Funkční vzorek markeru pro značení polymerních materiálů

Kód výsledku v IS VaVaI

<a href="https://www.isvavai.cz/riv?ss=detail&h=RIV%2F28778758%3A_____%2F24%3AN0000024" target="_blank" >RIV/28778758:_____/24:N0000024 - isvavai.cz</a>

Výsledek na webu

—

DOI - Digital Object Identifier

—

Jazyk výsledku

čeština

Název v původním jazyce

Funkční vzorek markeru pro značení polymerních materiálů

Popis výsledku v původním jazyce

Značení polymerních materiálů může mít zcela zásadní vliv na efektivitu třídění v automatických třídírnách komunálního odpadu či na identifikaci obsahu recyklátu v plastových obalech. Základním předpokladem pro účinnou identifikaci je fyzikálně-chemická vlastnost, na základě které lze snadno přítomnost markeru v systému identifikovat. Podmínkou použití markeru je rychlá a snadná identifikace, která není rušena dalšími aditivy přítomnými ve hmotě polymerů. Detekce fluorescence v NIR oblasti, zahrnující vlnové délky 700 – 2800 nm, poskytuje řadu výhod. Emise v NIR oblasti je ojedinělá, emitované záření není pohlcováno jak samotnými polymerními matricemi, tak přídavnými aditivy a běžně používanými koloranty, což zaručuje účinnou detekci. Čím vyšší má marker kvantový výtěžek fluorescence, tím nižší dávkování do sytému je třeba. Pro iniciaci procesu postačí běžný diodový světelný zdroj. Principiálně je možné markerování provést dvěma postupy. Prvním je aditivace přímo do hmoty polymeru. Zde je podmínkou kompatibilita s polymerní matricí, rozpustnost v tavenině při zpracování je výhodou. To znamená, že marker poskytuje fluorescenci nejen v kapalném rozpouštědle, ale i ve formě tuhého roztoku. Podmínkou je účinná homogenizace a správný způsob zpracování hmoty, tak aby bylo rozložení markeru homogenní v celém objemu. Pro aplikaci cíleně do hmoty polymerních materiálů byl navržen, syntetizován a funkčnost ověřena u derivátu ftalocyaninu vykazujícího fluorescenci ve formě roztoku kapalného i pevného. Kvantový výtěžek fluorescence měřený v xylenu činil Ø = 0,34. Fluorescence markeru byla ověřena v koncentraci 10 ppm ve hmotě poly(styrénu) a poly(methylmethakrylátu. U polyolefinů poly(ethylenu) a poly(propylenu) bylo zapracování a homogenizace provedeno v hnětači s následnou extruzí taveniny, ze které byla vylisována destička obsahující marker v koncentraci přibližně 10 ppm. Fluorescence výsledných filmů byla měřena na fluorescenčním spektrometru. Přítomnost markerů ve filmech se projevila zřetelnými fluorescenčními signály s emisními maximy situovanými v oblasti 730 až 750 nm. Možnost průmyslové detekce byla následně prověřena snímáním vzorků s použitím optického filtru propustného pro vlnové délky 750±20 nm. Přítomnost markeru se projevila zřetelnou emisí.

Název v anglickém jazyce

Functional sample of a marker for marking polymer materials.

Popis výsledku anglicky

Marking of polymer materials can have a fundamental impact on the efficiency of sorting in automatic municipal waste sorting plants or on the identification of the recycled content in plastic packaging. The basic prerequisite for effective identification is a physicochemical property, based on which the presence of the marker in the system can be easily identified. The condition for using a marker is fast and easy identification, which is not disturbed by other additives present in the polymer mass. Fluorescence detection in the NIR region, covering wavelengths of 700 - 2800 nm, provides a number of advantages. Emission in the NIR region is unique, the emitted radiation is not absorbed by either the polymer matrices themselves, additional additives or commonly used colorants, which guarantees effective detection. The higher the fluorescence quantum yield of the marker, the lower the dosage into the system is required. A conventional diode light source is sufficient to initiate the process. In principle, marking can be carried out in two ways. The first is additivity directly into the polymer mass. Here, the condition is compatibility with the polymer matrix, solubility in the melt during processing is an advantage. This means that the marker provides fluorescence not only in a liquid solvent, but also in the form of a solid solution. The condition is effective homogenization and the correct method of processing the mass, so that the marker distribution is homogeneous throughout the volume. For targeted application into the mass of polymeric materials, a phthalocyanine derivative was designed, synthesized and functionality verified, showing fluorescence in the form of a liquid and solid solution. The fluorescence quantum yield measured in xylene was Ø = 0.34. The fluorescence of the marker was verified at a concentration of 10 ppm in the mass of poly(styrene) and poly(methyl methacrylate). For polyolefins poly(ethylene) and poly(propylene), incorporation and homogenization were performed in a kneader with subsequent extrusion of the melt, from which a plate containing the marker at a concentration of approximately 10 ppm was pressed. The fluorescence of the resulting films was measured on a fluorescence spectrometer. The presence of the markers in the films was manifested by clear fluorescence signals with emission maxima located in the region of 730 to 750 nm. The possibility of industrial detection was subsequently verified by scanning the samples using an optical filter permeable to wavelengths of 750±20 nm. The presence of the marker was manifested by clear emission.

Druh

G_funk - Funkční vzorek

CEP obor

—

OECD FORD obor

10401 - Organic chemistry

Projekt

<a href="/cs/project/TN02000051" target="_blank" >TN02000051: Národní centrum kompetence polymerních materiálů a technologií pro 21. století</a><br>

Návaznosti

P - Projekt vyzkumu a vyvoje financovany z verejnych zdroju (s odkazem do CEP)

Rok uplatnění

2024

Kód důvěrnosti údajů

S - Úplné a pravdivé údaje o projektu nepodléhají ochraně podle zvláštních právních předpisů

Interní identifikační kód produktu

COC-FV 07/2024

Číselná identifikace

COC-FV 07/2024

Technické parametry

Fluorescenční marker pro polymerní materiály, jehož emise je detekovatelná s použitím optického filtru 750±20 nm. Zodpovědná osoba pro jednání: Ing. Lubomír Kubáč, Ph.D., tel.: +420 724400507, email: lubomir.kubac@cocltd.cz.

Ekonomické parametry

Materiál je připraven pro funkční testy v rámci projektu.

Kategorie aplik. výsledku dle nákladů

—

IČO vlastníka výsledku

28778758

Název vlastníka

Centrum organické chemie, s.r.o.

Stát vlastníka

CZ - Česká republika

Druh možnosti využití

V - Výsledek je využíván vlastníkem

Požadavek na licenční poplatek

—

Adresa www stránky s výsledkem

—