Les compatibilisants se sont révélés efficaces pour améliorer les propriétés clés telles que l’équilibre impact/rigidité des mélanges PCR et PIR de polyoléfines et d’autres plastiques.#le développement durable
Échantillon HDPE/PP recyclé sans compatibilisant Dow Engage (en haut) et échantillon HDPE/PP recyclé avec compatibilisant Engage POE.Compatibilité : allongement à la rupture triplé de 130 % à 450 %.(Photo : Dow Chemical)
Alors que le recyclage des plastiques devient un marché en croissance à l’échelle mondiale, des résines et additifs compatibles sont de plus en plus utilisés pour résoudre les problèmes de résines hybrides dans des domaines tels que l’emballage et les produits de consommation, la construction, l’agriculture et l’automobile.L'amélioration des performances des matériaux, l'amélioration du traitement et la réduction des coûts et de l'impact environnemental font partie des principaux défis, les plastiques grand public tels que les polyoléfines et le PET ouvrant la voie.
Un obstacle majeur à l’utilisation de matériaux recyclés est la séparation coûteuse et longue des plastiques incompatibles.En permettant aux plastiques incompatibles d'être mélangés à l'état fondu, les compatibilisants contribuent à réduire le besoin de séparation et permettent aux fabricants de matériaux de produire des produits de meilleure qualité, tout en augmentant le contenu recyclé et en accédant à de nouvelles sources de mauvaise qualité et à faible coût pour réduire les coûts.
Ces compatibilisants recyclables comprennent des élastomères polyoléfiniques spéciaux, des copolymères blocs styréniques, des polyoléfines chimiquement modifiées et des additifs basés sur la chimie du titane et de l'aluminium.D'autres innovations sont également apparues.Tous devraient occuper le devant de la scène lors des prochains salons professionnels.
Selon Dow, Engage POE et Infuse OBC sont les mieux adaptés à la compatibilité HDPE, LDPE et LLDPE avec le polypropylène en raison du squelette PE et des alpha-oléfines comme comonomères.(Photo : Dow Chemical)
Les élastomères polyoléfiniques spéciaux (POE) et les plastomères polyoléfiniques (POP), introduits à l'origine pour améliorer les propriétés des polyoléfines telles que la résistance aux chocs et à la traction, ont évolué en tant qu'agents compatibilisants pour le PE et le PP recyclés, parfois également utilisés avec d'autres matériaux tels que le PET ou le PET.nylon.
Ces produits comprennent le POE Engage de Dow, un copolymère aléatoire de comonomère éthylène-alpha-oléfine infusé d'OBC, un copolymère d'oléfine alterné bloc dur-mou, et Exxon Mobil Vistamaxx Propylène-Éthylène et Exact Ethylène-Octène POP.
Ces produits sont vendus aux recycleurs/composants de plastiques et à d'autres recycleurs, a déclaré Jesús Cortes, développeur de marché chez ExxonMobil Product Solutions, soulignant que la compatibilité peut être un outil pour aider les recycleurs à exploiter la contamination croisée et les agents clés potentiellement peu coûteux pour les flux de polyoléfines.Han Zhang, directeur du développement durable mondial pour les emballages et les plastiques spéciaux chez The Dow Chemical Company, a déclaré : « Nos clients bénéficient de la création d'un produit final de meilleure qualité avec accès à un flux de recyclage plus large.Nous servons les transformateurs qui utilisent des compatibilisants pour augmenter le contenu recyclé tout en maintenant la fabricabilité.
