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2022.Apr.18

热分析-DSC 热分析检测技术应用于PET回收材料领域


PET(Polyethylene Terephthalate,聚对苯二甲酸乙二酯)是饮料与食品硬质包材最常见的塑料之一,也是最为广泛回收的塑料之一。但PET本身不可分解造成严重的环境污染问题。近年来全球许多国家政府要求公家单位及商家使用回收再制的PET产品,国际各大品牌也制定使用回收材质的目标,进一步推动了PET回收技术的发展。

以世界知名饮料大厂Coca-Cola可口可乐为例,其制定在2025年所有饮料包装皆可回收,且每个贩卖出去的饮料瓶要含50%的回收成分,故如何提升PET回收能力以及维持回收PET材质特性是目前面对的重要课题。以下以Hitachi热分析DSC和STA(TGA/DSC)针对混合不同回收材料比例的回收PET为例,分析材料在热性能上的差异:
 
测试样品信息:回收PET 分别混合0, 60, 90%回收材料
DSC heating and cooling DSC量测结果
由上方右图DSC量测结果中可以得知以下几个现象:
  1. 玻璃转移温度Tg Temperature: 90% < 60% < 0%
  2. 熔点温度Melting peak temperature: 90% < 60% < 0%
  3. 熔融热焓值Melting enthalpy: 0% < 60% < 90%
DSC lsothermal retention PET等温结晶DSC曲线图
上方右图为PET等温结晶的DSC曲线图,从图中可以得知:
结晶现象的发生时间Crystallization peak time: 90% < 60% < 0%
 
一般来说,熔点温度愈高,结晶反应愈快发生,但从量测数据中则相反。推断材料因回收材料的比例愈高,作为晶体核心的杂质就愈多,进而影响结晶现象的反应时间。

除了材料升温物理性的量测之外,我们进一步比较不同回收材质添加比的回收PET,观察其随着升温所发生的外观变化,Hitachi STA(TGA/DSC)可支持扩充专利的可视化观测系统(RealView System),同时将材料外观的改变数据化,进一步帮助用户判定材料在外观上的变化。如下图所示:
 
Hitachi STA回收材料比例的回收PET检测

从上图中可以发现,添加愈高回收材料比例的回收PET,会伴随着升温产生明显的黄变,我们也可以透过下方CIELAB色彩空间(又称L*a*b)讯号强弱的变化来精准的判定材料在250度C时开始有明显的外观颜色变化。

因应永续发展的理念,未来不论是回收材料的演变亦或是任何改质材料的演进,热分析的检测技术在协助客户评估材料热性能时扮演举足轻重的角色,若客户有任何相对应的需求,也欢迎随时与我们联系。
 
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