamente, y el límite elástico aumentó en un 40% y un 30%, manteniendo al mismo tiempo la rigidez y mejorando la procesabilidad.Las mezclas PCR LDPE-PET también mostraron un rendimiento similar.Estos productos también son eficaces en nailon y ABS.
La serie CirKular+ Performance Enhancement está diseñada para mejorar flujos de PCR y PIR mixtos cíclicos de poliolefinas y poliestireno a niveles de adición típicos del 3 % al 10 %.Prueba de moldeo por inyección exitosa reciente: 91%-PCR PP + 9% Kraton+ C2000.La formulación tiene una mejora del 110 % en el equilibrio del módulo de impacto en comparación con los productos de la competencia.“Las aplicaciones de rPP de alta gama en aplicaciones automotrices e industriales requieren este tipo de mejora.Esto también podría aplicarse al embalaje, pero con requisitos menos estrictos, se reducirá la cantidad de C2000”, afirmó Streen.
Kraton+ se puede premezclar o mezclar en seco con plástico reciclado antes del moldeo, la extrusión o como parte del proceso de reciclaje, dice Stryn.Desde el lanzamiento de CirKular+ hace unos años, la empresa ha logrado una adopción temprana en áreas como paletas industriales, envases de alimentos y bebidas, componentes automotrices y asientos infantiles para automóviles.CirKular+ también se puede utilizar en una variedad de aplicaciones de procesos que incluyen moldeo por inyección o compresión, extrusión, moldeo rotacional y compuestos.
Polybond 3150/3002 es parte de la amplia gama de poliolefinas químicamente modificadas Polybond de SI Group y se puede utilizar como aglutinante y aditivo de compatibilidad.Se trata de un polipropileno injertado con anhídrido maleico que hace que el polipropileno reciclado sea compatible con todo tipo de nailon.Según John Yun, gerente técnico y soporte técnico, en un nivel de uso típico del 5 %, exhibe más del triple de resistencia al impacto con muesca Izod y resistencia al impacto Izod inverso.Irfaan Foster, director de desarrollo de mercado, señala que la aplicación inicial es la insonorización de los automóviles.Más recientemente, se ha utilizado en mezclas de nailon y polipropileno reciclado para paneles debajo del piso, componentes debajo del capó y detrás de los tableros.
Otro grado es Polybond 3029, un polietileno de alta densidad injertado con anhídrido maleico introducido hace dos años como aditivo para mejorar la compatibilidad de los compuestos de madera y plástico.Según Yun, parece que la empresa está en camino de ser compatible con una mezcla 50/50 PCR/HDPE puro.
Otra clase de compatibilizadores se basa en la química del titanio y el aluminio, como los catalizadores de titanato (Ti) y circonato (Zr) que ofrece Kenrich Petrochemicals y que se venden a mezcladores y moldeadores.Los productos de la empresa incluyen un nuevo catalizador en forma de masterbatch o polvo que actúa como aditivo de compatibilidad para una variedad de polímeros, incluidas poliolefinas y bioplásticos como PET, PVC y PLA.Su uso en mezclas de PCR como PP/PET/PE está ganando impulso, según el presidente y copropietario de Kenrich, Sal Monte.Se informa que esto aumenta la productividad de extrusión y reduce los tiempos del ciclo de moldeo por inyección.
Se informa que las perlas Ken-React CAPS KPR 12/LV y el polvo Ken-React KPR 12/HV restauran la PCR a su estado original.Monte dijo que el producto es el resultado de combinar el nuevo catalizador de titanato de alcoxi LICA 12 de la compañía con un catalizador de metales mixtos que es "más rentable".“Ofrecemos gránulos CAPS KPR 12/LV en cantidades que oscilan entre el 1,5 % y el 1,75 % del peso total de todos los materiales reciclados agregados al contenedor, al igual que el masterbatch, y reducimos la temperatura del proceso entre un 10 y un 20 % para mantener la velocidad de corte. de la mezcla de reacción.Operan a nivel nanométrico, por lo que se requiere un corte reactivo del compuesto y la masa fundida requiere un par elevado”.
