FR2713231A1 - Procédé de valorisation de mélanges de matières plastiques PVC/PET, et produit obtenu. - Google Patents
Procédé de valorisation de mélanges de matières plastiques PVC/PET, et produit obtenu. Download PDFInfo
- Publication number
- FR2713231A1 FR2713231A1 FR9314242A FR9314242A FR2713231A1 FR 2713231 A1 FR2713231 A1 FR 2713231A1 FR 9314242 A FR9314242 A FR 9314242A FR 9314242 A FR9314242 A FR 9314242A FR 2713231 A1 FR2713231 A1 FR 2713231A1
- Authority
- FR
- France
- Prior art keywords
- pvc
- pet
- compatible
- formula
- weight ratio
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
- C08J11/00—Recovery or working-up of waste materials
- C08J11/04—Recovery or working-up of waste materials of polymers
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
- C08G18/00—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates
- C08G18/06—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen
- C08G18/28—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen characterised by the compounds used containing active hydrogen
- C08G18/40—High-molecular-weight compounds
- C08G18/42—Polycondensates having carboxylic or carbonic ester groups in the main chain
- C08G18/4205—Polycondensates having carboxylic or carbonic ester groups in the main chain containing cyclic groups
- C08G18/4208—Polycondensates having carboxylic or carbonic ester groups in the main chain containing cyclic groups containing aromatic groups
- C08G18/4211—Polycondensates having carboxylic or carbonic ester groups in the main chain containing cyclic groups containing aromatic groups derived from aromatic dicarboxylic acids and dialcohols
- C08G18/4213—Polycondensates having carboxylic or carbonic ester groups in the main chain containing cyclic groups containing aromatic groups derived from aromatic dicarboxylic acids and dialcohols from terephthalic acid and dialcohols
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
- C08L75/00—Compositions of polyureas or polyurethanes; Compositions of derivatives of such polymers
- C08L75/04—Polyurethanes
- C08L75/06—Polyurethanes from polyesters
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
- C08J2327/00—Characterised by the use of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by a halogen; Derivatives of such polymers
- C08J2327/02—Characterised by the use of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by a halogen; Derivatives of such polymers not modified by chemical after-treatment
- C08J2327/04—Characterised by the use of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by a halogen; Derivatives of such polymers not modified by chemical after-treatment containing chlorine atoms
- C08J2327/06—Homopolymers or copolymers of vinyl chloride
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
- Y02P20/141—Feedstock
- Y02P20/143—Feedstock the feedstock being recycled material, e.g. plastics
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
- Y02W30/00—Technologies for solid waste management
- Y02W30/50—Reuse, recycling or recovery technologies
- Y02W30/62—Plastics recycling; Rubber recycling
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Polymers & Plastics (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Polyurethanes Or Polyureas (AREA)
Abstract
La présente invention concerne un procédé de valorisation de déchets de matières plastiques comprenant un mélange PVC/PET, comprenant les étapes suivantes de: - dépolymérisation du PET, de manière à former des monomères et/ou oligomères de PET, - réaction avec des monomères de compatibilité de manière à obtenir des oligomères compatibles avec le PVC, et éventuellement, - polymérisation des oligomères compatibles avec des allongeurs de chaîne appropriés, de manière à former un polyuréthane (PU) compatible avec le PVC. Elle concerne également les produits obtenus par ce procédé.
Description
La présente invention concerne un procédé de valorisation des déchets de matières plastiques et les produits ainsi obtenus.
La protection de l'environnement nécessite de prendre en compte et traiter les déchets quelle que soit leur origine (industrielle ou domestique). La simple mise en décharge ne peut être considérée comme une voie de traitement et doit être remplacée par des méthodes faisant intervenir une valorisation de la matière par recyclage, par voie thermique avec récupération d'énergie ou de monomères, ou encore par voie chimique avec récupération de monomères. La mise en décharge ne doit être réservée qu'aux seuls déchets ultimes.
Parmi les gisements de déchets que l'on rencontre, les déchets constitués d'une seule matière posent le moins de problèmes car, après préparation de la matière (lavage, séchage ...), ils sont retransformés sur machine de mise en oeuvre (extrusion, inJection...) sans trop de problèmes majeurs. Le cas le plus difficle à régler concerne les mélanges de déchets de polymères. En effet, ceux-ci doivent être séparés par des procédés physiques ou chimiques avant d'être réinjectés dans les circuits classiques de la transformation des matières plastiques. Cette opération est parfois longue et reste coûteuse. Il peut être intéressant de traiter ces mélanges en l'état sans séparation préalable des constituant. Cependant, du fait de l'incompatibilité majeure des grands polymères, on obtient des systèmes hétérophasés dont les performances mécaniques sont souvent faibles et le recours à des agents émulsifiants est nécessaire si l'on veut accéder à des matériaux à performan- ces acceptables. Néanmoins, cette technique de traitement des mélanges n'est pas envisageable lorsque l'on a affaire à des polymères dont les propriétés physiques sont trop différentes. L'exemple le plus marquant est le cas du mélange de polychlorure de vinyle (PVC) et de polyesters aromatiques (PET), dont les températures de transformation sur machine sont respectivement de 180-190"C et 250-275"C. Pour mettre en oeuvre un tel mélange, il faut le porter à 275"C, température à laquelle le PVC se dégrade très rapidement par déshydrochloration. Dans le secteur particulier des déchets d'emballage, le recyclage des corps creux et notamment des bouteilles de PVC, passe en général par une étape de micronisation.
