塑料回收面临的挑战之一就是不同类型的聚合物并不总是能很好地混合在一起。生产出的共混物可能存在加工困难、外观不佳或物理性能差的问题。混合材料是消费后回收以及工业后或消费后多层材料回收的一大难题。相容剂和偶联剂（添加在原生料中或在混合回收料的工序中加入）可以解决其中一些问题。然而，并非所有添加剂都适用于每种共混物，必须仔细选择才能优化配方。

 

标题图：混合材料是专业添加剂公司关注的重点（图片来源：SHUTTERSTOCK/ALEXA_SPACE）

SI Group循环经济市场开发经理杰罗恩•弗雷德里克斯（JeroenFrederix）认为，回收料需要添加相容剂，尤其是消费后回收料(PCR)。“尽管分拣和清洗技术正在不断进步，但仍需要特定的相容剂来处理清洗步骤后PCR流中残留的杂质和交叉污染。”

埃万特回收添加剂(A4R)产品组合新推出了Cesa Unify A4R，这是一款相容剂添加剂母粒，旨在增强和支持回收聚烯烃的使用。该添加剂有助于将不相容的聚合物（如PP和PE）混合成均质聚合物混合物，并通过保持rPP的高刚度来提高机械强度，使共混物的性能更接近原生料。共混物性能的改善使回收商能够获得更高质量的再生材料，从而使品牌所有者和回收商能够生产出具有所需性能特性且极具成本效益的PCR最终产品。该公司表示，该添加剂可以帮助克服与更多PCR进入价值链带来的一系列挑战，使行业参与者能够继续在聚烯烃应用中加入更多PCR。

 

图1：Teamplas公司的Nuttapon Kheankaew展示在泰国北柳府回收工厂使用巴斯夫IrgaCycle回收的白色颗粒（图片来源：巴斯夫）

Kenrich总裁兼所有者及该技术的发明者萨尔•蒙特（Sal Monte）表示，钛酸酯基有机金属偶联剂正作为“高级偶联催化剂”成功应用于再生塑料化合物中。在混合塑料的机械回收塑料流中，许多聚合物是不相容的。蒙特表示，该公司用于PCR的添加剂Ken-React CAPS KPR可充当催化剂，使不同类型的聚合物共聚，并将无机填料（如碳酸钙、炭黑等）与聚合物偶联。他表示，该添加剂将使混合塑料废物流的回收无需分离和分拣。例如，该添加剂可以使PP、PE和PET的混合物相容。蒙特表示，使用较低的工艺温度来创造反应性复合所需的剪切速率条件是关键。

2023年11月，巴斯夫宣布与东南亚再生复合材料生产商Teamplas Group合作，利用巴斯夫的IrgaCycle产品控制质量变化并提高最终零件性能。IrgaCycle是巴斯夫VALERAS产品组合的一部分，由一系列塑料添加剂配方组成，可将再生塑料与原始材料结合用于生产高价值零件。Teamplas利用家用产品、电气和电子(E&E)设备以及报废车辆等废物流生产颗粒，用于制造新电器、办公设备和汽车内饰零件（图1）。IrgaCycle添加剂使聚烯烃塑料混合物相容，并减轻回收过程中的热应力和机械应力，从而最大限度地减少杂质的影响。

 
赋能PCR的使用

据两家公司报告，通过使用IrgaCycle，Teamplas可以改善使用回收料生产的零件的表面质量——包括椅子扶手、打印机外壳和汽车音响框架等，相关产品表面光泽度更高、长期热稳定性更高。IrgaCycle甚至可以让这些成品100%由回收料制成。

两家公司的合作还将着眼于包装应用。Teamplas集团执行董事Pongsakorn Atichatsri-sakul表示：“我们与巴斯夫的合作不仅有助于我们解决回收质量问题，而且还有助于实现泰国政府《塑料废物管理国家路线图》（2018-2030年）中提出的目标。”

 

图2：Interface Polymers的研究人员正在测试含有相容剂的薄膜（图片来源：Interface Polymers）

Interface Polymers公司正准备在印度维沙卡帕特南启动其首家LEYU乐鱼Polarfin二嵌段聚合物相容剂生产工厂。相容剂旨在帮助减少共混物或交叉污染的塑料回收流中的流动缺陷和凝胶（图2）。

例如，在使用PCR材料的薄膜包装中，添加剂有助于形成光滑且可印刷的表面。相容剂的用量较低（通常不到1%），例如聚烯烃(PP或PE)与聚酰胺(PA)、PE或PP与乙烯乙烯醇(EVOH)、PE或PP与PET以及PE或PP与纤维素（一种生物基聚合物）的组合。

包装和薄膜生产商正在努力创造可回收解决方案，以取代传统的多层、多材料结构，这些结构由于层间无法分离而难以回收。结构通常由聚烯烃组成，以PA或EVOH作为薄阻隔层。

一种替代方案是只用一种材料（单一材料PP或PE）制作包装，但在某些情况下，要达到所需的性能（例如保护内容物所需的氧气阻隔性）是一项挑战。现有的多材料阻隔结构正在接受可回收性测试，可作为另一种替代方案。在初始化合物中添加相容剂可使生产出的多层薄膜具有可回收性。

 

阻隔膜

巴斯夫报告称，独立机构Cyclos-HTP对同时含有PA和EVOH阻隔层的PE薄膜进行了测试，发现其适合回收利用。该研究针对家庭包装废弃物中的共挤PE/PA6/EVOH高阻隔膜和层压PA6/PE薄膜。层压结构含有相容剂，添加该相容剂可帮助PA分散在PE基质中。巴斯夫表示，在共挤结构中，连接层（用于粘合PA和PE）在回收过程中成为有效的相容剂。

