Physico-chemical properties of carbon fibers recycled by steam-thermolysis of PEEK matrix composites and composite wastes mixture

Propriétés physico-chimiques de fibres de carbone issues du recyclage par vapo-thermolyse de composites à matrices PEEK et de mélange de composites

Pauline Fontaine (1) , O. H. Margoto (2) , Elsa Weiss-Hortala (3) , Yannick Soudais (3) , V. Botaro (2) , J. M. F. Paiva (2)

1 ADEME - Agence de l'Environnement et de la Maîtrise de l'Energie
2 UFSCar - Federal University of São Carlos
3 RAPSODEE - Centre de recherche d'Albi en génie des procédés des solides divisés, de l'énergie et de l'environnement

Global demand for Carbon Fiber Reinforced Polymers (CFPR) has increased significantly in last decade. At the same time, more and more composite waste is generated each year. Many methods of recycling composites tend to develop in order to recover carbon fiber. In this study, the pyrolysis and steam-thermolysis processes were usedto recycle mixture of composites and PEEK heat-resistant matrix composites respectively. The thermal behavior of these materials was preliminarily characterized by ATG / ATD. The recycled carbon fibers (rCF) from the mixture and PEEK were analyzed by SEM and single-filament test.Recycling efficiency was also estimated by the rate of resin degradation and the retention rate of mechanical properties. The conclusion of the first test on mixture is that pyrolysis does not allow to degrade the thermoresistant matrix. The test on PEEK, proved the effectiveness of the process of steam-thermolysis on this type of composites.

La demande de polymères renforcés de fibres de carbone (CFPR) a considérablement augmenté cette dernière décennie. Parallèlement à cette forte croissance, de plus en plus de déchets de composites sont générés chaque année. De nombreuses méthodes de recyclage des composites tendent à se développer afin de récupérer la fibre de carbone. Dans cette étude, les procédés de pyrolyse et de vapo-thermolyse ont été respectivement utilisés pour recycler des mélanges de composites et des composites à matrice thermorésistante PEEK. Le comportement thermique de ces matériaux a préliminairement été caractérisé par ATG/ATD. Les fibres de carbone recyclées (rCF) issues des mélanges et du PEEK ont été analysées par MEB et traction mono-filament. L’efficacité du recyclage a également été estimée grâce au taux de dégradation de la résine ainsi que le taux de conservation des propriétés mécaniques. Le premier test sur mélange nous a permis de conclure que la pyrolyse ne permet pas de dégrader complétement les matrices thermorésistantes. Le test sur PEEK a prouvé l’efficacité du procédé de vapo-thermolyse sur ce type de composites.

Mots clés: Composites; Carbon fiber; Steam-thermolysis; Recycling

Mots clés: Composites; Fibre de carbone; Vapo-thermolyse; Recyclage

Domaines: Matériaux et structures en mécanique [physics.class-ph]

Pauline Fontaine, O. H. Margoto, Elsa Weiss-Hortala, Yannick Soudais, V. Botaro, et al.. Propriétés physico-chimiques de fibres de carbone issues du recyclage par vapo-thermolyse de composites à matrices PEEK et de mélange de composites. JNC 21 : Journées Nationales sur les Composites 2019, École Nationale Supérieure d'Arts et Métiers (ENSAM) - Bordeaux, Jul 2019, Bordeaux, Talence, France. 10 p. ⟨hal-02421104⟩