Des chercheurs thaïlandais ont été pionniers dans la conversion de bouteilles de lait usagées en PEHD en composites à haute rigidité, en utilisant le renforcement PALF pour une augmentation de 162 % de la résistance à la flexion et de 204 % du module. Ce surcyclage respectueux de l'environnement améliore les propriétés mécaniques tout en séquestrant le carbone, présentant ainsi une voie prometteuse pour des matériaux durables.
Pour atteindre les objectifs de développement durable des Nations Unies en réduisant la fabrication de nouveaux matériaux plastiques et en utilisant des fibres naturelles provenant des déchets agricoles, cette recherche aborde le potentiel de réutilisation des bouteilles de lait en polyéthylène haute densité (PEHD). L'objectif est de créer des composites de haute rigidité et à haute température de distorsion thermique (HDT) grâce au surcyclage.
La matrice composite utilise du polyéthylène haute densité recyclé (rHDPE) obtenu à partir de bouteilles de lait usagées, tandis que les charges de renforcement sont dérivées de déchets de feuilles d'ananas, englobant à la fois des fibres (PALF) et des matériaux non fibreux (NFM). La recherche est publiée dans la revue Polymers .
Pour préparer ces composites, un mélangeur à deux rouleaux est utilisé pour mélanger le rHDPE avec le NFM et le PALF, garantissant ainsi un alignement optimal des charges dans le préimprégné résultant. Ensuite, le préimprégné est superposé et compressé en feuilles composites. L'incorporation de PALF comme charge renforçante joue un rôle central dans l'amélioration significative de la résistance à la flexion et du module du composite rHDPE.
Un résultat particulièrement remarquable est observé avec une teneur en PALF de 20 % en poids, conduisant à une augmentation impressionnante de 162 % de la résistance à la flexion et à une augmentation remarquable de 204 % du module par rapport au rHDPE vierge.
Bien que le composite rHDPE/NFM présente également des propriétés mécaniques améliorées, quoique dans une moindre mesure que le renforcement par fibres, les deux composites subissent une légère réduction de leur résistance aux chocs. Notamment, l'ajout de NFM ou de PALF augmente considérablement la température de distorsion thermique (HDT), élevant les valeurs de HDT à environ 84 °C et 108 °C pour les composites rHDPE/NFM et rHDPE/PALF, respectivement. Ceci contraste fortement avec le HDT à 71°C du rHDPE pur.
De plus, les propriétés globales des deux composites sont encore améliorées en améliorant leur compatibilité grâce à l'utilisation de polyéthylène modifié à l'anhydride maléique (MAPE). L'examen des surfaces de fracture par impact sur les deux composites révèle une compatibilité accrue et un alignement clair des charges NFM et PALF, soulignant les performances améliorées et le respect de l'environnement des composites produits à partir de plastiques recyclés renforcés avec des charges de déchets de feuilles d'ananas.
Les propriétés mécaniques améliorées, en particulier la résistance à la déformation à des températures normales ou élevées, améliorent la faisabilité d'utiliser le produit avec un poids réduit ou une conception plus fine. Ceci est crucial pour des applications telles que les pièces automobiles.
Cette recherche souligne la voie prometteuse de l’utilisation des déchets pour le développement durable des composites, contribuant ainsi à l’objectif plus large de réduction de l’impact environnemental de l’industrie du plastique. Il contribue également à l'élimination du carbone en le séquestrant dans des produits durables.
Le professeur agrégé Kheng Lim Goh, conseiller technique de l'étude PALF-HDPE, considère le recyclage des bouteilles de lait en PEHD avec des fibres de feuilles d'ananas comme une avancée significative. Il est ravi que cette approche transforme des déchets abondants en matériaux composites HDPE à haute rigidité dotés de propriétés mécaniques améliorées, ce qui est prometteur pour diverses industries, notamment le biomédical et l'automobile.
Cependant, pour maintenir une chaîne d'approvisionnement PALF durable pour la production de PEHD à haute rigidité pouvant être appliquée rapidement et à grande échelle, les producteurs d'ananas doivent se préparer et s'adapter aux effets du changement climatique, notamment les précipitations irrégulières, les températures extrêmes, la sécheresse, l'érosion des sols, les mauvaises herbes envahissantes. , et les parasites durables.
Les agriculteurs et les phytologues devraient utiliser les informations provenant des projections climatiques, des modèles de culture et économiques et des données empiriques de terrain pour identifier comment les cultures d'ananas peuvent résister à la sécheresse et à une humidité insuffisante du sol. Ils doivent également explorer des options alternatives pour soutenir la production d'ananas afin de garantir un approvisionnement constant en PALF pour la fabrication de matériaux composites HDPE à haute rigidité.
Plus d'informations : Taweechai Amornsakchai et al, Recyclage de bouteilles de lait en PEHD en composites à haute rigidité et à haute HDT avec des déchets de feuilles d'ananas, polymères (2023). DOI : 10.3390/polym15244697
Fourni par l'Université de Newcastle à Singapour