Suite à cette étape de broyage très fin des matières plastiques, les particules de PVC mélangées aux particules de PET ne sont plus séparables.
De ce fait, la moindre trace de PVC sera domageable au recyclage du
PET, puisque le PVC résiduel se décompose et conduit à des défauts importants de la matière obtenue (points noirs, bulles, inclusions, ...).
PET, puisque le PVC résiduel se décompose et conduit à des défauts importants de la matière obtenue (points noirs, bulles, inclusions, ...).
De la même façon, des traces de PET dans le PVC posent des problèmes en cours de la transformation de ce dernier puisque le PET ne fond pas à la température de transformation du PVC.
La présente invention concerne donc un procédé de valorisation des déchets de matières plastiques comprenant un mélange PVC/PET, pour lequel on transforme le PET sans dégrader les particules de PVC présentes au cours de la transformation du PET.
Le procédé selon l'invention consiste à transformer le PET en un produit, oligomère ou polymère, compatible avec le PVC, donnant un mélange
PVC/PET modifié employé directement comme matière pour la préparation de matières plastiques, notamment par moulage, extrusion, etc.
PVC/PET modifié employé directement comme matière pour la préparation de matières plastiques, notamment par moulage, extrusion, etc.
Par oligomère ou polymère compatible, on entendra un oligomère ou un polymère essentiellement miscible avec le PVC selon le mélange considéré.
La transformation du PET comprend une première étape de dépolymérisation, suivie d'une réaction de polycondensation qui contribue à modifier les propriétés physicochimiques des oligomères de PET obtenus, de manière à les rendre compatibles avec le PVC.
Cette modification est obtenue en faisant réagir les oligomères de
PET avec des monomères de compatibilité conduisant à des polymères compatibles avec le PVC.
PET avec des monomères de compatibilité conduisant à des polymères compatibles avec le PVC.
Les monomères de compatibilité sont généralement choisis parmi les lactones, ou tout autre monomère susceptible de rendre le monomère de
PET compatible avec le PVC.
PET compatible avec le PVC.
Le mélange PVC/oligomères compatibles peut être employé directement comme matière première.
Toutefois, de manière à améliorer les propriétés mécaniques du mélange final, les oligomères compatibles seront le cas échéant transformés en polyuréthane compatible, en les faisant polymériser avec un allongeur de chaine approprié, par exemple un diisocyanate.
Toutes ces étapes de transformation sont effectuées en présence du
PVC, dans des conditions opératoires appropriées de manière à ne pas dégrader ce second polymère.
PVC, dans des conditions opératoires appropriées de manière à ne pas dégrader ce second polymère.
La présente invention concerne donc un procédé de valorisation de déchets de matières plastiques comprenant un mélange PVC/PET, comprenant les étapes suivantes de: - dépolymérisation du PET, de manière à former des monomères et/ou
oligomères de PET, - réaction avec des monomères de compatibilité de manière à obtenir des
oligomères compatibles avec le PVC, et éventuellement, - polymérisation des oligomères compatibles avec des allongeurs de chaîne
appropriés, de manière à former un polyuréthane (PU) compatible avec le
PVC.
oligomères de PET, - réaction avec des monomères de compatibilité de manière à obtenir des
oligomères compatibles avec le PVC, et éventuellement, - polymérisation des oligomères compatibles avec des allongeurs de chaîne
appropriés, de manière à former un polyuréthane (PU) compatible avec le
PVC.
D'une manière générale, le rapport pondéral du mélange PVC/PET est compris entre 90/10 et 10/90. Toutefois, compte tenu des compositions usuelles des déchets de matières plastiques, le rapport pondéral PVC/PET sera de préférence compris entre 85/15 et 75/25.
La dépolymérisation du PET est effectuée selon les méthodes usuelles de dépolymérisation, telles que la glycolyse, l'hydrolyse, l'aminolyse ou la méthanolyse. D'une manière préférentielle, la dégradation du PET est effectuée par glycolyse avec un diol de faible poids moléculaire, en particulier l'éthylène glycol.
Le rapport pondéral éthylène glycol/PET est de préférence compris entre 1/1 et 9/1, de préférence entre 3/1 et 9/1.
La réaction de dépolymérisation par glycolyse est effectuée à une température comprise entre 1800C et 200"C en présence d'un catalyseur de transestérification, notamment de l'acétate de zinc, pour une durée comprise entre 3 et 9 heures, de préférence 6heures.
Le produit de dépolymérisation est un diol de formule générale I suivante, Ho-CH2-CH2-o-[-Co-Ph-CO-O-CH2-CH2-O-I,-H
pour laquelle Ph représente le radical phényle et n est compris entre 1 et 3, avantageusement égal à 1.
pour laquelle Ph représente le radical phényle et n est compris entre 1 et 3, avantageusement égal à 1.
D'une manière préférentielle, le produit obtenu est un mélange de monomères et d'oligomères comprenant au moins 75% en poids de monomères (n=1).
Le monomère de compatibilité est de préférence une lactone de formule (II)
pour laquelle m est un entier compris entre 3 et 9, m étant avantageusement égal à 5.
pour laquelle m est un entier compris entre 3 et 9, m étant avantageusement égal à 5.
La réaction de condensation des monomères de PET de formule I avec la lactone de formule II est effectuée à une température comprise entre 140"C et 1600C, de préférence en présence d'une quantité catalytique, par exemple, de dilaurate de dibutylétain (DBTDL).
