Podsumowanie
Metoda syntezy plastyfikatorów została uproszczona i zmodyfikowana w stosunku do wcześniej opracowanych. Ograniczono syntezę do jednego etapu, w jej wyniku nie otrzymuje się również żadnych produktów ubocznych, natomiast produktem końcowym jest plastyfikator polimeryczny. Dodatkowo pozwala na kształtowanie budowy otrzymywanych plastyfikatorów w sposób dowolny, w zależności od pożądanych właściwości tworzywa.
Zastosowanie nowego procesu technologicznego pozwala na wytwarzanie jednorodnych, klarownych produktów, przy wykorzystaniu taniego surowca jakim jest PET pochodzący z recyklingu. Badania właściwości otrzymanych plastyfikatorów potwierdzają, że produkty te posiadają zdolność plastyfikowania poli(chlorku winylu), a właściwości otrzymanego z nich tworzywa są co najmniej tak dobre, a nawet lepsze, niż PVC zmiękczanego handlowymi plastyfikatorami polimerycznymi. Duża różnorodność rodzajów plastyfikatorów prowadzi do coraz to większych oczekiwań w stosunku do uzyskiwanych dzięki nim właściwościom wyrobów. Stosowanie poli(chlorku winylu) jest powszechne w wielu sektorach gospodarki, a plastyfikatory te zostały opracowane z myślą o stawianych im ograniczeniach, jak i wymagających zastosowaniach.
Na podstawie wyników migracji stwierdziłyśmy, że otrzymane w wyniku syntezy plastyfikatory mogą okazać się przydatne w wielu zastosowaniach, gdzie czynnikiem limitującym jest mała migracja (kable, powłoki). Opracowanie metody syntezowania nowych plastyfikatorów w oparciu o PET z recyklingu powinno przyczynić się do wprowadzenia na rynek dobrych i tanich produktów.
Wszystkie zbadane właściwości nowych plastyfikatorów są porównywalne (a w niektórych przypadkach nawet lepsze) z istniejącymi już handlowymi plastyfikatorami polimerycznymi dzięki czemu można oczekiwać, że będzie można wytwarzać z ich udziałem zmiękczony PVC do szeregu zastosowań. Proponowana przez nas metoda otrzymywania takich plastyfikatorów poszerza zakres istniejących metod chemicznego recyklingu PET. Daje możliwości uzyskania nowych produktów o zróżnicowanej budowie i właściwościach. Nasze badania dodatkowo wzbogacą wiedzę na temat metod chemicznego recyklingu PET, mechanizmów reakcji transestryfikacji jak i działania układów katalizujących te reakcje.
Uwarunkowania legislacyjne stawiają przed przemysłem chemicznym oraz przetwórcami tworzyw wyzwanie, by znaleźć zamienniki w pełni zastępujące ftalany pod względem technicznym i ekonomicznym. Coraz większe znaczenie mają więc plastyfikatory polimeryczne. Plastyfikatory tego typu charakteryzują się małą lotnością, małą migracją i nie ulegają ekstrakcji. Spowodowane to jest wyższym ciężarem cząsteczkowym takich plastyfikatorów oraz dużą lepkością, przez co cząsteczki wykazują mniejszą ruchliwość. Ograniczeniem stosowania konwencjonalnych plastyfikatorów polimerycznych jest jednak ich wysoka cena, w porównaniu z powszechnie stosowanymi ftalanami. Możliwością obniżenia ceny plastyfikatorów polimerycznych, zachowując jednocześnie wszystkie ich właściwości, jest zastosowanie jako surowca poli(tereftalanu etylenu) pochodzącego z recyklingu.
Obecnie tylko 20% wszystkich tworzyw PET jest recyklingowane, co pokazuje jak wiele materiału nie wraca do łańcucha wartości. Najbardziej ekscytujące w recyklingu chemicznym jest to, że do celów spożywczych może być użyty każdy plastikowy odpad, a nie tylko zużyte butelki, które były przedmiotem naszych prac badawczych, w tym np. śmieci zebrane z oceanów czy tekstylia. Jeśli cały plastik będzie mógł zostać poddany recyklingowi, plastikowe odpady potencjalnie staną się przeszłością.
