Investigation of dielectric properties of recycled polyolefins

Résumé

Cette thèse étudie le comportement diélectrique des polyoléfines recyclées postconsommation, en particulier le polyéthylène haute densité recyclé et les mélanges recyclés de polyéthylène–polypropylène, en vue d'une utilisation potentielle dans des applications d'isolation électrique. L'étude comprend une évaluation détaillée de leurs propriétés diélectriques, thermiques et chimiques dans diverses conditions, notamment à l'état sec, humide et non traité. Le mélange avec du HDPE vierge a été utilisé comme stratégie pour évaluer s’il pouvait améliorer les performances diélectriques des matériaux recyclés. La caractérisation chimique a révélé la présence d’impuretés organiques et inorganiques dans le PE recyclé et les mélanges PE–PP, ce qui a fortement affecté leur comportement diélectrique. Ces impuretés ont entraîné des pertes diélectriques jusqu’à 24 à 28 fois supérieures à celles du HDPE vierge à 60 Hz et ont influencé la rigidité diélectrique. Le HDPE recyclé a montré une rigidité diélectrique de 115 kV/mm, contre 128 kV/mm pour le HDPE vierge, ce qui indique que les impuretés de grande taille ont un impact négatif sur les performances diélectriques. L’absorption d’humidité affecte de manière significative le comportement diélectrique des polyoléfines recyclées. Les résultats montrent que le pic de relaxation se déplace vers des fréquences plus élevées dans les échantillons humides, avec une augmentation notable des pertes diélectriques aux hautes fréquences et une diminution à basses fréquences. À 60 Hz, la perte diélectrique du PE–PP recyclé humide était 71 fois plus élevée que celle du HDPE vierge non traité, tandis que le HDPE humide ne montrait qu’une augmentation de 2 fois, ce qui souligne la plus grande sensibilité à l’humidité du matériau recyclé. Le mélange de polyoléfines recyclées avec du HDPE vierge améliore significativement leurs performances diélectriques. Même une faible addition de HDPE vierge, comme 15 %, a permis de réduire les pertes diélectriques jusqu’à 40 %, tandis qu’un ajout de 50 % a réduit les pertes jusqu’à près de 70 % et a amélioré la rigidité diélectrique. Cette stratégie permet d’atténuer efficacement les effets négatifs des impuretés et rend les matériaux recyclés plus adaptés aux applications d’isolation.

Date	23 oct. 2025
langue originale	Anglais américain
Établissement diplômant	École de technologie supérieure
Superviseur	Éric David (Directeur(-trice)) & Nicole R. Demarquette (Codirecteur(-trice))