افزایش چسبندگی و خواص مکانیکی ترکیب PET/PE-PP
به هدف افزایش خواص مواد بازیافتی (گرانول)
پلاستیک‌ها مواد متنوعی هستند که در تمام وسایلی که امروزه در زندگی ما استفاده می‌شوند حضور دارند. با این حال، تجمع پلاستیک‌ها در محیط زیست به یک مشکل مهم تبدیل شده است، زیرا این مواد عمر طولانی داشته و زمان زیادی طول می‌کشد تا این مواد تجزیه شده و به چرخه طبیعت باز گردند. هم‌چنین اکثر پلاستیک‌ها بر پایه مواد اولیه نفتی هستند که منابع غیر قابل تجدید خواهند بود. از این رو، بازیافت پلاستیک‌های مصرف‌شده در وسایل مختلف، خیلی مورد توجه صنعتگران قرار گرفته است. مواد بازیافتی معمولاً مخلوطی از پلیمرهای ناسازگار هستند که اغلب در محصولات با کیفیت پایین استفاده می‌شوند.
پلیمرها به دو گروه ترموست و ترموپلاستیک تقسیم می‌شوند که بازیافت هرکدام مشکلات خاص خودش را دارد. مواد ترموست به‌دلیل اتصالات شبکه‌ای نمی‌توانند ذوب شوند، حتی زمانی که یک ماده قابل بازیافت باشند. اغلب این مواد دفن می‌شوند، زیرا نمی‌توانند به‌طور فیزیکی بهبود یابند. مواد ترموپلاستیک قابلیت ذوب دارند، اما در صورت بازیافت مداوم، دچار تخریب شده و خواص خود را از دست می‌دهند.
امروزه قطعات سنگین خودروها با مواد پلاستیکی و کامپوزیت سبک‌وزن جایگزین شده است که این منجر به کاهش ده درصد وزن کلی خودرو و بهبود سه تا هفت درصد کارایی سوخت می‌شود. بازیافت پلاستیک‌ها و کامپوزیت‌ها در صنعت خودرو پیچیده و چالش‌برانگیز است، در حالی که محصولات پلاستیکی ساده (به‌عنوان مثال بطری‌های آب و ظروف غذا) به‌راحتی قابل بازیافت هستند. پلاستیک‌ها و کامپوزیت‌ها در قطعات کاربردی خودرو، با یک‌دیگر اتصالات قوی دارند و بنابراین تفکیک آنها از هم برای بازیافت دشوار است. از طرف دیگر، استفاده از پلاستیک‌های سبک و مواد کامپوزیتی در صنعت خودرو در سال‌های اخیر، به‌دلیل درخواست‌های قانونی مصرف‌کنندگان برای وزن سبک‌تر وسایل نقلیه با کارایی بالا، افزایش یافته است. پلاستیک‌هایی که معمولاً در قطعات خودرو مورد استفاده قرار می‌گیرند عبارتند از فوم پلی‌اورتان (PU)، پلی‌پروپیلن (PP)، پلی‌اتیلن ترفتالات (PET)، پلی‌اتیلن (PE)، پلی‌وینیل کلراید (PVC) و آکریلو نیتریل بوتادین استایرن (ABS). به‌عنوان مثال، فوم پلی‌اورتان به‌دلیل سبک‌وزن بودن و قالب‌بندی با دوام آن، در صنایع خودرو به‌طور گسترده‌ای به‌کار گرفته شده است، در حالی که پلی‌اورتان به‌دلیل ترموست بودن، غیر قابل بازیافت است. فوم پلی‌اورتان معمولاً در صندلی‌ها و داخل کاپوت خودرو یافت می‌شود.
برای تولید مواد جدید با خواص مطلوب و کارایی بالا، به‌دلیل نگرانی‌های محیط زیستی و اقتصادی، توجه زیادی به بازیافت و استفاده مجدد از پلاستیک‌ها شده است، اما از طرفی مواد بازیافتی معمولاً مخلوطی از پلیمرهای مختلف هستند که ممکن است با پایه پلیمری نو سازگار نباشند. بنابراین استفاده از عوامل سازگارکننده در مخلوط های پلیمری نه‌تنها یک روش مناسب و کارامد برای ایجاد مواد پلیمری نوین با عملکرد بالا است، بلکه از اهمیت زیادی برای بازیافت پلاستیک‌ها برخوردار است. عوامل سازگارکننده به‌شکل پلیمرهای پیوندخورده با عامل‌های شیمیایی مختلف یا کوپلیمرهای دو قسمتی موجود هستند. جهت آشنایی با انواع سازگارکننده‌ها از محصولات ما دیدن فرمایید.
پلی‌اتیلن و پلی‌پروپیلن تقریباً دو سوم از مصرف کل پلاستیک در جهان را تشکیل می‌دهند و بنابراین بازیافت ضایعات این دو از اهمیت اقتصادی زیادی برخوردار است و به همین دلیل، استفاده از یک سازگارکننده مؤثر، برای ارتقاء خواص مخلوط بازیافتی، مورد توجه صنایع و تحقیقات دانشگاهی قرار گرفته است و از این نظر که بازیافت ضایعات پلاستیک‌های مورد استفاده در صنایع بسته‌بندی از اهمیت اقتصادی و زیست‌محیطی بالایی برخوردار است، استفاده از سازگارکننده‌ای که بتواند فازهای پلیمری مختلف را به‌خوبی با هم اتصال دهد، اثر بخش خواهد بود.
