Une nouvelle étude a comparé l'efficacité de renforcement de la fibre de feuille d'ananas (PALF) et de la fibre de lin cultivée dans des composites de poly (succinate de butylène). Le PALF, une alternative moins explorée mais potentiellement durable, a surpassé le lin à 20 % en poids, démontrant son potentiel dans les biocomposites hautes performances et s'alignant sur les objectifs environnementaux.

L'objectif de cette recherche s'articule autour d'une exploration complète des capacités de renforcement de deux fibres naturelles distinctes, à savoir la fibre de feuille d'ananas (PALF) et la fibre de lin cultivée, dans le contexte de composites unidirectionnels de poly(butylène succinate) (PBS). L'objectif principal est de discerner et de comparer l'efficacité mécanique de ces fibres en tant que renforts potentiels dans les composites polymères.

Le lin, réputé pour ses propriétés mécaniques robustes, est une référence en comparaison avec le PALF, qui représente une alternative moins étudiée mais potentiellement durable. Pour évaluer systématiquement leurs performances, des fibres courtes d'une longueur de 6 mm ont été incorporées dans les composites à différents pourcentages en poids, notamment à des niveaux de 10 % et 20 %.

Le processus de fabrication impliquait un mélange dans un broyeur à deux rouleaux, puis la création de feuilles préimprégnées alignées uniaxialement qui étaient ensuite moulées par compression en matériaux composites. Les formulations composites à 10 % en poids de PALF et de lin présentaient des courbes contrainte-déformation remarquablement similaires, suggérant des comportements mécaniques comparables à cette concentration.

Cependant, l’étude a pris une tournure intrigante au niveau de 20 % en poids, où le PALF a surpassé de manière inattendue le lin malgré ses propriétés de traction intrinsèquement inférieures. Ce résultat inattendu a incité à une enquête plus détaillée sur les caractéristiques mécaniques du PALF au niveau de 20 % en poids. Les composites PALF/PBS ont démontré des propriétés mécaniques impressionnantes, atteignant une résistance à la flexion de 70,7 MPa, un module de flexion de 2,0 GPa et une température de déformation thermique de 107,3°C.

En revanche, les composites équivalents lin/PBS présentaient des valeurs légèrement inférieures, avec une résistance à la flexion de 57,8 MPa, un module de flexion de 1,7 GPa et une température de déformation thermique de 103,7°C. Cette analyse comparative fournit des informations précieuses sur le potentiel du PALF en tant que matériau de renforcement, en particulier à des concentrations plus élevées.

En complément de l'analyse mécanique, des figures de pôles de rayons X ont été utilisées pour évaluer les orientations de la matrice dans les composites PALF/PBS et lin/PBS. Les résultats ont révélé des orientations de matrice similaires, indiquant que l'intégrité structurelle globale des composites était comparable malgré les différences de type de fibre.

Un examen plus approfondi impliquait l'examen des fibres extraites pour élucider les différences dans le comportement à la rupture. Cette analyse microscopique a dévoilé des caractéristiques distinctes dans les modèles de fracture des fibres de PALF et de lin, mettant en lumière les mécanismes sous-jacents influençant leurs performances mécaniques.

En conclusion, cette recherche souligne le potentiel important du PALF en tant qu’option de renforcement durable pour les biocomposites hautes performances. La supériorité inattendue du PALF à des concentrations plus élevées remet en question les hypothèses conventionnelles sur ses propriétés de traction par rapport au lin.

Encourager l'adoption du PALF dans les matériaux composites élargit non seulement le répertoire d'alternatives durables, mais s'aligne également sur des objectifs environnementaux plus larges, en promouvant le développement de matériaux respectueux de l'environnement et mécaniquement robustes pour diverses applications.

L'article est publié dans la revue Polymers .

Plus d'informations : Taweechai Amornsakchai et al, Étude comparative du poly (succinate de butylène) renforcé de fibres de feuilles de lin et d'ananas :effet de la teneur en fibres sur les propriétés mécaniques, Polymères (2023). DOI :10.3390/polym15183691

Fourni par l'Université de Newcastle à Singapour