Fødevare-plastråmaterialer: jomfruelige, genanvendte og genvundne materialer

Identifikation af fødevare-plastråmaterialer af kvalitet: De 3 kernedifferentieringsmetoder for jomfruelige, genbrugte og genvundne materialer. I kvalitetskontrollen afmad-kvalitetPP-plastråmaterialer, der præcist skelner mellem jomfruelige, genbrugte og genvundne materialer, er et afgørende skridt for at sikre produktsikkerhed og kvalitetsstabilitet. Selvom disse tre typer materialer ligner hinanden i udseende, har de betydelige forskelle i molekylær struktur, kemisk sammensætning og fysiske egenskaber. Baseret på de seneste nationale standarder og industripraksis vil det følgende detaljere tre kerneidentifikationsmetoder og deres driftsprocedurer.

1.1 Definitioner og forskelle på jomfruelige, genbrugte og genvundne materialer

Virgin materiale refererer til PP-materiale direkte polymeriseret fra petrokemiske råmaterialer, karakteriseret ved en regelmæssig molekylær struktur og høj renhed. Denne type materiale er aldrig blevet brugt, har en komplet molekylær kæde, en enkelt kemisk sammensætning, og alle præstationsindikatorer opfyldermad-kvalitetstandarder. Virgin PP har en meget ordnet isotaktisk struktur, med alle methylsidegrupper placeret på samme side af hovedkæden, der danner en spiralformet form, med en krystallinitet på 50%-80% og et smeltepunktsområde på 160-176 grader.

Genbrugsmateriale refererer til PP-affald, der simpelthen er blevet knust og renset efter brug, hovedsageligt fra skrot, defekte produkter eller plastprodukter fra produktionsprocessen.- Selvom denne type materiale bevarer den grundlæggende struktur af PP, kan det indeholde resterende additiver, pigmenter, urenheder og nedbrydningsprodukter, der dannes under brug. De molekylære kæder af genbrugsmaterialer kan være delvist brudt, og molekylvægtsfordelingen er bredere, hvilket fører til ændringer i ydeevneparametre.

1.2 Komparativ analyse af ydeevneparameter

Med hensyn til fysiske egenskaber er der betydelige forskelle mellem de tre typer materialer. Tæthed er den mest intuitive kendetegnende indikator. Densiteten af ​​virgin PP er sædvanligvis i området 0,90-0,915 g/cm³, mens densiteten af ​​recirkuleret PP generelt er i området 0,9-0,91 g/cm³. Forskellen mellem de to er lille, men kan stadig skelnes ved hjælp af præcisionsinstrumenter. Trækstyrke er en anden vigtig parameter. Trækstyrken af ​​virgin PP kan nå op på 30-40 MPa, mens trækstyrken af ​​genbrugsmateriale kun er 20-30 MPa, 20-30% lavere end for nyt materiale.

Med hensyn til termiske egenskaber udviser virgin PP en enkelt, ren og jævn smeltetop i sin smeltekurve med en toptemperatur mellem 165-169 grader. Smeltekurven for genbrugsmateriale viser normalt flere smeltetoppe, omkring 132 grader og 165 grader, på grund af de forskellige smeltepunkter for PP fra forskellige kilder. På grund af flere forarbejdningstrin øges smelteflowhastigheden (MFR) af genbrugsmateriale betydeligt, hvilket er et resultat af molekylær kædebrud, der fører til et fald i molekylvægt.

Forskellene i kemisk sammensætning er mere komplekse. Den kemiske sammensætning af virgin PP er relativt enkel, og den indeholder hovedsageligt PP-polymer og en lille mængde tilsætningsstoffer såsom antioxidanter. Genanvendte og genvundne materialer kan indeholde forskellige forurenende stoffer, herunder tungmetaller (hvis indholdet kan være mere end to størrelsesordener højere end det jomfruelige materiale), pesticidrester, hærdemidler, klæbemidler, bakterier, vira og andre skadelige stoffer. Tilstedeværelsen af ​​disse forurenende stoffer påvirker ikke kun materialets ydeevne, men, endnu vigtigere, kan det udgøre en potentiel trussel mod fødevaresikkerheden.

