Wells Plastics, образованная в 1997 году, является производителем уникальной специализированной добавки мастербатча и компаунда.
В полимерной промышленности является основным поставщиком пленки, волокна, покрытий, экструзии профилированных изделий, прессизделий.
Мы повышаем эффективность посредством инноваций и технических решений.
В распоряжении Wells Plastics находится производственное и лабораторное оборудование для технической поддержки своей продукции.
Оксо-биологическое разложение ПЭТ Reverte™
Reverte™ – это добавка мастербатча, предназначенная для катализации оксо-биологического разложения полимеров.
Reverte™ для ПЭТ содержит продеградант ионов металла для управляемого процесса уменьшения длины полимерной цепи в сочетании с фотоинициированием для защиты продукции от преждевременного разрушения до утилизации.
Механизм оксо-биоразложения, ускоряемый специально разработанными гранулами Reverte™ для ПЭТ, будет представлен ниже.
Что такое оксо-биологическое разложение?
Оксо-разложение определяется как «разложение в результате окислительного расщепления макромолекул» (опубликовано Европейским комитетом по стандартизации CEN/TR15351-06).
Оксо-биологическое разложение – это «разложение в результате окислительных и клеточно-опосредованных явлений, происходящих либо одновременно, либо последовательно».
Разложение полимеров
Естественное разложение природных полимеров, таких как ПЭТ, полиолефинов и других полимеров, происходит бессистемно и со сравнительно низкой скоростью – в пределах 100 – 1000 лет.
Разложение, как правило, возникает вследствие воздействия тепла, ультрафиолетового света и/или влажности. В зависимости от того, насколько медленным будет данным процесс, будет проходить последующее поглощение живыми бактериями с более низким молекулярным весом, однако это возможно лишь тогда, когда их вес достаточно низок; в этом случае полимер становится менее гидрофобным.
Оксо-биологическое разложение полимеров
Бактериальное поглощение (биологическое разложение) начинается тогда, когда молекулярная масса полимера может быть в достаточной степени уменьшена на стадии начального разложения. Таким образом, оксо-биологическое разложение проходит в две стадии:
- Окислительная диструкция;
- Минерализация (биологическое разложение).
Лабораторные испытания оксо-биоразложения полимеров включает в себя ряд тестов, проведенных последовательно на полимере для демонстрации его свойств к оксидации и биодеградации и проверки того, является ли компаунд токсичным для растительного и животного мира.
Первая стадия окислительного разложения ПЭТ
Структура ПЭТ:
Разрыв цепи в точке CH2-CH2 может произойти в случае взаимодействия энергии и кислорода с ионом металла в качестве катализатора (как показано ниже в упрощенной общей реакции).
Окислительная деструкция вызывает разрыв цепи в алифатической связи С-С.
Реакция протекает гораздо медленнее, чем в случае с полиолефинами, вследствие стерических затруднений.
Когда молекулярная масса достаточно снижена, возникает гидролиз и последующее бактериальное проникновение.
Первая стадия окислительного разложения ПЭТ
Катализируемое окисление Reverte в ПЭТ может быть смоделировано в лаборатории путем воздействия на продукт комбинации слегка повышенных температур и света.
Wells применяет тестовую среду в 50°С с низким уровнем ультрафиолетового излучения A и B, которые приближены к солнечному свету.
Принципы Аррениуса могут быть применены к результатам, полученным при 50°С, и быть перенесены на измеренный (в реальном времени) результат, ожидаемый при 20°С .
ИК-спектрометрия может быть использована для того, чтобы следить за ходом реакции разрыва цепи путем измерения соотношения пика С=0 к пику CH.
Первая стадия окислительного разложения плотных ПЭТ
Поверхность ПЭТ перед ускоренным старением при 50°С (х250)Очень гладкая, чистая поверхность – без видимых признаков повреждений
Поверхность ПЭТ после 2184 часов ускоренного старения (= ~ 48 месяцев при 20°С) (х250) Появление вызванного повреждения полимера с ослаблением его структуры.
Поверхность ПЭТ после 3648 часов ускоренного старения (= ~ 80 месяцев при 20°С) (х250) Повреждение полимера продолжается с появлением огромного количества микро- и макротрещин.
Первая стадия окислительного разложения ПЭТ
Стадия окисления приводит к образованию карбонильных групп.
Эти группы могут быть измерены с помощью ИК-спектроскопии.
Рост карбонильных групп напрямую связан с уменьшением молекулярной массы, поскольку каждая карбонильная группа представляет собой полный разрыв цепи.
Первая стадия окислительного разложения ПЭТ
ИК-спектрограф ПЭТ, содержащий Reverte™ до (синий) и после (красный) старения при 50°С.Carbonil Peak – пик карбонила
Первая стадия окислительного разложения ПЭТ
Повреждение после (расчетных) 100 месяцев при 20 ° C.
Lightweight PET Bottle Control – Контрольные легковесные бутылки ПЭТ
Lightweight PETBottle + Reverte – Легковесные бутылки ПЭТ + Reverte
Calculated time in months at 20°C – расчетное время в месяцах при 20°С.
Degree of Embrittlement (%) – степень охрупчивания
Первая стадия окислительного разложения ПЭТ
Изображение пика средней молекулярной массы ПЭТ, содержащего Reverte™, и времени старения (отчет Smithers RAPRA 52408).
Peak Average Molecular weight (Mp) – пик средней молекулярной массы (Mp)
Ageing time at 50°С – время старения при 50°С.
Первая стадия окислительного разложения ПЭТ
Соотношение толщины продукта и времени к охрупчиванию при воздействии в одинаковых условиях (данные испытаний Wells Plasctics).
