添加劑保持再生塑料品質(zhì)

據(jù)報(bào)道，塑料經(jīng)過多次回收利用后保持高品質(zhì)，對(duì)塑料回收的可行性和增加回收物的使用至關(guān)重要。公司對(duì)高品質(zhì)再生聚合物的需求較高，再生聚合物可以作為原料減少塑料浪費(fèi)。因此，研發(fā)人員需要改善技術(shù)、工藝和產(chǎn)品，實(shí)現(xiàn)塑料回收目標(biāo)。

行業(yè)要求 2018年全球可再生率為21%，其中很大一部分可再生材料應(yīng)用在低價(jià)值領(lǐng)域；歐盟承諾2025年高品質(zhì)消費(fèi)后再生樹脂（PCR）的需求量將達(dá)到1 000萬噸。由于塑料包裝在市場(chǎng)中的份額較大，塑料包裝對(duì)向循環(huán)經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型具有重要作用。塑料包裝品牌商已開始增加再生聚合物的比例，并設(shè)計(jì)可循環(huán)包裝袋，減少原始聚合物的使用。

生產(chǎn)的原始聚合物將影響回收物品質(zhì)。聚烯烴樹脂必須與抗氧劑穩(wěn)定存在，酸催化劑殘留須用酸性洗滌劑中和，酸性洗滌劑在轉(zhuǎn)化過程中保護(hù)聚合物。在通過標(biāo)簽、印刷和填充對(duì)塑料制品進(jìn)行優(yōu)化后，塑料產(chǎn)品投入市場(chǎng)。過去的幾十年里，已經(jīng)對(duì)包裝使用的聚合物的設(shè)計(jì)和組成等步驟進(jìn)行了優(yōu)化。添加量已針對(duì)一次性應(yīng)用中的成本效益進(jìn)行了優(yōu)化，平衡了品質(zhì)和加工效率。

添加劑是實(shí)現(xiàn)循環(huán)經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ) 循環(huán)經(jīng)濟(jì)對(duì)塑料包裝的要求改變。當(dāng)聚合物通過機(jī)械回收時(shí)，附加應(yīng)力將施加在聚合物上，塑料被研磨、擠壓和再次轉(zhuǎn)化。雖然在原始聚合物中加入添加劑用于優(yōu)化品質(zhì)和提高產(chǎn)量是行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，但在回收過程中，添加劑只能部分保護(hù)聚合物。通?；厥者^程不再加入再添加劑，將對(duì)產(chǎn)品品質(zhì)和加工效率產(chǎn)生重大影響。因此，聚合物回收利用需要合適的添加劑，并根據(jù)回收和后續(xù)轉(zhuǎn)化工藝的要求進(jìn)行調(diào)整。

此外，如果包裝暴露在陽(yáng)光和高溫下，或者塑料在收集和分揀過程中受到污染，將導(dǎo)致聚合物破壞、交聯(lián)和酸形成，需要加入添加劑，保持回收物的加工效率和產(chǎn)品品質(zhì)。添加劑的標(biāo)準(zhǔn)行業(yè)程序是用抗氧劑（作為熱穩(wěn)定劑，通常是酚類抗氧化劑）和二級(jí)抗氧劑（作為加工穩(wěn)定劑，通常是亞磷酸鹽或亞膦酸鹽等磷基抗氧劑）。分析商用高密度聚乙烯（HDPE）瓶級(jí)產(chǎn)品循環(huán)壽命期間的抗氧化劑消耗量，抗氧劑誘導(dǎo)時(shí)間（OIT）作為再生樹脂品質(zhì)的指示性參數(shù)。循環(huán)回收HDPE的OIT大幅降低，從36分鐘降低至8分鐘。樹脂再生過程中需要添加抗氧劑。選擇用聚苯乙烯（PS）168樹脂、磷基穩(wěn)定劑、專有加工穩(wěn)定劑、高性能膦基穩(wěn)定劑和酚類抗氧劑（AO1010）的組合進(jìn)行模擬。改變比例和劑量以補(bǔ)充消耗的抗氧化劑。在再生過程中氧化穩(wěn)定劑濃度增加，PS168穩(wěn)定存在。