Le rapport pondéral I/II est de préférence compris entre 1/1 et 1/10, avantageusement égal à 1/5.
L'oligomère compatible obtenu répond à la formule générale III:
H-[-O-(CH2)m-CO-]x-O-(CH2)2-O-[-CO-Ph-CO-O-(CH2)2-O]n-[-CO-(CH2)m-O-]y-H pour laquelle
Ph, n et m sont définis plus haut, et x+y est compris entre 1 et 100, avantageusement compris entre 5 et 10.
H-[-O-(CH2)m-CO-]x-O-(CH2)2-O-[-CO-Ph-CO-O-(CH2)2-O]n-[-CO-(CH2)m-O-]y-H pour laquelle
Ph, n et m sont définis plus haut, et x+y est compris entre 1 et 100, avantageusement compris entre 5 et 10.
La polymérisation de l'oligomère compatible de formule générale m est effectuée par réaction de l'oligomère m avec un diisocyanate aliphatique ou aromatique allongeur de chaîne, de formule IV
OCN-R-NCO pour laquelle R représente un reste alkylène linéaire ou ramifié, de préférence de formule -(CH2)p, avec p étant un entier compris entre 1 et 9, avantageuse ment égal à 6, ou un reste arylène tel que le toluène ou le méthylène diphénylène, selon un rapport pondéral III/IV inférieur ou égal à 1, avantageusement égalâl.
OCN-R-NCO pour laquelle R représente un reste alkylène linéaire ou ramifié, de préférence de formule -(CH2)p, avec p étant un entier compris entre 1 et 9, avantageuse ment égal à 6, ou un reste arylène tel que le toluène ou le méthylène diphénylène, selon un rapport pondéral III/IV inférieur ou égal à 1, avantageusement égalâl.
D'une manière préférentielle, le diisocyanate de formule IV est choisi parmi les diisocyantes aliphatiques (IPDI, HMDI) et aromatiques (TDI, MDI).
L'addition du diisocyanate est effectuée en masse, selon les techniques usuelles connues de l'homme du métier, ou en solution dans un solvant compatible tel que le THF, à la température d'ébullition de ce dernier.
La présente invention concerne également une composition obtenue par la mise en oeuvre du procédé ci-dessus.
Elle concerne d'une part une composition de polymère comprenant un oligomère de formule II, défini plus haut, et du PVC dans un rapport pondéral oligomère/PVC supérieur à 1.
Elle concerne également une composition de polymère comprenant un polyuréthane (PU) obtenu par la réaction de l'oligomère de formule II avec le diisocyanate de formule IV, et du PVC, dans un rapport pondéral PU/PVC supérieur ou égal à 1/3, avantageusement égal à 1.
Ces compositions pourront être employées directement comme matière première pour la préparation de plastique, par moulage, extrusion, etc, selon les techniques usuelles connues de l'homme du métier, en particulier pour la préparation de dalles de matières plastiques, de matériau d'enrobage, etc.
Suivant le PU synthétisé, il pourra moduler les caractéristiques mécaniques des matériaux obtenus. En effet, suivant le taux de lactone introduit dans l'oligomère de formule m, on peut atteindre un mélange plus ou moins dur, plus ou moins résistant à la traction, et donc, adapter les caractérisiques mécaniques aux propriétés demandées au matériau. Ces caractéristiques pourront aussi être modifiées suivant le diisocyanate utilisé.
Les mélanges pourront d'ailleurs être employés seuls ou additionnés à d'autres polymères comme les polyéthylènes (PE) ou les polypropylènes (PP).
Enfin, compte tenu des conditions douces de transformation du PET, le procédé selon l'invention pourra être employé directement pour la valorisation de mélanges ternaires PE ou PP/PVC/PET, sans séparation préalable, notamment en augmentant la compatibilité des différents polymères par l'ajout d'un agent émulsifiant approprié, en particulier un copolymère greffé
P(FgMMA).
P(FgMMA).
D'autres caractéristiques du procédé et des compositions selon l'invention apparaîtront à la lumière des exemples ci-après.
EXEMPLE 1: Partie expérimentale
1. Dénolymérisation du PET:
Dans un ballon de 250 cc muni d'une agitation mécanique, d'un réfrigérant et d'une introduction d'azote, on introduit 40 g de PET, 66 g d'éthylène glycol et 0,5% en poids d'acétate de zinc. Le mélange est porté à une température de 1900C pendant 6 heures. Après refroidissement, le tout est précipité dans de l'eau puis filtré afin d'éliminer l'excès d'éthylène glycol. Le solide blanc est ensuite séché dans une étuve sous vide à 80"C pendant 24 heures.
1. Dénolymérisation du PET:
Dans un ballon de 250 cc muni d'une agitation mécanique, d'un réfrigérant et d'une introduction d'azote, on introduit 40 g de PET, 66 g d'éthylène glycol et 0,5% en poids d'acétate de zinc. Le mélange est porté à une température de 1900C pendant 6 heures. Après refroidissement, le tout est précipité dans de l'eau puis filtré afin d'éliminer l'excès d'éthylène glycol. Le solide blanc est ensuite séché dans une étuve sous vide à 80"C pendant 24 heures.
Le produit final est analysé par RMN du proton (figure 1). Il s'agit majoritairement (80% en poids) du monomère bis-hydroyéthyl-téréphtalate (BHET).
