O masterbatch PBS é um masterbatch plástico granular composto principalmente por succinato de polibutileno (PBS), processado através da adição de aditivos, preenchimentos e outros equipamentos, como extrusores. O PBS é um material completamente biodegradável que pode ser decomposto em dióxido de carbono e água por microorganismos em condições naturais. É ecologicamente amigável e possui alta resistência à tração e boa flexibilidade. Sua resistência mecânica é semelhante à de plásticos gerais, como polipropileno e polietileno. O masterbatch PBS pode adaptar-se a vários processos de preparação, como moldagem por injeção, extrusão, filme soprado e laminagem, e é fácil de processar e moldar.

Classificação

A classificação do masterbatch PBS baseia-se principalmente em seus diferentes componentes, funções e campos de aplicação. A classificação específica é a seguinte:

Classificação de ingredientes:

Masterbatch de PBS puro: composto principalmente de resina de polibutileno succinato (PBS), sem adição de outros aditivos ou preenchimentos.

Masterbatch PBS modificado: Com base na resina PBS pura, são adicionados retardantes de chama, agentes antibacterianos, agentes de endurecimento, preenchedores e outros aditivos para melhorar as propriedades específicas do masterbatch.

Classificação funcional:

Masterbatch PBS retardante à chamas: Adicionado retardante à chamas para melhorar o desempenho retardante à chamas do masterbatch, adequado para campos com altos requisitos de retardante à chamas, como aparelhos eletrônicos, interiores de veículos, etc.

Masterbatch PBS antibacteriano: Adicionado com agentes antibacterianos, possui a função de inibir o crescimento bacteriano e é adequado para campos com altos requisitos de higiene, como embalagens médicas e alimentares.

Masterbatch PBS endurecido: Ao adicionar agentes endurecedores, a flexibilidade e a resistência ao impacto do masterbatch são melhoradas, tornando-o adequado para produtos que precisam resistir a determinadas forças de impacto.

Enchimento do masterbatch PBS: A adição de enchimentos, como carbonato de cálcio, pó de talco, etc., reduz o custo do masterbatch e pode melhorar determinadas propriedades, como rigidez e resistência ao calor.

Classificação da aplicação:

Masterbatch PBS para embalagens: utilizado principalmente na produção de embalagens biodegradáveis para alimentos, sacos de lixo, frascos de cosméticos e outros materiais de embalagem.

Masterbatch PBS agrícola: utilizado para a produção de filmes agrícolas, fertilizantes de liberação lenta e outros produtos agrícolas, para promover o desenvolvimento agrícola sustentável.

Masterbatch PBS médico: Devido à sua boa biocompatibilidade e capacidade de absorção biológica, o masterbatch PBS médico é utilizado principalmente para a produção de materiais poliméricos biomédicos, como cartilagem artificial, suturas e suportes.

Outro masterbatch de PBS especializado: masterbatch de PBS personalizado produzido de acordo com as necessidades específicas da aplicação, como utensílios descartáveis, produtos de uso diário, etc.

Estes métodos de classificação não são isolados, na verdade, um masterbatch de PBS pode pertencer a várias classificações simultaneamente. Por exemplo, um masterbatch de PBS com adição de retardante de chama e agente de endurecimento pertence tanto ao masterbatch de retardante de chama quanto ao masterbatch de endurecimento, e também pode pertencer ao masterbatch de embalagem ou agrícola, dependendo do campo de aplicação final.

Rácio de fórmula

A proporção de diferentes tipos de formulações de masterbatch de PBS pode variar dependendo das necessidades específicas da aplicação. Aqui estão alguns tipos comuns de masterbatch de PBS e seus rácio de fórmula aproximados:

1. Masterbatch de PBS puro

Rácio de fórmula: composto principalmente de succinato de polibutileno (PBS), geralmente representando mais de 95%, e o resto pode conter pequenas quantidades de auxiliares de processamento, como antioxidantes, lubrificantes, etc., para melhorar o desempenho do processo.

