Essai de solubilisation dupolyethylene terephtalate en vue de fabriquer un composite PET/ARGILE

Le plastique est utilisé dans plusieurs domaines de l’industrie, de la santé, de l’art, de la culture, dans le transport, dans l’enseignement, l’informatique, etc… Il existe plusieurs types de plastiques à savoir le Polyvinyle chlorure, le Polyamide, le Polycarbonate, le Polyéthylène Basse Densité, le Polyéthylène Haute Densité, le Polyéthylène Téréphtalate, etc. Actuellement, Madagascar utilise beaucoup de matières fabriquées en plastique. Le plastique, en général, constitue les matières les plus utilisées au quotidien. Madagascar ne dispose pas encore d’unité de traitement des déchets. Alors la présence de ces déchets dans les villes pourrait contribuer à la dégradation de l’environnement. Le plastique sous forme de Polyéthylène téréphtalate est utilisé presque quotidiennement. Malgré sa biodégradabilité, ces déchets plastiques sont l’un des problèmes primordiaux et majeurs pour l’environnement et la santé. La politique adoptée par l’Etat Malgache pour la réduction de la fabrication et de l’utilisation des matières en plastique ne sont pas encore satisfaisantes et surtout insuffisantes pour diminuer ces déchets nuisibles. En effet, l’Etat Malgache a déjà pris la décision de n’utiliser que les plastiques biodégradables pour l’emballage des produits de consommation. Mais cela ne suffit pas, il faut trouver des moyens pour les recycler et les revaloriser.

POLYETHYLENE TEREPHTALATE

Un matériau est appelé plastique, qu’il est synthétique, quand après avoir été modifié par une action interne ou externe, il conserve la forme acquise après la fin de cette action. Il vient du mot grec plastikos qui signifie modelable.

Les plastiques sont fabriqués à partir du pétrole, des êtres vivants. Ils sont constitués de molécules géantes, appelées macromolécules ou polymères, elles-mêmes d’une répétition de monomères. Les monomères sont de molécules organiques aussi qui constituent essentiellement de C, H, O et N.

Le polymère le plus courant est le polyéthylène téréphtalate (PET), la molécule de PET est formée de l’association en chaines du motif –CH2-CH2- provenant de l’éthylène C2H4 .

Historiques

Le premier plastique est issu de la cellulose et a été découvert en 1869 par les frère Hyatt.

❥ Le PVC a été découvert par accident à au moins deux occasions au cours du XIXe siècle, d’abord en 1838 par Henri Victor Regnault et en 1972 par Eugen Baumann. Dans les deux cas, le polymère est apparu comme un solide blanc dans des bouteilles des Chlorure de Vinyle après qu’elles aient été exposées à la lumière solaire.
❥ En 1889, le chimiste français Jean-Jacques Trillat obtient de la galalithe en durcissant la caséine du lait. Cette matière, plus dure que la corne, sera ensuite utilisée pour fabriquer les boules de billard ainsi que d’autres articles courants (boutons, bijoux, fantaisie, stylos).
❥ La bakélite plastique100% synthétique a été obtenue par hasard en 1907 à partir du phénol et du formol, par le chimiste belge Léon Baekeland.
❥ PA (polyamide) a été synthétisé pour la première fois en 1941 par Wallace Carothers. Il a été très rapidement utilisé dans l’industrie textile, en particulier pour la fabrication des toiles de parachute. Ce matériau est connu dans le marché sous le nom de Nylon (l’acronyme de Now You Lose Old Nippon). Aujourd’hui il y a plusieurs types de polyamides caractérisés par la température de fusion.
❥ Le PTFE (polytétra-Fluoréthylène), sous le nom commercial TEFLON a été découvert par Roy J. Plunkett en 1938 et qui fut introduit commercialement en 1949.
❥ Le PC (Polycarbonate) a été découvert en 1953 par trois chercheurs : Schnell, Bottenbruch et Krimm. Sa première mise sur le marché date de 1958.
❥ Le Polyéthylène (PE) [3] est un des polymères les plus simples et les moins chers.

