Influence of nanocellulose impregnation parameters on the dry tensile properties of a unidirectional flax reinforcement.
Influence des paramètres d’impregnation à la nanocellulose sur les propriétés de traction à sec d’un renfort unidirectionnel de lin
Résumé
As reinforcement in composites, natural fibers have intrinsic properties equivalent to glass fibers. For a fiber volume content of 45%, the tensile strength and modulus of elasticity of a unidirectional (UD) flax composite reach values of about 300 MPa and 25 to 30 GPa, respectively. This work seeks to evaluate whether it would be possible to increase these values by adding cellulose nanofibers intercalated between the UD fibers without significantly affecting the surface density of the reinforcement. Commercial UD flax reinforcements are impregnated with an aqueous solution containing about 3% nanofibers. After compaction in the wet state followed by drying, tensile tests on the dry reinforcements were carried out. The results show that the strength and modulus of elasticity increase significantly with the addition of nanofibers, maximum increases of 78% and 63% respectively for a single layer. For 2-to 6-ply laminates, the apparent fiber tensile strength(Vf normalized tensile strength) increases sharply, with values up to about 185 MPa compared to 65 MPa for the same UD laminates without nanofibers.These results are interesting in view of composite parts eventually made of these reinforcements impregnated with nanocellulose.
Comme renfort dans les composites, les fibres naturelles possèdent des propriétés intrinsèques équivalentes aux fibres de verre. Pour environ 45% en volume de fibres, la résistance en traction et le module d’élasticité d’un composite unidirectionnel (UD) de lin atteignent des valeurs d’environ 300 MPa et 25 à 30 GParespectivement. Ce travail cherche à évaluer s’il serait possible d’augmenter ces valeurs par l’ajout de nanofibres de cellulose intercalées entre les fibres UD et ce, sans affecter significativement la densité surfacique du renfort. Des renforts UD commerciaux de lin sont imprégnés d’une solution aqueuse contenant environ 3% de nanofibres. Après compaction à l’état humide suivi d’un séchage, des essais de traction sur les renforts secs ont été réalisés. Les résultats montrent que la contrainte de rupture et le module d’élasticité augmentent significativement avec l’ajout des nanofibres, augmentations maximales respectives de 78% et 48% pour une seule couche. Pour des stratifiés de 2 à 6 plis, la contrainte de rupture apparente des fibres (contrainte de rupture normalisée par Vf) augmente fortement, avec des valeurs atteignant environ 185 MPa comparativement à 65 MPa pour les mêmes stratifiés de lin UD sans nanofibres. Ces résultats sont intéressants dans l’optique du moulage éventuel de pièces composites faites de renforts imprégnés de nanocellulose.
| Origine | Fichiers produits par l'(les) auteur(s) |
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