2. Masterbatch de PBS retardante de chama

Rácio de fórmula: Sobre a base do PBS puro, são adicionados retardantes de chama, como o éter decabromodifenílico e trióxido de antimónio. A quantidade de retardante de chama adicionada geralmente varia entre 10% e 30%, dependendo do grau de retardante de chama desejado e do desempenho básico do PBS.

3. Masterbatch de PBS antibacteriano

Rácio de fórmula: Adicionam-se agentes antibacterianos, como íons de prata, óxido de zinco nano, etc., ao PBS. A quantidade de agente antibacteriano adicionada é geralmente baixa, geralmente entre 1% e 5%, para garantir o efeito antibacteriano sem afetar outras propriedades do PBS.

4. Masterbatch de PBS endurecido

Rácio de fórmula: Para melhorar a flexibilidade e a resistência ao impacto do PBS, podem ser adicionados agentes de endurecimento, como elastômeros (como SBS, SEBS), plastificantes, etc. A quantidade de agente de endurecimento adicionada geralmente varia entre 5% e 20%, dependendo do efeito de endurecimento desejado e das propriedades básicas do PBS.

5. Masterbatch de PBS de enchimento

Rácio de fórmula: Para reduzir custos ou melhorar determinadas propriedades, como rigidez e resistência ao calor, podem ser adicionados enchimentos, como carbonato de cálcio, pó de talco, fibra de vidro, etc., ao PBS. A quantidade de enchimento adicionado pode variar entre 10% e 50%, ou mesmo mais, dependendo das necessidades de aplicação e do desempenho básico do PBS.

6. Masterbatch de PBS de função especial

Rácio de fórmula: De acordo com as necessidades específicas da aplicação, também podem ser adicionados outros aditivos funcionais especiais, como agentes antistáticos, absorventes UV, estabilizadores de luz, etc. A quantidade de estes aditivos adicionados é geralmente baixa para garantir que não afete as propriedades básicas do PBS.

Precauções

A proporção da fórmula deve ser ajustada de acordo com os requisitos específicos da aplicação: a proporção da fórmula de diferentes tipos de masterbatch de PBS pode variar dependendo dos campos de aplicação. Portanto, em aplicações práticas, é necessário ajustar a proporção da fórmula de acordo com as necessidades específicas.

Garantir a compatibilidade entre os componentes: Quando se adicionam aditivos ou preenchimentos, é necessário garantir a sua compatibilidade com a resina PBS para evitar efeitos negativos no desempenho do masterbatch.

Considerando o desempenho do processamento: A ajustação das proporções da fórmula também deve levar em conta o impacto do desempenho do processamento. Por exemplo, adicionar muito enchimento pode afetar a fluidez da mistura mestre, o que pode afetar a eficiência do processamento.

Processo de produção

Os diferentes tipos de masterbatch PBS podem ter diferenças nos processos de produção, mas, em geral, todos seguem certos passos básicos. A seguir, apresenta-se uma visão geral dos processos de produção para os diferentes tipos de masterbatch PBS:

1. Fluxo básico do processo de produção

Preparação da matéria-prima: pesar com precisão as matérias-primas, como a resina de succinato de polibutileno (PBS), aditivos, enchimentos, etc., de acordo com a proporção da fórmula.

Mistura: Misture bem as matérias-primas em um misturador de alta velocidade para garantir a distribuição uniforme de cada componente.

Extrusão: As matérias-primas misturadas são adicionadas a um extrusor de dois parafusos, e, através da ação de corte e mistura do parafuso, as matérias-primas são fundidas e plastificadas. Durante o processo de extrusão, é necessário um controle preciso de parâmetros como temperatura e velocidade do parafuso para garantir a qualidade e o desempenho do masterbatch.

Granulação: O melto extrudado é cortado em um masterbatch granular uniforme através de um sistema de granulação.

Secagem e embalagem: Secar os grânulos materiais após a corte para remover a umidade e, em seguida, embalá-los para armazenamento e transporte.

