Effetto del trattamento con gelatina sulla deformazione del traino nella resina

Rapporti scientifici volume 12, numero articolo: 18949 (2022) Citare questo articolo

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È stato studiato il potenziale utilizzo di materiali gelatinosi nel processo di produzione di stampaggio di compositi liquidi (LCM), con particolare attenzione al fenomeno della deformazione del rinforzo. L'adottabilità della gelatina come legante in un materiale composito con fibra di vetro per l'applicazione nel processo LCM è stata valutata analizzando la permeabilità e la struttura microscopica della fibra di vetro rivestita di gelatina. Per valutare la deformazione del traino, è stata valutata la permeabilità del materassino in fibra di vetro unidirezionale non ondulato a diverse velocità di flusso che potrebbero essere applicate nel processo LCM. È stata osservata un'isteresi della permeabilità all'aumentare e al diminuire della portata, indicativa della deformazione del rimorchio. La permeabilità del feltro di fibra di vetro trattato con gelatina ha mostrato una variazione relativamente minore rispetto a quella della fibra di vetro non trattata alla stessa portata. La deformazione del tow nei tappetini in fibra di vetro non ondulati non trattati e trattati con gelatina a diverse velocità di flusso è stata valutata mediante analisi microscopica e quantificata utilizzando l'indice di spessore del tow. Attraverso l'analisi microscopica sono state osservate variazioni relativamente minori nella permeabilità e cambiamenti minimi nello spessore della stoppa del materassino in fibra di vetro trattato con gelatina, indicando che la gelatina manteneva efficacemente la struttura legante del materassino in fibra di vetro.

La continua richiesta di implementazione pratica di fibre ad alte prestazioni nelle strutture ha portato ad un continuo interesse per i compositi rinforzati con fibre ad alta resistenza. I materiali compositi, come quelli rinforzati con fibra di vetro e fibra di carbonio, sono stati ampiamente utilizzati per strutture e allestimenti nei settori navale, aeronautico e automobilistico1, dove l'analisi della relazione tra le caratteristiche di progettazione e le prestazioni strutturali è necessaria per garantire la sicurezza dei materiali. progetti strutturali2,3,4. I problemi di deformazione del rinforzo hanno attirato l'attenzione dei ricercatori nel campo della produzione di compositi. I problemi di deformazione del rinforzo nella produzione di compositi sono legati all’impregnazione nella fibra, al distacco della fibra, al distacco e alla cavitazione della matrice durante il processo di stampaggio del composito. Tuttavia, un materiale che funge da legante nel processo di fabbricazione dovrebbe prevenire la deformazione delle fibre durante il processo di stampaggio del composito.

L'adozione della gelatina nei materiali compositi è stata ampiamente segnalata. Narbat et al.5 hanno studiato l'uso di impalcature composite di idrossiapatite e gelatina per imitare la composizione minerale e organica delle ossa naturali. Yan et al.6 hanno prodotto nanofibre di poli (l-lattide acido)-miscela-gelatina (PLLA-gelatina) tramite elettrofilatura, mentre Wang et al.7 hanno prodotto impalcature tubolari composte da fibre di polilattide (strato esterno) e fibre di fibroina-gelatina di seta ( strato interno) tramite elettrofilatura. Balaji et al.8 hanno fabbricato impalcature tridimensionali con una matrice porosa interconnessa utilizzando cheratina, chitosano e gelatina, dove come materie prime sono stati utilizzati compositi porosi cheratina-gelatina (KG) e cheratina-chitosano (KC). L'implementazione pratica delle fibre di gelatina come materiale di sutura reticolato è stata esplorata da Nagura et al.9. Sono stati esplorati vari approcci per la produzione di fibre di gelatina. Fan et al.10 hanno prodotto fibre miste di alginato e gelatina filando una soluzione di materie prime attraverso una filiera di tipo viscosa in un bagno di coagulazione contenente CaCl2 acquoso ed etanolo. Kozlowska et al.11 hanno sviluppato compositi tridimensionali di collagene/gelatina/idrossietilcellulosa e microsfere caricate con gelatina e collagene/gelatina. La produzione e l'applicazione di materiali gelatinosi sono ancora nelle fasi iniziali. Un'ulteriore implementazione si basa sull'ottimizzazione delle proprietà del materiale per applicazioni specifiche.

I compositi di fibre di carbonio e gelatina sono stati sviluppati utilizzando tecniche di colata con solvente e di impregnazione in soluzione, in cui le proprietà meccaniche (resistenza e modulo di trazione, allungamento a rottura e resistenza al taglio) sono state regolate in base alla frazione volumetrica della fibra, al contenuto di glicerolo (plastificante) , contenuto di gelatina e forma di fibre12. Rodríguez-Castellanos et al.13 hanno valutato l'uso di gelatina di amido di mais idrolizzato come matrice di base con (5% in peso) e senza rinforzo in fibra di cellulosa per formare contenitori tramite estrusione-soffiaggio. Hanani et al.14 hanno valutato le proprietà meccaniche e di barriera dei film compositi prodotti combinando gelatina con olio di mais, utilizzando un estrusore corotante bivite. Inoltre, Zaman e Beg15 hanno valutato le proprietà fondamentali dei biocompositi di policaprolattone (PCL) laminato con film di gelatina con contenuti di gelatina variabili e hanno studiato l'effetto delle radiazioni gamma dopo il pretrattamento con 2-etilesil acrilato (EHA). Gli studi di cui sopra dimostrano la potenziale applicabilità della gelatina nei materiali compositi.