W procesie mechanicznego recyklingu oddzielone odpady plastikowe są mielone, filtrowane i zamieniane w granulat. Niestety jakość powstałego w wyniku tego procesu produktu może być jedynie tak dobra, jak jakość ''materiału wyjściowego''. Odpady zanieczyszczone, kolorowe, czy też będące mieszanką różnych materiałów, mają negatywny wpływ na jakość przetworzonego mechanicznie produktu i utrudniają proces recyklingu. Co więcej, tworzyw sztucznych nie da się przetwarzać mechanicznie bez końca. Za to te tworzywa, które nie nadają się już do mechanicznego recyklingu, mogą być wciąż przetworzone chemicznie i trafić w jego wyniku z powrotem do cyklu materiałowego. Chemiczny recykling daje szansę dalszego ograniczania wykorzystywania zasobów naturalnych i mniejszego wytwarzania odpadów.
Literatura:
1. Lenartowicz M., Langer E., Waśkiewicz S., Nowe plastyfikatory polimeryczne – recykling chemiczny PET. Badania właściwości plastyfikowanego PVC, „Przetwórstwo Tworzyw” 3 141 (2011) s. 185–188.
2. Langer E., Lenartowicz M., Waśkiewicz S., Nowe plastyfikatory polimeryczne – recykling chemiczny PET. Synteza nowych plastyfikatorów polimerycznych, „Przetwórstwo Tworzyw” 3 141 (2011) s. 181–184.
3. Langer E., Lenartowicz M., Synteza nowych plastyfikatorów polimerycznych – chemiczny recykling PET, „Przetwórstwo Tworzyw” 5 143 (2011) s. 330–334.
4. Langer E., Lenartowicz M., Waśkiewicz S., Nowe zastosowania surowców wtórnych, „Tworzywa Sztuczne w Przemyśle” 6 (2011) s. 43–47.
5. Langer E., Lenartowicz M., Kożuch J., Waśkiewicz S., Synthesis of new polymeric plasticizers based on recycled poly(ethylene terephthalate) influence of chemical structure of plasticizers on properties of plasticized poly(vinyl chloride), „Advances in Plastics Technology Part I Materials for Plastics: Polymers, Pigments, Fillers, Plasticizers, Additives & Modifiers”, Chapter VI, s. 50–66.
6. Langer E., Lenartowicz M., Waśkiewicz S., New polymeric plasticizers for PVC obtained by chemical recycling of PET, „Polish Journal of Applied Chemistry”, LV, no. 3-4 (2011) s. 87–96.
7. Langer E., Lenartowicz M., Kożuch J., Waśkiewicz J., Synteza oligoestrów tereftalowych z odpadowego poli(tereftalanu etylenu), „Przemysł Chemiczny” 91 8 (2012) s. 1587–1590.
8. Langer E., Lenartowicz M., Kożuch J., Waśkiewicz S., Synthesis of new polymeric plasticizers based on recycled poly(ethylene terephthalate) – influence of chemical structure of plasticizers on properties of plasticized poly(vinyl chloride), „Advances in Plastics Technology Part I – Materials for Plastics: Polymers, Pigments, Fillers, Plasticizers, Additives & Modifiers” Chapter VI, s. 50–66.
9. Langer E., Bortel K., Waśkiewicz S., Lenartowicz-Klik M., Plasticizers Derived from Post-Consumer PET, Research Trends and potential applications, Elsevier.
