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南京强韧塑胶—相容剂在4种体系塑料回收中的应用

发表时间:2021-8-12 13:34:46  阅读次数:

01 塑料回收 

塑料制品作为日常消耗品成为资源浪费的很大一部分,比如饮料瓶是目前材料回收中的一个大类,然而饮料瓶的瓶身和瓶盖等部位一般由不同材料构成,例如瓶身为PET材料,而瓶盖为PE材料,但PET与PE之间并不兼容,这给回收端带来了难题。

大多数塑料制品均存在难处理的问题,而相容剂在回收与改性中的研究与应用可有效应对这些难题。利用相容剂实现废旧塑料的共混再生,使之成为新的塑料合金或新的改性塑料,是有效解决"白色污染"问题,降低经济成本、提高社会效益的有效方式。

 02 相容剂其选择 

 

 

通俗而言,相容剂用于将不同种塑料很好的混融在一起,这种助剂能与两种原料都有很好的相容性,又叫增容剂。

 

相容剂的分类

非反应型增溶剂

非反应型相容剂是目前比较通用的相容剂。在不相容的高分子体系中通过添加非反应型相容剂而实现相容化的方法,常见于高分子合金技术中。非反应型相容剂一般为共聚物,嵌段共聚物,接枝共聚物或无规共聚物。

反应型相容剂

反应型相容剂是一种同非极性高分子主链及活性基团如羟基、环氧基组成的多为无规的聚合物。

相容剂的选择:

一般回收哪种塑料就用此种塑料为基础树脂,接枝强极性基团得到的共聚物作为相容剂。可接枝基团有MAH、丙烯酸、丙烯酸丁醋、甲基丙烯酸甲酯(MMA)、甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)等。最常见的接枝单体是MAH。

 

 03 回收体系中的应用 

PET/PE塑料瓶体系

饮料瓶的瓶身和瓶盖等部位一般由不同材料构成,例如瓶身为PET材料,而瓶盖为PE材料。回收时,PET/PE体系常见相容剂有各种接枝物,如:马来酸酐(MAH) 、甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)。

回收PC/回收ABS共混体系

聚碳酸酯( PC)是一种需求量大、用途广、综合性能优越的热塑性工程塑料,常与ABS共混改性以降低熔体黏度改善加工性能,减少制品内应力,制备兼具高强抗冲击、拉伸、耐热性能的共混材料,在汽车工业、电子电器、机械、计算机、医疗保健等领域中广泛应用。研究回收利用废弃PC和废弃ABS料具有良好的经济效益和可持续发展的重要意义。可选用的相容剂组分有苯乙烯/马来酸酐无规共聚物、苯乙烯/丙烯/马来酸酐三元共聚物、ABS接枝马来酸酐等。通过共混制备综合性能较优的材料,可在家用电器、手机、汽车零部件等领域中推广使用。

纸/塑/铝复合软包装材料

纸/塑/铝复合软包装材料是常见的软包装材料,常用于制作各种饮料的软包装盒,由纸、塑料和铝箔复合而成,一般为6层结构:聚乙烯(PE)/纸层/PE/铝箔/黏合剂(AD)/PE;其中,木质纤维(纸)、塑料(PE)和铝的含量分别约为75%、20%和5%,这3种成分都是可循环再利用的资源。

木质纤维的主要成分是纤维素,它含有大量的极性羟基和酚羟基等官能团,因而具有极性,而PE是非极性的,二者界面相容性差,而铝箔的存在也增加了界面的复杂性。为了获得具有良好性能的复合材料,需要解决木质纤维、铝箔与塑料的界面相容性及界面结合等问题。

有研究表明,马来酸酐接枝聚乙烯(PE-g-MAH)可有效提高该复合材料体系的界面相容性,且最终的混合体系随着PE-g-MAH用量的增加,复合材料的拉伸强度和弯曲强度先增加后减小,冲击强度逐渐增大,吸水率先升高再下降。这不但是由于PE-g-MAH可以增加木质纤维与塑料基体的相容性,增强界面结合作用,而且还与PE-g-MAH在木质纤维表面的包覆程度及其本身强度有关。

木塑复合体系

木塑复合材料为以木质纤维为主要原料,经过适当的处理使其与各种塑料通过不同复合方法生成高性能、高附加值的新型复合材料。木塑作为一种新型复合材料,不仅同时具有塑料和木材的性能,而且环保、节省资源,是处理废旧塑料的新方法。但是由于木质纤维极性很强,而废旧塑料几乎没有极性(如PE、PP等),故两相间结合能力差,性能也随之下降。加人适量的相容剂对废旧塑料进行表面处理,可以改善结合状况。

 04 相容剂的其它应用 

 

应用于塑料合金

相容剂的出现为高分子材料合金提供了可能,高分子合金,即由两种或两种以上具有不同性质的高分子材料经共混并采用相应的相容化技术而得到的多相多组分体系。而这样的高分子合金、共混、改性的重要关键材料就是相容剂。相容剂对合金技术的微观相态结构起到很好的调整和控制作用,而使共混材料实现高性能化和功能化的效果。相容剂广泛应用于PP/PE、PP/PA、PA/PS、PA/ABS、ABS/PC、PBT/PA、PET/PA、PP/POE、TPE/PU等合金体系。

 

 国外几种聚合物合金与所用相容剂

应用于塑料与填料的偶联

相容剂也可称之为大分子偶联剂。高分子部分可与高分子聚合物相容,因此,相容剂对聚合物与填料之间的偶联效率优异,可用于PE/CaCO3、PE/滑石粉、PA/GF、PRT/GT等偶联处理。

应用于聚合物的改性

相容剂以活跃自由基分子羧基掺入非极性与极性聚合物之间起“桥梁”作用,将其改性成为极性的改性聚合物,再使其与极性的聚合物共混,两者之间进行反应而制得良好的改性共混效果。例如相容剂提供了增韧剂最关键性的“核”、“壳”相容作用,添加一定量的相容剂可以作为PP、PE、PS、PA、PC等塑料的增韧剂。

 05 结论 

 

相容剂可以把两种或多种不同品种、不同性质的旧塑料回收再生成为新材料,从而减少了资源浪费,获得的新体系往往具有更优的性能。

因此相容剂在回收废旧塑料以及结合原始树脂进行改性等方面发挥着关键作用,对此的研究将随着资源回收的要求进一步开展。