Recyclage et revalorisation de films de PET / PVDC par extrusion réactive à basse température

Recycling and reuse of PET / PVDC films by reactive extrusion at low temperature

• Auteur / Autrice : Mickaël Chabert
• Direction : Philippe Cassagnau, Véronique Bounor-Legaré, Nathalie Mignard
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Matériaux polymères
• Date : Soutenance le 25/03/2013
• Etablissement(s) : Lyon 1
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Matériaux de Lyon (Villeurbanne ; 1991-....)
• Jury : Président / Présidente : Bruno Vergnes
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Lucile Gambut, Alain Marze
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Alain Fradet, Jean-Jacques Robin

Mots clés

Mots clés contrôlés

Alcoolates

Extrusion (mécanique)

Polyuréthanes

Opérations de recyclage (génie chimique)

Mots clés libres

Recyclage

Revalorisation

Extrusion réactive

Alcoxyde de titane

Réaction d'échange

Post-fonctionnalisation

Poly(éthylène téréphtalate)(PET)

Poly(chlorure de vinylidène) (PVDC)

Recycling

Revalorisation

Reactive extrusion

Titanium alkoxyde

Exchange reaction

Post-functionalization

Poly(ethylene terephtalate) (PET)

Poly(vinylidene chloride) (PVDC)

Résumé

Une voie originale de recyclage des films de PET / PVDC est proposée par leur transformation chimique avec des alcoxydes de titane par procédé d'extrusion réactive à l'état solide. Les réactions d'échanges entre ces composés organo-métalliques et le PET ont été mises en oeuvre à des températures entre 250 et 280° C à l'échelle du laboratoire et ont permis de segmenter les chaînes de PET, en de petits oligomères avec des températures de fusion basses, sur des temps de réaction très courts de l'ordre de quelques minutes. Ces oligomères peuvent être post-fonctionnalisés avec des diols. Le transfert technologique de ces réactions d'échange à l'échelle de l'extrudeuse bi-vis pilote a été optimisé afin de permettre la transformation des films de PET / PVDC à des températures comprises entre 160 et 180 °C pour ne pas dégrader le PVDC. Les alcoxydes de titane permettent de stabiliser les dégagements d'acide chlorhydrique (HCl) lors de la dégradation thermique de ce polymère halogéné. La revalorisation de ces oligomères dans différents systèmes polyuréthanes a ensuite été étudiée et a démontré la compatibilité des oligomères de PET avec ces matrices avec l'amélioration de certaines propriétés physiques et mécaniques

An original way for recycling PET / PVDC films is proposed by their chemical transformation with titanium alkoxydes by reactive extrusion process in the solid state. The exchange reactions between these organo-metallic species and the PET were carried out at temperatures between 250 and 280°C at laboratory scale and they have allowed to shorten the PET's chains, in short oligomers with low melting temperatures, in a range of reaction time of few minutes. These oligomers could be post-functionalized with diols. The technologic transfert of these exchange reactions to the twin screw extruder scale was optimized in order to transform PET / PVDC films at temperatures between 130 and 180°c without degrading the PVDC. The titanium alkoxydes allow to stabilize the release of hydrochloric acid (HCl) during thermal degradation of this halogenated polymer. The reuse of these oligomers into different polyurethane systems were then studied and demonstrated the compatibility of PET oligomers with these matrix with improvements of some physical and mechanical properties