O masterbatch de PBAT é um material granular obtido pela mistura de resina de PBAT com aditivos, preenchimentos, etc., e posterior extrusão, corte e outros processos. Seu componente principal, o PBAT, é um poliéster biodegradável sintetizado por meio de reações de esterificação ou troca de éster entre o 1,4-butanodiol (BDO), o ácido adípico (AA) e o ácido tereftálico (PTA), que apresenta boa flexibilidade e processabilidade.

Recursos principais

Biodegradabilidade

Em condições de compostagem industrial, os produtos de mistura de PBAT podem ser completamente degradados em dióxido de carbono e água em 6-12 meses, reduzindo significativamente a poluição ambiental.

Propriedade física

Propriedades mecânicas: Alta resistência à tração (até 20-30 MPa), excelente alongamento ao rompimento (500% a 800%) e maior dureza do que os plásticos convencionais.

Performância de processamento: intervalo de ponto de fusão de 120-180 ℃, densidade de 1,4-1,5 g/cm³, adequado para vários processos, como filme estirado, moldagem por injeção, extrusão, etc.

Performância da superfície: alto brilho, grande capacidade de adaptação à impressão, pode atender às exigências estéticas dos materiais de embalagem.

Vantagens ambientais

In line with the global trend of “plastic limit regulations”, it effectively replaces disposable plastic products and reduces white pollution.

Tipos

O masterbatch de PBAT é um poliéster termoplástico biodegradável composto tipicamente por adipato de butilo (BA) e tereftalato de butilo (BT). De acordo com diferentes requisitos de desempenho e aplicação, o masterbatch de PBAT pode ser dividido nos seguintes tipos:

Tipo universal: apresenta um bom desempenho geral, como resistência mecânica, flexibilidade, desempenho de processamento, etc., e pode ser utilizado amplamente em embalagens, agricultura, medicina e outros setores.

Tipo de resistência a impacto elevado: Utilizando uma fórmula e um processo de produção especiais, a resistência a impacto do masterbatch de PBAT é melhorada, tornando-o menos propenso a se quebrar ou ser danificado quando exposto a impacto externo. É adequado para ocasiões que exigem alta resistência a impacto do produto, como produtos moldados por injeção, filmes, etc.

Tipo de alta resistência ao calor: Possui alta estabilidade térmica e temperatura de deformação resistente ao calor, pode manter sua estabilidade de desempenho em altas temperaturas, não é fácil de se deformar ou degradar e é comumente utilizado em produtos que exigem alta resistência ao calor, como componentes eletrônicos e elétricos, peças automotivas, etc.

Tipo liso: o masterbatch PBAT é adicionado de lubrificantes e outros aditivos para proporcionar um bom desempenho liso, o que pode reduzir o coeficiente de frição da superfície do produto, melhorar a eficiência de processamento e o desempenho do produto, e é comumente utilizado na produção de filmes, tubos e outros produtos.

Tipo antibacteriano: Ao adicionar aditivos funcionais, como agentes antibacterianos, o masterbatch PBAT possui funções antibacterianas e antifúngicas, o que pode inibir efetivamente o crescimento e a reprodução de bactérias e fungos, melhorar o desempenho de higiene e a vida útil do produto e é adequado para campos com altos requisitos de higiene, como embalagens médicas e alimentares.

Fórmula de proporção

A relação da fórmula do masterbatch de PBAT pode variar dependendo das diferentes aplicações e requisitos de desempenho. Aqui estão alguns exemplos comuns de relações de fórmula:

Masterbatch biodegradável de PBAT/amido de alta resistência: PBAT 55-70 partes, amido 15-30 partes, plastificante 5-9 partes, polímero reforçado 10-30 partes, lubrificante 1-4 partes, agente de ligação 0,3-0,7 partes, antioxidante 0,2-0,5 partes.

O masterbatch de PBAT é utilizado para preparar filme aderente: 20-50 partes de PBAT, 0,5-2 partes de lubrificante, 0,5-2 partes de antioxidante, 2-3 partes de compatibilizador, 5-15 partes de pó microinorgânico, 5-10 partes de material absorvente de umidade, 5-10 partes de material poroso orgânico e 0,6-2,2 partes de inibidor de moldagem.

Masterbatch de filme plástico totalmente biodegradável: PBAT 70% -80%, nano sílica modificada 10% -30%, dispersante 4% -7%, aditivo de lubrificação 3% -6%, pó de cor 0% -5%.

Na produção real, é necessário otimizar e ajustar a proporção da fórmula com base nos processos de produção específicos, nos equipamentos e nas exigências de utilização final do produto.