2 Condensation du Produit de srlrcolvse du PET avec r -
canrolactone-synthèse des Produits 1/1, 1/3 et 115
Dans un ballon muni d'un réfrigérant, d'une agitation magnétique et d'une introduction d'azote, on introduit 0,05 mole de produit de glycolyse (on calcule la masse moyenne en tenant compte du pourcentage de dimère présent dans le glycolysat), m fois 0,05 mole d'e-caprolatone (avec m=1,3 ou 5 suivant le cas considéré) et 0,1% de DBTDL. Le mélange est porté à 1500C pendant deux heures. Le produit de réaction est prêt pour l'étape suivante:
H-[-O-(CH2)5-CO-]x-O-(CH2)2-O-CO-Ph-CO-O-(CH2)2-O-[-CO-(CH2)5-O-]y-H avec x+y=m et Ph représente le radical phényle 1,4 substitué.
canrolactone-synthèse des Produits 1/1, 1/3 et 115
Dans un ballon muni d'un réfrigérant, d'une agitation magnétique et d'une introduction d'azote, on introduit 0,05 mole de produit de glycolyse (on calcule la masse moyenne en tenant compte du pourcentage de dimère présent dans le glycolysat), m fois 0,05 mole d'e-caprolatone (avec m=1,3 ou 5 suivant le cas considéré) et 0,1% de DBTDL. Le mélange est porté à 1500C pendant deux heures. Le produit de réaction est prêt pour l'étape suivante:
H-[-O-(CH2)5-CO-]x-O-(CH2)2-O-CO-Ph-CO-O-(CH2)2-O-[-CO-(CH2)5-O-]y-H avec x+y=m et Ph représente le radical phényle 1,4 substitué.
Nous avons synthétisé trois produits respectivement avec m=1 (référencié pour la suite 1/1), m =3 (1/3) et m=5 (1/5) moles d'e-caprolactone pour une mole de BHET. La synthèse est réalisée en masse à 1500C sous azote en présence de DBTDL (dilaurate de dibutylétain).
Les produits de réaction sont analysés par GPC (figure 2 pour le produit Ü3) et RMN du proton 250 Mhz (figure 3 pour le produit 1/5).
La figure 2.1 représente le spectre GPC du mélange réactionnel au temps O avec deux pics d'élution, le premier pour l'E-caprolactone et le second pour le BHET.
La figure 2.2 représente le spectre GPC à t=3 heures avec un pic unique pour le produit 1/3.
Après avoir déterminé la structure de nos composés, nous avons pratiqué quelques tests de miscibilité pour évaluer leur comportement en présence de PVC. Pour ce faire, nous avons réalisé des mélanges 50/50 de PVC et de chaque composé par dissolution dans le THF, puis évaporation. Bien que la transparence d'un film soit une condition nécessaire, mais non suffisante, pour déterminer si nos composés sont miscibles avec le PVC, l'observation visuelle nous a pennis d'apprécier le comportement des mélanges.
BHET + PVC : film opaque
1/1 + PVC: film opaque
1/3+ PVC : film translucide
1/5+ PVC: film translucide
3. Extension de chaine nar le HMDI (Heiaméthvlène
diisocyanate)-Svnthèse des pull. PU13 et PU16
Dans un ballon de 500 ml muni d'un réfrigérant et d'une agitation magnétique, on introduit une solution contenant 0,01 mole de diol synthétisé en 2 dans 200 cc de THF anhydre. La température est amenée à 67"C (tempéra. ture d'ébullition du THF). On ajoute ensuite goutte à goutte une solution contenant 0,01 mole de HMDI dans 50 cc de THF anhydre. Après 12 heures de réaction, la solution est refroidie puis précipitée dans 3 litres d'éther. Le polymère obtenu est isolé par filtration puis séché pendant 12 heures à 70"C.
1/1 + PVC: film opaque
1/3+ PVC : film translucide
1/5+ PVC: film translucide
3. Extension de chaine nar le HMDI (Heiaméthvlène
diisocyanate)-Svnthèse des pull. PU13 et PU16
Dans un ballon de 500 ml muni d'un réfrigérant et d'une agitation magnétique, on introduit une solution contenant 0,01 mole de diol synthétisé en 2 dans 200 cc de THF anhydre. La température est amenée à 67"C (tempéra. ture d'ébullition du THF). On ajoute ensuite goutte à goutte une solution contenant 0,01 mole de HMDI dans 50 cc de THF anhydre. Après 12 heures de réaction, la solution est refroidie puis précipitée dans 3 litres d'éther. Le polymère obtenu est isolé par filtration puis séché pendant 12 heures à 70"C.
Les polyuréthanes obtenus à partir des diols 1/1, 1/3 et 1/5 sont référencés respectivement PU11,PU13 et PU15 en utilisant le rapport (NCO/OH) =1:
H-O-R'-O-CO-[NH-(CH2)6-NH-CO-O-R'-O]n-CO-NH-(CH2)6-NCO avec R' représentant le reste de l'oligomère obtenu dans l'étape précédente.
H-O-R'-O-CO-[NH-(CH2)6-NH-CO-O-R'-O]n-CO-NH-(CH2)6-NCO avec R' représentant le reste de l'oligomère obtenu dans l'étape précédente.