“如果在薄膜初期生产过程中还添加了额外的功能化聚乙烯作为相容剂，那么聚酰胺甚至会被Cyclos-HTP视为聚乙烯回收物中的一种有价值材料。”巴斯夫挤出应用聚酰胺市场开发高级经理马提亚•祖恩（Matthias Zorn）说道。

“结果表明，含有PA的PE薄膜废料流无需对回收工艺进行重大调整即可进行处理。这也证实了目前薄膜制造商已经回收了含PA的薄膜废料的标准市场惯例。”祖恩说道。

陶氏的RecycleReady技术使用该公司的Retain相容剂，可提高使用极性聚合物（如EVOH或聚酰胺）作为阻隔层的多层薄膜的可回收性。陶氏表示，该添加剂有助于减少凝胶并提高透明度和机械性能。

 

图3：将相容剂添加到混合的PE/EVOH回收料中提高了薄膜的耐飞镖跌落穿刺性。该图表将含有MAH接枝聚烯烃、三元共聚物（来自SKFP的Lotader 4210）和高流动性相容剂的共混物的膜与不含相容剂的对照膜进行比较（图表来源：SKFP）。

SK功能聚合物(SKFP)已测试了其部分Lotader三元共聚物和Orevac接枝聚烯烃作为多层PE/EVOH/PE薄膜的相容剂。PE和EVOH层通常使用反应性树脂粘合，例如马来酸酐接枝聚乙烯(MAH-g-PE)。在近期的研究中，SKFP评估了PE和EVOH混合物的几种相容剂（图3）。

“高效的相容剂能够将EVOH相精细分散到PE基体中，”市场开发经理尼可•艾瑟林（Nico Esselin）表示，“发现最有效的相容剂是乙烯（89wt%）、丙烯酸丁酯（6.5%）和马来酸酐（3.8%）的三元共聚物。当负载量为2-5wt%时，三元共聚物（Lotader 4210）的效果最好。”艾瑟林说，流动性相对较低（如熔体指数为10）的相容剂在研究回收聚烯烃/EVOH原料时被发现是最好的。

图4：添加相容剂（Lotader 4210）减少了回收的混合PE/EVOH化合物中的凝胶（图表来源：SKFP）

对于回收自多层薄膜的物料，要在多层阻氧包装LEYU乐鱼复使用，其机械和光学性能必须足够。艾瑟林说，增容剂的加入对用该化合物制备的薄膜的机械性能（如抗穿刺性）有积极影响。相容剂还减少了PE/EVOH相容共混物中可见缺陷（凝胶）的数量（图4）。

Esselin说，基于这些研究，SKFP正在寻找几种混合塑料原料的解决方案，包括PE/PA、PE/PET、PP/PA和PP/PET。

 

 PIR相容剂

“我们看到，当柔性包装在美国通过PE商店的回收流时，含有潜在相容剂的膜结构得到了越来越多的发展。”Ingenia Polymers柔性包装母料业务经理戴尔•麦考密克（Dale McCormick）表示：“这使得屏障结构（如聚酰胺和/或EVOH）可以回收，品牌所有者通过使用可回收的包装，实现其可持续发展目标。”

麦考密克还认为，人们越来越关注使用相容剂以实现工厂内部回收阻隔膜废料，而无需将废料送往垃圾填埋场或焚烧场。Ingenia于2023年10月推出INCIRCLE IP1601，以支持这一用途。该公司已成功完成美国塑料回收协会（APR）要求的第三方实验室测试，获得了APR可回收性设计计划的认可。

“由于INCIRCLE IP1601比市场上其他产品的相容性有所提高，该产品可以使聚酰胺和EVOH含量更高的膜结构得到回收。”麦考密克说，母料既可以用作薄膜结构的一部分，以实现LEYU乐鱼的回收，也可以在将废薄膜复合成回收颗粒的过程中添加。

 

图5：含有20% PA6的PE，不含相容剂（上）；含有Ingenia Polymers的INCIRCLE相容剂（下）（图片来源：Ingenia Polymers）

Ingenia Polymers正在为其他系统（如PE/PP）开发额外的相容剂等级，并通过将PE/PET废料与Ingenia的INCIRCLE IP1601混合，生产能够满足典型罐衬规格的rPE/PET，评估PE/PET层压结构的回收利用（图5）。麦考密克说：“早期的实验结果很好，下一步将进行现场试验。这是一个令人兴奋的应用，因为在大多数情况下，无法选择回收转化过程中产生的PE/PET废料，这些材料要么被填埋，要么被焚烧。”

BYK的最新产品SCONA TPPET 4214 PA是基于GMA功能化的PET。它最好用作高分子量粘度调节剂，但也可以用作相容剂或偶联剂。该添加剂有助于缓解回收PET（rPET）中特性粘度（IV）降低的挑战。BYK USA热塑性添加剂市场经理汤姆•印池（Tom Inch）表示，特性粘度低会导致熔体稳定性不足、流变性能不均匀和注塑性能差。特别是在泡沫成型中，特性粘度低会导致大的空隙、不均匀的起泡表面和黄色变色。添加剂通过反应性复合提高特性粘度，从而提高熔体稳定性和泡沫结构。

本文翻译自AMI《PLASTICS RECYCLING WORLD》，全文有删减
作者：Jennifer Markarian

 

来源：LEYU乐鱼-《LEYU乐鱼塑料商情》

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