2.1 Metode til test af fysisk ydeevne

Test af fysisk ydeevne er den mest grundlæggende og almindeligt anvendte identifikationsmetode, hovedsageligt inklusive tæthedsmåling, test af smelteflowindeks og termisk analyse.
Densitetsmåling er det første trin i at identificere PP-materialer. I henhold til de nationale standarder GB/T 1033.1-2008 og ISO 1183-1:2019 er densitetskravet for fødevarekvalitet PP 0,90-0,91 g/cm³. Specifikke metoder omfatter nedsænkningsmetoden, væskepyknometermetoden og densitetsgradientkolonnemetoden. Blandt disse metoder er densitetsgradientkolonnemetoden den mest nøjagtige. Det involverer at placere prøven i en præcist forberedt n-heptan-ethanol-gradientopløsning og bestemme densitetsværdien baseret på dens suspensionsposition. Testen skal udføres i et konstant temperaturmiljø på 23±0,5 grader for at eliminere termiske ekspansionsfejl. Moderne laboratorier anvender i vid udstrækning automatiske densimetre, som kombinerer Archimedes' princip med teknologi til måling af vibrationsfrekvens, hvilket forbedrer testnøjagtigheden til ±0,0001 g/cm³.

I praksis er densiteten af ​​jomfruelig PP sædvanligvis stabil inden for området 0,905-0,910 g/cm³, mens genbrugsmaterialer kan vise større afvigelser på grund af den mulige medtagelse af andre plastik eller urenheder. Densitetsvariationen af ​​genbrugsmaterialer er mere kompleks, afhængig af deres kilde og forarbejdningsteknologi. Det skal bemærkes, at tæthedstest alene ikke kan skelne fuldstændigt mellem de tre typer materialer; andre metoder skal kombineres for en omfattende vurdering.

Smeltestrømningshastighedstesten (MFR) er en kerneindikator til evaluering af materialers bearbejdningsfluiditet. I henhold til GB/T 3682-standarden bruges en smelteflowindekser til at måle mængden af ​​materiale, der ekstruderes gennem en standardmatrice på 10 minutter ved en specifik temperatur (normalt 230 grader) og belastning (2,16 kg), hvor enheden er g/10min. Smelteflowhastigheden for PP af fødevarekvalitet- kontrolleres generelt inden for intervallet 2-10 g/10 min., mens intervallet for PP til generelle formål er 0,5-30 g/10 min.

Smeltestrømningshastighedstesten er særlig effektiv til at skelne mellem nye og genbrugsmaterialer. Undersøgelser har vist, at PP efter flere forarbejdningscyklusser gennemgår kædespaltning på grund af forskydningskræfter, hvilket fører til et fald i molekylvægt og en signifikant stigning i MFR-værdi. MFR-værdien af ​​jomfruelig PP er relativt stabil, mens MFR-værdien for genbrugsmateriale kan være flere gange højere end for jomfruelig materiale. For eksempel kan en batch af jomfruelig PP have en MFR på 5 g/10 min., mens genbrugsmateriale behandlet 5 gange kan have en MFR på 15 -20 g/10 min. Det skal bemærkes, at ændringsmønsteret for PE-LD er det modsatte; dens MFR falder med stigende behandlingscyklusser, fordi PE-LD hovedsageligt gennemgår tværbindingsreaktioner snarere end kædespaltningsreaktioner. Termisk analyse, herunder differentiel scanning kalorimetri (DSC) og termogravimetrisk analyse (TGA), er en af ​​de mest effektive metoder til at identificere PP-materialer. DSC bestemmer nøjagtigt et materiales smeltepunkt, krystallisationstemperatur, krystallinitet og oxidationsinduktionstid (OIT) ved at måle varmeflowforskellen mellem prøven og en reference. TGA analyserer den termiske stabilitet og nedbrydningsadfærd af et materiale ved at måle ændringen i prøvemasse med temperatur eller tid.

