Characterization of blends based on PP and recycled opaque PET, compatibilized with functionalized PP

Abstract

El poli(etilè tereftalat) opac (PET-O) és el material preferit en la fabricació d'ampolles per protegir els líquids de la degradació pels raigs UV. No obstant això, el PET-O no es pot reciclar pels mateixos canals que el PET transparent ja que conté micropartícules de diòxid de titani (TiO2). En aquest estudi comparem mescles de PET opacs reciclats (rPET-O) amb una matriu de polipropilè (PP), compatibilitzat amb polipropilè-empelt-anhidre maleico (PP-g-MA) o polipropilè-empelt-glicidilmetacrilat (PP-g-GMA), a fi de determinar qué compatibilitzador confereix a les mescles millors propietats per emmotllament per injecció. Per a l'extrusió reactiva de PET opac reciclat amb un extensor de cadenes (Joncryl®), se sotmet a les formulacions a un barrejat en fos per extrusió amb PP i els compatibilitzants (70/20/10). A continuació, es fabrican mostres a partir de les mescles, compatibilitzades amb PP-g-MA o PP-g-GMA, mitjançant emmotllament per injecció. Aquestes mostres es caracteritzen per microscòpia electrònica de rastreig (SEM), calorimetria diferencial de rastreig (DSC), anàlisi tèrmica mecànica dinàmica (DMTA), proves de tracció i fractura amb mostres SENB (single-edge notch bending), que demostren que la compatibilitat serà essencial per a millora les propietats tèrmiques i mecàniques de les mescles, oferint el PP-g-GMA l'opció de compatibilització més eficaç. Se suposa que aquests resultats són un pas més a prop d'obtenir un millor procés i una alternativa per a la revalorització del PET opac postconsum, reduint la seva eliminació en abocadors i el seu impacte en el medi ambient.

El poli(tereftalato de etileno) opaco (PET-O) es hoy en día el material preferido en la fabricación de botellas para proteger los líquidos de la degradación por rayos UV. Sin embargo, el PET-O no puede reciclarse por los mismos canales que el PET transparente debido a que contiene micropartículas de dióxido de titanio (TiO2). En este estudio se comparan mezclas de PET opaco (rPET-O) dentro de una matriz de polipropileno (PP), compatibilizado con polipropileno-injerto-anhídrido maleico (PP-g-MA) o polipropileno-injerto-glicidilmetacrilato (PP-g-GMA), con el fin de determinar qué compatibilizador confiere a las mezclas mejores propiedades para el moldeo por inyección. Tras la extrusión reactiva de PET opaco reciclado con un extensor de cadena (Joncryl®), se somete a las formulaciones a un mezclado en fundido por extrusión con PP y los compatibilizantes (70/20/10). A continuación, se fabrican muestras a partir de las dos mezclas, compatibilizadas con PP-g-MA o PP-g-GMA, mediante moldeo por inyección. Estas muestras, caracterizadas por microscopía electrónica de barrido (SEM), calorimetría diferencial de barrido (DSC), análisis térmico mecánico dinámico (DMTA), ensayos de tracción y de fractura con probetas de tipo SENB (single-edge notch bending), demostraron que la compatibilización era primordial para mejorar las propiedades térmicas y mecánicas de las mezclas, ofreciendo el PP-g-GMA la opción de compatibilización más eficaz. Estos resultados suponen un paso más para obtener un mejor procesado y una alternativa para la revalorización del PET opaco post-consumo, reduciendo así su eliminación en vertederos y su impacto medioambiental.

Opaque poly(ethylene terephthalate) (PET-O) is nowadays the material of choice in bottles manufacturing in order to protect liquids from UV degradation. However, PET-O cannot be recycled through the same channels as transparent PET due to it containing microparticles of titanium dioxide (TiO2). This study compares blends of recycled opaque PET (rPET-O) inside a matrix of polypropylene (PP), compatibilized with either polypropylene-graft-maleic anhydride (PP-g-MA) or polypropylene-graft-glycidyl methacrylate (PP-g-GMA), in order to determine which compatibilizer gives the blends better properties for injection moulding. After reactive extrusion of opaque PET with a chain extender (Joncryl®), it undergoes melt-blending by extrusion with PP and the compatibilizers (70/20/10). Samples are then produced from the two blends, either compatibilized with PP-g-MA or PP-g-GMA, by injection moulding. These samples, characterized by scanning electron microscopy (SEM), differential scanning calorimetry (DSC), dynamic mechanical thermal analysis (DMTA), tensile and fracture tests with single-edge notch bending (SENB) samples, proved that compatibilizing was essential to enhance thermal and mechanical properties of the blends, with PP-g-GMA offering the most effective compatibilization option. These results are a step further to obtain better processing and revalorisation of post-consumer opaque PET, thus reducing its disposal to landfill and environmental impact.