افزایش چسبندگی و خواص مکانیکی ترکیب PET/PE-PP

همچنین اکثر پلاستیک ها بر پایه مواد اولیه نفتی هستند که منابع غیر قابل تجدید خواهند بود. از این رو، بازیافت پلاستیک های مصرف شده در وسایل مختلف، خیلی مورد توجه صنعتگران قرار گرفته است. مواد بازیافتی معمولا مخلوطی از پلیمرهای ناسازگار هستندکه اغلب در محصولات با کیفیت پایین استفاده می شوند.

پلیمرها به دو گروه  ترموست و ترموپلاستیک تقسیم می شوند و بازیافت هرکدام مشکلات خاص خودش را دارد. مواد ترموست به دلیل اتصالات شبکه ای نمی توانند ذوب شوند حتی زمانی که یک ماده قابل بازیافت باشند.

اغلب این مواد دفن می شوند، زیرا نمی توانند به طور فیزیکی بهبود یابند. مواد ترموپلاستیک قابلیت ذوب دارند اما در صورت بازیافت مداوم دچار تخریب شده و خواص خود را از دست می دهند.

قطعات سنگین خودروها اکنون با مواد پلاستیکی و کامپوزیت سبک وزن جایگزین شده است که این منجر به کاهش ۱۰ درصد وزن کلی خودرو و بهبود ۳ تا ۷ درصد کارایی سوخت  می شود.

بازیافت پلاستیک ها و کامپوزیت ها در صنعت خودرو پیچیده و چالش برانگیز است در حالی که محصولات پلاستیکی ساده (به عنوان مثال بطری های آب، ظروف غذا) به راحتی قابل بازیافت هستند. پلاستیک ها و کامپوزیت ها در قطعات کاربردی خودرو اتصالات قوی با یکدیگر دارند و بنابراین تفکیک آن ها از یکدیگر برای بازیافت دشوار است.  

از طرف دیگر استفاده از پلاستیک های سبک و مواد کامپوزیتی در صنعت خودرو در سال های اخیر به دلیل درخواست های قانونی مصرف کنندگان برای وزن سبک تر وسایل نقلیه با کارآیی بالا، افزایش یافته است.

پلاستیک هایی که معمولا در قطعات خودرو مورد استفاده قرار می گیرند عبارتند از: فوم پلی اورتان (PU) ، پلی پروپیلن (PP)، پلی اتیلن ترفتالات (PET)، پلی اتیلن (PE)، پلی وینیل کلرید (PVC) و آکریلو نیتریل بوتادین استایرن. (ABS)به عنوان مثال، فوم پلی  اورتان به دلیل سبک وزن بودن و قالب بندی  با دوام آن در صنایع خودرو به طور گسترده ای به کار گرفته شده است در حالی که پلی اورتان به دلیل ترموست بودن غیر قابل بازیافت است. فوم پلی اورتان معمولا در صندلی های خودرو و همچنین در داخل کاپوت یافت می شود.

برای تولید مواد جدید با خواص مطلوب و کارایی بالا، توجه زیادی به بازیافت و استفاده مجدد از پلاستیک ها به دلیل نگرانی های محیط زیست و اقتصادی، شده است اما از طرفی مواد بازیافتی معمولا مخلوطی از پلیمرهای مختلف هستند که ممکن است با پایه پلیمری نو سازگار نباشند بنابراین استفاده از عوامل سازگارکننده در مخلوط های پلیمری نه تنها یک روش مناسب و کارآمد برای ایجاد مواد پلیمری نوین با عملکرد بالا است  بلکه از اهمیت زیادی برای بازیافت پلاستیک ها برخوردار است. عوامل سازگارکننده به شکل پلیمرهای پیوند خورده با عامل های شیمیایی مختلف یا کوپلیمرهای دو قسمتی موجود هستند. جهت آشنایی با انواع سازگارکننده ها از محصولات ما دیدن فرمایید.

پلی اتیلن و پلی پروپیلن تقریبا دو سوم از مصرف کل پلاستیک در جهان را تشکیل می دهند و بنابراین بازیافت ضایعات این دو از اهمیت اقتصادی زیادی برخوردار است و به همین دلیل استفاده از یک سازگار کننده موثر، برای ارتقاء خواص مخلوط بازیافتی، مورد توجه  صنایع و تحقیقات دانشگاهی قرار گرفته است و از این نظر که بازیافت ضایعات پلاستیک های مورد استفاده در صنایع بسته بندی از اهمیت اقتصادی و زیست محیطی بالایی برخوردار است استفاده از سازگارکننده ای که بتواند فازهای پلیمری مختلف را به خوبی با هم اتصال دهد اثر بخش خواهد بود.

به عنوان مثال به تازگی اثر عامل سازگارکننده در قابلیت تبدیل ضایعات فیلم های بسته بندی چند لایه PET/PE به ترکیبات پلیمری با عملکرد فیزیکی و مکانیکی خوب، بررسی شده است.

گروه های عاملی که در ترکیب سازگارکننده ها وجود دارند مانند انیدرید، کربوکسیلیک، اپوکسی و غیره با گروه های انتهایی کربوکسیل و یا هیدروکسیل پلی اتیلن ترفتالات(PET) برهم کنش داده و زنجیر هیدروکربنی سازگارکننده هم با پلی اتیلن (PE) در ارتباط است و این منجر به کاهش تنش بین فازهای PE و PET و همچنین افزایش چسبندگی بین فازها می شود.