Ved DSC-test udviser virgin PP typisk en enkelt, skarp smeltetop med en toptemperatur mellem 165-169 grader og høj krystallinitet. Genanvendt PP, på grund af molekylær kædespaltning og en bredere molekylvægtfordeling, viser en bredere smeltetop i sin DSC-kurve og kan udvise flere smeltetoppe. For eksempel kan genanvendt PP vise en lille top omkring 132 grader (muligvis på grund af lavmolekylære komponenter eller andre plastik) og en hovedtop omkring 165 grader. Ydermere er krystalliniteten af ​​genbrugt PP sædvanligvis lavere end for virgin PP på grund af molekylær kædestrukturskade forårsaget af flere behandlingscyklusser.

TGA-analyse kan afsløre forskelle i materialernes termiske stabilitet. Virgin PP har typisk en termisk nedbrydningstemperatur på over 300 grader, og nedbrydningsprocessen er forholdsvis enkel. Genanvendt PP, på grund af tilstedeværelsen af ​​forskellige tilsætningsstoffer og urenheder, udviser mere kompleks termisk nedbrydningsadfærd, der potentielt begynder at nedbrydes ved lavere temperaturer og viser flere vægttabsstadier under nedbrydning. Det er især bemærkelsesværdigt, at restmassen af ​​genbrugt PP varierer meget, varierende fra 0,2 % til 66 %, mens restmassen af ​​jomfruelig PP normalt er mellem 0,2 % og 0,5 %.

2.2 Metoder til kemisk sammensætningsanalyse

Kemisk sammensætningsanalyse er den mest nøjagtige metode til at identificere PP-materialer, hovedsageligt inklusive teknikker som infrarød spektroskopi, elementaranalyse og kromatografi.
Infrarød spektroskopi (FTIR) er den mest almindeligt anvendte kemiske analysemetode. FTIR kan præcist analysere et materiales funktionelle grupper og molekylære strukturkarakteristika og hurtigt identificere typen af ​​PP-grundmateriale (homopolymer/copolymer) og typen af ​​additiver ved at sammenligne karakteristiske absorptionstoppe. Det typiske infrarøde spektrum af PP viser fire skarpe toppe ved 2960-2800 cm⁻¹, svarende til C-H-strækningsvibrationerne af CH, CH₂ og CH₃; toppe ved 1460 cm⁻¹ og 1376 cm⁻¹ svarer til C-H-bøjningsvibrationerne; toppen ved 1165 cm⁻¹ repræsenterer methylgruppens vibrerende bøjningsvibration ud af-planet; og 998 cm-1-båndet er relateret til 11-13 gentagne enheder og kan bruges som et krystallinsk bånd til at beregne krystallinitet.

For at skelne mellem jomfruelige og genbrugsmaterialer er nøglen til FTIR at observere C=O-absorptionstoppen i 1600-1750 cm⁻¹-området. Undersøgelser har vist, at PP-prøver alle udviser svage C=O-absorptionstoppe i denne region, hvilket kan skyldes oxidation af genbrugsmaterialer eller tilstedeværelsen af ​​additiver, der indeholder carbonylfunktionelle grupper. C=O-spidsintensiteten af ​​virgin PP er svag og stabil, mens C=O-spidsintensiteten for genbrugsmateriale er betydeligt stærkere på grund af oxidationsprocessen. Derudover kan ATR-FTIR også detektere genanvendt PE-LD. Genanvendt materiale behandlet 6 gange viser en ny methylkarakteristisk top (2950,7 cm⁻¹), men den methylkarakteristiske top er ikke tydelig i genbrugsmateriale kun behandlet én gang, hvilket indikerer visse begrænsninger ved denne metode.