« Nos clients bénéficient de la création d'un produit final de meilleure qualité tout en ayant accès à un flux de recyclage plus large. »
ExxonMobil' Cortés a confirmé que les mêmes qualités Vistamaxx et Exact adaptées à la modification de la résine vierge peuvent également être utilisées pour garantir la compatibilité avec les plastiques recyclés.Il a noté que les polymères Vistamaxx rendent le HDPE, le LDPE et le LLDPE compatibles avec le polypropylène, ajoutant qu'en raison de la polarité des polymères tels que le PET ou le nylon, un greffage de qualité Vistamaxx est nécessaire pour rendre les polyoléfines compatibles avec ces polymères."Par exemple, nous avons travaillé avec plusieurs formulateurs pour greffer Vistamaxx afin de rendre les polyoléfines compatibles avec le nylon tout en visant à maintenir les améliorations de performances que les polymères Vistamaxx peuvent apporter aux formulations de composés."
Riz.1 Tableau MFR montrant les couleurs mélangées de PEHD et de polypropylène recyclés avec et sans additif Vistamaxx.(Source : ExxonMobil)
La compatibilité peut être confirmée par des propriétés mécaniques améliorées, telles qu'une résistance aux chocs hautement souhaitable, selon Cortez.Augmenter la fluidité est également important lors de la réutilisation des matériaux.Un exemple est le développement de formulations de moulage par injection pour les flux de bouteilles en PEHD.Il note que tous les élastomères spécialisés disponibles aujourd'hui ont leur utilité."Le but de la discussion n'est pas de comparer leurs performances globales, mais de choisir le meilleur outil pour un projet particulier."
Par exemple, il a déclaré : « Lorsque le PE est compatible avec le PP, nous pensons que Vistamaxx donne les meilleurs résultats.Mais le marché a également besoin d’une meilleure résistance aux chocs, et les plastomères éthylène-octène peuvent convenir lorsqu’on recherche une ténacité à basse température.
Cortez a ajouté : « Les plastomères éthylène-octène comme nos qualités Exact ou Dow's Engage et Vistamaxx ont des niveaux de charge très similaires. »
Zhang de Dow a expliqué que même si la présence de polypropylène dans le PEHD augmente généralement la rigidité mesurée par le module de flexion, elle dégrade les propriétés mesurées par la ténacité et l'allongement en traction en raison de l'incompatibilité des deux composants.L'utilisation de compatibilisants dans ces mélanges HDPE/PP améliore l'équilibre rigidité/viscosité en réduisant la séparation de phases et en améliorant l'adhésion interfaciale.
Riz.2. Graphique de résistance aux chocs montrant différents mélanges de couleurs de PEHD et de polypropylène recyclés, avec et sans additif Vistamaxx.(Source : ExxonMobil)
Selon Zhang, Engage POE et Infuse OBC sont les mieux adaptés pour rendre le HDPE, le LDPE et le LLDPE compatibles avec le polypropylène en raison du squelette PE et du comonomère alpha-oléfine.En tant qu'additifs pour les mélanges PE/PP, ils sont généralement utilisés en quantités de 2 à 5 % en poids.Zhang a noté qu'en améliorant l'équilibre entre dureté et ténacité, les compatibilisants Engage POE tels que le grade 8100 peuvent offrir plus de valeur aux mélanges PE/PP recyclés mécaniquement, y compris les flux de déchets riches en PE et PP.Les applications incluent les pièces automobiles moulées par injection, les pots de peinture, les poubelles, les boîtes d'emballage, les palettes et le mobilier d'extérieur.
Le marché a besoin d'améliorations des performances aux chocs et les plastomères d'éthylène-octène peuvent jouer un rôle lorsqu'une résistance aux chocs à basse température est requise.
Il a ajouté : « L’ajout de seulement 3 poids.% Engage 8100 a triplé la résistance aux chocs et l'allongement à la traction du mélange incompatible HDPE/PP 70/30 tout en conservant le module plus élevé conféré par le composant PP », a-t-il ajouté, pour l'exigence de plasticité à basse température, Engage POE offre une résistance aux chocs à température ambiante. en raison de la température de transition vitreuse extrêmement basse.
