Efeito do tratamento com gelatina na deformação da estopa em resina

Scientific Reports volume 12, Artigo número: 18949 (2022) Citar este artigo

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O potencial uso de materiais de gelatina no processo de fabricação de moldagem de compósitos líquidos (LCM) foi investigado, com foco específico no fenômeno de deformação de reforços. A adotabilidade da gelatina como ligante em um material compósito com fibra de vidro para aplicação no processo LCM foi avaliada através da análise da permeabilidade e estrutura microscópica da fibra de vidro revestida com gelatina. Para avaliar a deformação do cabo, a permeabilidade da manta de fibra de vidro unidirecional não frisada foi avaliada em diferentes vazões que poderiam ser aplicadas no processo LCM. Histerese da permeabilidade foi observada à medida que a vazão aumentava e diminuía, indicativa de deformação do reboque. A permeabilidade da manta de fibra de vidro tratada com gelatina exibiu uma variação relativamente menor do que a da fibra de vidro não tratada na mesma vazão. A deformação da estopa nas esteiras de fibra de vidro não tratadas e tratadas com gelatina em diferentes taxas de fluxo foi avaliada por análise microscópica e quantificada usando o índice de espessura da estopa. Variações relativamente menores na permeabilidade e alterações mínimas na espessura da estopa da manta de fibra de vidro tratada com gelatina foram observadas através de análise microscópica, indicando que a gelatina manteve efetivamente a estrutura de ligação da manta de fibra de vidro.

A contínua demanda pela implementação prática de fibras de alto desempenho em estruturas levou a um interesse contínuo em compósitos reforçados com fibras de alta resistência. Materiais compósitos, como compósitos reforçados com fibra de vidro e fibra de carbono, têm sido amplamente utilizados para estruturas e equipamentos nas indústrias naval, aeronáutica e automotiva1, onde a análise da relação entre as características do projeto e o desempenho estrutural é necessária para garantir a segurança de projetos estruturais2,3,4. Problemas de deformação de armaduras têm atraído a atenção de pesquisadores da área de fabricação de compósitos. Os problemas de deformação do reforço na fabricação de compósitos estão relacionados à impregnação na fibra, arrancamento da fibra, descolamento e cavitação da matriz durante o processo de moldagem do compósito. Entretanto, um material que atue como aglutinante no processo de fabricação deve evitar a deformação da fibra durante o processo de moldagem do compósito.

A adotabilidade da gelatina em materiais compósitos tem sido amplamente divulgada. Narbat et al.5 investigaram o uso de estruturas compostas de hidroxiapatita e gelatina para imitar a composição mineral e orgânica de ossos naturais. Yan et al.6 produziram nanofibras de mistura de poli (l-lactídeo)-gelatina (PLLA-gelatina) por meio de eletrofiação, enquanto Wang et al.7 produziram andaimes tubulares compostos de fibras de polilactídeo (camada externa) e fibras de fibroína-gelatina de seda ( camada interna) via eletrofiação. Balaji et al.8 fabricaram andaimes tridimensionais com uma matriz porosa interconectada usando queratina, quitosana e gelatina, onde compósitos porosos de queratina-gelatina (KG) e queratina-quitosana (KC) foram usados ​​como matérias-primas. A implementação prática de fibras de gelatina como material de sutura reticulada foi explorada por Nagura et al.9. Várias abordagens para a produção de fibras de gelatina foram exploradas. Fan et al.10 produziram fibras misturadas de alginato e gelatina girando uma solução de matéria-prima através de uma fieira tipo viscose em um banho coagulante contendo CaCl2 aquoso e etanol. Kozlowska et al.11 desenvolveram compósitos tridimensionais de colágeno/gelatina/hidroxietilcelulose e microesferas carregadas com gelatina e colágeno/gelatina. A produção e aplicação de materiais gelatinosos ainda estão em seus estágios iniciais. A implementação adicional depende da otimização das propriedades do material para aplicações específicas.

Compósitos de fibras de carbono e gelatina foram desenvolvidos utilizando técnicas de fundição de solvente e impregnação em solução, onde as propriedades mecânicas (resistência à tração e módulo, alongamento à ruptura e resistência ao cisalhamento) foram ajustadas com base na fração volumétrica da fibra, teor de glicerol (plastificante) , conteúdo de gelatina e forma de fibra12. Rodríguez-Castellanos et al.13 avaliaram o uso de gelatina-amido de milho hidrolisado como matriz base com (5% em peso) e sem reforço de fibra de celulose para formar recipientes via moldagem por extrusão e sopro. Hanani et al.14 avaliaram as propriedades mecânicas e de barreira de filmes compósitos fabricados pela combinação de gelatina com óleo de milho, utilizando uma extrusora co-rotativa de rosca dupla. Além disso, Zaman e Beg15 avaliaram as propriedades fundamentais de biocompósitos de policaprolactona laminada com filme de gelatina (PCL) com teores variados de gelatina e investigaram o efeito da radiação gama após pré-tratamento com acrilato de 2-etilhexila (EHA). Os estudos acima demonstram a potencial aplicabilidade da gelatina em materiais compósitos.