Driftsproceduren for FTIR-analyse er relativt enkel. Først skæres prøven i en passende størrelse og placeres på ATR-tilbehøret (Attenuated Total Reflectance) til Fourier-transformationsinfrarøde spektrometer. Scanningsområdet er sat til 4000-400 cm⁻¹, opløsningen er 4 cm⁻¹, og antallet af scanninger er normalt 32. Ved at sammenligne med et standard spektralbibliotek kan materialets grundlæggende sammensætning hurtigt bestemmes. For komplekse prøver kan todimensionel infrarød spektroskopi også bruges til at identificere forskellige komponenter ved at analysere ændringer i spektret.

Grundstofanalyse bruges hovedsageligt til at påvise tungmetaller og andre skadelige grundstoffer i materialer. PP i fødevare-kvalitet har strenge krav til tungmetalindhold med cadmiumindhold Mindre end eller lig med 0,005 mg/kg, kviksølvindhold Mindre end eller lig med 0,01 mg/kg og blyindhold Mindre end eller lig med 0,01 mg/kg. Detektionsmetoder anvender typisk induktivt koblet plasmamassespektrometri (ICP-MS), med en detektionsgrænse på 0,001 mg/kg, eller atomabsorptionsspektrometri (AAS).

Grundstofanalyse er en vigtig metode til at skelne mellem jomfruelige og genbrugsmaterialer. Undersøgelser har vist, at tungmetalindholdet i jomfruelige PP-materialer er meget ens, med en relativ afvigelse på højst 57%, mens tungmetalindholdet i genbrugsmaterialer ofte er mere end to størrelsesordener højere end i jomfruelige materialer. Dette skyldes, at genbrugsmaterialer kan komme i kontakt med forskellige kilder til forurening under genanvendelsesprocessen, herunder industriaffald og husholdningsaffald, hvilket fører til ophobning af tungmetal. I faktiske tests, hvis tungmetalindholdet i en prøve viser sig at være unormalt højt, kan det generelt bestemmes at være genbrugsmateriale eller en blanding indeholdende genbrugsmateriale.

Kromatografisk analyse omfatter gaskromatografi-massespektrometri (GC-MS) og høj-væskekromatografi (HPLC), der hovedsageligt bruges til at detektere flygtige organiske forbindelser, restmonomerer og additiver i materialer. GC-MS kan bruges til at analysere flygtige organiske forbindelser og resterende monomerer, mens HPLC bruges til analyse af migration af ikke-flygtige additiv. Især headspace gaskromatografi-massespektrometri (HS-GC-MS) teknologi er inkluderet i den nationale standard GB/T 46019.2-2025, specifikt til identifikation af genanvendt polypropylen.

HS-GC-MS-metoden involverer følgende procedure: Vej 1,5 g af prøven (nøjagtig til 0,1 mg), og anbring den i et 20 ml headspace-hætteglas. Tilsæt 20 μL D8-naphthalen-arbejdsopløsning (0,3 ug/mL) som intern standard. Efter ækvilibrering ved 150 grader i 30 minutter udføres analysen. Retentionsindekset for hver flygtig komponent beregnes ved at ekstrahere retentionstiden for n-alkaner, og det relative topareal beregnes ved intern standardnormalisering af toparealet. Forskere analyserede 170 jomfruelige PP-prøver og 119 genbrugte PP-prøver, frasorterede 25 karakteristiske flygtige komponenter og etablerede en identifikationsmodel baseret på den tilfældige skovalgoritme med en nøjagtighed på over 95 %.

2.3 Mikrostruktur og morfologi observationsmetoder

Mikrostruktur- og morfologiobservation er en metode til at identificere PP-materialer fra molekylært niveau og mikroskopisk morfologiperspektiv, hovedsageligt inklusive differentiel scanningkalorimetri, polariseret lysmikroskopi og scanningelektronmikroskopi.