S'exprimant à propos du coût de ces élastomères spéciaux, Cortez d'ExxonMobil a déclaré : « Dans la chaîne de valeur hautement compétitive du recyclage, il est important d'équilibrer les coûts et les performances.Avec les polymères Vistamaxx, les performances des résines recyclées peuvent être améliorées, permettant aux résines d'être utilisées dans des applications où les recycleurs peuvent obtenir une valeur économique plus élevée.tout en répondant à la demande de matériaux haute performance. En conséquence, les recycleurs peuvent avoir de plus grandes opportunités de commercialiser leurs plastiques recyclés, plutôt que de se limiter au coût comme principal facteur, ce qui leur permet de se concentrer sur des mélanges et un débit personnalisés.
« En plus de pouvoir recycler les polyoléfines mélangées, nous travaillons également à promouvoir le recyclage de différents mélanges tels que les polyoléfines avec des plastiques techniques tels que le nylon et le polyester.Nous avons fourni un certain nombre de polymères fonctionnels, mais de nouvelles solutions sont encore en développement.sont activement développés pour répondre à divers mélanges de plastiques présents dans les applications d’emballage, d’infrastructure, de transport et de consommation.
Les copolymères blocs de styrène et les polyoléfines chimiquement modifiées sont d'autres types de matériaux qui ont retenu l'attention en tant qu'agents compatibilisants pour renforcer et améliorer la compatibilité des résines recyclées.
Kraton Polymers propose la plateforme de copolymère bloc styrénique CirKular+ contenant des additifs améliorant les performances pour le recyclage et le recyclage des plastiques.Julia Strin, directrice du marketing stratégique mondial chez Kraton Specialty Polymers, cite deux séries de cinq qualités : la série de compatibilité CirKular+ (C1000, C1010, C1010) et la série d'amélioration des performances CirKular+ (C2000 et C3000).Ces additifs sont une gamme de copolymères blocs à base de styrène et d'éthylène/butylène (SEBS).Ils ont des propriétés mécaniques exceptionnelles, notamment une résistance élevée aux chocs à température ambiante ou cryogénique, une flexibilité pour adapter la rigidité et les propriétés aux chocs, une résistance améliorée à la fissuration sous contrainte et une aptitude au traitement améliorée.Les produits Circular+ offrent également une compatibilité multi-résine pour les déchets plastiques vierges, PCR et PIR.Selon la qualité, ils peuvent être utilisés dans le PP, le HDPE, le LDPE, le LLDPE, le LDPE, le PS et le HIPS, ainsi que dans les résines polaires telles que l'EVOH, le PVA et l'EVA.
"Nous avons montré qu'il est possible de recycler les déchets plastiques mélangés à base de polyoléfines et de les recycler en produits plus précieux."
« Les additifs entièrement recyclables de CirKular+ permettent de réutiliser la PCR en améliorant les propriétés mécaniques et en prenant en charge la conception de produits monomatériaux à base de polyoléfine, maximisant ainsi la teneur en PCR à plus de 90 pour cent », a déclaré Stryn.résine non modifiée.Les tests ont montré que les produits CirKular+ peuvent être traités thermiquement jusqu'à cinq fois pour une utilisation plus fréquente.
La gamme CirKular+ d'expandeurs est composée d'expanseurs multi-résines pour la mise à niveau des flux de récupération mixtes PCR et PIR, généralement ajoutés entre 3 % et 5 %.Deux exemples de recyclage de déchets mixtes incluent un échantillon composite moulé par injection de 76 % de PCR HDPE + 19 % de PCR PET + 5 % de Kraton+ C1010 et un échantillon de 72 % de PCR PP + 18 % de PCR PET + 10 % de Kraton+ C1000..Dans ces exemples, la résistance aux chocs Izod entaillé a été augmentée de 70 % et 50 %, respectivement, et la limite d'élasticité a augmenté de 40 % et 30 %, tout en maintenant la rigidité et en améliorant l'aptitude au traitement.Les mélanges PCR LDPE-PET ont également montré des performances similaires.Ces produits sont également efficaces sur le nylon et l'ABS.
