《The Journal of Supercritical Fluids》：Functional lightweight polyethylene terephthalate foamed beads from post-consumer bottles using extrusion process assisted by supercritical carbon dioxide
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利用低价值回收聚对苯二甲酸乙二醇酯（rPET）通过超临界二氧化碳辅助挤塑发泡技术制备轻质泡沫材料，添加环氧链延长剂（CE）和卤素阻燃剂（FR）优化工艺，密度达200 kg/m3，热稳定性提升且生命周期评估显示环保效益显著。
梅赛德斯·圣地亚哥-卡尔沃（Mercedes Santiago-Calvo）|安德烈亚斯·希梅尔斯巴赫（Andreas Himmelsbach）|露西亚·马丁-戈贝尔纳多（Lucia Martín-Gobernado）|玛丽亚-特蕾莎·费尔南德斯（Maria-Teresa Fernández）|埃斯特万·卡尼巴诺（Esteban Ca?ibano）|克里斯蒂安·布鲁廷（Christian Brütting）|托比亚斯·斯坦道（Tobias Standau）|霍尔格·鲁克达舍尔（Holger Ruckd?schel）
交通与能源研究与发展基金会（Foundation for Transport and Energy Research and Development, CIDAUT），Boecillo科技园区，47051瓦拉多利德，西班牙
摘要
本研究探讨了未被充分重视的聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）废料的发泡潜力，采用水下造粒系统的挤出发泡工艺生产泡沫颗粒，用于制造建筑、汽车或能源领域所需的轻质泡沫组件。首先，评估了添加低价值回收PET（rPET）碎片或颗粒对超临界二氧化碳（scCO2）辅助发泡过程的影响。为了提高发泡性能，添加了基于环氧树脂的链延伸剂（CE）：对于rPET碎片，添加量可达0.5%（重量百分比）；对于rPET颗粒，添加量可达0.8%（重量百分比），从而获得200千克/立方米的密度。此外，还分析了无卤磷阻燃剂（FR）对发泡行为的影响（添加量为2%至10%（重量百分比）——由于其对熔体流变性的显著影响，这是一个重要挑战。需要适当搭配CE和FR的比例，以避免分子量降低（从而降低发泡性能），通过将CE添加量提高到0.8%（重量百分比）并配合2%（重量百分比）的FR来实现这一目标。这种最佳组合使得复合材料的复杂粘度随角频率增加而提高，即熔体强度增强。正如预期的那样，这种泡沫颗粒复合材料提高了热稳定性，TGA测试显示其残余质量也有所增加。此外，环境生命周期评估（LCA）表明，100%使用低价值rPET的泡沫颗粒可以作为传统泡沫的环保替代品，适用于需要轻质且具有良好的防火性能的应用。
部分内容摘录
引言
包装行业是产生最多塑料废料的工业领域，尤其是由于某些由聚合物材料（如聚烯烃、聚苯乙烯和聚对苯二甲酸乙二醇酯PET）制成的消费品生命周期较短[1]。PET是全球最大的塑料废料来源之一，不仅因为它在包装行业中的广泛应用（其气体阻隔性能至关重要），还因为它在其他行业中的使用。
原材料
浅蓝色的回收PET碎片由ClearPET（西班牙瓦伦西亚）提供。这些碎片的固有粘度为0.70-0.80分升/克，粒径范围为1毫米至10毫米（其中99.9%为碎片），并含有少量杂质，如金属（<10 ppm）、标签（<150 ppm）、PVC（<50 ppm）、聚烯烃（<50 ppm）、带胶的碎片（<1500 ppm）、胶水（<200 ppm）和其他色素（<1500 ppm）。BASF SE（德国路德维希港）提供的Joncryl? ADR-4468是一种苯乙烯-丙烯酸共聚物。rPET材料的发泡过程评估
本节评估了在超临界二氧化碳（scCO2）辅助的挤出过程中加入rPET碎片或颗粒对发泡过程的影响。该研究有助于优化工艺条件（如发泡剂含量）以及添加剂组成（CE和FR的含量），从而利用100%低价值PET废料制备低密度泡沫颗粒。主要挑战在于将阻燃剂添加到发泡过程中。
结论
本研究利用挤出发泡技术及水下造粒工艺，评估了含有大量杂质的低价值聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）废料的发泡性能，特别是来自包装行业的蓝色废料。首先分析了以碎片或颗粒形式将低价值回收PET（rPET）加入发泡过程的效果。为了提高其发泡性能，在回收材料中添加了基于环氧树脂的链延伸剂（CE）。
作者贡献声明
玛丽亚-特蕾莎·费尔南德斯（Maria-Teresa Fernández）：监督工作、资源协调、资金筹集。露西亚·马丁-戈贝尔纳多（Lucia Martín-Gobernado）：撰写初稿、软件开发、数据管理。克里斯蒂安·布鲁廷（Christian Brütting）：监督工作、概念设计。埃斯特万·卡尼巴诺（Esteban Ca?ibano）：监督工作、资金筹集。霍尔格·鲁克达舍尔（Holger Ruckd?schel）：资源协调、资金筹集。托比亚斯·斯坦道（Tobias Standau）：监督工作、数据分析、概念设计。梅赛德斯·圣地亚哥-卡尔沃（Mercedes Santiago-Calvo）：撰写初稿、方法论制定、实验设计、数据分析、概念设计。安德烈亚斯·希梅尔斯巴赫（Andreas Himmelsbach）：
致谢
感谢卡斯蒂利亚-莱昂自治区政府（Junta de Castilla y León）、西班牙科学与创新部（MICIN）以及欧盟NextGenerationEU项目“先进材料领域互补研发计划第17部分：投资1”提供的财政支持。同时感谢CICLICOM项目（ECO-20241007）的资助，该项目由西班牙科技发展中心（CDTI）通过科学与创新部资助。
