Multifaceted Evaluation of Changes in Physical Properties of Recycled Plastics by Advanced Recycling Process and Influencing Microstructural Changes (Part 2): Example of Application to Simulated Degraded Polypropylene

Význam tématu

V oblasti cirkulární ekonomiky je klíčové pochopení změn fyzikálních vlastností recyklovaných plastů na mikroskopické úrovni. Multifaktoriální hodnocení mechanických a strukturálních parametrů umožňuje optimalizovat proces recyklace a zlepšit kvalitu produktů.

Cíle a přehled studie / článku

Studie se zaměřuje na aplikaci nového procesu „advanced recycling“ na simulované degradované polypropylenové pelety. Cílem je porovnat vzorky s a bez tohoto procesu a analyzovat vliv na mechanické vlastnosti, strukturní uspořádání polymerů a krystalizační chování.

Použitá metodika a instrumentace

Dynamické a statické tahové testy (AGX-V2, HITS-TX) měření pevnostních parametrů a modulu pružnosti; mikrotvrdost DUH-210; termická analýza DSC-60 Plus; topografická a adhezní měření SPM-Nanoa; chemické mapování infračervenou mikroskopií IRXross/AIRsight; FTIR pro poměr helikální a paralelní struktury.
Instrumentace:

• AGX-V2 Autograph Precision Universal Testing Machine
• HITS-TX High Speed Tensile Testing Machine
• DUH-210 Dynamic Ultra Micro Hardness Tester
• DSC-60 Plus Differential Scanning Calorimeter
• SPM-Nanoa Scanning Probe Microscope
• IRXross a AIRsight Infrared and Raman Microscope
• FTIR spektrometrie

Hlavní výsledky a diskuse

Vzorky po advanced recyclingu vykázaly vyšší tažnost při přetrhu a zvýšenou lomovou energii. Současně došlo ke snížení modulu pružnosti a indentacní tvrdosti. DSC odhalila posun teploty nástupu krystalizace směrem dolů, indikující zvýšení polymerních entanglementů. FTIR potvrdila nárůst podílu helikální struktury vůči paralelní. SPM ukázala homogenizovanou orientaci a redukci strukturální usměrněnosti v mikroškálách.

Přínosy a praktické využití metody

Metoda umožňuje komplexně posoudit vliv recyklačních procesů na mechanické i strukturální vlastnosti plastů. Výsledky lze využít k optimalizaci podmínek recyklace, zajištění konzistence kvality materiálu a snížení nákladů na další úpravy.

Budoucí trendy a možnosti využití

Rozšíření multifaktoriální analýzy na další typy polymerů a reálné odpadní směsi. Integrace in-line monitoringu během extruze a lití. Využití strojového učení pro predikci vlastností recyklátů na základě komplexních dat z různých analytických metod.

Závěr

Advanced recycling proces prokázal schopnost zlepšit tažnost a rázovou houževnatost degradovaného polypropylenu díky nárůstu polymerních entanglementů a optimalizaci mikroskopické struktury. Multifaktoriální přístup se ukázal jako efektivní nástroj pro hodnocení změn materiálů.

Reference

1. Present and future of waste plastics: plastic resource circulation in sustainable society, The Japan Institute of Energy, p. 147.