La série CirKular+ Performance Enhancement est conçue pour améliorer les flux mixtes cycliques PCR et PIR de polyoléfines et de polystyrène à des niveaux d'addition typiques de 3 % à 10 %.Test de moulage par injection récent et réussi : 91 %-PCR PP + 9 % Kraton+ C2000.La formulation présente une amélioration de 110 % de l'équilibre du module d'impact par rapport aux produits concurrents.« Les applications RPP haut de gamme dans les applications automobiles et industrielles nécessitent ce type d'amélioration.Cela pourrait également s'appliquer aux emballages, mais avec des exigences moins strictes, la quantité de C2000 sera réduite », a déclaré Streen.
Kraton+ peut être pré-mélangé ou mélangé à sec avec du plastique recyclé avant le moulage, l'extrusion ou dans le cadre du processus de recyclage, explique Stryn.Depuis le lancement de CirKular+ il y a quelques années, l'entreprise a été rapidement adoptée dans des domaines tels que les palettes industrielles, les emballages alimentaires et de boissons, les composants automobiles et les sièges d'auto pour enfants.CirKular+ peut également être utilisé dans diverses applications de processus, notamment le moulage par injection ou par compression, l'extrusion, le rotomoulage et le mélange.
Polybond 3150/3002 fait partie de la vaste gamme de polyoléfines chimiquement modifiées Polybond de SI Group et peut être utilisé comme liant et additif de compatibilité.Il s'agit d'un polypropylène greffé à l'anhydride maléique qui rend le polypropylène recyclé compatible avec tous les types de nylon.Selon John Yun, responsable technique et support technique, à un niveau d'utilisation typique de 5 %, il présente une résistance aux chocs crantée Izod supérieure à trois fois et une résistance aux chocs Izod inversée.Irfaan Foster, directeur du développement du marché, note que l'application initiale est l'insonorisation des voitures.Plus récemment, il a été utilisé dans des mélanges de polypropylène et de nylon recyclés pour les panneaux de plancher, les composants sous le capot et derrière les tableaux de bord.
Une autre qualité est le Polybond 3029, un polyéthylène haute densité greffé à l'anhydride maléique introduit il y a deux ans comme additif pour améliorer la compatibilité des composites bois-plastique.Selon Yun, il semble que la société soit sur la bonne voie pour être compatible avec un mélange 50/50 PCR/HDPE pur.
Une autre classe de compatibilisants est basée sur la chimie titane-aluminium, comme les catalyseurs titanate (Ti) et zirconate (Zr) proposés par Kenrich Petrochemicals et vendus aux formulateurs et aux mouleurs.Les produits de la société comprennent un nouveau catalyseur sous forme de mélange maître ou de poudre qui agit comme additif de compatibilité pour une variété de polymères, notamment les polyoléfines et les bioplastiques tels que le PET, le PVC et le PLA.Son utilisation dans les mélanges PCR tels que PP/PET/PE prend de l'ampleur, selon le président et copropriétaire de Kenrich, Sal Monte.Cela augmenterait la productivité de l’extrusion et réduirait les temps de cycle de moulage par injection.
Les billes Ken-React CAPS KPR 12/LV et la poudre Ken-React KPR 12/HV restaureraient la PCR à son état d'origine.Monte a déclaré que le produit est le résultat de la combinaison du nouveau catalyseur de titanate alcoxy LICA 12 de la société avec un catalyseur métallique mixte qui est « plus rentable ».« Nous proposons des granulés CAPS KPR 12/LV dans des quantités allant de 1,5 % à 1,75 % du poids total de tous les matériaux recyclés ajoutés au bac, tout comme le mélange maître, et réduisons la température du processus de 10 à 20 % pour maintenir le cisaillement. du mélange réactionnel.Ils fonctionnent au niveau nanométrique, donc un cisaillement réactif du composite est nécessaire et la fusion nécessite un couple élevé.