Processo de produção

O processo de produção do masterbatch de PBAT geralmente inclui as seguintes etapas principais:

Preparação da matéria-prima

Selecione a resina de PBAT, aditivos (como plastificantes, antioxidantes, lubrificantes, etc.) e outros possíveis materiais auxiliares para garantir que a qualidade e o desempenho das matérias-primas atendam aos requisitos de produção. Secar as matérias-primas para remover a umidade e prevenir defeitos, como bolhas e degradação causados pela umidade durante o processamento.

Mistura dos ingredientes

De acordo com os requisitos de desempenho do produto, pesa com precisão várias matérias-primas de acordo com uma determinada proporção de fórmula. Adicione as matérias-primas pesadas ao misturador de alta velocidade para uma mistura completa, de modo que as várias matérias-primas sejam dispersas uniformemente e formem uma pré-mistura.

Extrusão por fusão

Adicione o pré-mistura à extrusora de dois parafusos. A extrusora de dois parafusos aquece o material acima do ponto de fusão do PBAT (geralmente entre 160 e 220 ℃) através de um dispositivo de aquecimento, fazendo com que o material se funda. Sob a rotação e a pressão do parafuso, o material fundido é submetido a cisalhamento, extrusão e outros efeitos na extrusora, misturando-se uniformemente, enquanto o aditivo é completamente combinado com a resina de PBAT. Em seguida, o material fundido é extrudado através da matriz da cabeça da extrusora para formar faixas ou filamentos contínuos.

Descolamento de resfriamento

A tira extrudida ou o material filamentoso é resfriado por um tanque de água ou um dispositivo de resfriamento por ar para solidificar e formar rapidamente um masterbatch semi-acabado, com certa resistência e forma.

Cortado em cubos

The cooled material is cut into particles of a certain size by a granulator to obtain PBAT masterbatch. The size of the cut particles can be adjusted according to the customer’s needs, with a general particle size of around 2-5mm.

Pacote

Filtre o masterbatch de PBAT cortado para remover partículas muito grandes ou muito pequenas, bem como possíveis impurezas. Em seguida, embale o masterbatch qualificado em sacos de embalagem e selá-los para armazenamento e transporte.

Durante todo o processo de produção, é necessário controlar estritamente os parâmetros de cada etapa, como temperatura, velocidade, pressão, etc., para garantir a estabilidade de qualidade e o cumprimento das especificações do masterbatch de PBAT. Ao mesmo tempo, é necessário realizar manutenção regular e manutenção dos equipamentos de produção para garantir a sua operação normal, melhorar a eficiência de produção e a qualidade do produto.

Equipamento de produção

O processo de produção de masterbatch de PBAT envolve vários equipamentos, e a seguir apresenta-se uma introdução aos principais equipamentos de produção:

1. Misturador de alta velocidade: utilizado para misturar completamente várias matérias-primas, como resina de PBAT e aditivos, de acordo com uma determinada proporção de fórmula. Ao utilizar lâminas de agitação giratórias de alta velocidade, as matérias-primas podem ser misturadas uniformemente em um curto período de tempo, preparando o processo subsequente.

2. Extrusor de dois parafusos: É o equipamento principal para a produção de misturas de PBAT. Possui dois parafusos interligados que podem transportar, misturar, cortar e plastificar os materiais de forma eficiente. Controlando com precisão parâmetros como temperatura, velocidade do parafuso e taxa de alimentação do extrusor, a resina de PBAT e os aditivos podem ser misturados completamente e uniformemente em estado fundido, garantindo a qualidade e a estabilidade da mistura.

3. Equipamento de refrigeração: Os equipamentos de refrigeração comuns incluem tanques refrigerados a água e dispositivos refrigerados a ar. O tanque de refrigeração a água é utilizado para permitir que a tira extrudada ou os materiais filamentosos passem pelo tanque, aproveitando o efeito de refrigeração da água para resfriar e solidificar rapidamente os materiais; o dispositivo de refrigeração a ar resfria o material através da ventilação de ar frio pelo ventilador, o que é adequado para situações em que a velocidade de refrigeração não é particularmente alta ou para fórmulas especiais que não são adequadas para contato com água.

4. Granulador: utilizado para cortar o material resfriado e solidificado em partículas de tamanho especificado. De acordo com os diferentes métodos de corte, pode ser dividido em máquinas de corte a quente e máquinas de corte a frio. A máquina de corte a quente é utilizada para cortar materiais em estado quente e mole, com velocidade de corte rápida e alta eficiência, mas exige requisitos operacionais elevados. O granulador a frio corta o material completamente após o seu resfriamento, com alta precisão e forma de partícula regular.