آمیزه بازیافت شده از ضایعات فیلم چند لایه سازگار شده، عملکرد فیزیکی و مکانیکی قابل قبول نشان داد مخصوصا زمانی که از سازگار کننده با درصد متوسط ​​استفاده شد اما با وجود ارائه خواص فیزیکی و مکانیکی خوب، باید از لحاظ اقتصادی هم توجه کرد زیرا استفاده از مقادیر بالاتر از سازگارکننده، به دلیل قیمت بالاتر سازگار کننده ، در صنعت بازیافت معمول نیست.

در همین راستا شرکت آریا پلیمر پیشگام تحقیقات خود را بر روی این گونه عوامل سازگارکننده انجام دادند و موفق به تولید سازگارکننده برای این محصولات شده است.

درنتیجه، راه های مقرون به صرفه برای ارتقای پلاستیک های بازیافتی به وجود آمده است. خوشبختانه، توسعه دهندگان محصولات افزودنی پیشرفت قابل توجهی دارند. این مقاله به برخی از جدیدترین نوآوری ها می پردازد.

ترکیب پلی اتیلن ترفتالات (PET) و پلی اولفین ها (PO) اخیرا فعالیت های تحقیقاتی زیادی را به خود جلب کرده است زیرا هر دو مواد از جمله ترموپلاستیک هایی هستند که به طور عمده در صنایع بسته بندی استفاده می شوند و مخلوط PET / PO بخش قابل توجهی از پسماند مصرف کنندگان را تشکیل می دهند. ارتقاء ضایعات پلیمری بازیافتی که اغلب حاوی بیش از یک پلیمر است، یک کار چالش برانگیز است زیرا اکثر ترموپلاستیکهای ناسازگار با یکدیگر مخلوط بوده و خواص مکانیکی آن ها نامطلوب است به خصوص مقاومت به ضربه بیشتر آن ها ضعیف است که به دلیل عدم تقارن و عدم چسبندگی بین فازهای پلیمری گسسته است. بنابراین، افزودن سازگارکننده به این مخلوط های پلیمری، برای بهبود سازگاری و خواص مخلوط لازم است.

این سازگارکننده ها اغلب به مورفولوژی تثبیت شده با پراکندگی خوب فاز کمتر منجر می شوند که بر خواص ماکروسکوپی مخلوط ها تاثیر مثبت می گذارند. جهت آشنایی با انواع سازگارکننده ها از محصولات ما دیدن فرمایید.

PET و پلی پروپیلن (PP) با توجه به تفاوت در طبیعت شیمیایی و قطبیت ناسازگار هستند؛ بنابراین، ترکیبات آنها مورفولوژی دو مرحله ای نشان می دهد، جایی که فاز پراکنده قطرات کروی نسبتا بزرگ ایجاد کرده و هیچ چسبندگی خاصی بین فازها وجود ندارد.

به طور کلی، استحکام و سختی مخلوط PP و PET با افزایش درصد وزنی PET باید افزایش یابد اما به دلیل ناسازگاری این دو پلیمر، مخلوط آن ها مقاومت بسیار ضعیفی در برابر شکنندگی دارد از این رو، سازگاری مناسب برای دستیابی به چسبندگی بهتر بین دو پلیمر و غلبه بر شکنندگی لازم است.

پلی پروپیلن یکی از پلیمرهای ترموپلاست با کاربرد فراوان است و به طور گسترده ای در بسیاری از کاربردها مانند قطعات خودرو، وسایل خانگی، وسایل الکترونیکی و بسته بندی مواد غذایی استفاده می شود و این به دلیل ویژگی های فوق العاده آن مانند هزینه کم ، پایداری حرارتی بالا، تراکم کم و قابلیت بازیافت است. بازیافت ضایعات پلی پروپیلن قابل قبول ترین روش دفع است که مزایای زیادی را ارائه می دهد.

بازیافت  PP نه تنها می تواند مشکلات زیست محیطی را کاهش دهد، بلکه از طریق بازیافت، می توان درصد استفاده از PP نو را کاهش داد و به این وسیله با کاهش قیمت محصول تمام شده، محصولات با ارزش برای کاربردهای مختلف تولید کرد. با این حال، PP بازیافتی از نظر خواص حرارتی و مکانیکی نسبت به PP نو ضعیفتر است که دلیل آن شکستن زنجیرهای PP در حین ذوب و فرایند مجدد می باشد.

 در غیاب سازگار کننده ها، مخلوط پلیمرها دارای چسبندگی بین فضایی نیستند که منجر به خواص مکانیکی ضعیف می شود. بهترین اثر شناخته شده سازگارکننده ها، کاهش تنش بین سطحی در مذاب است که باعث پراکندگی بسیار خوب یک فاز در فاز دیگر می شود.

اثر دوم افزایش چسبندگی در مرزهای فازی و درنتیجه بهبود انتقال تنش می باشد. برای رسیدن به این هدف، برهم کنش بین سازگارکننده با پلیمر فاز پراکنده و فاز ماتریکس مهم است.

منبع: آریا پلیمر پیشگام