Effet du recyclage mécanique sur la modification structurale et le comportement mécanique du PET vierge et renforcé choc

Effect of mechanical recycling on structural modification and mechanical behavior of raw and rubber toughened PET

• Auteur / Autrice : Gabriela Gonçalves Marques
• Direction : René Fulchiron, Véronique Bounor-Legaré, Raber Inoubli, Philippe Hajji
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Matériaux Polymères
• Date : Soutenance le 10/12/2024
• Etablissement(s) : Lyon 1
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Matériaux de Lyon (Villeurbanne ; 1991-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Ingénierie des Matériaux Polymères (Auvergne Rhône-Alpes ; 2007-....)
• Jury : Président / Présidente : Philippe Cassagnau
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : René Fulchiron, Véronique Bounor-Legaré, Raber Inoubli, Edith Peuvrel-Disdier, Laurent Ferry, Valérie Gaucher, Michel Bouquey
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Edith Peuvrel-Disdier, Laurent Ferry

Mots clés

Mots clés contrôlés

Résistance des matériaux

Matières plastiques -- Additifs

Produits pétroliers -- Déchets -- Recyclage

Recyclage

Polyéthylène térephtalate

Mots clés libres

Recyclage mécanique

Résistance à l'impact

Procédé de recyclage

Perte de propriétés

Propriétés mécaniques

Renforcement choc

Mechanical recycling

Impact resistance

Recycling processing

Properties loss

Mechanical properties

Rubber toughening

Résumé

Le recyclage est aujourd’hui l’une des possibilités pour limiter l’impact environnemental des déchets plastiques. Dans ce contexte, le polyéthylène téréphtalate (PET) a une importance majeure, étant le polymère le plus recyclé au monde. Malgré les efforts déployés pour le recyclage de ce matériau, de nombreux défis techniques freinent encore son développement industriel. Ce travail de recherche vise à mieux comprendre les limites du recyclage mécanique du PET et à proposer des solutions techniques innovantes pour les dépasser. L’ambition de ce projet de thèse est d’étendre l’utilisation des modifiants choc à base de dérivés acryliques pour améliorer les performances mécaniques du PET, tout en étudiant leur potentiel de recyclage. La première phase expérimentale de cette recherche s’attache à clarifier la relation entre la modification structurale induite par les cycles successifs de transformation sur la réponse mécanique du PET recyclé (rPET). Ensuite, l’introduction d’additifs peut être évaluée. Deux stratégies de renforcement avec des modifiants choc, réactives ou non réactives, sont étudiées et leurs performances comparées. Enfin, le potentiel de retraitement des mélanges produits est également identifié. La contribution de la présence de la phase élastomère dans les différentes modifications structurales observées précédemment peut aider à mieux comprendre leur action et les différents mécanismes en jeu. Tout au long de ce travail, les effets sur les étapes de fabrication et sur la réponse rhéologique des mélanges sont discutés. Les transitions thermiques et la morphologie des mélanges guident également leur compréhension. Enfin, des aspects tels que le vieillissement physique de la matrice PET sont pris en compte. L'objectif principal de ce travail est donc d'élargir les possibilités de recyclage du PET, en le facilitant sans affecter son impact environnemental.

Recycling is today one of the possibilities for limiting the environmental impact of plastic wastes. In this context, polyethylene terephthalate (PET) is in the spotlight, being the most recycled polymers in the word. Despite the efforts spent in recycling this material, many technical challenges still restrain its industrial development. This research work intends to better understand the limitations of the mechanical recycling of PET and to offer innovative technical solutions for these drawbacks. The ambition of this project is to extend the use of acrylic-based impact modifiers to boost the mechanical performances of PET while studying their recycling potential. The first experimental phase of this research focus on clarifying the relationship between structural modification caused by successive reprocessing cycles and the mechanical response of recycled PET (rPET). Then, the introduction of low concentration of additives is assessed. Two different reinforcement strategies based in impact modifiers, reactive or nonreactive, are investigated and their performances compared. Finally, the reprocessing potential of the produced blends is also identified. The contribution of the presence of impact modifiers on the different structural modifications observed previously can help to better understand their action and the different mechanisms taking place. Throughout this work, processing parameters and the rheological response of the blends are discussed. Thermal transitions and the morphology of the blends also guide their understanding. Finally, aspects such as the effect of the physical aging of the PET matrix are investigated. The main objective of this PhD work is, therefore, to expand the recycling possibilities of PET, facilitating it without affecting its ecological balance.