4.Analse des comPortement mécaniques des Produits
obtenus
La synthèse des PU11, PU13 et PU15 a été suivie de la préparation des mélanges PU/PVC. Le PVC utilisé est du PVC LUCOVYL PB 1302. Pour pouvoir tracer la courbe représentative des caractéristiques mécaniques en fonction de la composition, nous avons préparé pour chaque PU, trois compositions différentes:
25% PU + 75% PVC 508 PU + 50 PVC
75%PU+25 PVC
Les mélanges sont obtenus par dissolution des deux polymères dans un solvant commun (THF) suivie d'une coprécipitation dans un non solvant commun (éther). Après filtration, le mélange est séché à l'étuve pendant 24h à 80"C. Après mise en forme à chaud de plaques, puis usinage d'éprouvettes ISO 1/2, nous avons réalisé les tests de traction avec un appareil de type
INSTRON 1195. Les produits des mélanges sont représentés par les courbes donnant les caractéristiques mécaniques (contrainte à la rupture, élongation à la rupture et dureté) en fonction de la composition des mélanges PU15/PVC.
obtenus
La synthèse des PU11, PU13 et PU15 a été suivie de la préparation des mélanges PU/PVC. Le PVC utilisé est du PVC LUCOVYL PB 1302. Pour pouvoir tracer la courbe représentative des caractéristiques mécaniques en fonction de la composition, nous avons préparé pour chaque PU, trois compositions différentes:
25% PU + 75% PVC 508 PU + 50 PVC
75%PU+25 PVC
Les mélanges sont obtenus par dissolution des deux polymères dans un solvant commun (THF) suivie d'une coprécipitation dans un non solvant commun (éther). Après filtration, le mélange est séché à l'étuve pendant 24h à 80"C. Après mise en forme à chaud de plaques, puis usinage d'éprouvettes ISO 1/2, nous avons réalisé les tests de traction avec un appareil de type
INSTRON 1195. Les produits des mélanges sont représentés par les courbes donnant les caractéristiques mécaniques (contrainte à la rupture, élongation à la rupture et dureté) en fonction de la composition des mélanges PU15/PVC.
Les éprouvettes de traction sont testées sur un appareil de type
INSTRON 1195.
INSTRON 1195.
Les résultats en contrainte rupture (figure 4) et en allongement à la rupture (figure 5) sont donnés avec un pourcentage d'erreur de plus ou moins 5%, pour le PU 15.
Les PU obtenus par le procédé selon l'invention se comportent donc comme des plastifiants du PVC.
Les résultats reportés sur le Tableau 1 ci-après, permettent de comparer les propriétés de plastifiant du PU15, par rapport aux plastifiants
usuels du commerce.
usuels du commerce.
Les caractéristiques du PVC plastifié dépendent de la nature et du
pourcentage de plastifiant utilisé. Le Tableau 1 donne les propriétés physiques
de quelques compositions plastifiées contenant 60% d'un PVC suspension pour
40% de plastifiant.
pourcentage de plastifiant utilisé. Le Tableau 1 donne les propriétés physiques
de quelques compositions plastifiées contenant 60% d'un PVC suspension pour
40% de plastifiant.
On peut donc conclure que le PU15 possède de bonnes propriétés
plastifiantes du PVC.
plastifiantes du PVC.
Tableau 1
Propriétés phtalate phosphate phtalate phtalate polydipates PUIS
d'octyle de tricrésyle de trioctyle de butyle
résistance
rupture (en 14,7 20,6 11,77 16,7 16,9 à 19,1 17
N/mm2)
allongement
rupture 310 250 310 340 220 à 240 450 (en %)
résistance au
déchirement 50 50 40 46 50 à 65
amorcé
(kg/cm)
dureté
shore A 74 76 75 67 80 à 85 30*
* dureté shore D
5. Essai de dureté SHORE D
La dureté (ou rigidité superficielle) est une grandeur qui permet d'apprécier la déformabilité de la surface lorsqu'elle est sollicitée normalement par un poinçon (ou pénétrateur) de géométrie définie. ll s'agit d'une notion très répandue dans le domaine de la caractérisation des matériaux et la simplicité de certains matériels d'essais en fait une méthode souvent préconisée pour le contrôle courant de fabrication.
Propriétés phtalate phosphate phtalate phtalate polydipates PUIS
d'octyle de tricrésyle de trioctyle de butyle
résistance
rupture (en 14,7 20,6 11,77 16,7 16,9 à 19,1 17
N/mm2)
allongement
rupture 310 250 310 340 220 à 240 450 (en %)
résistance au
déchirement 50 50 40 46 50 à 65
amorcé
(kg/cm)
dureté
shore A 74 76 75 67 80 à 85 30*
* dureté shore D
5. Essai de dureté SHORE D
La dureté (ou rigidité superficielle) est une grandeur qui permet d'apprécier la déformabilité de la surface lorsqu'elle est sollicitée normalement par un poinçon (ou pénétrateur) de géométrie définie. ll s'agit d'une notion très répandue dans le domaine de la caractérisation des matériaux et la simplicité de certains matériels d'essais en fait une méthode souvent préconisée pour le contrôle courant de fabrication.
Nous avons utilisé un appareil portatif à pénétrateur conique. La charge est appliquée par un ressort sur la pointe qui émerge d'un pied presseur, la lecture étant directe sur un cadran gradué de 0 à 100: la valeur 0 correspond à la position à vide, la valeur 100 est atteinte lorsque l'extrémité du cône est dans le plan du pied presseur.
Deux gammes de dureté SHORE existent:
- SHORE A pour les produits souples
- SHORE D pour les matériaux rigides
Les tests de dureté shore D sont réalisés avec un duromètre Exactu
Bareiso pour les mélanges PU11, PU13 et PU15/PVC.
