聚丙烯再生材料的静电放电性能：材料成分的影响

《Sustainable Materials and Technologies》：Electrostatic discharge performance of polypropylene recyclates: The influence of material composition

　　• 含有炭黑（CB）的再生聚丙烯（rPP）混合物的静电放电（ESD）性能取决于其组成和微观结构。• 乙烯-丙烯橡胶（EPR）会降低rPP/CB复合材料的ESD性能。• 聚丙烯均聚物（PP）和高密度聚乙烯（HDPE）的添加可以平衡EPR的影响，并提高rPP/CB的ESD性能。• 用于ESD应用的塑料废弃物分类应优先去除含有EPR的PP。

1. 引言
欧盟（EU）的废物指令将回收视为塑料废物管理的关键策略[1]。包装在废物管理中起着核心作用，占终端塑料市场的39%[2]。欧盟出台了《包装和包装废物法规》（PPWR），要求到2030年新产品中至少含有35%的回收材料[3]。因此，这些产品在满足目标回收率的同时必须保持其功能性。
聚丙烯（PP）是一种用途广泛的聚合物，常用于运输包装[4]。这些包装产品通常使用含有乙烯-丙烯橡胶（EPR）的PP共聚物（coPP）作为分散相，在PP等规均聚物基质中，从而提高冲击韧性[3],[5],[6]。对于运输电子产品，这些包装产品还必须具备静电放电（ESD）性能。ESD性能的特点是表面电阻率在10^5到10^12 Ω/sq之间[7]，电阻率越高，电导率越低。由于PP本质上是电绝缘材料，因此需要通过添加导电填料（如炭黑（CB）、石墨烯和（多壁）碳纳米管（MW-CNT）到聚合物基质中来实现ESD功能[8]。这些填料创建了导电路径以 dissipate 静电荷。增加填料的体积分数会促进填料团簇的形成，在聚合物基质中形成渗透网络，从而显著降低电阻率。继续添加填料会形成更多的导电桥，进一步降低电阻率，直到达到电阻率平台[8],[9]。
聚合物-导电填料混合物的ESD性能受其微观结构、填料分布以及形成渗透网络的程度的影响[8]。热力学和动力学因素控制着填料在不相溶聚合物混合物中的定位，使其优先存在于一个聚合物相或其界面[10],[11],[12],[13],[14],[15],[16]。在High密度聚乙烯（HDPE）/PP混合物中，CB倾向于转移到HDPE相中[10],[11]，减少了在这些相中实现渗透所需的填料比例[8]。一些研究还报告了动力学因素（如混合的流体动力学和不相溶相之间的粘度比）与热力学效应之间的相互作用[17],[18]。例如，如果CB偏好的相的粘度明显高于另一个相，填料转移到高粘度相的过程会受到阻碍或延长[16],[19]。此外，基质的结晶度也会影响填料的定位和网络的形成，因为晶体会将填料排出到非晶区域[7],[20],[21],[22],[23]。在富含PP的再生材料中，常见的污染物如聚乙烯（PE）和二氧化钛（TiO2）也会影响电阻率。CNTs倾向于在分散的PE相中聚集，而绝缘的无机颗粒则会阻碍网络的形成[24]。
尽管先前的研究已经确定了微观结构、填料定位、结晶度和粘度对模型（基于原始材料的）富含PP的混合物及其混合物的ESD特性的影响[24],[25],[26]，但这些关系在考虑像再生PP（rPP）混合物这样的异质系统时的适用性仍不够充分[28]。在不同的回收技术中，机械回收在欧洲仍占主导地位[27]，但由于回收材料的质量不稳定、降解以及污染问题，这些材料用于制造新产品的比例有限[28]。在机械回收的PP中，污染物主要来自错误的分类或误导性的原始包装设计[29]，其中聚乙烯（PE）是一种常见的杂质[30],[31],[32]。尽管聚丙烯均聚物（hPP）和coPP在结晶度上存在差异[33],[34]，但使用常见的表征技术（如近红外光谱（NIR）或密度分离）几乎无法区分它们[35]。此外，塑料回收物的分子量和粘度也各不相同[36],[37]。
评估主要组成因素对ESD性能的影响对于选择符合技术和监管要求的用于运输包装的PP回收物至关重要。在这项研究中，我们对rPP中常见污染物如何影响其ESD性能进行了根本原因分析，而对其机械性能的影响则留待未来的研究。通过将组成与聚合物微观结构和导电填料分布联系起来，我们解释了rPP/CB化合物中观察到的趋势。最后，我们提出了回收物选择指南，旨在实现特定包装应用中的关键ESD要求。