Monte dice que estos aditivos son compatibilizadores eficaces para polímeros aditivos como LLDPE y PP y policondensados como PET, rellenos orgánicos e inorgánicos y bioplásticos como PLA.Los resultados típicos incluyen una reducción del 9 % en las temperaturas de extrusión, moldeo por inyección y moldeo por soplado y un aumento del 20 % en la velocidad de procesamiento para la mayoría de los termoplásticos sin carga.Se obtuvieron resultados similares con una mezcla reciclada de 80/20 % de LDPE/PP.En un caso, se utilizó CAPS KPR 12/LV al 1,5 % para garantizar la compatibilidad de tres resinas PIR: película fundida graduada LLDPE, tapas de copolímero de polipropileno moldeado por inyección mixta 20-35 MFI y envases plegables para alimentos de PET termoformado.Muele la mezcla de PP/PET/PE hasta obtener un tamaño de 1/4″.hasta ½ pulgada.Las escamas y las masas fundidas se mezclan en gránulos de moldeo por inyección.
Según se informa, la tecnología de aditivos diblock patentada de Interface Polymers supera la incompatibilidad inherente de las poliolefinas a nivel molecular, lo que permite su procesamiento.(Foto: polímeros interfaciales)
Negocio de distribución SACO AEI Polymers es el distribuidor exclusivo de Fine-Blend en China, que produce una amplia gama de compatibilizadores para polipropileno, nailon, PET, termoplásticos de ingeniería y biopolímeros como PLA y PBAT, incluidas mezclas recicladas, aditivos y extensores de cadena.dijo el gerente de la unidad de negocios Mike McCormach.Las sustancias auxiliares incluyen compatibilizadores no reactivos, principalmente copolímeros de bloque e injerto o copolímeros aleatorios que no participan en una reacción química al mezclar polímeros.BP-1310 es un ejemplo en el que niveles de adición del 3% al 5% mejoran la compatibilidad de mezclas recicladas de polipropileno y poliestireno.Se está desarrollando un aditivo para mejorar la compatibilidad de las mezclas de PE/PS reciclado.
Los compatibilizadores reactivos Fine-Blend mejoran la compatibilidad al reaccionar químicamente con el polímero virgen durante la mezcla, incluido ECO-112O para PET, policarbonato y nailon reciclados;HPC-2 para compatibilizador de ABS y PET reciclado;y SPG-02 para la producción de polipropileno y polipropileno reciclado.Compatible con mascotas.Contienen grupos epoxi que pueden reaccionar con los grupos hidroxilo del poliéster reciclado para mejorar la dureza y la compatibilidad, dijo McCormach.También existe el CMG9801, un polipropileno injertado con anhídrido maleico que puede reaccionar con los grupos amino del nailon.
Desde 2016, la empresa británica Interface Polymers Ltd. desarrolló su tecnología patentada de aditivos de copolímero dibloque Polarfin, que supuestamente supera la incompatibilidad molecular inherente de las poliolefinas, permitiendo su reciclaje.Estos aditivos dibloque son adecuados para compuestos, láminas y películas de polietileno y polipropileno vírgenes y reciclados.
Un importante fabricante de películas está trabajando en un proyecto para procesar películas multicapa sin una pérdida significativa de productividad.El director de desarrollo comercial, Simon Waddington, dijo que incluso a niveles de carga bajos, Polarfin ha eliminado la gelificación, un problema común que obstaculiza el reciclaje de películas de poliolefina utilizando plásticos mezclados reciclados."Hemos demostrado con éxito que los desechos plásticos mezclados con poliolefinas se pueden reciclar y reciclar en productos más valiosos utilizando nuestra tecnología de aditivos Polarfin".
Según Cortés de ExxonMobil, la compatibilidad (por ejemplo, Vistamaxx con PE/PP reciclado) puede demostrarse mediante propiedades mecánicas mejoradas, como la resistencia al impacto.(Foto: ExxonMobil)
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Insight Polymers & Complexers utiliza su experiencia en química de polímeros para desarrollar materiales de próxima generación.
Hora de publicación: 28-jul-2023