Les matériaux composites thermoplastiques offrent un potentiel significatif pour la création de structures plus légères, réparables et recyclables. Cependant, leur fabrication est freinée par la forte viscosité des matrices polymères à l'état fondu, rendant difficile l'imprégnation homogène des renforts fibreux continus. Dans une démarche de réduction de l'impact environnemental, une thèse explore une stratégie originale : la valorisation du polyéthylène téréphtalate recyclé (rPET), issu de déchets post-consommation, comme matrice pour des composites thermoplastiques élaborés par voie solvant.
Les travaux s'appuient sur un procédé de dissolution-précipitation. Il permet de dissoudre le PET dans un solvant adapté, d'imprégner un renfort fibreux avec la solution obtenue, puis de précipiter le polymère directement au sein du renfort à l'aide d'un non-solvant. Cette méthode vise à limiter les étapes de transformation à haute température et à faciliter la pénétration de la matrice dans les structures fibreuses. Les défis scientifiques ont été abordés à différentes échelles : celle du polymère récupéré, de la solution d'imprégnation, du renfort fibreux et du procédé continu.
Dans un premier temps, la récupération du PET par voie solvant a été étudiée. Les paramètres de solubilité de Hansen et les mécanismes de séparation de phase ont permis de sélectionner des couples solvant/non-solvant. Le système Hexafluoroisopropanol (HFIP)/éthanol a été retenu, permettant une dissolution du PET à température ambiante tout en préservant ses propriétés. Les mécanismes d'imprégnation ont ensuite été analysés à partir des propriétés physico-chimiques des solutions HFIP/PET, en étudiant la densité, la viscosité et la tension de surface en lien avec les cinétiques de montée capillaire dans des renforts de fibres de carbone.
Ces résultats ont conduit à la conception et à l'optimisation d'une ligne pilote d'imprégnation continue pour fabriquer des tapes carbone/rPET. Le procédé a ensuite été transposé à des renforts biosourcés en fibres de lin. Les propriétés de surface des fibres, du PET et des solutions ont été caractérisées pour comprendre les interactions interfaciales. Deux architectures de lin ont été comparées, montrant l'influence de la géométrie du renfort sur la morphologie des tapes et les propriétés mécaniques des composites.
La circularité du procédé a également été évaluée par plusieurs cycles de fabrication, redissolution de la matrice PET et récupération des fibres de lin. Les analyses indiquent que les fibres récupérées conservent leurs propriétés, démontrant le potentiel d'un procédé réversible associant matrice recyclée, renfort biosourcé et stratégie de fin de vie intégrée.
