L’effet fragilisant d’agents compatibilisants dans les mélanges de polymères incompatibles à faible concentration, à base de polypropylène recyclé

Brittle effect of compatibilizing agents in incompatible recycled polypropylene-based low concentration blends

Ecole des Mines de Douai, Département Technologie des Polymères et Composites, Douai

Résumé

Le recyclage des pièces en plastique issues de véhicules hors d’usage impose un tri par matière relativement coûteux. Il faut donc accepter de recycler des polymères mélangés. Dans la grande majorité des cas, les polymères de natures différentes sont incompatibles. Pour pallier l’importante perte constatée sur les propriétés mécaniques de ces mélanges, l’utilisation d’agents compatibilisants est recommandée, car très souvent efficace. Dans le cas présent, cependant, la faible quantité de polyamide (composant minoritaire considéré comme impureté) introduite dans un polypropylène (matrice) bouleverse les mécanismes de compatibilisation classiques. Le mélange se comporte plutôt comme un polymère chargé que comme un mélange hétérogène de thermoplastiques. En conséquence, l’introduction d’un agent compatibilisant provoque certes une émulsification et un renforcement de la cohésion aux interfaces, mais ce dernier, qui conduisait, dans les mélanges équilibrés, à une amélioration des propriétés mécaniques globales, très affectées par la mise en présence de deux polymères incompatibles, conduit ici à une fragilisation que l’on peut rapprocher de celles qui s’opèrent sur des composites aux fibres de verre ensimées. On montre qu’il se produit un décalage de la température de transition ductile - fragile dans les mélanges à faible concentration avec compatibilisant, dérive qui explique la fragilisation à température ambiante.

Abstract

In order to recycle plastic parts from scraped cars, it is necessary to separate the different materials, which is rather expensive. Recycling blended polymers could be a solution. Polymers of different natures are often incompatible, which causes huge losses on the blends’ mechanical properties. To lower these losses, compatibilizing agents have been used very successfully. However, a low quantity of another polymer - polyamide for instance - introduced in a polypropylene matrix can make the compatibilization mechanism different. The blend seems to behave like a filled polymer rather than like a heterogeneous thermoplastics blend.

Normally, adding a compatibilizer in an incompatible but well balanced blend usually makes the minority phase disperse and the interface get stronger, which globally induces an increase of the mechanical properties. But in our case, when the concentration of the second component of the blend is really low, the compatibilizer seems to make the blend more rigid and more brittle. This phenomenon is close to what happens when adding a coating to glass fibre filled composites. Moreover, the brittle - ductile transition, which has been defined elsewhere [8], shifts to higher temperatures : this may confirm the fact that the blend becomes more brittle at ambient temperature.