Semichemische Methode verbessert PET nach dem Verbrauch auf rPET mit Lebensmittelkontakt, Wärmestabilität und Sauberkeit nahe den Rohstoffen

Überblick über die Forschung

Eine in der Zeitschrift Packaging Technology and Science veröffentlichte Studie schlägt einen semichemischen Prozess vor (Esterierung-Konsumption), der PET nach dem Verbrauch in regeneriertes PET für Lebensmittelgrade (rPET) umwandelt. Diese Methode unterscheidet sich von herkömmlichen physikalischen und chemischen Recyclingwegen: Nach dem Verbrauch wird PET mit monomerem Ethylenol (EG) und Parabenzol (TPA) copolymerisiert, anschließend durch Esterierung und Abstrahlung und schließlich durch Festphase-Abstrahlung (SSP) zu rPET und seinen Produkten. Ziel der Forschung ist es, ein hochwertiges Recycling von Kunststoffabfällen zu erreichen und die Grundlage für die Anwendung von rPET im Bereich von Lebensmittelkontaktmaterialien zu schaffen.

Struktur und thermische Eigenschaften Veränderungen

Die Studie charakterisierte die Mikrostruktur und die thermischen Eigenschaften von rPET im semichemischen Prozess mit Hilfe des Scan-Elektronenmikroskops (SEM), der Wärmegewichtsanalyse (TGA), der Differential Scan-Volume-Thermomethe (DSC) und des Dämpfungs-Vollreflex-Fourier-Transformationsinfrarot-Spektrums (ATR-FTIR). Die Ergebnisse zeigen, dass die Esterstufe eine große Menge an “ringförmigen Polyester-Low-Polymer” aus Low-Polymer bildet, wobei die thermische Stabilität in dieser Phase am geringsten ist; Mit dem Fortschritt von Prozessen wie der anschließenden Vorkonzentration wächst die Molekülkette, die Struktur wird dichter und die thermische Stabilität verbessert sich deutlich. Das durch Festfasenkomprimierung entstehende rPET und seine Produkte haben eine glatte und dichte Oberfläche mit hoher thermischer Stabilität, Schmelzverhalten und chemischer Struktur, die mit nativem PET (vPET) übereinstimmen. Die ATR-FTIR-Analyse bestätigte weiter, dass der Prozess die grundlegende chemische Hauptkette von PET nicht veränderte. Zur Beurteilung der Sicherheit des Endprodukts als Nahrungsmittelkontakt-Material wurden Arten und Konzentrationsveränderungen von flüchtigen, halbflüchtigen und nicht flüchtigen organischen Verbindungen in rPET in semichemischen Prozessen durch Topluftchromatografie-Massenspektrometrie (HS-GC-MS), Gaschromatografie-Quad-Pole-Serienflugzeitmassenspektrometrie (GC-QTOF/MS) und Ultraeffiziente Flüssigchromatografie-Quad-Polenflugzeitmassenspektrometrie (UHPLC-QTOF/MS) analysiert. Die Ergebnisse zeigen, dass die Menge und die Art der Rückstände von flüchtigen, halbflüchtigen und nicht flüchtigen Substanzen nach der Esterierung und Abstrahlung effektiv kontrolliert werden. Nur drei flüchtige Substanzen (Styrol, Nonaldehyd, EG), ein halbflüchtiger Substanz (2-Hydroxyethyl-2-parabenzosäure-ester) und ein nicht flüchtiger Substanz ((TPA-EG)2) wurden in dem endgültig erhaltenen rPET-Material für Lebensmittelkontakt nachgewiesen. Die Studie ergab, dass der Recyclingprozess die Sicherheit von rPET erheblich verbessert und die theoretische Grundlage für seine weitere Forschung und Entwicklung im Bereich des Lebensmittelkontakts bildet.

Bedeutung für die Polymerhilfsmittelindustrie

Aus Sicht der Verpackungsmaterialien bietet die Studie eine halbchemische Upgrade-Route zwischen physikalischem Recycling und vollständiger chemischer Depolymerisierung, die nach dem Verbrauch PET in Bezug auf strukturelle Dichte und thermische Stabilität nahe an den Rohstoffen bringt, was einen Referenzwert für die Erhöhung des verfügbaren Anteils von Recyclingstoffen in Verpackungen mit Lebensmittelkontakt ist. Für Bearbeitungsstabilisierungssysteme zeigt rPET in der Esterisierungsphase eine Tiefe der thermischen Stabilität, die darauf hindeutet, dass die Formulierung von Antioxidantien und Bearbeitungsstabilisierungsmitteln in den praktischen Bearbeitungsprozessen wie Extrusion, Spritzgießen und Festphase-Konsumption auf das Abbaurisiko von Recyclingstoffen in verschiedenen Prozessphasen achten muss, um die Integrität der Molekulkette und die Farbstabilität aufrechtzuerhalten. Gleichzeitig bietet die Studie durch eine systematische Analyse von flüchtigen, halbflüchtigen und nicht flüchtigen Rückständen Prüfideen für die Reinigungsbewertung von Lebensmitteln, die mit Recyclingstoffen in Kontakt stehen, und weist darauf hin, dass Hilfsunternehmen die Migrationsrisikokontrolle in neuen Materialien und Recyclingstoffen in einem System zur Mischung berücksichtigen müssen. Mit der allmählichen Reifung des rPET-Prozesses für Lebensmittelkontakt wird die Forschung zur Anpassung von Antioxidantien, Verarbeitungsstabilisatoren und Recyclingstoffen zu einer wichtigen Richtung auf dem Gebiet der Verpackungsmaterialien werden.

Quelle der Informationen: From Post‐Consumer to Food‐Contact Materials: A Semi‐Chemical Upcycling Process of PET， Durch befeuchtete Chemiker aufgeräumt.