Einfluss verschiedener Blends auf die Langkettenverzweigungen von Polypropylen

Abstract

Polypropylene treten im Alltag in den verschiedensten Erscheinungsformen auf (Verpackungen, Rohrsysteme, Textilfasern, Automobilteile etc.) und sind auf Grund ihrer vielen Vorzüge aus diesem kaum mehr wegzudenken. Durch die Zugabe entsprechender Additive wie Füllstoffe, Stabilisatoren oder Farbstoffe können maßgeschneiderte Eigenschaften für mannigfaltige Anwendungen erzielt werden. Und hier beginnt bereits die Recycling Problematik! Denn so vielfältig die Anwendungsmöglichkeiten und Materialien auch sind, landen am Ende doch sehr viele Produkte gemeinsam im Kunststoffabfall. Die Mischung verschiedener beziehungsweise sogar vermeintlich gleicher Polymere ist allerdings bedingt durch ungünstige molekulare Wechselwirkungen oft nicht möglich. Dementsprechend groß sind auch die Herausforderungen im Bereich des Recyclings von Polymerwerkstoffen. In vorhergehenden Arbeiten konnten durch Peroxid induzierte Langkettenverzweigung, bei bis zu 180 C, bereits vielversprechende Verbesserungen verschiedener reiner Polyropylene sowie Blends erreicht werden. Ziel dieser Arbeit war es nun festzustellen, ob die Langkettenverzweigung auch bei einer industrietauglichen Verarbeitungstemperatur von 240 C funktionieren kann und weiters aufzeigen, welche Polypropylen Typen überhaupt für ein derartiges Upcycling geeignet sein könnten beziehungsweise wie sich mögliche Verunreinigungen auf den Prozess auswirken. Für die Materialcharakterisierung wurden verschiedene Methoden der mechanischen, optischen, rheologischen und thermischen Analyse herangezogen und es wurden verschiedene Homo- und Copolymere, sowie verstärkte und mehrfach verarbeitete Materialien untersucht. Die Messergebnisse der verschiedenen Blends haben gezeigt, dass in allen Materialkategorien ein gewisses Upcycling Potential unter den gewählten Prozessbedingungen vorhanden ist. Vor allem die Ergebnisse einiger Copolymer Blends waren in diesem Kontext sehr vielversprechend. Auftretende Nebenreaktionen in Verbindung mit der Kettenbeweglichkeit in der Schmelze haben allerdings einige unerwartete Unregelmäßigkeiten im Zuge der Auswertungen hervorgerufen. Die zu Grunde liegenden Vorgänge und Zusammenhänge konnten im Rahmen der vorliegenden Arbeit jedoch nicht vollständig aufgeklärt werden.

Polypropylene occurs in various forms in everyday life (packaging, pipe systems, textile fibers, automotive parts, etc.) and a life without it is, due to its many advantages, hardly to imagine. By adding additives such as fillers, stabilizers or pigments tailor-made properties for a wide variety of applications can be achieved. This is where the recycling problem begins! As diverse as the possibilities of application and materials are many products end up in plastic waste together at the end of their product life. However, the mixture of different or even supposedly identical polymers is often not possible due to unfavorable molecular interactions. According to this major challenges in the field of polymer recycling must be faced. In previous works promising improvement of virgin polypropylenes and blends could be achieved by peroxide-induced long-chain branching performed at up to 180 C. The aim of this work was to determine if the long-chain branching could also be performed at industrial-suited temperatures of 240 C and furthermore which polypropylene types are suitable for that kind of upcycling and how the process is influenced by potential impurities. For material characterization different methods of mechanical, optical, rheological and thermal analysis were used and various types of different homo- and copolymers as well as filled and multiple processed materials were investigated. The measurement results of the different blends have shown that there definitely is a certain upcycling potential in all material categories under the selected process conditions. Especially the results of some copolymer blends were very promising in this context. Occuring side reactions due to a change in the chain mobility in the melt have caused some unexpected irregularities which could not be fully clarified within the limits of the presented work.