添加劑保持再生塑料品質

據報道，塑料經過多次回收利用后保持高品質，對塑料回收的可行性和增加回收物的使用至關重要。公司對高品質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。因此，研發人員需要改善技術、工藝和產品，實現塑料回收目標。

行業要求 2018年全球可再生率為21%，其中很大一部分可再生材料應用在低價值領域；歐盟承諾2025年高品質消費后再生樹脂（PCR）的需求量將達到1 000萬噸。由于塑料包裝在市場中的份額較大，塑料包裝對向循環經濟轉型具有重要作用。塑料包裝品牌商已開始增加再生聚合物的比例，并設計可循環包裝袋，減少原始聚合物的使用。

生產的原始聚合物將影響回收物品質。聚烯烴樹脂必須與抗氧劑穩定存在，酸催化劑殘留須用酸性洗滌劑中和，酸性洗滌劑在轉化過程中保護聚合物。在通過標簽、印刷和填充對塑料制品進行優化后，塑料產品投入市場。過去的幾十年里，已經對包裝使用的聚合物的設計和組成等步驟進行了優化。添加量已針對一次性應用中的成本效益進行了優化，平衡了品質和加工效率。

添加劑是實現循環經濟的基礎 循環經濟對塑料包裝的要求改變。當聚合物通過機械回收時，附加應力將施加在聚合物上，塑料被研磨、擠壓和再次轉化。雖然在原始聚合物中加入添加劑用于優化品質和提高產量是行業標準，但在回收過程中，添加劑只能部分保護聚合物。通常回收過程不再加入再添加劑，將對產品品質和加工效率產生重大影響。因此，聚合物回收利用需要合適的添加劑，并根據回收和后續轉化工藝的要求進行調整。

此外，如果包裝暴露在陽光和高溫下，或者塑料在收集和分揀過程中受到污染，將導致聚合物破壞、交聯和酸形成，需要加入添加劑，保持回收物的加工效率和產品品質。添加劑的標準行業程序是用抗氧劑（作為熱穩定劑，通常是酚類抗氧化劑）和二級抗氧劑（作為加工穩定劑，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）瓶級產品循環壽命期間的抗氧化劑消耗量，抗氧劑誘導時間（OIT）作為再生樹脂品質的指示性參數。循環回收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、磷基穩定劑、專有加工穩定劑、高性能膦基穩定劑和酚類抗氧劑（AO1010）的組合進行模擬。改變比例和劑量以補充消耗的抗氧化劑。在再生過程中氧化穩定劑濃度增加，PS168穩定存在。

由于原始聚合物中殘留催化劑，導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。由于聚合反應后催化劑的酸性只需中和一次，因此可以推測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潛在的根本原因。例如，（1）PCR中外來顆粒和材料的包裝內容物中的雜質。通過加強分選和洗滌，可以將雜質降至最低。（2）聚烯烴氧化，生成醛、酮和羧酸。（3）將處理穩定劑氧化為P=O，最終生成磷和磷酸，但濃度較低。

通常通過腐蝕試驗確定樹脂酸度。腐蝕將使利用注塑機的樹脂加工商面臨問題，表面粗糙的模具經腐蝕后較難清洗。模具上的腐蝕將導致塑料制品著色，并降低加工效率。因此，確定降低回收物酸度的解決方案對于擴大回收物在行業中的使用非常重要。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，減少對加工效率的負面影響。

協作是推動循環解決方案的關鍵因素歐盟建立的循環塑料聯盟（CPA），具有來自塑料產業鏈上的290家公司，可以結合專業知識并提出新想法和解決方案，克服實施障礙。例如，CPA最近宣布了一項設計工作計劃，支持制定塑料回收設計指南。全球各地的公司也在開展活動，促進產業鏈合作。例如，2019年Clariant年開展了循環塑料項目Eco-Circle，該項目集中專業知識并將產品解決方案與成熟的系統能力相結合。通過與客戶合作開發產品并根據產業鏈的循環標準證明解決方案，可以創建支持塑料產業鏈循環的真正產品解決方案。

總結在回收過程中，添加劑可以提高回收品質，實現循環經濟。長聚合物鏈比短聚合物鏈更易受到影響，而且幾乎不可能在聚烯烴鏈斷裂后以線性方式重新連接，長鏈聚烯烴具有較高加工性能和熔體穩定性，具有良好耐環境應力開裂性能（ESCR）。因此，聚烯烴回收的優先事項是在使用抗氧化劑時避免任何鏈斷裂，幫助使圓形塑料成熟。行業合作是開發新解決方案和向循環經濟轉型的關鍵推動因素。