由于原始聚合物中殘留催化劑，導(dǎo)致再生聚烯烴的酸性增加。為中和催化劑中的酸性殘留物，需要添加酸性洗滌劑。酸性洗滌劑很常見，例如用于線性低密度聚乙烯（LLDPE）的硬脂酸鋅或用于HDPE和聚乙烯（PP）的硬脂酸鈣。由于聚合反應(yīng)后催化劑的酸性只需中和一次，因此可以推測(cè)聚烯烴回收不需要酸性洗滌劑。然而，在回收過程中酸性增加有幾個(gè)潛在的根本原因。例如，（1）PCR中外來顆粒和材料的包裝內(nèi)容物中的雜質(zhì)。通過加強(qiáng)分選和洗滌，可以將雜質(zhì)降至最低。（2）聚烯烴氧化，生成醛、酮和羧酸。（3）將處理穩(wěn)定劑氧化為P=O，最終生成磷和磷酸，但濃度較低。

通常通過腐蝕試驗(yàn)確定樹脂酸度。腐蝕將使利用注塑機(jī)的樹脂加工商面臨問題，表面粗糙的模具經(jīng)腐蝕后較難清洗。模具上的腐蝕將導(dǎo)致塑料制品著色，并降低加工效率。因此，確定降低回收物酸度的解決方案對(duì)于擴(kuò)大回收物在行業(yè)中的使用非常重要。用酸性洗滌劑中和再生PP中的酸性殘留物，500ppm專有酸洗滌劑和穩(wěn)定劑可有效降低腐蝕，但并不能完全消除腐蝕。因此，在回收站的回收料擠出階段添加除酸劑，可以提高回收料的品質(zhì)，減少對(duì)加工效率的負(fù)面影響。

協(xié)作是推動(dòng)循環(huán)解決方案的關(guān)鍵因素歐盟建立的循環(huán)塑料聯(lián)盟（CPA），具有來自塑料產(chǎn)業(yè)鏈上的290家公司，可以結(jié)合專業(yè)知識(shí)并提出新想法和解決方案，克服實(shí)施障礙。例如，CPA最近宣布了一項(xiàng)設(shè)計(jì)工作計(jì)劃，支持制定塑料回收設(shè)計(jì)指南。全球各地的公司也在開展活動(dòng)，促進(jìn)產(chǎn)業(yè)鏈合作。例如，2019年Clariant年開展了循環(huán)塑料項(xiàng)目Eco-Circle，該項(xiàng)目集中專業(yè)知識(shí)并將產(chǎn)品解決方案與成熟的系統(tǒng)能力相結(jié)合。通過與客戶合作開發(fā)產(chǎn)品并根據(jù)產(chǎn)業(yè)鏈的循環(huán)標(biāo)準(zhǔn)證明解決方案，可以創(chuàng)建支持塑料產(chǎn)業(yè)鏈循環(huán)的真正產(chǎn)品解決方案。

總結(jié)在回收過程中，添加劑可以提高回收品質(zhì)，實(shí)現(xiàn)循環(huán)經(jīng)濟(jì)。長(zhǎng)聚合物鏈比短聚合物鏈更易受到影響，而且?guī)缀醪豢赡茉诰巯N鏈斷裂后以線性方式重新連接，長(zhǎng)鏈聚烯烴具有較高加工性能和熔體穩(wěn)定性，具有良好耐環(huán)境應(yīng)力開裂性能（ESCR）。因此，聚烯烴回收的優(yōu)先事項(xiàng)是在使用抗氧化劑時(shí)避免任何鏈斷裂，幫助使圓形塑料成熟。行業(yè)合作是開發(fā)新解決方案和向循環(huán)經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵推動(dòng)因素。