2. 实验部分
2.1. 材料
表1概述了本研究中使用的不同材料。
表1. 本研究中使用的材料概览。熔体流动速率（MFR）在230°C下测量PP，在190°C下测量HDPE，负载为2.16 kg。
| 材料 | MFR, g/10 min | 供应商/等级 | 应用/废物来源 |
| --- | --- | --- | --- |
| coPP | 6.2 | SABIC – 保密 | 用于托盘、箱子等的注塑成型 |
| CB | 0.9 | 保密 | 添加到基于PP的母粒中 |
| HDPE | 0.16 | SABIC – B5823 | 用于消费品包装的吹塑成型 |
| hPP | 8 | Borealis – HD601CF | 注塑成型 |
| rPP1 | 15.8 | Ravago – MAFILL CR604 | 消费后包装废弃物 |
| rPP2 | 8.7 | INCREACE项目 | 从废弃电子电气设备（WEEE）中分类和分选玩具 |

为了补充MFR数据，使用频率扫描测量法（见补充信息图S1）测试了各个组分的流变行为。测试在DHR流变仪（TA Instruments）上进行，采用平行板几何结构（D = 25 mm，间隙 = 1 mm）。测量在0.05–500 rad s^-1的角度频率范围内进行，应变率为1%，在230°C下并在氮气中平衡60秒后进行。
CB以市售的基于PP的母粒形式提供，使用下面描述的自行开发的EPR定量方法确定其中不含可检测到的EPR。该母粒含有0.18体积分数的CB。由于保密协议，无法披露coPP和CB母粒的供应商的更多详细信息。

2.2. 方法
2.2.1. EPR的定量
在这项工作中，我们提出了一种原创的定量方法来测量不同PP基质中的EPR含量（重量百分比）。coPP中的EPR含量是通过提取和重沉淀xylene来量化的（在补充信息（SI）中有描述）。对于hPP，假设不存在EPR。使用DSC 300 Caliris? Supreme（Netzsch）进行了差示扫描量热法（DSC）分析，以测量不同相的EPR的玻璃化转变温度（????）处的热容变化（ΔCp）。DSC的测量程序也在SI中有描述。此外，同样的方法也应用于提取的组分，观察到的????证实了EPR的存在。在ΔCp分析之前，首先测量空容盘的信号并作为空白值减去。建立了一个校准曲线，将提取得到的EPR（重量百分比）与coPP和hPP的ΔCp测量值相关联。对于未知EPR含量的等级，测量其ΔCp值并与其校准曲线进行关联，从而估计EPR含量（重量百分比）。有关更多数据，请参见SI图S2和图S3。
2.2.2. PE含量的定量
使用DSC 300 Caliris? Supreme（Netzsch）测量回收物的DSC热图来量化PE含量。测量程序的详细信息在SI中有描述。使用Proteus? Now Quantify软件（一种基于AI的成分分析软件）从第二次加热循环中分析PE成分。
2.2.3. 混合物制备
通过共旋转双螺杆挤出机（L/D = 24；D = 25 mm）进行熔融混合，然后注塑成型，生产 dimensions为80 mm × 80 mm × 1.0 mm的板状样品。所有组分在挤出前都进行了干混合。工艺设置见表2。
表2. 混合物制备的工艺设置。
| 参数 | 值 |
| --- | --- |
| 干燥 | 温度：90°C | 时间：4小时 |
| 挤出 | 温度：180°C – 190°C – 200°C – 210°C – 220°C | 旋转速度：140 rpm |
| 注塑 | 温度：200°C – 210°C – 220°C – 230°C | 注射速度：20 mm/s |
| 保压 | 55 bar | 保压时间：20秒 |
| 冷却 | 时间：10秒 | 模具温度：40°C |

