Valorisation par recyclage de poly(éthylène téréphtalate) en fin de vie : mélanges avec du polyéthylène ou du polycarbonate

Recycling of poly(ethylene terephtalate) originating from post-consumption : blends with polyethylene or polycarbonate

• Auteur / Autrice : Souad Mbarek
• Direction : Christian Carrot
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie et science des matériaux
• Date : Soutenance en 2008
• Etablissement(s) : Saint-Etienne

Mots clés

Mots clés contrôlés

Polymères -- Rhéologie

Recyclage

Polyéthylène térephtalate

Alliages de polymères

Résumé

L’objectif de ces travaux de recherche est la valorisation du polyéthylène téréphtalate issus de bouteilles d'eau minérale de post-consommation. La méthode de valorisation envisagée consiste à réaliser des mélanges binaires polyéthylène téréphtalate / polyéthylène et polyéthylène téréphtalate / polycarbonate. Les possibilités d'élaborer ces mélanges en voie fondue en extrudeuse bivis en conservant des propriétés mécaniques ou de facilité de transformation intéressantes ont été étudiées. Une première partie s'est attachée aux méthodes de compatibilisation des mélanges PET / polyoléfines et PET / polycarbonate couramment utilisées et citées dans la bibliographie. Le second chapitre a concerné l'étude des mélanges PET / PEHD compatibilisés et non compatibilisés à matrice PET. L'effet compatibilisant d'un copolymère E-GMA et sa supériorité par rapport à un terpolymère E-EA-GMA pour des raisons de miscibilité avec la phase PE est confirmé. En changeant l’ordre d’incorporation des composants lors de l’élaboration des mélanges, des morphologies et des propriétés mécaniques différentes ont été obtenues. Un accent particulier a été apporté à la cristallisation fractionnée comme moyen d'analyse quantitatif des morphologies nodulaires. L'effet de la masse molaire du PEHD sur la dispersion et les propriétés met en évidence une compétition rhéologie-tension interfaciale. Le troisième chapitre s'attache aux mélanges PET / PC avec et sans catalyseur de transestérification sur l'ensemble du domaine de composition. Différentes techniques s'accordent pour indiquer l'existence d'un point d'inversion de phase entre 40 et 50 % de PET entouré d'une zone de co-continuité partielle. La représentation réduite de Van Gurp-Palmen a été utilisé pour la caractérisation de la morphologie des mélanges PET/PC. La compatibilisation de ces mélanges est plus efficace avec les catalyseurs à ligand acétyl-acétonate. Les courbes de Van Gurp- Palmen indiquent en corollaire un élargissement de la zone de co-continuité lié à la compatibilisation. Les résultats d’allongement à la rupture montrent que l’ajout des catalyseurs améliore les propriétés à la rupture du mélange PET/PC. L'utilisation d'un polycarbonate plus visqueux entraîne une morphologie plus grossière avec des phénomènes d'interface très visibles. La rhéologie d'un tel mélange devient compatible avec une mise en œuvre par extrusion de ces mélanges

This research work deals with the recycling of poly(ethylene terephthalate) originating from post-consumption bottles of mineral water. The proposed method of recycling addresses the blending of poly(ethylene terephthalate) / polyethylene and poly(ethylene terephthalate) / polycarbonate. The elaboration of these materials by melt blending using twin screw extrusion was reviewed while trying to keep attractive mechanical properties and/or easy processing. The first part was devoted to the compatibilization methods of PET / polyolefins and PET / polycarbonate blends that are usually used and quoted in the literature. The second chapter concerned PET / HDPE blends compatibilized and not compatibilized with restriction to composition for which PET is the matrix. The compatibilizing effect of an E-GMA copolymer and its superiority with regards to an E-EA-GMA terpolymer for miscibility reasons is confirmed. Changing the order of incorporation of components drastically changes morphologies and mechanical properties. A special emphasis was brought to the fractionated crystallization as a quantitative means to analyze matrix-droplets morphologies. The effect of the molecular weight of the HDPE on the dispersion and properties of the blends shows evidence of competition between rheology and interfacial tension. The third chapter focuses on PET / PC blends with and without transesterification catalysts on the whole composition range. Various techniques agree to indicate a phase inversion point between 40 and 50 % of PET, with a larger zone of partial co-continuity zone. The reduced Van Gurp-Palmen plot was used to characterize the morphology of PET / PC blends. The compatibilization of these blends is more effective with acetyl-acetonate catalysts. The reduced Van Gurp-Palmen plots also indicate an enlargment in the co-continuity zone due to compatibilization. The results of elongation at break show that the addition of catalysts improves the ultimate properties of the PET / PC blends. The use of a more viscous polycarbonate leads to a coarser morphology with very distinct interfacial phenomena. The rheology of such blend becomes compatible with a processing by extrusion