Mélanges de polymères thermoplastiques PE-PS-PVC : application au recyclage
Institution:
Lyon, INSADisciplines:
Directors:
Abstract EN:
The background of this study is the recycling of wasted polymers in mix. The first bibliographic part introduces thermodynamic et rheological parameters, which control the state of dispersion of polymer blends, and describes the different ways of compatibility. We worked on binary and ternary blends of raw Low Density Polyethylene (LDPE), Polystyrene (PS) and Polyvinyl Chloride (PVC) prepared in a twin screw extruder or in an internal mixer. We improved the compatibility of these blends with the introduction of copolymers. Some of them are original and their synthesis and characterizations are described in the second part, the others are commercial ones. The third part deals with LDPE/PS blends from a morphological, a rheological and a mechanical point of view. We see that, when the blends are without additives, the thermomechanical history affects the state of dispersion, whereas when they are compatibilized, it's the inter-facial tension. We also show that there are not necessarily connections between the improvement of mechanical properties and dispersion. Composition and internal properties of copolymer added give the tendencies for the modifications of mechanical properties, sometimes without link with the morphology. We describe the case of 50LDPE/25PS/25PVC blends in the last part. The morphology of the neat blend at the exit of the twin screw extruder is at two levels: the PS is included as nodules in the PVC phases, within a LDPE matrix. Therefore by adding two or three copolymers adapted for a given interface we change totally the initial morphology.
Abstract FR:
Cette étude s'inscrit dans le cadre du recyclage de plastiques mélangés. La première partie bibliographique situe les différents paramètres, thermodynamiques et rhéologiques, qui conditionnent l'état de dispersion de mélanges de polymères et décrit les différents types de compatibilité possibles. Nous avons travaillé sur des mélanges binaires et ternaires de polyéthylène basse densité (LDPE), polystyrène (PS) et de polychlorure de vinyle (PVC) vierges mis en œuvre en extrudeuse bivis corotative ou au mélangeur interne. Ces mélanges sont compatibilisés soit avec des copolymères originaux synthétisés et caractérisés au laboratoire qui font l'objet de la deuxième partie, soit avec des copolymères commerciaux. La troisième partie traite de mélanges LDPE/PS du point de vue morphologique, rhéologique et des propriétés mécaniques. Nous montrons que lorsque les mélanges ne sont pas compatibilisés, c'est l'histoire thermomécanique qui prime sur l'état de dispersion, alors que lorsqu'ils sont compatibilisés, c'est la tension inter-faciale. De plus, nous avons pu séparer la notion de dispersion de celle d'amélioration des propriétés mécaniques. Cest la composition et les propriétés du copolymère ajouté qui donnent les tendances pour les modifications des propriétés mécaniques, parfois indépendamment des modifications morphologiques. Le cas des mélanges 50LDPFJ25PS/25PVC est abordé dans la dernière partie. La morphologie du mélange brut mis en œuvre en extrudeuse se situe à deux niveaux: le PS est sous forme d'une sous structure à l'intérieur du PVC, dans la matrice LDPE. L'ajout de deux ou trois copolymères adaptés à une interface modifie considérablement la morphologie du mélange initial.