渗透阈值表示形成渗透网络的程度，通常以电导率或电阻率与填料体积分数的关系来表示[8]。因此，表S2概述了本研究中使用CB、PP、EPR和PE体积分数（??????、??????、??????、??????）制备的不同混合物，其中??????? =1。
2.2.4. 表面电阻率（SR）测量
使用Keithley 6517B电表和Keithley 8009夹具测量混合物的ESD性能。所有测量在9 V下进行，SR值测量1分钟。每个样品测量三次，平均值和标准差按照Limpert等人的方法计算[38]。假设这些样品服从对数正态数据分布。该设备的测量限制为10^4 Ω/sq。低于此值时，设备会显示“underflow”消息。为了便于可视化，这些样品被赋予了一个SR值10^3 Ω/sq。这个赋予的值表明真实的SR低于检测限，不应被视为准确的SR值。
2.2.5. 实验设计（DoE）
实施了一种中心复合设计，以研究HDPE体积分数（0至0.105）和??????（0.082至0.100）对SR值的影响，使用的组成为表S2中描述的R7、R9、R15 – R23（其中R20-R22是重复实验）。使用Chemoface软件计算回归方程的拟合系数，置信水平为95%。在给定范围内随机选择一个混合物组成（R23）来验证所获得的回归方程。
2.2.6. 动态机械分析（DMA）
从ASTM D638（V型）标准样品的中间部分切割矩形样品（厚度从0.7到1.0 mm，宽度从3.10到3.20 mm）。使用Mettler Toledo DMA1 STARe系统设备在单悬臂模式下进行测量，夹具之间的距离设置为10 mm。分析在1 Hz的频率下进行，温度范围从-150°C到110°C，升温速率为3°C/min。整个温度 ramp过程中位移保持恒定为50 μm。通过损失模量曲线作为温度的函数来确定EPR组分的玻璃化转变温度（????）。
2.2.7. 原子力显微镜（AFM）
使用ParkSystems? NX10 AFM在接触模式下获得512 × 512像素的分辨率的AFM拓扑图像。扫描使用NanoWorld? PP-EFM-W探针，其弹簧常数为0.5–9.5 N/m，共振频率为45–115 kHz，尖端半径小于25.0 nm。AFM平台安装在一个环境室中，可以控制相对湿度和温度（10%和25°C）。
2.2.8. 透射电子显微镜（TEM）
为了进行TEM成像，在PowerTome XL（RMC Boeckeler）超薄切片机中切割样品的超薄切片，该切片机配备有在刀片区域和样品区域工作的冷冻室，温度分别为-70°C和-90°C。使用45°钻石刀片以0.4 mm/s的速率进行切片，切片厚度为60 nm。成像在Talos F200C（Thermo Scientific）透射电子显微镜中进行，该显微镜的工作电压为200 kV，并配备有4 k × 4 k CETA CCD相机。

3. 结果与讨论
3.1. 基于表面电阻率（SR）的渗透区域
对于选定的coPP/CB系统，SR随着??????的增加而降低（见图S4）。在低??????时，降低是渐进的，然后在??????为0.091（2.6 × 10^13 Ω/sq）和0.100（2.4 × 10^6 Ω/sq）之间观察到急剧下降。这表明在coPP基质内形成了连续的CB网络，从而实现了静电放电[8]。所有后续实验都使用?????? ≥ 0.100的混合物进行，即已经达到渗透阈值的混合物。
3.2. PP基质中其他聚合物成分的定量
本节总结了不同原材料PP基质中的EPR和HDPE含量（以重量百分比表示）。首先，常用于需要高冲击强度的运输包装应用的coPP含有16.4%的EPR。rPP1仅含有2.3%的EPR，而未检测到PE含量；相比之下，rPP2含有约5%的PE，且未检测到EPR。有关更多详细信息，请参见SI。基于这些结果，我们调整了工程混合物中hPP和/或HDPE的水平，以研究EPR和/或HDPE对SR的影响。
3.3. EPR对SR的影响
生产了不同的coPP（含有EPR）、CB和hPP化合物，以研究不同????????对SR的影响（见图1）。在这些混合物中，?????? 保持为 0.100。随着 hPP 含量的增加，coPP 的比例减少，从而减少了 coPP 提供的 ???????? 的量。下载：下载高分辨率图像（73KB）下载：下载全尺寸图像

