Etude de la miscibilité des polymères par la méthode de coalescence des grains en vue du recyclage des DEEE par rotomoulage

Study of the miscibility of polymers using the sintering method to recycl WEEE polymers by rotomoulding

• Auteur / Autrice : Sara Aid
• Direction : Abbas Tcharkhtchi, Daniel Froelich
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Mécanique-matériaux
• Date : Soutenance le 15/12/2017
• Etablissement(s) : Paris, ENSAM
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences des métiers de l'ingénieur (Paris)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Procédés et Ingeniérie en Mécanique et Matériaux (Paris) - Procédés et Ingénierie en Mécanique et Matériaux [Paris]
• Jury : Président / Présidente : Eric Papon
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Abbas Tcharkhtchi, Daniel Froelich, Zaida Ortega, Anissa Eddhahak-Ouni
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Marie-France Lacrampe, Jocelyne Galy

Mots clés

Mots clés contrôlés

Alliages de polymères

Déchets électroniques

Mots clés libres

Recyclage

Deee

Miscibilité

Mélange de polymères

Coalescence

Modélisation

Recycling

Weee

Miscibility

Polymer blends

Sintering

Modelling

Résumé

L’objectif de cette thèse est d’investiguer la miscibilité des mélanges de polymères dans une perspective de recycler les polymères issus des DEEE par rotomoulage. En effet, la miscibilité est un facteur clé qui conditionne les propriétés finales du mélange. Basé sur les résultats de caractérisation des flux DEEE d’Éco-systèmes, le choix des matériaux d’étude (PVDF/PMMA) et (ABS/PC) a été motivé par l’intérêt à la fois industriel et scientifique de ces deux couples. La première partie du travail présente une panoplie de méthodes expérimentales mises en place, allant des procédés de mise en œuvre à la caractérisation des matériaux dans le but d’explorer in fine la miscibilité de ces mélanges. En particulier, l’étude de la coalescence des grains a permis de mettre en évidence la miscibilité du couple PVDF/PMMA et la miscibilité partielle de l’ABS/PC (phénomène d’enrobage). À l’issu de cette étude, le couple PVDF/PMMA a été retenu en tant que couple « modèle » pour mettre en place un modèle prédictif généralisé de la coalescence entre grains de polymères différents. Ce modèle a été couplé à une étude probabiliste paramétrique des incertitudes permettant d’évaluer l’effet des incertitudes des mesures relatives à la viscosité, la tension de surface, le temps de relaxation et la taille des grains sur la cinétique de coalescence. Le travail se termine par une ébauche de la simulation du phénomène de coalescence et de l’enrobage dans le cas des polymères miscibles et partiellement miscibles.

The aim of this thesis is to study the miscibility of polymer blends with a view to recycling WEEE polymers by rotomoulding. Indeed, miscibility is a key factor which determines the final properties of polymer blends. The work was divided into two parts. Based on the characterization results of Éco-systèmes WEEE, the choice of materials (PVDF / PMMA) and (ABS / PC) was motivated by the industrial and scientific interest of these two couples. The first part of the work presents an array of experimental methods, ranging from processing to material characterization, with the aim of exploring the miscibility of these mixtures. In particular, the study of the coalescence of the grains made it possible to demonstrate the miscibility of the PVDF / PMMA couple and the partial miscibility of the ABS / PC (coating phenomenon). At the end of this study, the PVDF / PMMA couple was retained as a "model" pair to perform a generalized predictive model of the coalescence between different polymer grains. This model was coupled with a probabilistic parametric analysis to evaluate the effect of the uncertainties of the viscosity, surface tension, relaxation time and grain size measurements on coalescence kinetics. The work ends with a draft of the simulation of the coalescence phenomenon and the coating in the case of miscible and partially miscible polymers respectively