Differentiel scanningskalorimetri (DSC) kan ikke kun måle materialets termiske ydeevneparametre, men også identificere materialetypen ved at analysere dets smelte- og krystallisationsadfærd. DSC kan levere karakteristiske termiske ydeevneparametre for materialet, såsom glasovergangstemperatur, smeltepunkt og krystallinitet. Disse parametre har stor betydning for at skelne mellem jomfruelige og genbrugsmaterialer. I praksis vejes 5-10 mg af prøven og placeres i en aluminiumsprøvegryde, og temperaturen øges fra stuetemperatur til 20 grader over smeltepunktet ved en opvarmningshastighed på 10 grader/min, og DSC-kurven registreres.

DSC-kurven for virgin PP viser normalt en enkelt, skarp smeltetop med en symmetrisk form, og smeltetemperaturen er mellem 165-169 grader. DSC-kurven for genbrugsmateriale viser dog væsentligt forskellige egenskaber: smeltetoppen udvider sig, flere smeltetoppe kan forekomme (f.eks. ved 132 grader og 165 grader), topformen er asymmetrisk, og smeltetemperaturen falder. For eksempel, i en undersøgelse, faldt smeltepunkterne for prøver fra #4 til #1 sekventielt, og alle var under 170 grader, og krystalliniteten faldt også sekventielt. Prøve #5 viste også en kold krystallisationstop under opvarmningsprocessen, hvilket indikerer, at molekylkædernes mobilitet steg med stigende temperatur, og kædesegmenter omarrangerede til dannelse af krystaller.

Beregningen af ​​krystallinitet er også vigtig for identifikation. Ifølge formlen Xc=ΔHm/ΔH0 × 100% (hvor ΔHm er prøvens smelteentalpi, og ΔH0 er smelteentalpien for 100% krystallinsk PP, 240,5 J/g), kan materialets krystallinitet beregnes. Krystalliniteten af ​​virgin PP er sædvanligvis mellem 60-80%, mens krystalliniteten af ​​genbrugt materiale kan falde til 40-60% på grund af ødelæggelsen af ​​den molekylære kædestruktur. Ved at sammenligne ændringerne i krystallinitet er det muligt at afgøre, om materialet har gennemgået flere forarbejdningstrin. Polariserende mikroskopi giver mulighed for direkte observation af sfærulitmorfologien og størrelsen af ​​PP, hvilket bestemmer materialets krystallisationskarakteristika. Virgin PP danner på grund af sin høje molekylære kæderegularitet ensartede sfærulitter med fuldstændig morfologi. Genanvendt PP har imidlertid en bredere molekylvægtfordeling, hvilket resulterer i sfærulitter af varierende størrelse og uregelmæssige former. Især når man observerer dobbeltbrydningsfænomenet af sfærulitter, udviser virgin PP et tydeligt maltesisk krydsudryddelsesmønster, mens ekstinktionsmønsteret for genanvendt PP kan være sløret eller ufuldstændigt.

Scanningselektronmikroskopi (SEM)-analyse kan observere overflademorfologien og tværsnitsstrukturen af ​​materialet. Tværsnittet af virgin PP viser ensartede duktile frakturkarakteristika, en glat overflade og ingen åbenlyse defekter. Tværsnittet af genbrugt PP kan udvise sprøde brudegenskaber, en ru overflade og forskellige defekter såsom hulrum, revner og urenheder. SEM kan også bruges til energidispersiv spektroskopi (EDS) analyse for at detektere grundstofsammensætningen af ​​materialet, hvilket er særligt effektivt til at identificere forurenende stoffer.