PET Thickness, microns – толщина ПЭТ, в микронах
Time to embrittlement, hrs – время к охрупчиванию, в часах
Минерализация ПЭТ
Предварительно окисленная продукция ПЭТ может быть утилизирована в различных средах, которые могут быть либо аэробными или анаэробными (но не исключительно, например, сжигание).
Повсеместно считается, что место захоронения отходов по своему характеру является анаэробным. Однако следует помнить, что не существует стандартных мест захоронения отходов, и это не обязательно может быть именно так.
Wells Plastics в настоящее время тестирует предварительно окисленный ПЭТ, содержащий Реверте ™ как в анаэробных, так и аэробных условиях в независимых аккредитованных лабораториях.
Минерализация ПЭТ
ASTM D5511 тест анаэробной биодеградации проводится сейчас организацией Biosystems в Атланте, США.
Первоначальные результаты первых 15 дней тестирования показывают, что тестируемый материал минерализовался до степени эквивалентной приблизительно 50% степени минерализации контрольной целлюлозы.
ASTM D5511 оговаривает, что продолжительность тестового периода в 15 дней может, при желании, быть увеличена.
Этот результат свидетельствует о том, что предварительно окисленный ПЭТ начинает биодеградировать в анаэробной среде, которая наблюдается в некоторых местах захоронения отходов.
Минерализация ПЭТ
ISO14855 тест аэробной биодеградации проводится сейчас организацией Applus+ в Испании.
Первоначальные результаты первых 23 дней тестирования показывают, что тестируемый материал минерализовался до степени эквивалентной приблизительно 22% степени минерализации контрольной целлюлозы.
ISO14855 предписывает необходимость проведения тестирования до тех пор, пока выделение диоксида углерода фактические не прекратится, либо мин. 60% активного органического углерода не преобразуется в диоксид углерода.
Этот результат свидетельствует о том, что предварительно окисленный ПЭТ начинает биодеградировать в аэробной среде, которая наблюдается на беспорядочных свалках и в некоторых местах захоронения отходов.
Исследование токсичности
Исследование действия токсичности на растительный и животный мир (OECD 207 и 208) будет осуществляться на остаточном материале после завершения аэробного тестирования (ISO14855).
ASTM D5511, исследование анаэробного разложения, не требует исследования токсичности на остаточных бытовых отходах после завершения теста, следовательно, оно не будет проводиться.
Исследование переработки
Исследование 1 – для демонстрации влияния мастербатча, содержащего Reverte™, на непосредственные механические свойства ПЭТ.
Исследование 2 – влияние термической предистории (переработка) на ПЭТ, содержащий Реверте™, для количественной оценки влияния последовательной переработки на мастербатч, содержащий Reverte™.
Исследование 3 – данное исследование включает в себя ускоренное старение ПЭТ, содержащего 25% и 50% ПЭТ, включающий переработанный Реверте ™, по сравнению с ПЭТФ.
Исследование переработки (слайд 21)
Результаты исследований 1 и 2 показали отсутствие какого-либо значительного влияния добавки Reverte™ на важные механические свойства ПЭТ, что отражено в следующей серии диаграмм.
Исследование 3 продолжается и будет представлено позже.
Исследование переработки – результаты исследования 1
Normalised Comparison of Yield Stress of Study 1 – Нормализованное сравнение предела текучести (исследование 1)
Materials – материалы
Performed at a third party test facility using test equipment with UKAS certification number 17157 – проводится независимой испытательной лабораторией с применением испытательных средств, сертификационный номер UKAS 17157
Исследование переработки – результаты исследования 1
Normalised Comparison of Yield Stress of Study 1 – Нормализованное сравнение предела текучести (исследование 1)
Materials – материалы
Performed at a third party test facility using test equipment with UKAS certification number 17157 – проводится независимой испытательной лабораторией с применением испытательных средств, сертификационный номер UKAS 17157
Исследование переработки – результаты исследования 1
Normalised Comparison of Plane Stress of Study 1 – Нормализованное сравнение плосконапряженного состояния (исследование 1)
Materials – материалы
Performed at a third party test facility using test equipment with UKAS certification number 17157 – проводится независимой испытательной лабораторией с применением испытательных средств, сертификационный номер UKAS 17157
Исследование переработки – результаты исследования 2
Normalised Comparison of Yield Stress of Study 2 – Нормализованное сравнение плосконапряженного состояния (исследование 2)
Materials – материалы
Performed at a third party test facility using test equipment with UKAS certification number 17157 – проводится независимой испытательной лабораторией с применением испытательных средств, сертификационный номер UKAS 17157
Исследование переработки – результаты исследования 2
Normalised Comparison of Yield Stress of Study 2 – Нормализованное сравнение плосконапряженного состояния (исследование 2)
Materials – материалы
Performed at a third party test facility using test equipment with UKAS certification number 17157 – проводится независимой испытательной лабораторией с применением испытательных средств, сертификационный номер UKAS 17157
Исследование переработки – результаты исследования 2
Normalised Comparison of Plane Stress of Study 2 – Нормализованное сравнение плосконапряженного состояния (исследование 2)
Materials – материалы
Performed at a third party test facility using test equipment with UKAS certification numbr 17157 – проводится независимой испытательной лабораторией с применением испытательных средств, сертификационный номер UKAS 17157
Заключение
Reverte™ для ПЭТ ускоряет окислительное разложение ПЭТ.
Окислительная деструкция приводит к значительному снижению пика средней молекулярной массы ПЭТ. Предварительно окисленный ПЭТ, как было показано, минерализуется (разлагается) как в анаэробных (ASTM D5511), так и в (ISO14855) аэробных условиях (тестирование продолжается). Reverte™ в ПЭТ не имеет существенного влияния на механические свойства ПЭТ.