Termální analýza, Mechanické zkoušky, FTIR Spektroskopie
ZaměřeníMateriálová analýza
VýrobceShimadzu
Význam tématu
S rostoucím tlakem na udržitelnost a oběhové hospodářství narůstá význam recyklace plastů.
Mechanické a termální vlastnosti recyklovaných materiálů se však často zhoršují, což omezuje jejich opětovné využití v náročných aplikacích.
Pochopení a kontrola mikroskopických fyzikálních struktur je klíčová pro zlepšení kvality a životnosti recyklátů.
Cíle a přehled studie / článku
Cílem studie bylo vyhodnotit vliv vyspělé recyklační technologie vyvinuté na Fukuoka University na fyzikální vlastnosti recyklovaného polyethylenu (PE) z obalových materiálů.
Byly porovnány materiály s a bez této technologie z hlediska mechanických vlastností, termálních vlastností a mikroskopické struktury.
Použitá metodika a instrumentace
Ultrarychlý a statický tahový test:
- AGX-V2 Autograph se snímáním deformace TRViewX
- HITS-TX pro high-speed tahové testy
- DUH-210 Dynamic Ultra Micro Hardness Tester
- DSC-60 Plus pro stanovení teplot krystalizace a tepla tání
- SPM-Nanoa Scanning Probe Microscope pro zobrazení elastického modulu a topografie
- AIRsight infrared a Raman microscope pro FTIR mapování složení
Hlavní výsledky a diskuse
- Strain at break u vzorků s vyspělým procesem se zvýšila průměrně z ca 106 % na ca 439 %.
- Modul pružnosti i indentační tvrdost HIT poklesly po vyspělé recyklaci, což indikuje vyšší podíl vazebních (tie) molekul.
- Teplota krystalizace se po vyspělé recyklaci mírně snížila, což ukazuje na zpomalení tuhnutí díky vyššímu počtu entanglementů.
- SPM analýza potvrdila významné zvýšení podílu mezivrstvy (100–200 MPa) s tie molekulami z 15,7 % na 26,8 % při zachování proporce krystalických oblastí.
- FTIR mapování odhalilo homogenější rozložení PE a snížení lokální segregace PP u vzorků po vyspělé recyklaci.
Přínosy a praktické využití metody
- Možnost nastavit recyklační proces tak, aby recykláty dosahovaly lepšího poměru houževnatosti a pevnosti.
- Využití kombinace běžných instrumentů pro rychlé a citlivé hodnocení kvality recyklátů bez náročné přípravy vzorku.
- Prediktivní odhad chování materiálů ve výrobních a konstrukčních aplikacích.
Budoucí trendy a možnosti využití
- Integrace on-line monitoringu mikroskopické struktury během recyklačního procesu.
- Využití strojového učení pro optimalizaci parametrů zpracování a předpověď vlastností recyklátů.
- Rozšíření přístupu na další druhy polymerních směsí a kompozitů.
- Studium vlivu aditiv a kompatibilátorů na mikroskopickou strukturu a mechaniku recyklátů.
Závěr
Studie prokázala, že vyspělý recyklační proces významně zvyšuje tažnost a houževnatost recyklovaného PE díky úpravě mikroskopické struktury.
Zvýšení podílu mezivrstvy s vazebními molekulami a homogenizace rozložení PP přispívají ke zlepšení mechanických vlastností.
Reference
- Yao S., Tominaga A.: Novel Technology Development on Plastic Material Recycling, Haikibutsu Shigen Junkan Gakkaishi 29(2):116–124 (2018).
- Present and future of waste plastics: plastic resource circulation in sustainable society, The Japan Institute of Energy, s. 147.
Obsah byl automaticky vytvořen z originálního PDF dokumentu pomocí AI a může obsahovat nepřesnosti.