10. Penczek P., Ostrysz R., Proc. FATIPEC Congress, Brussels 1996, Vol. C, C183-C190.
11. Nippon Ester Co., Jap. Unexam.Pat. 07/011169, Jap. Pat. Abs. 1995, Vol. 95, No 12.
12. Throne J.L., „Adv. Polym. Technol.” 1987, 7(4), 347.
13. Yoda N., „Polym. Int.” 1999, 48, 944.
14. Tawfik M.E., Eskander S.B., „Polym. Degrad. Stabil.” 2010, 95, 187.
15. Shukla S.R., Harad A.M., „Polym. Degrad. Stabil.” 2006, 91, 1850.
16. Dannoux M., Cassagnau P., Michel A., „Can. J. Chem. Eng.” 2002, 80, 1075.
17. Murphy J., Wilbur B.C., „J. Cell. Plast.” 1985, 21, 105.
18. Canaday J.S., Skowronski M.J., „J. Cell. Plast.” 1985, 21, 338.
19. Tersac G., Hubert F., Durand G., Quillerou J., Rivero J., Marechal J.C., „J. Cell. Polym.” 1995, 14, 14.
20. Krzan A., „J. Appl. Polym. Sci.” 1998, 69, 1115.
21. Pardal F., Tersac G., „Polym. Degrad. Stabil.” 2006, 91, 2567.
22. Flory P.J., „J. Am. Chem. Soc.” 1940, 62, 2261.
23. Otton J., Ratton S., „J. Polym. Sci.” 1988, A26, 2183.
24. Otton J., Ratton S., „J. Polym. Sci.” 1988, A27, 3535.
25. https://www.coca-cola.pl/czyn-dobro/recykling/Recykling-chemiczny-czy-technologia-pozbawi-nas-plastikowych-smieci
26. http://www.ichpw.pl/blog/2020/09/10/recykling-chemiczny-odpadowych-tworzyw-sztucznych/
27. http://eko-logicznie.com/innowacje/newcycling-rozpuszczalnikowy-recykling-chemiczny/
28. https://www.plasticseurope.org/pl/focus-areas/circular-economy/zero-plastics-landfill/recycling-and-energy-recovery
29. https://log24.pl/news/henkel-stosuje-recykling-chemiczny-dla-opakowan/
30. https://www.naukowiec.org/wiedza/geografia/recykling_860.html
31. https://forscience.pl/r-jak-recykling/
32. Nikles D.E., Farahat M.S., „Macromol. Mater. Eng.”, 2005;290:13–30.
33. Firas A., Dumitru P., „European Polymer Journal” 2005;41(7):1453–1698.
34. Jankauskaite V., Macijauskas G., Lygaitis R., „Materials Science (Medžiagotyra)” vol. 14 (2) 2008 s. 119–127.
35. Tawfik M.E., Eskander S.B., „Polym Degrad and Stab.” 2010;95:187–194.
36. Imran M., Kim B.-K., Han M., Cho B.G., Kim D.H., „Polym Degrad and Stab.” 2010;95:1686–1693.
37. Xi G., Lu M., Sun C., „Polym Degrad and Stab.” 2005;87:117–120.
38. Yue Q.F., Wang C.X., Zhang L.N., Ni Y., Jin Y.X., „Polym Degrad and Stab.” 2011;96:399–403.
39. Mansour S.H., Ikladious N.E., „Polymer Testing” 2002;21:497.
40. Dupont L.A., Gupta V.P., „J. Vinyl Technol.” 1993;15:100.
41. Dutt K., Soni R.K., „Iran Polym J.” 2013;22:481–491.
42. Chen J., Lv J., Ji Y., Ding J., Yang X., Zou M., Xing L. „Polym Degrad and Stab.” 2014;107:178–183.
43. Jasiukaityte-Grojzdek E., Kunaver M., Kukanja D., Moderc D., „Int. J. Adhes. Adhes” 2013;46: 56–61.
44. Ljerka KK., Zlata HM, Jasenka J., Branka A., „J. Polym. Environ” 2009;17(1):20–27.
45. Troev K., Grancharov G., Tsevi R., Gitsov I., „J.Appl. Polym. Sci.” 2003;90(4):1148–1152.
46. Imran M., Lee KG, Imtiaz Q., Kim B., Han M., Cho BG. et al., „J. Nanosci. Nanotechnol.” 2011;11(1):824–828.
47. Wi R., Imran M., Lee KG, Yoon SH, Cho BG, Kim BH, „J. Nanosci. Nanotechnol.” 2011;11(7): 6544–6549.
48. Shukla SR. Kulkarni KS, „J. Appl Polym Sci.” 2002;85:1765–1770.
49. Shukla SR, Harad AM, „J. Appl. Polym. Sci.” 2005;97(2):513–517.
50. Chen J.-W., Chen L.-W., „J. Polym. Sci., Polym.Chem. Ed.”, 1998;36:3073.
Marta Lenartowicz-Klik