Forskere brugte en kombination af feltemissionsscanningselektronmikroskopi (SEM) og energidispersiv spektroskopi (EDS) til at analysere prøvernes morfologi og elementære sammensætning, hvilket giver en præcis analyse af prøvernes mikroskopiske sammensætning og morfologi. Denne metode kan afsløre subtile forskelle, der er usynlige for det blotte øje, såsom små urenhedspartikler, overfladeoxidlag og forarbejdningsmærker. Især for prøver, der indeholder en lille mængde genbrugsmateriale, kan makroskopiske metoder muligvis ikke identificere dem, men SEM-EDS-analyse kan afsløre unormal grundstoffordeling.

3.1 Systematisk identifikationsprocesdesign

Baseret på de tre kernemetoder, der er beskrevet ovenfor, kan vi designe en systematisk identifikationsproces for at sikre nøjagtig differentiering mellem jomfruelige, genbrugte og genvundne materialer. Denne proces anvender et identifikationssystem på tre-niveauer: "foreløbig screening - i-dybdeanalyse - omfattende bestemmelse".

Første niveau: Foreløbig screening. Udfør først visuel inspektion og tæthedstest. Jomfrumateriale af høj-kvalitet skal have en ensartet mat tekstur, ren farve (for det meste rå-hvid eller gennemskinnelig), ingen urenheder, sorte pletter eller granulær fornemmelse og ingen skarp lugt. Densitetstestning bruger densitetsgradientkolonnemetoden eller et automatisk densimeter til at sammenligne prøvedensiteten med standardværdien (0,90-0,91 g/cm³). Hvis densitetsværdien afviger fra standardområdet med mere end ±0,005 g/cm³, kan den generelt bestemmes som ikke-jomfrumateriale.

Samtidig udføres en smeltestrømningshastighed (MFR) test. MFR-værdien af ​​virgin PP bør være inden for standardområdet og relativt stabil. Hvis MFR-værdien er unormalt høj (mere end det dobbelte af standardværdien), kan det være genbrugsmateriale.

Andet niveau: Dybde-analyse. Mere detaljeret analyse udføres på prøverne efter foreløbig screening. Først udføres FTIR-analyse med fokus på intensiteten af ​​C=O-absorptionstoppen i området 1600-1750 cm⁻¹. Hvis C=O-toppen er væsentligt forbedret, indikerer det, at materialet kan have gennemgået oxidation og sandsynligvis er genbrugsmateriale. Derefter udføres DSC-analyse for at observere formen, antallet og temperaturen af ​​smeltetoppene. Hvis der opstår flere smeltetoppe, eller smeltetemperaturen er væsentligt lavere, kombineret med ændringer i krystallinitet, kan det yderligere bekræfte, om det er genbrugsmateriale.

Tredje niveau: Omfattende bedømmelse. For prøver, der stadig ikke kan bestemmes, bruges HS-GC-MS-metoden til den endelige bekræftelse. Ifølge den nationale standard GB/T 46019.2-2025 er bedømmelsen foretaget ved at analysere 25 karakteristiske flygtige komponenter kombineret med en tilfældig skovalgoritmemodel. Denne metode har en nøjagtighed på over 95 % og kan effektivt skelne mellem virgin PP og genbrugs PP. Samtidig udføres elementaranalyse for at påvise tungmetalindhold. Hvis tungmetalindholdet er mere end to størrelsesordener højere end normalområdet, kan det bestemmes som genbrugsmateriale.
I praktisk drift anbefales det at bruge flere metoder til gensidig verifikation. Brug f.eks. først tæthed og smelteflowindeks til foreløbig screening, brug derefter FTIR og DSC til bekræftelse, og brug til sidst HS-GC-MS til voldgift. Denne kombination af metoder kan undgå begrænsningerne ved en enkelt metode og forbedre nøjagtigheden af ​​identifikation.

3.2 Resultatbedømmelsesstandardsystem

Etablering af en standard for videnskabelig resultatvurdering er nøglen til at sikre nøjagtigheden af ​​identifikation. Baseret på nationale standarder og industripraksis kan vi etablere følgende bedømmelsesstandardsystem.