2. Características do processo de produção de diferentes tipos de masterbatch PBS

Masterbatch PBS retardante à fogo

Adição de retardante de chama: Durante a etapa de mistura, o retardante de chama é misturado com a resina PBS e outras matérias-primas em um misturador de alta velocidade.

Controle de temperatura: devido à sensibilidade à temperatura dos retardadores de chama, é necessário um controle de temperatura mais preciso durante o processo de extrusão para evitar a decomposição ou o fracasso dos retardadores de chama.

Masterbatch antibacteriano PBS

Dispersão de agentes antibacterianos: Os agentes antibacterianos geralmente precisam ser dispersos em escala nanométrica na resina PBS para garantir o seu efeito antibacteriano. Portanto, são necessárias técnicas especiais de dispersão, como a dispersão ultrassônica e a agitação mecânica, durante a fase de mistura.

Evitar a poluição: é necessário um rigoroso controle da higiene ambiental durante o processo de produção para evitar a contaminação dos agentes antibacterianos, o que pode afetar o seu desempenho antibacteriano.

Masterbatch PBS endurecido

Seleção do agente de endurecimento: Escolha o agente de endurecimento adequado com base no efeito de endurecimento desejado, como elastômeros, plasticizantes, etc.

Ajuste dos parâmetros de processamento: A adição de agentes de endurecimento pode afetar as características de processamento do PBS, como a fluidez, a resistência ao derretimento, etc. Portanto, é necessário ajustar os parâmetros de processamento durante o processo de extrusão para garantir a qualidade e as características do masterbatch.

Preencher o masterbatch PBS

Seleção de enchimentos: Escolha enchimentos adequados de acordo com os requisitos de aplicação, como carbonato de cálcio, talco em pó, fibra de vidro, etc.

Dispersão e lubrificação: o grau de dispersão dos preenchimentos na resina PBS tem um impacto significativo no desempenho do masterbatch. Portanto, é necessário adotar técnicas de dispersão eficazes durante a fase de mistura e adicionar lubrificantes, se necessário, para melhorar a dispersibilidade e o desempenho de processamento dos preenchimentos.

3. Precauções

Rácio de fórmula preciso: o rácio de fórmula de diferentes tipos de masterbatch de PBS varia e é necessário pesar com precisão cada matéria-prima para garantir a precisão da fórmula.

Controle rigoroso da temperatura: O controle de temperatura durante o processo de extrusão é crucial para a qualidade e o desempenho do masterbatch. É necessário controlar com precisão a temperatura de cada seção de aquecimento, baseando-se nas características das matérias-primas e nas exigências de processamento.

Design razoável da rosca: O design da rosca tem um impacto significativo no efeito de mistura e plastificação do masterbatch. É necessário selecionar a estrutura e os parâmetros adequados da rosca, baseando-se nas características das matérias-primas e nas exigências de processamento.

Controle da higiene ambiental: é necessário um rigoroso controle da higiene ambiental durante o processo de produção, para evitar a contaminação das matérias-primas, o que pode afetar a qualidade e o desempenho do masterbatch.

Equipamento de produção

Os equipamentos de produção para o masterbatch PBS incluem principalmente extrusoras, alimentadores, secadores, peneiras vibratórias e transportadores, sendo as extrusoras os equipamentos-chave.

Extrusora:

Tipo: Os extrusores de parafuso duplo são amplamente utilizados devido às suas excelentes capacidades de mistura e plastificação, o que os torna adequados para a produção de masterbatch PBS.

Design da roda: A roda deve ser projetada com base no princípio dos blocos de construção, a fim de configurar de forma razoável a relação de aspecto, o passo, os componentes da roda, etc., de acordo com o sistema de materiais de processamento e as exigências do processo. O material da roda deve ser selecionado entre materiais de alta qualidade, resistentes ao desgaste e à corrosão, como o 38CrMoAlA, para garantir a estabilidade e confiabilidade da roda durante o uso a longo prazo.