- SHORE A pour les produits souples
- SHORE D pour les matériaux rigides
Les tests de dureté shore D sont réalisés avec un duromètre Exactu
Bareiso pour les mélanges PU11, PU13 et PU15/PVC.
Les résultats sont reportés sur la figure 6.
6. Etude calorimétrique différentielle des mélanges PU'ROC
Le principe repose sur la mesure de la différence de température d'un produit et d'une référence à l'aide de deux thermocouples. Le régulateur programmateur envoie du courant sur les éléments chauffants d'un four. Une sonde ou un thermocouple permet au régulateur programmateur de contrôler la température. Le signal en millivolts est amplifié pour entrer dans un enregistreur potentiométrique ou dans un système à microprocesseur. On enregistre la différence du signal de référence et du signal de l'échantillon.
Le principe repose sur la mesure de la différence de température d'un produit et d'une référence à l'aide de deux thermocouples. Le régulateur programmateur envoie du courant sur les éléments chauffants d'un four. Une sonde ou un thermocouple permet au régulateur programmateur de contrôler la température. Le signal en millivolts est amplifié pour entrer dans un enregistreur potentiométrique ou dans un système à microprocesseur. On enregistre la différence du signal de référence et du signal de l'échantillon.
Les résultats obtenus pour les mélanges PU15/PVC sont reportés sur la figure 7.
Quelles que soient les proportions du mélange, on observe une seule température de transition vitreuse. La présence de ce seul saut enthalpique indique que nous sommes dans un système miscible.
EXEMPLE 2 Traitement d'un mélange de déchets PET/PVC
A la suite de l'étude réalisée précédemment, le procédé selon l'invention a été mis en oeuvre sur un mélange réel de déchets de PVC et de
PET provenant de bouteilles issues d'ordures ménagères.
A la suite de l'étude réalisée précédemment, le procédé selon l'invention a été mis en oeuvre sur un mélange réel de déchets de PVC et de
PET provenant de bouteilles issues d'ordures ménagères.
Ces bouteilles sont tout d'abord débarrassées de toutes traces de papiers ou de matières métalliques, puis découpées en lamelles d'environ 1 cm2.
On se place dans des conditions les plus proches de la réalité, c'est-àdire, que l'on part d'un mélange contenant 85% de PVC et 15% de PET.
Notre plus grande préoccupation a été de maintenir le PVC en bon état pendant la glycolyse. En effet, le PVC peut se dégrader rapidement aux températures élevées. Nous avons constaté une bonne stabilité thermique du
PVC bouteille car après six heures à 1900C, sous azote, on ne constate pas de brunissement caractéristique du phénomère de déshydrochloration du PVC. n est à noter que pour des raisons d'encombrememnt au niveau du réacteur, (quantité de PVC trop importante par rapport à celle du PET), il a fallu ajouter une quantité trois fois supérieure d'éthylène glycol (par rapport à la quantité normale) pour que tous les morceaux de PET soient en contact constant avec celui-ci (EG). L'éthylène glycol en excès a été éliminé après réaction par lavage à l'eau, mais on aurait pu envisager de le distiller sous pression réduite. La suite du traitement est effectuée selon les mêmes conditions énoncées pour la synthèse du PU-15, décrite plus haut.
PVC bouteille car après six heures à 1900C, sous azote, on ne constate pas de brunissement caractéristique du phénomère de déshydrochloration du PVC. n est à noter que pour des raisons d'encombrememnt au niveau du réacteur, (quantité de PVC trop importante par rapport à celle du PET), il a fallu ajouter une quantité trois fois supérieure d'éthylène glycol (par rapport à la quantité normale) pour que tous les morceaux de PET soient en contact constant avec celui-ci (EG). L'éthylène glycol en excès a été éliminé après réaction par lavage à l'eau, mais on aurait pu envisager de le distiller sous pression réduite. La suite du traitement est effectuée selon les mêmes conditions énoncées pour la synthèse du PU-15, décrite plus haut.
Nous sommes partis d'un mélange contenant 15% de PET et 85% de
PVC. Le motif constitutif du PET a une masse de 192: -[-CO-Ph-CO-O-CHrCHrO-]n- avec Ph représentant le reste phényle 1,4 substitué.
PVC. Le motif constitutif du PET a une masse de 192: -[-CO-Ph-CO-O-CHrCHrO-]n- avec Ph représentant le reste phényle 1,4 substitué.
La formation du BHET (M=254) lors de la glycolyse implique la condensation d'une molécule d'éthylène glycol (M=62) par motif constitutif:
A partir de 15g de PET, on va former 77,5 g de PU 15.
A partir de 15g de PET, on va former 77,5 g de PU 15.
Détail de calcul:
Le produit de glycolyse équivaut à:
mpET x (192+mEG) x 1 = 19,84 g
192
Pour le mélange PVC/PU15 l'extension par l'Ewaprolactone conduira à un diol de masse molaire égale: M = (MCapa x 5) + MBHET = (114 x 5) + 254 = 824
La masse obtenue à cette étape est donc de: (119.84 x 5 x MCpa) + 19,84 = 64,36g
MBHET
Après l'extension avec l'HMDI (M=168) on arrive à une masse totale de: 64.36 XMHMDI + 64,36 = 77,5g
824
Le mélange obtenu est donc un mélange PU/PVC d'un rapport pondéral proche de 1. Nous nous situons donc avec, théoriquement, un mélange avoisinant 50 parts de PVC et 50 parts de PU 15.
