Composites à fibres de carbone : récupération des fibres par solvolyse hydrothermale. Impact sur la qualité des fibres et valorisation de la phase liquide

par Chaima Chaabani

Projet de thèse en Génie des Procédés et de l'Environnement

Sous la direction de Yannick Soudais.

Thèses en préparation à l'Ecole nationale des Mines d'Albi-Carmaux , dans le cadre de MEGEP - Mécanique, Energétique, Génie civil, Procédés , en partenariat avec RAPSODEE - Centre de Recherche d'Albi en Génie des Procédés, des Solides Divisés, de l'Energie et de l'Environnement (laboratoire) et de Groupe Energique et Environnement (equipe de recherche) depuis le 01-10-2014 .


  • Résumé

    La demande mondiale des composites à fibres de carbone augmente considérablement. Le marché total de composites devrait passer de 14.6 milliards $ en 2012 à 36 milliards $ en 2020 avec une croissance moyenne de 13%/an, ce qui correspond à une demande de 110 000 tonnes de fibres de carbone. Les résidus qui en découlent augmentent également. Les fibres de carbone sont des matériaux de haute valeur ajoutée et leur recyclage est un défi majeur puisqu'il a un impact positif sur l'environnement et le développement économique. Les fibres de carbone contenues dans les matériaux composites pourraient être réutilisées après récupération plutôt que détruites, comme actuellement, par incinération. Le recyclage de fibres de carbone nécessite d'enlever la matrice polymérique (résine organique) de la surface de la fibre de carbone ainsi que la préservation des propriétés mécaniques qui doivent être aussi proches que possible de celles des fibres vierges. De nouveaux procédés sont en développement pour répondre efficacement à cette problématique à savoir : pyrolyse, solvolyse et vapeur-thermolyse. Les traitements dans l'eau et / ou solvants organiques pourraient ouvrir des solution intéressantes pour le recyclage simultané de fibres de carbone et la valorisation de la matrice polymérique. Notre étude met l'accent sur le recyclage des composites à fibres de carbone renforcés de PA6 par solvolyse dans les fluides sous- et supercritiques. Notre étude examine l'influence des conditions opératoires sur l'efficacité du traitement par voie humide thermo-chimique.

  • Titre traduit

    Carbon fibers composites : recovery of fibers by hydrothermal solvolysis. Impact on fibers quality and valorization of liquid phase


  • Résumé

    The global demand of carbon fibers reinforced composites increases greatly. The global market of carbon fibers reinforced composites is expected to increase from 14.6 billions £ in 2012 to 36 billions in 2020 with a growth of 13%/year, which corresponds to a demand of 110 000 tons of carbon fibers. The amount of carbon fiber based composite residues ensuing increases too. Carbon fibers are high added value materials and their recycling is an important issue as it would offers highly positive impacts on environment and economic development. Carbon fibers contained in the composite materials would be reused after recovery rather than destroyed, e.g. by incineration. Recycling of carbon fiber requires a resin removal from the carbon fiber surface together with the preservation of the mechanical properties which should be close to ones of virgin fibers. New processes are in development to respond to these requests: pyrolysis, solvolysis and steam-thermolysis. Treatments in water and/or solvents could open interesting solution for simultaneous recycling of carbon fibers and valorization of the polymer matrix into building blocks at the same time. Our study focuses on the recycling of Carbon Fiber Reinforced Polymers by solvolysis in near-and supercritical fluids. Our study discusses the influence of the operating conditions on the efficiency of wet thermochemical treatment.