图 1. 化合物的表面电阻率（SR）作为 EPR（????????）和 PP（??????）体积分数的函数。箭头表示 SR 的下降趋势。所有混合物都含有 0.100 的 ??????。SR 值低于仪器检测限（104 Ω/sq）的混合物被赋值为 103 Ω/sq，仅用于图形表示。

当 ???????? 从 0.076 降低到 0.038 时，??????10(SR) 从 6.38 降低到 5.64。然而，当 ???????? 接近零时，没有观察到 SR 的显著降低。这表明 EPR 的存在会影响 SR，使其值增加。一旦 EPR 含量趋于零，这种效应可以忽略不计。

3.4. 混合物的形貌分析
EPR 对 SR 的影响与混合物的形貌有关。首先，当 ???????? 降低时，PP 的结晶度（????）增加（见图 2），因此非晶区域所占的体积减小。因此，增加的 ???? 会产生体积排斥效应。随着结晶区域驱逐填料，填料在非晶区域中的浓度增加，从而减小了填料间的距离，进而降低了电阻率。先前的研究也报告了类似的发现 [7], [22]。

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图 2. 结晶度（????）和表面电阻率（SR）作为 EPR 体积分数（????????）的函数。图中提供了辅助线以帮助理解。

图 3a-b 详细显示了基于 AFM 和 TEM 成像的 coPP 相的形貌。很明显，EPR 在 PP 基体中形成了分散相（液滴），这与使用 AFM、SEM 和 TEM 的先前的研究结果一致 [39], [40]。由于 EPR 通常具有微小的结晶度，预计 CB 会优先存在于 EPR 相中，这是由于次要半结晶组分（乙烯-丙烯共聚物、纯 PE 和 PP）的体积排斥效应，这些组分已在先前的研究中被报告为 coPP 的组成成分 [41], [42]。此外，碳基填料（CNTs、CB）与 PE 分子之间的较低界面能驱动其在 PE 丰富相中的吸附和浓缩 [10], [11], [43]。

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图 3. a) 使用 AFM 的图像；b) 使用 TEM 的图像，显示分散在 coPP 基体中的 EPR 液滴（部分用红色箭头标出）；c) 混合有 0.005 ?????? 的 coPP 的 TEM 图像。红色方块突出显示了一些含有 CB 的 EPR 液滴的例子。

图 3c 展示了含有 0.005 ?????? 的混合物的 TEM 图像，证实了 CB 在 EPR 相中的优先定位。使用 DMA 测量的 EPR 的玻璃化转变温度（????）[44] 从 ?54.6 °C 升高到 ?50.3 °C，随着 ?????? 从 0 增加到 0.091，这证实了 CB 在 EPR 相中降低了 EPR 分子的链流动性。先前的研究已经观察到，聚合物组分与刚性填料（滑石或 MWCNT）的相互作用会导致链流动性降低，从而增加 PP 的 ???? [43], [45]。因此，CB 被隔离在 EPR 相中，在那里它们对 PP 基体中的渗透网络没有实质性贡献，导致电阻率较高。

在继续研究 HDPE 对 SR 的影响之前，首先详细研究了 coPP/HDPE 系统的形貌。混合物的显微镜图像（见图 4）显示 HDPE 被封装在 PP 基体中的 EPR 液滴内。此外，图 4b 显示 HDPE 在 EPR 液滴内部结晶。随着 ?????? 从 0 增加到 0.094，EPR 的 ???? 从 ?54.6 °C 降低到 ?48.4 °C，证实 HDPE 存在于 EPR 相中并限制了 EPR 的链流动性。先前的研究 [39], [46] 也报告了类似的结果，描述了由（富含 PE 或 PP 的）乙烯-丙烯共聚物和 homopolymer PE 与 PP 组成的 coPP 的复杂形貌。它们的相互作用导致形成了一个由 PE 丰富的核心和 EPR 壳组成的核壳结构。由于共聚物包含乙烯和丙烯段，它们起到了相容剂的作用：富含 PP 的段与 PP 基体共结晶，而富含 PE 的段与 PE 核形成结晶相。