Controle de temperatura: A extrusora deve estar equipada com um sistema de controle de temperatura preciso que possa controlar com precisão a temperatura do cilindro e da cabeça. Para a resina PBS, a temperatura do cilindro é normalmente ajustada de acordo com sua temperatura de fusão, geralmente entre 110 ℃ e 120 ℃.

Sistema de exaustão: devido à possibilidade de geração de gases durante o processo de plastificação da resina PBS, o extrusor deve estar equipado com um sistema de exaustão eficaz para eliminar os gases, evitar a geração de bolhas e garantir a qualidade do masterbatch.

Sistema de granulação: O sistema de granulação do extrusor deve ser capaz de produzir um masterbatch granular uniforme, com velocidade de granulação ajustável para atender às diferentes necessidades de produção.

Máquina de alimentação:

Utilizado para alimentar uniformemente as matérias-primas no extrusor, garantindo a continuidade e a estabilidade do processo de extrusão.

Máquina de secagem:

Para a resina PBS com forte capacidade de absorção de umidade, pode ser necessário secá-la antes da mistura para reduzir o teor de umidade e melhorar a qualidade da mistura.

Tela de vibração:

Utilizado para triagem e remoção de misturas não qualificadas, a fim de garantir uma distribuição uniforme do tamanho das partículas no produto final.

Cinta transportadora:

Utilizado para transportar o masterbatch em cubos para o próximo processo, como embalagem ou armazenamento.

Estes equipamentos de produção trabalham juntos para concluir o processo de produção do masterbatch PBS. Na produção real, é necessário ajustar e otimizar os equipamentos adequadamente de acordo com a relação da fórmula específica e as exigências do processo de produção, para garantir que a qualidade e o desempenho do masterbatch atendam aos requisitos de aplicação.

Requisitos relacionados

Os requisitos específicos para o extrusor utilizado na produção de masterbatch de PBS são os seguintes:

Capacidade de controle de temperatura:

Controle de temperatura preciso: O extrusor deve estar equipado com um sistema de controle de temperatura de alta precisão que possa controlar com precisão a temperatura do cilindro e da cabeça. Para a resina PBS, a temperatura do cilindro geralmente precisa ser ajustada de acordo com a sua temperatura de fusão, geralmente entre 110 ℃ e 120 ℃.

Aquecimento segmentado: O tambor de material deve ser dividido em várias seções de aquecimento para um aquecimento segmentado, de acordo com as exigências de plasticização do material, garantindo uma temperatura uniforme e estável durante o processo de extrusão.

Intervalo de regulagem de temperatura: O intervalo de regulagem de temperatura do extrusor deve ser suficientemente amplo para atender às necessidades de diferentes formulações e processos de produção.

Design e material da rosca:

Estrutura do parafuso: O parafuso deve ser projetado com base no princípio dos blocos de construção, a fim de configurar de forma razoável a relação de aspecto, a inclinação, os componentes do parafuso, etc., de acordo com o sistema de materiais de processamento e as exigências do processo. A capacidade de corte e mistura do parafuso é crucial para a plasticização e uniformidade do masterbatch de PBS.

O material do parafuso deve ser composto de materiais de alta qualidade, resistentes ao desgaste e à corrosão, como o 38CrMoAlA, para garantir a estabilidade e confiabilidade do parafuso durante o uso a longo prazo.

Otimização de parafusos: Com base em requisitos específicos de produção, otimize o design dos parafusos, como a utilização de estruturas de rosca especiais ou sulcos de escape, para melhorar o efeito de plastificação e o desempenho de escape.

Sistema de escape:

Efetiva evacuação: devido à possibilidade de geração de gases durante o processo de plasticização da resina PBS, o extrusor deve estar equipado com um sistema de evacuação eficaz para eliminar os gases, evitar a formação de bolhas e garantir a qualidade do masterbatch.

Design da porta de escape: A porta de escape deve estar localizada acima da direção de transporte do material, com um tamanho moderado para evitar que os materiais entrem no sistema de escape. Ao mesmo tempo, dispositivos de proteção, como filtros metálicos ou divisórias, devem ser instalados na saída de escape para evitar que os materiais bloqueiem a passagem de escape.

