Le recyclage des élastomères est devenu important pour des raisons environnementales et financières. Une forme de recyclage consiste à dévulcaniser l’élastomère afin de le réintroduire comme matière première. Il s'agit d'un processus délicat car l'objectif est de rompre le réseau polymère en brisant les ponts soufre sans endommager les chaînes polymères. Ce travail vise à étudier un procédé de dévulcanisation appelé "High Shear Mixing" (HSM). Une machine a été conçue, construite et instrumentée. Dans le procédé HSM, l’élastomère est cisaillé entre deux cônes ayant des géométries spécifiques. Pendant ce cisaillement, la matière est auto-chauffée, un système de refroidissement limite l’augmentation de température. Les objectifs de l’étude étaient de mieux comprendre le procédé et les processus physiques, de déterminer un paramètre procédé pour suivre l’évolution de la matière au cours du traitement et d’optimiser le procédé. Notre analyse a mis en évidence 2 paramètres: la température de l’élastomère et l'énergie consommée au cours du procédé. Cette énergie peut être corrélée au degré de dévulcanisation qui est mesuré par des analyses physico-chimiques. L’activation des surfaces d’élastomère créées pendant le traitement a été mis en évidence. Un modèle physique de l'évolution du réseau polymère est proposé. Pour valider l'efficacité du recyclage, l'effet de l'ajout de différentes fractions de la matière traitée dans la même formulation de matière première a été testé. Une méthode Taguchi a été utilisée pour concevoir les formulations et les facteurs HSM à tester. Les mélanges reformulés ont été vulcanisés et leurs propriétés ont été analysées. / The recycling of rubber in the industry has become highly important due to environmental and financial reasons. A recycling approach is to devulcanize the rubber in order to reintroduce it as a raw material. This is a challenging process since the objective is to rupture the rubber network by breaking sulfur bridges without damaging the polymer chains. This work aims to study a devulcanization process known as “High Shear Mixing” (HSM). A machine was designed, built and instrumented with the purpose of studying the different phenomena occurring during the devulcanization process. During the treatment, the rubber is sheared between two cones with special geometries. During this shearing the treated rubber is self-heated, a cooling system prevents the rubber degradation due to excessive heat. The objectives were to better understand the process and the physics behind, to determine a process parameter to follow the rubber evolution and to optimize the treatment. Our analysis highlighted 2 parameters: the rubber temperature and the specific mechanical energy consumed during the process. This energy can be correlated to the degree of devulcanization of the rubber which is measured by means of physicochemical analyses. An optimal state of surface activation on the treated rubber was also described. A physical model of the rubber network evolution along the HSM treatment is proposed. To validate the recycling efficiency, the effect of adding different fractions of treated rubber in the same raw material formulation was tested. A Taguchi method was used to design formulations and HSM factors to be tested. Reformulated mixtures were vulcanized and rubber properties were analyzed.

Thesis (Ph. D.)--University of Washington, 1998. / Vita. Includes bibliographical references (leaves [210]-223).

Cette thèse a consisté à étudier la réaction d'acétalisation en milieu aqueux de l'alcool polyvinylique (PVA) par un aldéhyde non hydrosoluble à longue chaîne alkyle (10-14 carbones) porteur d'une fonctionnalité vinyle en bout de chaîne, pour des conditions spécifiques : concentration en polymère de 8 % massique et degrés d'acétalisation (DA) faibles (<5,6 mol%). L'objectif de cette réaction de greffage est l'obtention de films obtenus par évaporation de solvant ayant une fonctionnalité de surface. L'influence des paramètres de réaction (concentration en réactifs, pH) sur la cinétique a été étudiée sur un composé modèle, le pentane-2,4-diol, puis sur le PVA. Une méthode de dosage par RMN 1H a permis d'identifier et de quantifier les composés en présence dans le milieu de réaction.Un objectif de la thèse a été de maximiser le DA en conservant une viscosité adéquate pour un procédé d'enduction. Pour cela, l'impact du greffage par le 10-undécénal sur l'organisation et les propriétés rhéologiques des solutions d'un PVA référence à 8 % massique a été étudié en premier lieu jusqu'à un DA de 1,85 mol%. Une méthode de quantification de faibles quantités de groupements vinyle en surface des films de PVA acétalisé a permis d'étudier leur orientation en surface pour une gamme de DA de 0 à 1,48 mol%.L'influence de la masse molaire du PVA et de la longueur de chaîne alkyle de l'aldéhyde sur la cinétique d'acétalisation et son impact sur la viscosité des solutions ont également été étudiés. L'utilisation d'un PVA de masse molaire plus faible apparait être un moyen efficace de maximiser le DA tout en conservant une viscosité acceptable pour un procédé d'enduction / This PhD work dealt with the study of the acetalization reaction of polyvinyl alcohol (PVA) in aqueous medium by non-water soluble aldehydes bearing long alkyl chains and a vinyl end group such as 10-undecenal in specific conditions: in 8 wt% concentrated PVA solutions and with low acetalization degree (AD) from 0.33 mol% to 5.6 mol%. The main purpose of this grafting reaction is to obtain an activated surface on water casted polymer films. First, the impact of reactants concentrations, pH and reaction atmosphere on the acetalization kinetics was studied with a model compound first, pentane-2,4-diol, then with PVA. A new 1H NMR titration method allowed to carry out in situ quantification of the amount of reactant and of grafted aldehyde.On main objectives of this work was to obtain the highest DA while keeping PVA solutions viscosity as low as possible to keep a sufficiently low solution viscosity for a solvent cast process. The impact of AD by 10-undecenal on PVA solution organization and on the rheological properties of 8 wt% PVA aqueous solutions were investigated first until 1.85 mol% AD. A surface vinyl groups quantification method was developed through chemical labeling of the vinyl groups at the surface of solvent casted PVA films and 1H NMR titration of the labels. This method allowed the study of vinyl groups orientation toward the surface of acetalized PVA films until 1.48 mol% AD.The influence of PVA molar mass and of aldehyde alkyl chain length on acetalization kinetics and solutions viscosity was also studied. The use of a low molar mass polymer appeared to be an efficient way to obtain highly modified films while keeping a low 8 wt% acetalized PVA solution viscosity