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C’est un plastique inerte et le plus employé, il compose notamment de la moitié des emballages. Suivant la méthode de polymérisation, le PE peut être classé en plusieurs types :

➤ Polyéthylène basse densité ou PEBD (LDPE en anglais pour Low Density Polyethylene) inventé en 1933 par EW Fawcett et RO Gibson.
➤ En 1941 : la découverte de polyéthylène téréphtalate (PET) et de silicones (SI), ce sont des thermostables dotés de propriétés antiadhésives et sont utilisés dans les industries électriques, aéronautiques et du biomédical.
➤ Polyéthylène à Ultra Haut Poids Moléculaire ou PE-UHPM (UHMWPE en anglais pour Ultra Hight Molecular Weight Polyethelene).
➤ Poly éthylène Linéaire à Basse Densité ou PE- BEL (LLDPE en anglais pour Linear Low Density Polyethylene).
➤ Polyéthylène Haute Densité ou PEHD (HDPE en anglais pour High Densité Polyéthylène) synthétisé en 1953 par le chimiste allemand Karl Ziegler.

❥ Vers l’année 2000 : un fort développement des polymères conducteurs intrinsèques a été constaté. Depuis une trentaine d’années, les voitures, les trains et les articles électroménagers (machines à laver…) n’ont cessé de s’alléger en métal et de gagner en performance grâce à l’apport des matériaux plastiques. De nouveaux plastiques toujours plus respectueux de l’environnement (recyclage et biodégradabilité améliorés), moins dépendants du pétrole, thermostables, plus transparents, incassables, ininflammables ou originaux sont en voie de développement.

Table des matières

INTRODUCTION GENERALE
PREMIERE PARTIE : SYNTHESE BIBLIOGRAPHIQUE
CHAPITRE I : POLYETHYLENE TEREPHTALATE
I.1. Historiques
I.2. Propriété du PET
I.3. Recyclage
I.3.1. Valorisation énergétique
I.3.2. Valorisation mécanique
I.3.3. Valorisation Chimique
I.4. Utilisations du PET recyclé
CHAPITRE II : MATERIAUX COMPOSITES
II.1. Types des composites
II.2. Renfort
II.3. Argiles
II.3.1. Définition de l’argile
II.3.2. Groupe d’argiles
II.3.2.1. Groupe kaolinite
II.3.2.2. Groupe illite
II.3.2.3. Groupe des SMECTITES
II.4. Fabrication d’un matériau composite PET/argile
II.5. Principe
DEUXIEME PARTIE : MATERIELS ET METHODES
CHAPITRE III : DISSOCIATION DU PET
III.1. Hydrolyse du PET en milieu neutre
III.2. Dissociation du PET en milieu basique
III.3. Dissociation du PET en milieu acide
III.4. Dissociation du PET par l’alcool
CHAPITRE IV : CARACTERISATION ET ANALYSE DES ARGILES
IV.1. Principaux gisement des argiles à Madagascar
IV.2. Traitement de matière première argile
IV.2.1. Analyse Chimique
IV.2.1.1. Analyse par spectrométrie de fluorescence X
IV.2.1.2. Principe de fonctionnement
IV.2.1.3. Condition expérimentale
IV.2.1.4. Mode opératoire
IV.2.2. Analyse physique
IV.2.2.1. Teneur en eau
IV.2.2.2. pH
IV.2.2.3. Conductivité électrique
IV.2.2.4. Turbidité
CHAPITRE V : ELABORATION DU MATERIAU COMPOSITE
V.1. Collecte de matières plastiques et triage
V.2. Expériences au laboratoire
V.2.1. Mode opératoire
V.2.2. Séchage du matériau composite
V.2.3. Lavage du matériau composite
TROISIEME PARTIE : RESULTATS ET DISCUSSIONS
CHAPITRE VI : RESULTATS ET INTERPRETATIONS
VI.1. Solubilité du PET dans la soude
VI.2. Solubilité du PET dans l’acide sulfurique
VI.3. Solubilité dans le phénol
VI.4. Résultats sur l’analyse de l’argile
VI.5. Composite PET/argile
VI.5.1. Résultats obtenus par le séchage
VI.5.2. Lavage du composite par NaOH
VI.5.3. Reprise d’eau du matériau composite séché
VI.6. Analyse de liquide adsorbé
VI.6.1. Analyse par chromatographie ionique
VI.6.2. Analyse par chromatographie en phase gazeuse
VI.6.2.1. Mode opératoire
VI.6.2.2. Résultats obtenus
CHAPITRE VII : DISCUSSIONS
VII.1. Démarche sur l’élaboration du composite
VII.2. Avantage environnemental
VII.3. Avantage économique
VII.4. Recommandations
CONCLUSION GENERALE
REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES
WEBOGRAPHIES
ANNEXES

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