Kriterier for vurdering af fysiske egenskaber:

• Densitet: Virgin PP er 0,905-0,910 g/cm³, genbrugsmateriale kan svinge inden for området 0,900-0,915 g/cm³, og genbrugsmateriale har en større massefyldevariation på grund af dets komplekse sammensætning.
• Melt Flow Rate (MFR): MFR-værdien af ​​jomfruelig PP skal være inden for standardspecifikationerne (normalt 2-10 g/10 min), MFR-værdien for genbrugsmateriale kan være lidt højere, og MFR-værdien af ​​genbrugt materiale kan være 2-5 gange højere end for jomfrumateriale.
• Smeltepunkt: Smeltepunktet for virgin PP er 165-169 grader, smeltepunktet for genbrugsmateriale forbliver stort set uændret, og smeltepunktet for genbrugt materiale kan falde med 5-10 grader, og flere smeltetoppe kan forekomme.
• Krystallinitet: Krystalliniteten af ​​virgin PP er 60-80%, og krystalliniteten af ​​genbrugsmateriale er 40-60%.

Kriterier for vurdering af kemisk sammensætning:

• FTIR Karakteristiske toppe: C=O topintensitet (1600-1750cm⁻¹), svagere i virgin materiale, betydeligt stærkere i genbrugsmateriale; methylkarakteristisk top (2950 cm⁻¹), vises efter flere behandlingstrin.
• Tungmetalindhold: Tungmetalindholdet i virgint materiale er ekstremt lavt (relativ afvigelse < 57%), og tungmetalindholdet i genbrugsmateriale kan være mere end to størrelsesordener højere end for jomfrueligt materiale.
• Flygtige komponenter: 25 karakteristiske komponenter detekteres af HS-GC-MS, og der er betydelige forskelle i komponenternes typer og indhold mellem nye og genbrugte materialer.

Kriterier for vurdering af mikrostruktur:

• DSC Melting Peak: Virgin-materiale viser en enkelt skarp top, mens genbrugsmateriale viser en bredere topform og kan have flere toppe.
• Spherulitemorfologi: Virgint materiale har ensartet sfærulitstørrelse og komplet morfologi, mens genbrugsmateriale har varierende sfærulitstørrelser og uregelmæssig morfologi.
• Overflademorfologi: Tværsnittet- af nyt materiale er glat og ensartet, mens tværsnittet- af genbrugsmateriale er ru og kan have defekter.

Ved en egentlig vurdering skal flere indikatorer betragtes grundigt. For eksempel, hvis en prøve samtidig opfylder følgende betingelser: tæthed inden for standardområdet, normal MFR-værdi, enkelt smeltetop i DSC, svag C=O-top i FTIR og lavt indhold af tungmetal, så bedømmes det som nyt materiale. Hvis prøven viser en signifikant stigning i MFR-værdi, flere toppe i DSC, forbedrede C=O-toppe i FTIR og højt indhold af tungmetal, er det bestemt at det er genbrugsmateriale. For prøver, der falder mellem disse to yderpunkter, kræves HS-GC-MS-analyse kombineret med en tilfældig skovmodel til endelig bestemmelse.

3.3 Metodebegrænsninger og kvalitetskontrolpunkter

Selvom ovenstående metoder har høj nøjagtighed, har hver metode sine begrænsninger, som skal overvejes i praktiske anvendelser.

• Begrænsninger ved tæthedstestning:Selvom tæthedstestning er enkel og hurtig, giver den kun begrænset information. Densiteten af ​​forskellige typer PP (såsom homopolymer og copolymer) kan variere lidt, og nogle tilsætningsstoffer (såsom fyldstoffer) kan påvirke densitetsværdien væsentligt. Derfor kan tæthedstestning kun bruges som en foreløbig screeningsmetode og kan ikke bruges som det endelige grundlag for bestemmelsen.