Sistema de granulação:

Granulação uniforme: O sistema de granulação do extrusor deve ser capaz de produzir um masterbatch granular uniforme, e a distribuição do tamanho das partículas deve atender aos requisitos para o processamento e utilização subsequentes.

Velocidade de corte ajustável: A velocidade de corte do sistema de corte deve ser ajustável para atender às diferentes necessidades de produção e garantir a rendibilidade e a qualidade da mistura mestre.

Estabilidade e fiabilidade do equipamento:

Alta estabilidade: O extrusor deve ter uma boa estabilidade para garantir a continuidade e a estávelidade do processo de produção, reduzir as falhas e o tempo de inatividade.

Alta confiabilidade: Os componentes do extrusor devem ser feitos de materiais de alta qualidade para garantir a confiabilidade e a durabilidade do equipamento. Ao mesmo tempo, a manutenção regular e o manuseio do equipamento devem ser realizados para prolongar sua vida útil.

Adaptabilidade e flexibilidade:

Adaptabilidade da fórmula: A extrusora deve ser capaz de se adaptar às necessidades de produção de diferentes fórmulas, incluindo a adição de retardadores de chama, agentes antibacterianos, agentes de endurecimento e outros aditivos.

Flexibilidade de produção: O extrusor deve ter um certo grau de flexibilidade de produção e ser capaz de ajustar rapidamente os planos de produção e as especificações dos produtos de acordo com a demanda do mercado.

Aplicação

Os campos de aplicação do masterbatch PBS são amplos, principalmente os seguintes aspectos:

Área de embalagem:

Produtos plásticos descartáveis: o masterbatch PBS pode ser utilizado para produzir facas, talheres, caixas de almoço, garrafas de água, etc. Estes produtos podem ser decompostos por microorganismos após o uso, reduzindo a poluição ambiental.

Filme de embalagem: utilizado para fabricar materiais de embalagem biodegradáveis, como sacos para alimentos, sacos para lixo, garrafas de cosméticos, etc., substituindo os plásticos não biodegradáveis tradicionais e reduzindo a poluição plástica.

No domínio da agricultura:

Filme agrícola: O filme agrícola produzido a partir do masterbatch PBS é biodegradável e pode se decompor no solo após o uso, evitando a poluição do solo e das culturas.

Material de liberação lenta de fertilizantes: Controlando a taxa de degradação do masterbatch de PBS, pode ser aplicado a materiais de liberação lenta de fertilizantes, melhorando a eficiência de utilização dos fertilizantes.

Área biomédica:

Material descartável para uso médico, como seringas, tubos de infusão, etc. A biocompatibilidade e a degradabilidade do masterbatch PBS o tornam um material ideal para suprimentos médicos.

Materiales poliméricos biomédicos: utilizados na fabricação de cartilagem artificial, suturas, estruturas, etc., atendendo aos altos requisitos de biocompatibilidade e degradabilidade do material no setor médico.

Outros campos:

Pregos para campo de golfe: Os pregos produzidos a partir do masterbatch PBS são biodegradáveis e não causam poluição a longo prazo ao meio ambiente.

Materiais de fixação de mudas para a reflorestação em florestas tropicais: Utilizando a degradabilidade do masterbatch PBS para produzir materiais de fixação de mudas e promover a restauração ecológica.

Electronic packaging bags, plastic films, and foam materials: PBS masterbatch can also be used to manufacture these environmentally friendly products, meeting the market’s demand for biodegradable materials.

Resumo:

O masterbatch PBS tem sido amplamente utilizado em diversos campos, como embalagens, agricultura e biomedicina, devido à sua excelente biodegradabilidade, boas propriedades mecânicas e processabilidade. Com a crescente consciência da proteção ambiental e a crescente demanda por desenvolvimento sustentável, as perspectivas de aplicação do masterbatch PBS serão ainda mais amplas.