Le produit de glycolyse équivaut à:
mpET x (192+mEG) x 1 = 19,84 g
192
Pour le mélange PVC/PU15 l'extension par l'Ewaprolactone conduira à un diol de masse molaire égale: M = (MCapa x 5) + MBHET = (114 x 5) + 254 = 824
La masse obtenue à cette étape est donc de: (119.84 x 5 x MCpa) + 19,84 = 64,36g
MBHET
Après l'extension avec l'HMDI (M=168) on arrive à une masse totale de: 64.36 XMHMDI + 64,36 = 77,5g
824
Le mélange obtenu est donc un mélange PU/PVC d'un rapport pondéral proche de 1. Nous nous situons donc avec, théoriquement, un mélange avoisinant 50 parts de PVC et 50 parts de PU 15.
Comparaison des caractéristiques mécaniques du mélange réel et du
mélange modèle correspondant:
Mélange réel Mélange modèle élongation% 450 731 traction N/mm2 21,7 21,1
Dureté Shore D 35 33
En comparant les résultats obtenus avec le mélange réel, et ceux de l'étude modèle, seule l'élongation à la rupture du mélange réel est plus faible (731% pour le mélange PU 15/PVC, et 450% pour le mélange réel). Les duretés
SHORE D et les contraintes à la rupture sont du même ordre. On peut penser que la différence d'élongation vient du fait que le PVC bouteille est différent de celui que nous avons utilisé pour notre étude. Malgré cette différence, les caractéristiques mécaniques du produit obtenu par le procédé selon l'invention sont encore très satisfaisantes.
mélange modèle correspondant:
Mélange réel Mélange modèle élongation% 450 731 traction N/mm2 21,7 21,1
Dureté Shore D 35 33
En comparant les résultats obtenus avec le mélange réel, et ceux de l'étude modèle, seule l'élongation à la rupture du mélange réel est plus faible (731% pour le mélange PU 15/PVC, et 450% pour le mélange réel). Les duretés
SHORE D et les contraintes à la rupture sont du même ordre. On peut penser que la différence d'élongation vient du fait que le PVC bouteille est différent de celui que nous avons utilisé pour notre étude. Malgré cette différence, les caractéristiques mécaniques du produit obtenu par le procédé selon l'invention sont encore très satisfaisantes.
Claims (15)
1. Procédé de valorisation de déchets de matières plastiques comprenant un mélange PVC/PET, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes de: - dépolymérisation du PET, de manière à former des monomères et/ou
oligomères de PET, - réaction avec des monomères de compatibilité de manière à obtenir des
oligomères compatibles avec le PVC, et éventuellement, - polymérisation des oligomères compatibles avec des allongeurs de
chaîne appropriés, de manière à former un polyuréthane (PU) compati
ble avec le PVC.
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le rapport pondéral du mélange PVC/PET est compris entre 90/10 et 10/90, de préférence compris entre 85/15 et 75/25.
3. Procédé selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la dépolymérisation est effectuée par glycolyse avec un diol de faible poids moléculaire, en particulier l'éthylène glycol.
4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que le rapport pondéral éthylène glycoVPET est compris entre 1/1 et 9/1, de préférence compris entre 3/1 et 9/1.
5. Procédé selon l'une des revendications 3 ou 4, caractérisé en ce que la réaction est effectuée à une température comprise entre 1800C et 200"C en présence d'un catalyseur de transestérification, notamment de l'acétate de zinc, pour une durée comprise entre 3 et 9 heures, de préférence 6 heures.
7. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que la réaction avec les monomères de compatibilité II est effectuée à une température comprise entre 140"C et 1600C, de préférence en présence d'une quantité catalytique de dilaurate de dibutylétain (DBTDL).
8. Procédé selon l'une des revendications 6 ou 7, caractérisé en ce que le rapport pondéral produit de dépolymérisation/lactone est compris entre 1/1 et 1/10, avantageusement égal à 1/5.
9. Procédé selon l'une des revendications 3 à 8, caractérisé en ce que la polymérisation est effectuée par réaction des oligomères compatibles avec un diisocyanate aliphatique ou aromatique allongeur de chaîne, de formule IV
OCN-R-NCO pour laquelle R représente un reste alkylène linéaire ou ramifié, de préférence de formule -(CH2)p-, avec p étant un entier compris entre 1 et 9, avantageusement égal à 6, ou un reste arylène tel que le toluène ou le méthylène diphény lène.
10. Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce que le rapport pondéral oligomère compatible/diisocyanate est inférieur ou égal à 1, avantageusement égal à 1.
11. Composition de polymère obtenu par le procédé selon l'une des revendications 1 à 10.
12. Composition de polymère, caractérisée en ce qu'elle comprend un oligomère compatible de formule III:
H-[-O-(CH2)m-CO-]x-O-(CH2)2-O-[-CO-Ph-CO-O-(CH2)2-O]n-[-CO-(CH2)m-O-]y-H pour laquelle
Ph représente le radical phényle, n est compris entre 1 et 3, avantageusement égal à 1, m est un entier compris entre 1 et 9, avantageusement égal à 5, et x+y est compris entre 1 et 100, avantageusement compris entre 5 et 10, et du PVC.
13. Composition selon la revendication 12, caractérisée en ce que le rapport pondéral oligomère compatible/PVC est supérieur à 1.
14. Composition de polymère caractérisée en ce qu'elle comprend un polyuréthane (PU) obtenu par la réaction de l'oligomère compatible de formule m, tel que défini dans la revendication 12, avec un diisocyanate de formule IV, tel que défini dans la revendication 9, et du PVC.
