Rupture de chaînes polymères par oxydation contrôlée : application au recyclage des déchets élastomères

• Auteur / Autrice : Geneviève Chanclou
• Direction : Danièle Reyx
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie et physicochimie des polymères
• Date : Soutenance en 2000
• Etablissement(s) : Le Mans

Mots clés

Mots clés contrôlés

Époxydation

Déchets -- Valorisation

Vulcanisation

Recyclage

Caoutchouc

Recyclage (déchets, etc.)

Résumé

Dans une perspective de protection de I'environnement, la gestion des déchets est soumise à une réglementation qui prévoie une limitation et à terrne, une interdiction de la mise en décharge des déchets non ultimes. Pour les déchets caoutchoucs qui appartiennent à cette dernière catégorie, les principales alternatives à la mise en décharge sont la valorisation énergétique (incinération en cimenteries) et la valorisation matière (chimique ou mécanique). Pour des raisons économiques, cette deuxième voie de valorisation est peu développée bien que la transformation mécanique des déchets en granulés ou poudrettes puisse autoriser leur incorporation comme charges dans certains matériaux, voire la régénération de l'élastomère par dévulcanisation ou leur transformation en produits chimiques divers. Avec pour objectif la valorisation matière de déchets de production de caoutchoucs nitrile, la possibilité de leur incorporation dans des cycles de production sous forme de poudrettes (soumises à différents traitements susceptibles de modifier leurs propriétés de surface) a été éiudiée. La modification de surface par scission oxydante, laissant escompter la formation de chaînes pendantes portant des fonctions oxydées en extrémité, a pafiiculièrement été considérée. Deux méthodes de scission oxydante des chaînes carbonées ont fait l'objet d'études préalables sur le poly(butadiène-co-acrylonitrile) (pBA) entrant dans la formulation des mélanges de production : (i) la scission par l'acide periodique de motifs E préalablement formés par époxydation des motifs B et (ii) la scission des motifs B par le permanganate de potassium. L'identification fine du produit de départ et des produits oxydés ont permis d'évaluer I'efficacité des deux méthodes, de vérifier la sélectivité des réactions vis-à-vis des motifs E ou B et de déceler des effets d'environnement sur la Éactivité des motifs B dans les différentes triades BBB, ABBÆBA et ABA. L'ensemble des résultats a permis de sélectionner le traitement au pennanganate de potassium pour modifier la surface des poudrettes. Des poudrettes brutes (PB), préparées par broyage cryogénique de déchets de production, ont été transformées en poudrettes oxydées (Pox) et en poudrettes diversement extraites (PE. . . ) par des traitsrnents susceptibles de simuler les modifications autres que I'oxydation des chaînes carbonées. Les variations de composition en ingrédients induites par les traitements ont été évaluées par analyse thermogravimétrique. Un suivi rhéométrique a permis de déterminer les paramètres de vulcanisation de mélanges contenant jusqu'à 30 pce : - de poudrettes (PB) dans une formulation normalisée à base de NBR (FN) et - de poudrettes (PB), (Pox), ou (PE) dans la formulation industrielle (FI) ayant produit les déchets. L'évaluation des propriétés des vulcanisats résultants (dureté, déformation rémanente après compression, comportement en traction) a permis de montrer que les propriétés ultimes en traction sont sensibles à I'incorporation des poudrettes et ce d'autant plus que les poudrettes sont oxydées. Ces variations de propriétés ultimes en traction ont pu être corrélées aux dimensions des hétérogénéités détectées en microscopie électronique à balayage. En revanche, I'incorporation des poudrettes oxydées ou non dans les vulcanisats ne modifie ni la déformation rémanente après compression (DRC) ni la dureté ni le profil de déformation en traction de la formulation de base.