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图 4. a) 使用 AFM 的图像；b) 使用 TEM 的图像，显示含有 0.094 ?????? 的 coPP 混合物。红色箭头标出了一些含有 HDPE 的 EPR 液滴的例子。

3.5. HDPE 对 SR 的影响
接下来，我们研究了 HDPE 作为污染物对 coPP/CB 混合物的 SR 值的影响，如表 S2 所述，并且 SR 值作为 ?????? 和 ?????????? 的函数的响应表面在图 5a 中显示。响应表面用回归方程（方程（1）拟合，R2 值为 0.87。增加这两个因素中的任何一个都会导致 SR 的降低；然而，没有发现它们之间的交互作用参数。此外，根据系数，?????? 对 SR 的影响比 ?????????? 更显著。

(1)??????10?(????)=56.61?501.10????(??????)?39.74????(??????????)

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图 5. a) 两个因素的 DoE 响应表面：HDPE 体积分数（??????????）和 CB 体积分数（??????）；表面电阻率（SR）以 ??????10 规范报告；b) DMA 测量显示随着 ?????? 增加 EPR 的 ???? 的趋势；其中黑色数据点代表不含 HDPE，红色点代表含 HDPE。为了图形表示，SR 值低于仪器检测限（104 Ω/sq）的混合物被赋值为 103 Ω/sq。

为了理解这些趋势，研究了混合物的形貌。如图 5b 所示，随着 ?????? 的增加，EPR 的 ???? 上升。这表明 CB 在 HDPE/EPR 核壳结构中优先定位。

图 6(a-d) 显示了含有 0.005 ?????? 的 coPP 混合物的图像。EPR 液滴中的 CB 分布不均匀，没有一致的模式表明它位于核心还是 PP/EPR 接合处。相比之下，当存在 0.095 ???????? 时（见图 6(e-h)），核心含有结晶 HDPE 的 EPR 液滴倾向于将 CB 定位在液滴界面附近。

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图 6. 含有 0.005 ?????? 的 coPP 混合物的 TEM 图像，其中 a-d) 不含 HDPE；e-h) 含 HDPE。图像是从每个混合物的多个位置获得的。红色箭头指示 CB 的聚集。

接下来，分析了一种含有 0.091 ?????? 的混合物，只有在引入 HDPE 后才变得静态耗散（SR 从 2.55 × 1013 Ω/sq 降低到 8.92 × 10? Ω/sq）。图 7(a-d) 使用不同的放大倍数显示了这种 coPP/CB 混合物的形貌，图 7(e-h) 显示了添加了 0.103 ???????? 的混合物。红色方块突出显示了混合物中的 EPR 液滴（或相）。在不含 HDPE 的混合物中，识别出少数含有 CB 的 EPR 液滴。而在含有 HDPE 的混合物中，可以看到几个带有界面 CB 的 EPR 液滴。这证实了在 HDPE 存在的情况下，CB 定位于 HDPE/EPR 液滴界面。CB 在此界面上的定位促进了 PP 基体中的静电放电，无论是直接还是通过隧穿效应 [14]。

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图 7. 含有 0.091 ?????? 的 coPP 混合物的 TEM 图像，不同放大倍数如下：a-d) 不含 HDPE；e-h) 含 HDPE。红色方块分别突出显示了 CB 在 EPR 相或 HDPE/EPR 相中的定位。图像是从每个混合物的多个位置获得的。

从热力学的角度来看，先前的研究预测，在 PE/PP 混合物中，CB 会优先定位在 PE 相中，这是基于使用聚合物-填料和填料-填料界面张力计算出的有利润湿参数 [10], [11]。是否达到热力学平衡取决于动力学因素，如混合顺序和混合物组分的粘度比 [17]。例如，早前的研究描述了一个两步过程来制备 PP/PMMA/MWCNT 混合物，其中首先通过熔融混合将 MWCNT 分散在 PP 中，然后引入 PMMA。尽管观察到 MWCNT 在热力学上更倾向于 PMMA，但由于 PMMA 的粘度高于 PP，这些颗粒定位于界面 [14]。同样，在这项研究中，HDPE 的粘度明显高于 coPP（如表 1 中的 MFR 和图 S1 中报告的粘度值），这可能在动力学上阻碍了 CB 向 HDPE/EPR 相中的定位。此外，由于 HDPE 在 EPR 相中的结晶（见图 4b），CB 颗粒很可能被排除在 HDPE 核外 [7], [22]，并定位于 HDPE/PP 接合处的非晶 EPR 壳中。

