Effet du traitement à la gélatine sur la déformation de l'étoupe dans la résine

Rapports scientifiques volume 12, Numéro d'article : 18949 (2022) Citer cet article

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L'utilisation potentielle de matériaux gélatineux dans le processus de fabrication de moulage de composites liquides (LCM) a été étudiée, en mettant particulièrement l'accent sur le phénomène de déformation du renforcement. L'adoptabilité de la gélatine comme liant dans un matériau composite avec fibre de verre pour application dans le procédé LCM a été évaluée en analysant la perméabilité et la structure microscopique de la fibre de verre recouverte de gélatine. Pour évaluer la déformation du câble, la perméabilité du mat de fibre de verre unidirectionnel non frisé a été évaluée à différents débits pouvant être appliqués dans le procédé LCM. Une hystérésis de la perméabilité a été observée à mesure que le débit augmentait et diminuait, ce qui indique une déformation du câble. La perméabilité du mat de fibres de verre traité à la gélatine présente une variation relativement plus faible que celle de la fibre de verre non traitée au même débit. La déformation de l'étoupe dans les mats de fibres de verre non frisés non traités et traités à la gélatine à différents débits a été évaluée par analyse microscopique et quantifiée à l'aide de l'indice d'épaisseur de l'étoupe. Des variations relativement plus faibles de la perméabilité et des changements minimes dans l'épaisseur du câble du mat de fibres de verre traité à la gélatine ont été observés par analyse microscopique, indiquant que la gélatine maintenait efficacement la structure de liaison du mat de fibres de verre.

La demande continue pour la mise en œuvre pratique de fibres hautes performances dans les structures a conduit à un intérêt continu pour les composites renforcés de fibres à haute résistance. Les matériaux composites tels que les composites renforcés de fibres de verre et de fibres de carbone ont été largement utilisés pour les structures et les équipements dans les industries du transport maritime, de l'aviation et de l'automobile1, où l'analyse de la relation entre les caractéristiques de conception et les performances structurelles est nécessaire pour garantir la sécurité des matériaux. conceptions structurelles2,3,4. Les problèmes de déformation des renforts ont attiré l’attention des chercheurs dans le domaine de la fabrication de composites. Les problèmes de déformation des renforts dans la fabrication des composites sont liés à l'imprégnation de la fibre, à l'arrachement des fibres, au décollement et à la cavitation de la matrice pendant le processus de moulage du composite. Cependant, un matériau qui agit comme liant dans le processus de fabrication doit empêcher la déformation des fibres pendant le processus de moulage du composite.

L’adoptabilité de la gélatine dans les matériaux composites a été largement rapportée. Narbat et al.5 ont étudié l’utilisation d’échafaudages composites d’hydroxyapatite et de gélatine pour imiter la composition minérale et organique des os naturels. Yan et al.6 ont produit des nanofibres de mélange de poly(acide L-lactide)-gélatine (PLLA-gélatine) par électrofilage, tandis que Wang et al.7 ont produit des échafaudages tubulaires composés de fibres de polylactide (couche extérieure) et de fibres de fibroïne de soie-gélatine ( couche intérieure) par électrofilage. Balaji et al.8 ont fabriqué des échafaudages tridimensionnels avec une matrice poreuse interconnectée utilisant de la kératine, du chitosane et de la gélatine, où des composites poreux kératine-gélatine (KG) et kératine-chitosane (KC) ont été utilisés comme matières premières. La mise en œuvre pratique des fibres de gélatine comme matériau de suture réticulé a été explorée par Nagura et al.9. Diverses approches pour produire des fibres de gélatine ont été explorées. Fan et al.10 ont produit des fibres mélangées d'alginate et de gélatine en faisant tourner une solution de matières premières à travers une filière de type viscose dans un bain coagulant contenant du CaCl2 aqueux et de l'éthanol. Kozlowska et al.11 ont développé des composites tridimensionnels de collagène/gélatine/hydroxyéthylcellulose et des microsphères chargées de gélatine et de collagène/gélatine. La production et l’application de matières gélatineuses en sont encore à leurs débuts. La mise en œuvre ultérieure repose sur l'optimisation des propriétés des matériaux pour des applications spécifiques.

Des composites de fibres de carbone et de gélatine ont été développés à l'aide de techniques de coulée au solvant et d'imprégnation en solution, où les propriétés mécaniques (résistance et module à la traction, allongement à la rupture et résistance au cisaillement) ont été ajustées en fonction de la fraction volumique des fibres et de la teneur en glycérol (plastifiant). , la teneur en gélatine et la forme des fibres12. Rodríguez-Castellanos et al.13 ont évalué l'utilisation d'amidon de maïs hydrolysé-gélatine comme matrice de base avec (5 % en poids) et sans renfort en fibres de cellulose pour former des récipients par extrusion-soufflage. Hanani et al.14 ont évalué les propriétés mécaniques et barrières de films composites fabriqués en combinant de la gélatine avec de l'huile de maïs, à l'aide d'une extrudeuse co-rotative à double vis. En outre, Zaman et Beg15 ont évalué les propriétés fondamentales des biocomposites de polycaprolactone (PCL) laminés avec un film de gélatine avec différentes teneurs en gélatine et ont étudié l'effet du rayonnement gamma après un prétraitement à l'acrylate de 2-éthylhexyle (EHA). Les études ci-dessus démontrent l'applicabilité potentielle de la gélatine dans les matériaux composites.