15. Composition selon la revendication 14, caractérisée en ce que le rapport pondéral PU/PVC est supérieur ou égal à 1/3, avantageusement égal à 1.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
FR9314242A FR2713231B1 (fr) | 1993-11-29 | 1993-11-29 | Procédé de valorisation de mélanges de matières plastiques PVC/PET, et produit obtenu. |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
FR9314242A FR2713231B1 (fr) | 1993-11-29 | 1993-11-29 | Procédé de valorisation de mélanges de matières plastiques PVC/PET, et produit obtenu. |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
FR2713231A1 true FR2713231A1 (fr) | 1995-06-09 |
FR2713231B1 FR2713231B1 (fr) | 1996-03-08 |
Family
ID=9453315
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
FR9314242A Expired - Fee Related FR2713231B1 (fr) | 1993-11-29 | 1993-11-29 | Procédé de valorisation de mélanges de matières plastiques PVC/PET, et produit obtenu. |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
FR (1) | FR2713231B1 (fr) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP4103649A4 (fr) * | 2020-02-10 | 2024-06-19 | Eastman Chemical Company | Matières plastiques usées traitées |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE1955902A1 (de) * | 1969-11-06 | 1971-05-13 | Bayer Ag | Neue Polyester mit Hydroxylendgruppen,ein Verfahren zu ihrer Herstellung sowie ihre Verwendung bei der Herstellung von Polyurethankunststoffen |
DD125516A3 (fr) * | 1972-11-10 | 1977-04-27 | ||
EP0530169A1 (fr) * | 1991-08-27 | 1993-03-03 | Petrofina S.A. | Procédé de conversion de polymères |
-
1993
- 1993-11-29 FR FR9314242A patent/FR2713231B1/fr not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE1955902A1 (de) * | 1969-11-06 | 1971-05-13 | Bayer Ag | Neue Polyester mit Hydroxylendgruppen,ein Verfahren zu ihrer Herstellung sowie ihre Verwendung bei der Herstellung von Polyurethankunststoffen |
DD125516A3 (fr) * | 1972-11-10 | 1977-04-27 | ||
EP0530169A1 (fr) * | 1991-08-27 | 1993-03-03 | Petrofina S.A. | Procédé de conversion de polymères |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP4103649A4 (fr) * | 2020-02-10 | 2024-06-19 | Eastman Chemical Company | Matières plastiques usées traitées |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
FR2713231B1 (fr) | 1996-03-08 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP2536810B1 (fr) | Procede de preparation d'oligomeres telecheliques a partir de dechets pneumatiques | |
CA2162319A1 (fr) | Melanges de polymeres comprenant un polymere halogene, compatibilises par un polyester aliphatique greffe | |
ITMI20081900A1 (it) | Uso di polimeri termoplastici fluorurati come additivi per polimeri idrogenati | |
WO2011001127A1 (fr) | Esters gras de cellulose, procede de synthese et utilisations | |
EP2831136B1 (fr) | Polymères, leur procédé de synthèse et compositions les comprenant | |
AU2005285271B2 (en) | Single solvent polymer extraction methods | |
EP3917641A1 (fr) | Procédé de production d'un polyester téréphtalate intégrant un procédé de dépolymérisation | |
FR2798934A1 (fr) | Procede de recyclage d'articles a base de polymeres vinyliques | |
FR2459809A1 (fr) | Procede de preparation de polyesters contenant de faibles quantites d'ethers formes comme sous-produits et polyesters ainsi obtenus | |
Buchanan et al. | The influence of degree of substitution on blend miscibility and biodegradation of cellulose acetate blends | |
US5780520A (en) | Leaching contaminants from post-consumer for reuse in food-contact applications | |
Mehta et al. | Benzyl ester of dehydrated castor oil fatty acid as plasticizer for poly (vinyl chloride) | |
KR20230101856A (ko) | 장쇄 지방족 중축합물의 분해가능한 폴리머 블렌드 | |
EP2999690A1 (fr) | Produits ether-esters acryles multifonctionnels, procédé de préparation et compositions réticulables liées | |
EP2657268A1 (fr) | Polyuréthane pour revêtements non aqueux à base de polyester gras hydroxylé biosourcé, modifié à la colophane. | |
FR2713231A1 (fr) | Procédé de valorisation de mélanges de matières plastiques PVC/PET, et produit obtenu. | |
EP2432813B1 (fr) | Stereocomplexes de poly-l-lactide urethane et de poly-d-lactide urethane et procede d'obtention | |
FR2526029A1 (fr) | Polyester dont le constituant monomere alcool polyatomique est au moins partiellement de 1,2 butanediol | |
FR2877949A1 (fr) | Procede d'epuration d'une solution de matiere plastique | |
ITMI932578A1 (it) | Poliesteri fluoromodificati aventi migliorata processabilita' | |
Lim et al. | Extending the high-performing boundaries of a fully bio-based thermal shrinkage film targeted for food packaging applications | |
WO2005073303A1 (fr) | Procede de solubilisation du polystyrene expanse | |
US4801632A (en) | Cellulose ester moulding materials with improved toughness | |
WO2021005205A1 (fr) | Matiere plastique à haute teneur en pla comprenant du ppgdge | |
DiNoia et al. | Solubility and phase behavior of PEP binders in supercritical carbon dioxide |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
ST | Notification of lapse |