最后，在混合物中观察到了 CB 分散和分布的明显差异。不含 HDPE 的混合物表现出良好的分布和分散，其中 CB 聚集体被分解。相比之下，含有 HDPE 的混合物虽然分布良好，但分散性较差，表现为几个 CB 集群紧密相邻，形成了渗透网络。Hoseini 等人之前的工作表明，CNT 聚集体的分解机制取决于聚合物和 CNT 之间的亲和力 [47]。这些作者研究并观察到聚酰胺-6 对 CNT 有较高的亲和力，主要导致侵蚀机制，其中 CNT 逐渐从聚集体表面去除。聚酰胺-6 对 CNT 的包裹减少了 CNT 在聚集体上的粘附，使得混合过程中的剪切力能够将 CNT 分离并分散到体系中，同时限制了再聚集。这导致了更广泛的聚集体尺寸分布，并产生了一些较大的聚集体。相比之下，聚苯乙烯-CNT 系统的低亲和力促进了破裂机制，产生了许多较小的聚集体。这些机制有助于解释我们样本中观察到的形貌差异。应该注意的是，观察到的形貌变化也可能通过 hPP 含量和 CB 的选择性定位影响机械性能 [15], [48]。然而，机械性能超出了本研究的范围。

3.6. 成分变化对回收聚合物 SR 的影响
使用了两种具有不同内在 EPR 和 PE 含量的实际 rPP 等级来制备 rPP/CB 混合物。通过将这些 rPP/CB 系统中加入 HDPE，制备了两种额外的混合物（见表 S2）。图 8 显示了含有 0.100 ?????? 和不同 PP 基体的混合物的结果，即 rPP1、rPP2 和纯 coPP。SR 值在 SI 表 S4 中报告。

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图 8. 随着 EPR 体积分数（????????）、PE 体积分数（??????）和 PP 体积分数（??????）的变化，coPP、rPP2 和 rPP1 混合物的表面电阻率（SR）的变化。所有混合物都含有 0.100 的 CB 体积分数（??????），SR 以 ??????10 规范报告。

尽管回收聚合物的 PE 和 EPR 组成与原始参考等级不同，但 SR 值在指定的 ESD 范围内，无需增加 CB 的负载。如前一节所述，rPP1 的 ???????? 显著低于 coPP，而 rPP2 中的 ???????? 可忽略不计。此外，rPP2 含有大约 5% 的 PE。rPP1 和 rPP2 混合物的 SR 值低于 coPP/CB 混合物，这证实了 EPR 的存在有效地降低了 SR 值。与参考样品相比，向这些回收聚合物混合物中添加 HDPE 并不会显著降低电阻率值。这些结果证实了我们之前的发现，即当 PP 基体中存在 EPR 时，PE 会降低 SR 值，对于 ???? 值高达 0.156 的情况。在没有 EPR 的情况下，PE 对 SR 没有明显影响。

最后，本工作的发现以回收聚合物选择指南的形式总结在表 3 中，这些指南针对运输包装应用。这些指南基于在具有不同 hPP、EPR 和 HDPE 含量的模型混合物以及两种商业 rPP 等级中识别的趋势。它们适用于含有分散相（???????? ≤ 0.076 或 ???????? ≤ 0.156）的聚合物系统。预计机械性能会受到影响 [15], [48]，但这不在本研究的范围之内，因此没有在此进行评估。

