Polymères | Texte intégral gratuit | Étude des propriétés mécaniques, thermiques et cristallines des fibres de Butea Parviflora brutes et traitées à l’hydroxyde de potassium pour les composites polymères verts

Pendant des siècles, les caractéristiques distinctives des fibres naturelles les ont rendues précieuses à diverses fins. Les propriétés des fibres naturelles, y compris leurs attributs mécaniques, physiques et chimiques, dépendent de facteurs tels que le type de fibre spécifique, les espèces végétales dont elles sont issues et les conditions environnementales dans lesquelles elles sont cultivées. Les fibres naturelles sont classées en fonction de leur composition chimique, qui peut être à base de cellulose ou de lignine. Les fibres à base de cellulose telles que le coton, le jute, le lin, le chanvre et le sisal ont une résistance élevée à la traction, une flexibilité appropriée et une faible densité, ce qui les rend adaptées à des applications telles que les textiles, le papier et les composites. Les fibres à base de lignine, telles que les fibres de bois, ont une rigidité et une résistance élevées, ce qui les rend adaptées à des applications telles que les matériaux de construction et les composites. En raison de leur comportement écologique et durable, les fibres naturelles sont progressivement utilisées comme substituts aux fibres synthétiques dans un large éventail d’applications. La moindre densité des composites de fibres naturelles (NFC), ainsi que leurs qualités tribologiques et isolantes avantageuses, pourraient augmenter la capacité de chargement des avions. Boeing et Airbus, deux titans de l’industrie aéronautique, ont déployé des efforts considérables pour en apprendre davantage sur l’utilisation de fibres naturelles dans les intérieurs d’avions. [1].

Les composites de fibres naturelles (NFC) sont des matériaux composites fabriqués à partir d’une combinaison de fibres naturelles et d’un matériau matriciel. Les NFC sont de plus en plus populaires en tant que substitut durable et respectueux de l’environnement aux matériaux composites conventionnels, qui reposent principalement sur des fibres synthétiques. Les fibres naturelles utilisées dans les NFC peuvent provenir de sources végétales, animales ou minérales. Le matériau de matrice peut être fabriqué à partir de divers matériaux tels que des polymères d’origine biologique, des résines thermodurcissables ou des thermoplastiques. La caractérisation des fibres naturelles joue un rôle déterminant dans le développement et l’optimisation de nouvelles applications. Les NFC présentent de nombreux avantages par rapport aux matériaux composites traditionnels. Les propriétés efficaces des fibres naturelles sont la légèreté, le rapport d’aspect élevé, la faible densité, les propriétés insonorisées, thermiques, mécaniques et la biodégradabilité. [2,3,4]. L’effet combiné de la cellulose, de l’hémicellulose, de la lignine et de la cire dicte les propriétés globales des fibres. Cependant, le caractère hydrophile des fibres devient une menace tout en intriguant les fibres dans la fabrication de composites. [5,6]. Des systèmes de séchage par micro-ondes utilisant des lampes halogènes ont été utilisés pour réduire l’absorption d’humidité dans les fibres libériennes. [7]. La liaison interfaciale inadéquate contribue à diminuer les propriétés mécaniques, qui peuvent être influencées par des facteurs tels que l’angle de contact, l’orientation des microfibrilles par rapport à l’axe cellulaire et le module d’Young de la fibre. [8]. En soumettant les fibres à différents traitements, il est possible de faire passer leur nature hydrophile à hydrophobe, ce qui entraîne des performances améliorées et une élimination plus facile. [9,10,11]. Des études dans la littérature démontrent que le traitement alcalin a provoqué des changements notables dans les propriétés mécaniques des renforts. [12,13,14,15]. Plus précisément, les fibres de fruits Borassus traitées aux alcalis ont présenté une augmentation significative de 41 % en résistance à la traction, de 69 % en module et de 40 % en allongement. [16]. L’action de 5 % de NaOH sur les fibres de l’écorce d’Acacia Caesia a éliminé les constituants amorphes et amélioré sa nature de traction. [17]. Les fibres Ijuk traitées au KOH présentent une traction et une rigidité améliorées dans les composites fabriqués [18]. De plus, les fibres naturelles nécessitent généralement des températures de traitement plus basses que les alternatives synthétiques, qui pourraient être renversées en employant des retardateurs de flamme comme les phosphates, les acides phosphoriques, les esters de phosphore fonctionnels N-méthynol, les combinaisons antimoine-halogène, les composés de bore et d’azote. [1]. Les procédés de traitement chimique généralement pratiqués sont le blanchiment, la benzoylation, l’acétylation, le silane, le permanganate, etc.

On pense que la fibre de Butea parviflora (BP) possède la plupart des caractères que l’on trouve dans d’autres fibres de tige découvertes à ce jour, et des recherches limitées ont été menées à ce sujet. L’usine BP a des branches grimpantes fortement entrelacées les unes autour des autres. Les racines sont fortement fixées au sol, offrant ainsi un support mécanique pour retrouver son chemin de croissance. Ils sont dispersés dans toute l’Inde, principalement dans les ghats occidentaux et orientaux et prospèrent largement dans les régions humides et arides. Les fibres utilisées pour la présente étude sont collectées dans le village de Thirunandikarai, district de Kanniyakumari, Tamil Nadu. La caractérisation des fibres BP est nécessaire pour comprendre leurs propriétés et leurs applications potentielles. Les fibres Butea brutes et 0,1 M de fibres Butea traitées au KOH sont préparées pour les procédures de caractérisation, y compris les méthodes de tests physiques, mécaniques, spectroscopiques, thermiques, cristallins, morphologiques et chimiques. Les méthodes de tests physiques impliquent des mesures du diamètre, de la longueur, de la densité et des rapports d’aspect des fibres. Des techniques de tests mécaniques sont utilisées pour évaluer la résistance et la rigidité des fibres, tandis que les caractéristiques spectroscopiques, thermiques, cristallines et morphologiques sont étudiées à l’aide du FTIR, de l’analyse thermogravimétrique (TG-DTA), de la diffraction des rayons X (XRD) et de la microscopie électronique à balayage. études (SEM) [20]. Des méthodes de tests chimiques sont utilisées pour identifier la composition chimique des fibres, y compris la détection d’impuretés et d’extraits. Les données expérimentales indiquent que le BP a le potentiel de servir de matériau de renforcement supérieur dans la formulation de composites durables.