• Begrænsninger ved test af smeltestrømningshastighed:MFR-testning er meget påvirket af temperatur- og forskydningshistorie, og små ændringer i testbetingelser kan føre til afvigelser i resultater. Derudover vil nogle modifikatorer (såsom blødgørere) også påvirke MFR-værdien. Derfor, når der udføres MFR-test, skal testbetingelserne være strengt kontrolleret, og der bør udføres flere parallelle tests.
• Begrænsninger ved FTIR-analyse:ATR-FTIR-metoden fungerer godt til at identificere PE-LD-genbrugsmaterialer, men den har begrænsninger i identifikation af PP-genbrugsmaterialer, især genbrugsmaterialer, der har gennemgået én forarbejdningscyklus, som muligvis ikke viser væsentlige forskelle. Derudover kan FTIR kun give funktionel gruppeinformation og kan ikke bestemme den specifikke kemiske struktur.

Krav til HS-GC-MS-metoden:Selvom denne metode har høj nøjagtighed, kræver den sofistikeret udstyr og meget dygtige operatører. Det kræver et headspace-gaskromatograf-massespektrometer med en EI-kilde, en headspace-sampler, der arbejder ved en temperatur på mindst 150 grader, og professionel analytisk software og veluddannede operatører.

 

For at sikre nøjagtigheden af ​​identifikationsresultaterne skal der etableres et omfattende kvalitetskontrolsystem:

Eksempel på repræsentativitetskontrol:Overhold strengt prøveudtagningsstandarderne (såsom ISO 2859) for at sikre, at de udtagne prøver nøjagtigt afspejler egenskaberne for hele materialepartiet. For granulære materialer skal prøver udtages fra flere punkter på forskellige steder, blandes jævnt og derefter testes.

Instrumentkalibrering og vedligeholdelse:Alt testudstyr skal kalibreres regelmæssigt. Elektroniske vægte, universelle testmaskiner og andet måleudstyr kræver årlig kalibrering af en lovligt anerkendt metrologiinstitution. Smelteflowhastighedstestere og varmeforvrængningstemperaturtestere bør kalibreres-hjemme eller af en tredjepart hver sjette måned. Kalibreringselementer omfatter temperaturnøjagtighed, kraftværdinøjagtighed og hastighedsstabilitet. Kalibreringsrapporter skal arkiveres til fremtidig reference for at sikre sporbarheden af ​​testdata.

Miljøtilstandskontrol:Testmiljøet bør opfylde standardkravene, da temperatur, fugtighed og renlighed alle kan påvirke testresultaterne. For eksempel kræver tæthedstestning et konstant temperaturmiljø på 23±0,5 grader; FTIR-analyse bør udføres i et tørt miljø for at undgå vanddampinterferens; og mikrobiologisk testning skal udføres i et rent rum.

Registrering og sporbarhed:Alle testprocesser og -resultater skal registreres i detaljer, herunder prøveoplysninger, testbetingelser, rådata, beregningsproces og endelige resultater. Optegnelser skal være klare, nøjagtige, sporbare og opbevares i en bestemt periode.

Ved at etablere et omfattende kvalitetskontrolsystem kan fordelene ved forskellige identifikationsmetoder maksimeres, hvilket sikrer nøjagtig differentiering af jomfruelige, genbrugte og genvundne fødevarer af PP-plastikråvarer af-kvalitet, hvilket giver pålidelig teknisk support til produktkvalitetskontrol. I praktiske applikationer bør en passende kombination af metoder vælges baseret på specifikke omstændigheder, der sikrer både nøjagtighed og hensyntagen til testomkostninger og effektivitet. For fødevare-kvalitet PP, et materiale med ekstremt høje sikkerhedskrav, anbefales det at bruge flere metoder til omfattende identifikation for at sikre produktkvalitet og fødevaresikkerhed.