Régénération d’ABS et de PC issus de DEEE sous forme d’alliages de polymères techniques ou de nanocomposites

• Auteur / Autrice : Marie-Lise Barthès
• Direction : Michel Dumon, Éric Lacoste, Olivier Mantaux
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Mécanique et ingénierie
• Date : Soutenance le 17/03/2010
• Etablissement(s) : Bordeaux 1
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale des sciences physiques et de l’ingénieur (Talence, Gironde ; 1995-....)
• Jury : Président / Présidente : José-Marie Lopez-Cuesta
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Olivier Cahuc, Ulrich Maschke
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Yvan Chalamet, Vincent Verney

Mots clés

Mots clés contrôlés

Ignifugeants

Polycarbonates

Alkylbenzènesulfonates

Alliages de polymères

Polymères

Recyclage

Appareils électroniques

Appareils électriques -- Recyclage

Mots clés libres

Polymères

Recyclage

ABS

Polycarbonate (PC)

Mélanges de polymères

DEEE

Résilience

Morphologie

Retardateurs de flamme (FR)

Montmorillonite

Compatibilisation

Polymer

Recycling

ABS

Polycarbonate

Polymer blends

WEEE

Impact strength

Morphology

Flame retardant

Nanoclays

Compatibilisation

Résumé

Les Déchets d'Equipement Electriques et Electroniques (DEEE) constituent un volume important de déchets dont le constituant majoritaire est l’ABS. C’est pour cela que nous avons travaillé principalement avec des polymères provenant d’un gisement réel (carters d’ordinateurs). Puis, des mélanges ABS/PC ont été élaborés (le PC étant un des constituants d’un gisement de carters), dans le but d’obtenir un matériau avec une résilience au moins équivalente à celle d’un ABS neuf. Même si l’ABS a montré une bonne aptitude à être recyclé seul, après vieillissement et recyclage, sa résilience connaît une chute due à la dégradation de la phase élastomère et à la présence d’ignifugeants. Il est important pour le recyclage de l’ABS et de ses mélanges de séparer les polymères ignifugés de ceux qui ne le sont pas. La voie mélange pour le recyclage de l’ABS par l’ajout de PC a l’avantage de simplifier le tri et de recycler un maximum des polymères présents dans les DEEE. Nous avons tout d’abord réalisé des mélanges ABS/PC neufs pour bénéficier d’une mise en œuvre et d’une composition optimales. L’influence des paramètres du procédé de recyclage (température et vis d’extrusion) et des propriétés des matériaux (taux et viscosité du PC, retardateurs de flamme de l’ABS) sur les propriétés du mélange a été étudiée. Nous avons effectué essentiellement des essais de résistance au choc Charpy et des études morphologiques. Les résultats ont montré qu’une morphologie fibrillaire ou co-continue est favorable à la meilleure résilience des mélanges ABS/PC. Nous avons obtenu pour des mélanges neufs ABS neuf FR/PC neuf réalisés avec 70% d’ABS une résilience supérieure à celle de l’ABS neuf. Mais, à composition égale, ce résultat n’a pas été atteint pour les mélanges majoritaires en ABS recyclé. Souhaitant réaliser des mélanges performants majoritaires en ABS recyclé, la compatibilisation semble nécessaire. Un mélange recyclé majoritaire en ABS, compatibilisé avec du PP-g-MA, est montré plus résilient que l’ABS neuf seul. Toutefois, les compatibilisants ont une efficacité limitée lorsqu’ils sont en présence de retardateurs de flamme ou soumis à un temps de séjour élevé dans la presse à injecter. Nous avons voulu utiliser des nanocharges minérales (montmorillonites), ajoutées en faible quantité, en tant qu'ignifugeants et compatibilisants. Elles se sont avérées inefficaces dans les études préliminaires réalisées. Le choix des nanoargiles minérales doit être optimisé.

WEEE constitute a huge waste volume in which ABS is the major component. So, we focused on polymers from a real deposit (casing of computers); such a deposit contains ABS, PC, PS, ABS-PC. In a first step, recycling of aged ABS was studied. The decrease in the C=C content induces an impact strength drop. Nevertheless, ABS proved to be recyclable given that optimized processing conditions are found. The role of flame retardants was shown to be crucial on the recyclability. Separating polymers with or without flame retardants is the key point of the ABS recycling. However, recycled aged ABS do not recover the impact strength of neat virgin ABS. Then, ABS/PC blends were elaborated in order to obtain a material with an impact strength at least equivalent to the neat ABS. The use of ABS/PC blends for this recycling facilitates the sorting and the utilization of most of WEEE polymers. We first made ABS/PC blends from virgin polymers to have optimal processability and composition. Performing Charpy impact strength tests and morphological studies allowed to evaluate the influence of recycling process parameters (temperature and screw extrusion) and material properties (rate and viscosity of PC and ABS flame retardants). Experimental results indicate that the impact strength of the ABS/PC blends is higher when the morphology is fibrillar or co-continuous. We obtained ABS virgin FR/PC virgin blends (70/30) with an impact strength greater than the neat ABS. But, with equal composition, this result was not reached for the blends. So to achieve reliable blends rich in recycled ABS, compatibilisation is necessary. Recycled ABS/PC blends compatibilised with PP-g-MA is more resilient than the ABS. However, the compatibilising agents have a limited efficiency when they are used in the presence of flame retardants or subjected to a high residence time. Finally, nanoclays were attemptively used as both FR and compatibiliser. Tough they proved uneffective in the very first experiments carried out (the choice of clay need to be optimized).