表 3.针对需要静电放电（ESD）性能的产品的回收材料选择指南。‘+’表示有利；‘o’表示没有影响；‘–’表示不利；‘/’表示不适用。

**关键产品要求：**
- 低SRESD性能的rPP组成
- 抗冲击强度
- 所需的PP类型
- EPR含量的影响
- HDPE含量的影响

**结果：**
- 是 | 否
- PP?o | 是 | 是

**结论：**
本研究表明，了解材料组成并理解其组成如何影响ESD特性，可以使回收材料的表面电阻率（SR）值与原生材料相当，从而使回收材料适用于静电放电（ESD）应用，如运输包装。具体而言，本文分析了回收PP（rPP）中的聚合物污染物对ESD性能的影响。虽然在模型聚合物混合物中选择性炭黑（CB）的定位和结晶诱导的体积排斥机制已被充分研究，但本研究考察了这些机制在包含EPR、HDPE和CB的异质多相rPP系统中的影响。结果表明，PP抗冲击共聚物（coPP）中的乙烯-丙烯橡胶（EPR）相会增加SR，从而降低ESD性能。炭黑（CB）优先与EPR中的乙烯段相互作用，导致这些区域隔离CB颗粒，阻碍PP基体制成导电网络。增加PP均聚物（hPP）含量会减少EPR，通过减少EPR-CB相互作用和增强结晶区域的体积排斥效应来降低SR。向coPP/CB混合物中添加高密度聚乙烯（HDPE）会产生由PE-CB相互作用和粘度驱动的动力学约束带来的核壳结构，从而降低SR并减轻EPR对SR的负面影响。因此，通过使用富含PP的工程化配方作为模型系统，我们可以了解rPP中常见污染物导致的聚合物形态和填料分布变化如何影响SR。来自两种含CB的消费后rPP混合物的结果表明，无需额外添加CB即可获得与原生PP化合物相当的SR值。此外，在没有EPR的情况下，PE污染不会影响ESD性能。据此，提出了运输包装的回收材料选择指南：(i) 当抗冲击强度不是关键因素时，含有较高hPP含量的回收材料适合实现ESD性能，且PE没有不良影响；(ii) 当需要EPR来实现抗冲击性能时，rPP中存在PE对ESD是有利的。因此，EPR是一种更关键的污染物，因为它对PP富集化合物的ESD性能影响更大。因此，当这些污染物以少量分散相存在时，分选工作应优先去除含有EPR的PP而不是PE。这样不仅可以避免额外的PE针对性分选，提高净回收率，还可以降低相关成本，并可能减少回收过程对环境的影响[49]。

**进一步研究方向：**
可以进一步研究更高比例的EPR（ωEPR > 0.076）或HDPE（ωHDPE > 0.156）对SR的影响，因为这些成分可能在化合物中形成共连续结构[8][10]。此类研究有助于验证所提出的回收材料选择指南在不同组成范围内的适用性。此外，使用具有不同污染水平的更广泛商业回收材料进行验证，有助于评估其适用于不同废物流的能力。未来研究还应通过研究增加hPP含量、HDPE-EPR界面处CB的定位以及PP基体降解对硬度、韧性和拉伸性能的影响，来评估ESD性能和机械性能之间的权衡。从产品角度来看，ESD运输包装（如托盘）的回收系统可以提高循环利用率；然而，重复处理可能会改变coPP/HDPE/CB复合材料的形态，从而影响其ESD性能。总体而言，本研究通过促进回收材料在ESD运输包装中的应用，提高了循环利用率，同时不牺牲关键的质量要求。

**作者贡献声明：**
- Rucha Kakatkar：撰写原始草稿、可视化、验证、调查、正式分析、数据整理、概念构建
- Livia Mesquita Dias Loiola：撰写、审校与编辑、方法论、调查、正式分析
- Maria Soliman：撰写、审校与编辑、监督、方法论、正式分析、概念构建
- Kim Ragaert：撰写、审校与编辑、监督、项目管理、资金获取、概念构建
- Rudinei Fiorio：撰写、审校与编辑、验证、监督、方法论、正式分析、数据整理、概念构建

**资金来源：**
本研究获得了INCREACE项目的资助。该项目还获得了欧盟“地平线欧洲”研究与创新计划（Grant Agreement No. 101058487）的资助。

**人员名单：**
- Rucha Kakatkar
- Livia Mesquita Dias Loiola
- Maria Soliman
- Kim Ragaert
- Rudinei Fiorio