5. Screening equipment: Generally, vibrating screens or rotary screens are used to screen the PBAT masterbatch after cutting, separating out oversized or undersized particles that do not meet the particle size requirements, as well as impurities that may be mixed in, to ensure the uniformity and purity of the product’s particle size.

6. Equipamentos de embalagem: incluindo dispositivos de medição automáticos e máquinas de selagem, etc. O dispositivo de medição automática pode medir com precisão o peso do masterbatch em cada saco de embalagem, garantindo a precisão e a consistência do peso de embalagem; A máquina de selagem é usada para selar os sacos de embalagem que contêm o masterbatch para evitar a umidade, a oxidação ou outras contaminações do masterbatch, facilitando o armazenamento e o transporte.

Além do equipamento principal mencionado acima, a oficina de produção também pode estar equipada com equipamentos auxiliares, como tanques de armazenamento de matérias-primas, dispositivos de alimentação e compressores de ar, para garantir o bom andamento de todo o processo de produção.

Requisitos relacionados

Os requisitos para o extrusor na produção de misturas primárias de PBAT são principalmente refletidos nos seguintes aspectos:

Capacidade de plastificação

Saída de torque elevado: a resina PBAT requer um torque elevado durante o processo de fundição para alcançar a completa plasticização, portanto, o extrusor deve ter um sistema de acionamento de parafuso de torque elevado para garantir que a PBAT e os aditivos possam ser uniformemente plasticizados em diferentes velocidades de produção e formulações de matérias-primas, de modo que o masterbatch tenha uma boa consistência de desempenho.

Design otimizado do parafuso: O design estrutural do parafuso é crucial para o efeito de plastificação. Normalmente, são utilizados parafusos de tipo gradiente ou mutação, com uma relação comprimento/diâmetro entre 25 e 40, para fornecer uma duração e uma extensão de plastificação suficientes. Enquanto isso, parâmetros como a profundidade do sulco e a relação de compressão no parafuso precisam ser otimizados com base nas características do PBAT para promover a fusão, mistura e transporte do material.

Mixagem de desempenho

Componentes de mistura eficientes: Para misturar completamente e uniformemente a resina de PBAT com vários aditivos, o extrusor deve estar equipado com componentes de mistura eficientes, como misturadores estáticos, blocos de amassamento, etc. Esses componentes podem gerar fortes efeitos de cisalhamento e dispersão durante o transporte do material, garantindo que os aditivos sejam distribuídos de forma uniforme na matriz de PBAT, o que garante a estabilidade e confiabilidade do desempenho do masterbatch.

Bom controle de temperatura: O controle de temperatura durante o processo de mistura também tem um impacto significativo na qualidade do masterbatch de PBAT. O extrusor deve ter um sistema de controle de temperatura preciso que possa controlar a temperatura do material dentro de um intervalo adequado em diferentes estágios de produção (geralmente, a temperatura de processamento do PBAT está entre 160 e 220 ℃), evitando a degradação do PBAT causada por altas temperaturas ou a mistura desigual causada por baixas temperaturas.

Estabilidade e confiabilidade

Estrutura mecânica de alta qualidade: A estrutura mecânica do extrusor deve ter uma força e rigidez suficientes para suportar uma operação de carga elevada a longo prazo. Componentes-chave, como parafusos e tambores, devem ser fabricados em materiais resistentes ao desgaste e à corrosão, para prolongar a vida útil do equipamento, reduzir interrupções na produção e flutuações na qualidade do produto causadas por falhas no equipamento.

Sistema de controle avançado: Equipado com um sistema de controle de automação avançado, pode monitorar e controlar com precisão vários parâmetros do processo do extrusor, como temperatura, pressão, velocidade do parafuso, quantidade de alimentação, etc. Ao mesmo tempo, o sistema de controle deve ter boa estabilidade e capacidade de anti-interferência para garantir uma operação estável em diferentes ambientes de produção, garantindo a estabilidade e consistência da qualidade do produto.

Capacidade de produção

Interval de saída ajustável: A capacidade de produção do extrusor deve ser capaz de ser ajustada de forma flexível de acordo com a demanda do mercado e os planos de produção. Ele pode atender às necessidades de produção de lotes pequenos e de várias variedades, ao mesmo tempo em que oferece uma alta produção durante a produção em grande escala. Geralmente falando, a saída dos extrusores usados ​​para a produção de masterbatch de PBAT pode ser ajustada entre dezenas a centenas de quilogramas por hora.