Monte affirme que ces additifs sont des compatibilisants efficaces pour les polymères additifs tels que le LLDPE et le PP et les polycondensats tels que le PET, les charges organiques et inorganiques et les bioplastiques tels que le PLA.Les résultats typiques incluent une réduction de 9 % des températures d'extrusion, de moulage par injection et de moulage par soufflage et une augmentation de 20 % de la vitesse de traitement pour la plupart des thermoplastiques non chargés.Des résultats similaires ont été obtenus avec un mélange recyclé 80/20 % LDPE/PP.Dans un cas, 1,5 % de CAPS KPR 12/LV a été utilisé pour garantir la compatibilité de trois résines PIR : un film fondu gradué LLDPE, des couvercles en copolymère de polypropylène moulé par injection mélangé de 20 à 35 MFI et un emballage dépliant alimentaire en PET thermoformé.Broyez le mélange PP/PET/PE à une taille de 1/4″.jusqu'à ½ pouce.Les flocons et les matières fondues sont mélangés dans des granulés de moulage par injection.
La technologie brevetée des additifs diblocs d'Interface Polymers aurait surmonté l'incompatibilité inhérente des polyoléfines au niveau moléculaire, permettant ainsi leur traitement.(Photo : polymères interfaciaux)
Activité de distribution SACO AEI Polymers est le distributeur exclusif de Fine-Blend en Chine, qui produit une large gamme de compatibilisants pour le polypropylène, le nylon, le PET, les thermoplastiques techniques et les biopolymères tels que le PLA et le PBAT, y compris des mélanges recyclés, des additifs et des allongeurs de chaîne.a déclaré le directeur de l'unité commerciale, Mike McCormach.Les substances auxiliaires comprennent des compatibilisants non réactifs, principalement des copolymères séquencés et greffés ou des copolymères statistiques qui ne participent pas à une réaction chimique lors du mélange de polymères.BP-1310 est un exemple où des niveaux d'ajout de 3 % à 5 % améliorent la compatibilité des mélanges recyclés de polypropylène et de polystyrène.Un additif destiné à améliorer la compatibilité des mélanges PE/PS recyclés est en cours de développement.
Les compatibilisants réactifs Fine-Blend améliorent la compatibilité en réagissant chimiquement avec le polymère vierge pendant le mélange, notamment ECO-112O pour le PET, le polycarbonate et le nylon recyclés ;HPC-2 pour compatibilisant ABS et PET recyclé ;et SPG-02 pour la production de polypropylène et de polypropylène recyclé.Compatible PET.Ils contiennent des groupes époxy qui peuvent réagir avec les groupes hydroxyle du polyester recyclé pour améliorer la résistance et la compatibilité, a déclaré McCormach.Il existe également le CMG9801, un polypropylène greffé à l'anhydride maléique capable de réagir avec les groupes aminés du nylon.
Depuis 2016, la société britannique Interface Polymers Ltd. a développé sa technologie exclusive d’additifs copolymères diblocs Polarfin, qui permettrait de surmonter l’incompatibilité moléculaire inhérente aux polyoléfines, permettant ainsi leur recyclage.Ces additifs diblocs conviennent aux composés, feuilles et films de polyéthylène et de polypropylène vierges et recyclés.
Un important fabricant de films travaille sur un projet visant à traiter des films multicouches sans perte de productivité significative.Le directeur du développement commercial, Simon Waddington, a déclaré que même à de faibles niveaux de charge, Polarfin a éliminé la gélification, un problème courant qui entrave le recyclage des films de polyoléfine utilisant des mélanges de plastiques recyclés.«Nous avons démontré avec succès que les déchets plastiques mélangés à base de polyoléfines peuvent être recyclés et recyclés en produits plus précieux grâce à notre technologie additive Polarfin.»
Selon Cortes d'ExxonMobil, la compatibilité (par exemple Vistamaxx avec PE/PP recyclé) peut être démontrée par des propriétés mécaniques améliorées telles que la résistance aux chocs.(Photo : ExxonMobil)
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Heure de publication : 28 juillet 2023