به،عنوان مثال، به‌تازگی اثر عامل سازگارکننده در قابلیت تبدیل ضایعات فیلم‌های بسته‌بندی چند لایه PET/PE به ترکیبات پلیمری با عملکرد فیزیکی و مکانیکی خوب، بررسی شده است. گروه‌های عاملی که در ترکیب سازگارکننده‌ها وجود دارند، مانند انیدرید، کربوکسیلیک، اپوکسی و غیره با گروه‌های انتهایی کربوکسیل و یا هیدروکسیل پلی‌اتیلن ترفتالات (PET) برهم‌کنش داده و زنجیر هیدروکربنی سازگارکننده هم با پلی‌اتیلن (PE) در ارتباط است و این منجر به کاهش تنش بین فازهای PE و PET و هم‌چنین افزایش چسبندگی بین فازها می‌شود. آمیز بازیافت‌شده از ضایعات فیلم چند لایه سازگارشده، عملکرد فیزیکی و مکانیکی قابل قبول نشان داد؛ مخصوصاً زمانی که از سازگارکننده 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، به‌دلیل قیمت بالاتر سازگارکننده، در صنعت بازیافت معمول نیست.
در همین راستا شرکت آریا پلیمر پیشگام تحقیقات خود را بر روی این گونه عوامل سازگارکننده انجام داده و موفق به تولید سازگارکننده برای این محصولات شده است. درنتیجه راه‌های مقرون‌به‌صرفه برای ارتقای پلاستیک‌های بازیافتی به‌وجود آمده است. خوش‌بختانه، توسعه‌دهندگان محصولات افزودنی پیشرفت قابل توجهی دارند. این مقاله به برخی از جدیدترین نوآوری‌ها می‌پردازد.
اخیراً ترکیب پلی‌اتیلن ترفتالات (PET) و پلی‌اولفین‌ها (PO) فعالیت‌های تحقیقاتی زیادی را به خود جلب کرده است، زیرا هر دو ماده از جمله ترموپلاستیک‌هایی هستند که به‌طور عمده در صنایع بسته‌بندی استفاده می‌شوند، به‌طوری که مخلوط PET/PO بخش قابل توجهی از پسماند مصرف‌کنندگان را تشکیل می‌دهد. ارتقاء ضایعات پلیمری بازیافتی اغلب حاوی بیش از یک نوع پلیمر، یک کار چالش‌برانگیز است، زیرا اکثر ترموپلاستیک‌های ناسازگار، با یک‌دیگر مخلوط بوده و خواص مکانیکی آنها نامطلوب است. به‌خصوص مقاومت به ضربه بیشتر آنها ضعیف است که به‌دلیل عدم تقارن و عدم چسبندگی بین فازهای پلیمری گسسته است. بنابراین افزودن سازگارکننده به این مخلوط‌های پلیمری برای بهبود سازگاری و خواص مخلوط لازم است. این سازگارکننده‌ها اغلب منجر به مورفولوژی تثبیت‌شده با پراکندگی خوب فاز کم‌تر می‌شوند که بر خواص ماکروسکوپی مخلوط‌ها تأثیر مثبت می‌گذارند. جهت آشنایی با انواع سازگارکننده‌ها از محصولات ما دیدن فرمایید.
PET و PP با توجه به تفاوت در طبیعت شیمیایی و قطبیت، ناسازگار هستند؛ بنابراین ترکیبات آنها مورفولوژی دو مرحله‌ای نشان می‌دهد. جایی که فاز پراکنده، قطرات کروی نسبتاً بزرگ ایجاد کرده و هیچ چسبندگی خاصی بین فازها وجود ندارد. به‌طور کلی استحکام و سختی مخلوط PP و PET با افزایش درصد وزنی PET باید افزایش یابد، اما به‌دلیل ناسازگاری این دو پلیمر، مخلوط آنها مقاومت بسیار ضعیفی در برابر شکنندگی دارد. از این رو برای دستیابی به چسبندگی بهتر بین دو پلیمر و غلبه بر شکنندگی، سازگاری مناسب بین آنها لازم است.
پلی‌پروپیلن یکی از پلیمرهای ترموپلاستیک با کاربرد فراوان است و به‌طور گسترده‌ای در بسیاری از حوزه‌ها مانند قطعات خودرو، وسایل خانگی، وسایل الکترونیکی و بسته‌بندی مواد غذایی استفاده می شود و این به‌دلیل ویژگی‌های فوق‌العاده آن مانند هزینه کم، پایداری حرارتی بالا، تراکم کم و قابلیت بازیافت است. بازیافت ضایعات پلی‌پروپیلن قابل قبول‌ترین روش دفع است که مزایای زیادی دارد. بازیافت PP نه‌تنها می‌تواند مشکلات زیست‌محیطی را کاهش دهد، بلکه از طریق بازیافت می‌توان درصد استفاده از PP نو را کاهش داد و به این وسیله با کاهش قیمت محصول تمام‌شده، 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 زنجیره‌های PP در حین ذوب و فرآیند مجدد است.
در غیاب سازگارکننده‌ها، مخلوط پلیمرها دارای چسبندگی بین فضایی نیستند که منجر به خواص مکانیکی ضعیف می‌شود. بهترین اثر شناخته‌شده سازگارکننده‌ها، کاهش تنش بین سطحی در مذاب است که باعث پراکندگی بسیار خوب یک فاز در فاز دیگر می‌شود. اثر دوم، افزایش چسبندگی در مرزهای فازی و در نتیجه بهبود انتقال تنش است. برای رسیدن به این هدف، برهم‌کنش بین سازگارکننده با پلیمر فاز پراکنده و فاز ماتریس مهم است.
شرکت آریا پلیمر پیشگام تولیدکننده انواع سازگارکننده‌های پلی‌اولفینی است. جهت آشنایی با این سازگارکننده‌ها از محصولات ما دیدن فرمایید.