Sistema de extrusão eficiente: Para obter uma alta produção, o sistema de extrusão do extrusor deve ter uma eficiência na condução e extrusão de materiais. Por exemplo, o uso de parafusos de grande diâmetro e o projeto otimizado das matrizes podem melhorar a velocidade e a uniformidade da extrusão dos materiais, aumentando a eficiência da produção e reduzindo os custos.

Adaptabilidade

Compatibilidade de vários materiais: Diversos tipos e proporções de aditivos podem ser adicionados à fórmula do masterbatch de PBAT, como plastificantes, antioxidantes, masterbatch de cor, etc. O extrusor deve ser capaz de adaptar-se às características e às alterações da fórmula de diferentes matérias-primas, garantindo bons efeitos de plastificação, mistura e extrusão sob diferentes combinações de matérias-primas, e produzindo um masterbatch de PBAT que atenda aos requisitos de qualidade.

Produção diversificada de produtos: Com as diferentes exigências de desempenho e especificações dos produtos de masterbatch de PBAT no mercado, os extrusores devem ter um certo grau de flexibilidade, o que permite produzir produtos de masterbatch de PBAT com diferentes características de desempenho e especificações, ajustando parâmetros de processo ou substituindo alguns componentes, como o masterbatch com diferentes tamanhos de partículas, dureza e características funcionais, para atender às necessidades de diferentes clientes.

Aplicação

O masterbatch de PBAT apresenta boa biodegradabilidade, estabilidade térmica e processabilidade, o que o torna amplamente utilizado em vários setores. A seguir, apresentamos algumas das principais áreas de aplicação:

Campo de embalagem

Sacos de compras: o masterbatch de PBAT pode ser utilizado para produzir sacos de compras biodegradáveis que se decomponham gradualmente em ambientes naturais, reduzindo a poluição causada pelos sacos de plástico convencionais ao meio ambiente.

Embalagens alimentares: Devido às suas propriedades não tóxicas, inodoras e de excelente barreira, pode ser utilizada como material de embalagem alimentar, como sacos de embalagem alimentar, filme aderente, etc. Pode garantir a frescura e a segurança dos alimentos, ao mesmo tempo em que se degrada naturalmente após o descarte.

Equipamentos descartáveis: o masterbatch de PBAT pode ser utilizado para fabricar diversos equipamentos descartáveis, como caixas de refeições, talheres, etc. Após o uso, pode ser decomposto em condições de solo ou compostagem, o que atende aos requisitos de proteção ambiental.

Agricultura

Filme agrícola: O filme agrícola produzido a partir de um masterbatch de PBAT apresenta boas propriedades de isolamento, retenção de umidade e transmissão de luz. Ao mesmo tempo, ele pode se degradar naturalmente no solo após o uso, evitando os efeitos adversos dos resíduos de filmes agrícolas tradicionais sobre a estrutura do solo e o crescimento das culturas.

Bacia de mudas: A bacia de mudas biodegradável é feita de grânulos de PBAT, que podem fornecer um bom ambiente de crescimento para as mudas durante o processo de cultivo. Não é necessário removê-la durante a transplantação e pode ser enterrada diretamente no solo, reduzindo os danos às raízes das mudas e não causando poluição do solo.

Área médica

Material de curativos médicos: o masterbatch de PBAT possui boa biocompatibilidade e pode ser utilizado para produzir material de curativos médicos, como curativos para feridas, gaze, etc. Ele pode se degradar naturalmente após a cicatrização da ferida, reduzindo a dor e o risco de infecção dos pacientes ao trocar os curativos.

Drug sustained-release carrier: PBAT masterbatch can be made into a drug sustained-release carrier, which encapsulates the drug and achieves slow drug release, prolongs the drug’s action time, and improves the drug’s efficacy.

Outras áreas

Material de impressão 3D: O masterbatch de PBAT possui boa estabilidade térmica e fluidez, o que o torna adequado como material de impressão 3D. Pode imprimir produtos de formas complexas e os produtos impressos apresentam certa resistência e dureza.

Fibra: O masterbatch de PBAT pode ser utilizado para produzir fibras, como fibras para roupas, fibras têxteis para casa, etc. Estas fibras têm uma sensação suave e confortável, bem como propriedades biodegradáveis, o que está em linha com a tendência de desenvolvimento da moda ecológica.

Produtos moldados por injeção: o masterbatch de PBAT pode ser utilizado para moldagem por injeção, produzindo diversos produtos diários e industriais, como brinquedos, material de escritório, peças de interior de automóveis, etc., ao mesmo tempo em que atende aos requisitos de desempenho dos produtos e reduz o impacto ambiental.