Verbesserung der Eigenschaften von recycelten Polymeren durch reaktive Extrusion
Question
Ist es möglich, die rheologischen Eigenschaften von Polymeren zu verändern, um ihre Verarbeitbarkeit und Formbarkeit zu verbessern?
Kann man den Schmelzindex (MFI) von Polymeren des Typs Polyolefin verändern? Kann dies durch einen kontinuierlichen Prozess geschehen, der die Verarbeitung von industriellen Mengen ermöglicht und lösungsmittelfrei ist?
Expertise
MATERIA NOVA verfügt über Fachwissen in der Verarbeitung und Formgebung von Polymeren, insbesondere in der reaktiven Extrusion (REx).
Dieses Verfahren benötigt keine Lösungsmittel, weist kurze Reaktionszeiten (im Minutenbereich) auf und ermöglicht kontinuierliches Arbeiten bei geringen Infrastrukturkosten.
Der Extruder wird als kontinuierlicher Reaktor verwendet und ermöglicht die gleichzeitige Durchführung der Extrusion und chemischer Reaktionen wie z. B. der radikalischen Pfropfung.
Recyceltes Polypropylen (R-PP) wurde durch REx chemisch modifiziert, um seine rheologischen Eigenschaften gemäß einer spezifischen, vom Kunden festgelegten Spezifikation anzupassen.
Polypropylen, insbesondere wenn es aus Recycling stammt, neigt dazu, sich im Laufe seines Verarbeitungsprozesses durch ein Kettenspaltungsphänomen, das als b-Spaltung bezeichnet wird, zu verschlechtern.
Ziel ist es daher, diesen Abbau zu begrenzen und gleichzeitig die Verzweigung der Polypropylenketten durch die Zugabe von Koagenzien zu fördern, um seinen Verarbeitungsprozess zu erleichtern. Dies kann mit Hilfe eines gleichlaufenden Doppelschneckenextruders erreicht werden.
Nach der Verarbeitung werden die rheologischen Eigenschaften des Polymers verändert :
- Der Schmelzindex (MFI) des modifizierten Polymers ist im Vergleich zu seinem Ausgangswert um 65 % reduziert.
Das resultierende Material ist also viskoser.
- Die Entwicklung des Speichermoduls (G') zeigt für das modifizierte Polymer,
das Auftreten eines Plateaus bei niedrigen Frequenzen, das für die Verzweigung/Vernetzung des Polymers charakteristisch ist
- Die komplexe Viskosität (eta*) des modifizierten Polymers ist um mehrere Dekaden höher im Vergleich zu der des unmodifizierten Polymers.
Lösung
Die rheologischen Eigenschaften von recyceltem PP werden durch Kettenverzweigung über einen kontinuierlichen Prozess der reaktiven Extrusion verbessert, bei dem sehr große Mengen an Polymer lösungsmittelfrei verarbeitet werden können.
Der Abbau des Polymers wird verringert, wodurch die Viskosität erhöht wird, was die zukünftigen Verarbeitungsschritte des Polymers der zweiten Generation erleichtert.