Полухимический метод модернизирует ПЭТ после потребления до RPET контактного уровня для пищевых продуктов, термостабильность и чистота близки к исходному сырью

Исследование, опубликованное в Packaging Technology and Science, предлагает полухимический процесс (эстеризация – конденсация) для преобразования ПЭТ после потребления в регенеративный ПЭТ пищевого класса (rPET). Этот метод отличается от обычных маршрутов физической и химической рекуперации: ПЭТ после потребления полируется с моноэтиленгликолем (EG) и фталевой кислотой (TPA), а затем эстеризуется и конденсируется, чтобы получить rPET и его продукты через твердофазную конденсацию (SSP). Целью исследования является достижение высокой ценности переработки отходов пластмасс и обеспечение основы для применения rPET в области материалов, контактирующих с пищевыми продуктами.

Структурные и тепловые изменения

Исследования с использованием сканирующей электронной микроскопии (SEM), термогравиметрического анализа (TGA), дифференциального сканирования теплового метода (DSC) и затухающего полного отражения инфракрасного спектра преобразования Фурье (ATR – FTIR) характеризуют микроструктуру и тепловые свойства rPET в полухимических процессах. Результаты показывают, что стадия этерификации будет состоять из низкополимеров, образующих большое количество « кольцевых полиэфирных низкополимеров», на этом этапе тепловая стабильность является самой низкой; С последующей предварительной конденсацией и другими процессами продвижения, молекулярная цепь растет, структура становится более плотной, тепловая стабильность значительно улучшается. В конечном счете, RPET и его продукты, полученные в результате твердой конденсации, имеют гладкую и плотную поверхность, а термостабильность, плавление и химическая структура в значительной степени согласуются с первичным PET (vPET). Анализ ATR – FTIR также подтвердил, что этот процесс не изменил основную химическую цепочку ПЭТ.

Оценка безопасности контакта с пищевыми продуктами

Для оценки безопасности конечного продукта в качестве материала для контакта с пищевыми продуктами в исследовании были проанализированы изменения в концентрациях и типах летучих, полулетучих и нелетучих органических соединений в rPET в полухимических процессах с помощью комбинации газовой хроматографии – масс – спектрометрии верхнего воздуха (HS – GC – MS), газовой хроматографии – масс – спектрометрии времени последовательного полета на четырех полюсах (GC – QTOF / MS) и сверхэффективной жидкостной хроматографии – квадрупольной хроматографии времени полета (UHPLC – QTOF / MS). Результаты показали, что остаточные количества и виды летучих, полулетучих и нелетучих веществ эффективно контролируются после обработки в ответ на эстеризацию и конденсацию. В полученном в итоге RPET – материале пищевого контактного класса были обнаружены только три летучих вещества (стирол, нональдегид, EG), одно полулетучее вещество (дифенилат (2 – гидроксиэтил)) и одно нелетучее вещество (TPA – EG) 2. Исследование показало, что процесс переработки значительно повысил безопасность rPET и заложил теоретическую основу для последующих исследований и разработок в областях, связанных с воздействием пищевых продуктов.

Значение для промышленности полимерных добавок

С точки зрения упаковочных материалов, исследование предлагает полухимический путь модернизации между физической рекуперацией и полной химической полимеризацией, так что ПЭТ после потребления приближается к исходному материалу с точки зрения структурной плотности и тепловой стабильности, что имеет справочную ценность для повышения доступной доли регенеративных материалов в упаковке контакта с пищевыми продуктами. Для системы стабилизатора обработки, rPET на этапе эстеризации демонстрирует низкую тепловую стабильность, в фактическом экструзии, инъекции и твердофазной конденсации и других звеньях обработки, конструкция формулы антиоксиданта и стабилизатора обработки должна обратить внимание на риск разложения регенератора на разных этапах процесса, чтобы поддерживать целостность молекулярной цепи и стабильность цвета. В то же время, благодаря систематическому анализу летучих, полулетучих и нелетучих остатков, исследование предоставляет идеи тестирования для оценки чистоты пищевых продуктов, подвергающихся воздействию регенераторов, а также предполагает, что вспомогательные предприятия должны учитывать контроль риска миграции в системе смешивания новых и регенеративных материалов. По мере того, как процесс RPET контактного уровня пищевых продуктов постепенно созревает, исследование соответствия антиоксидантов, стабилизаторов обработки и регенеративных материалов, как ожидается, станет важным направлением в области упаковочных материалов.

Источник: From Post‐Consumer to Food‐Contact Materials: A Semi‐Chemical Upcycling Process of PET， Обработано химикатами Herun.