Blog

Aug 31, 2023

Renforcement des caractéristiques mécaniques et de la résistance au délaminage cathodique de la fibre

Scientific Reports volume 13, Numéro d'article : 13418 (2023) Citer cet article 726 Accès aux détails des métriques Ce travail vise à scruter l'effet de la silanisation des fibres de verre (GF) sur la

Rapports scientifiques volume 13, Numéro d'article : 13418 (2023) Citer cet article

726 accès

Détails des métriques

Ce travail vise à examiner l'effet de la silanisation des fibres de verre (GF) sur les propriétés mécaniques et la résistance au décollement cathodique d'un revêtement composite époxy. Une silanisation réussie a été approuvée sur la base de différentes techniques de caractérisation, notamment les spectres infrarouges à transformée de Fourier, la microscopie électronique à balayage par émission de champ (FE-SEM), la spectroscopie à rayons X à dispersion d'énergie et l'analyse thermogravimétrique. La mesure de la résistance à la traction a montré un effet significatif de la silanisation sur les performances mécaniques du polymère renforcé de fibres (FRP). Les images en coupe FE-SEM illustrent une liaison interfaciale améliorée entre la matrice époxy et le GF lors de la silanisation. Les mesures d'arrachement ont révélé une meilleure force d'adhésion humide du FRP à la surface de l'acier doux après exposition à la chambre de brouillard salin lorsque les GF étaient silanisés. De plus, la silanisation a révélé une résistance accrue au délaminage cathodique (CD). La spectroscopie d'impédance électrochimique et les évaluations du bruit électrochimique ont prouvé l'influence significative de la silanisation sur la résistance CD du FRP.

Les polymères époxy sont largement utilisés comme revêtements de protection contre la corrosion populaires dans différentes applications en raison de leurs nombreuses propriétés exceptionnelles, notamment une excellente résistance chimique, ténacité, résistance au retrait et adhérence1,2,3,4. Les revêtements époxy agissent comme une barrière efficace contre le transfert d'eau/d'espèces corrosives vers les substrats métalliques et augmentent leur durée de vie en réduisant le taux de corrosion dû aux milieux fortement corrosifs. Les revêtements polymères peuvent réduire considérablement la corrosion des structures métalliques via trois mécanismes dominants : barrière, inhibition et sacrificiel5,6,7,8,9.

Généralement, les revêtements organiques sont relativement pénétrables par l’eau, l’oxygène et les espèces corrosives. Ainsi, après avoir été exposés à des électrolytes corrosifs, les revêtements subissent un processus de dégradation, généralement en formant des défauts tels que des fissures et un délaminage10,11. Cela conduit également à une forte diminution des performances de barrière du revêtement, conduisant à la pénétration d'un plus grand nombre d'eau et d'espèces corrosives dans l'interface du revêtement et du substrat et à une accélération du taux de corrosion du métal. La perte d'adhérence et le délaminage du revêtement élargissent les zones cathodiques et anodiques, augmentant la vitesse des réactions électrochimiques.

Divers facteurs, tels que les interactions interfaciales entre le substrat et le revêtement polymère, influencent la robustesse du revêtement dans des milieux corrosifs12. De nombreux efforts ont été déployés pour améliorer l'adhérence des revêtements aux substrats métalliques, car la perte d'adhérence affecte directement les comportements protecteurs des revêtements polymères13,14.

Des études ont montré que divers additifs ou pigments anticorrosion augmentent la fonctionnalité barrière et les caractéristiques de protection des revêtements polymères15. Récemment, une variété de micro/nano renforts dans la matrice polymère ont été utilisés pour produire des revêtements composites efficaces offrant une résistance mécanique, une protection contre la corrosion et une stabilité thermique et chimique plus élevées16,17,18,19. Les nanoparticules utilisées dans la littérature peuvent être divisées en fonction de leurs dimensions : (I) 0 dimensionnelle, y compris les nanoparticules de silice20 et les points quantiques de carbone21, (II) 1 dimensionnelle, y compris les nanofibres et les nanotubes tels que la fibre de carbone22 et les nanotubes de carbone (CNT)23,24, (III) bidimensionnel, y compris les nanoplaques et les nanofeuilles tels que les matériaux à base de graphène25,26,27, le bisulfure de molybdène28, les hydroxydes doubles en couches (LDH)29,30, et (IV) tridimensionnel, y compris les structures métalliques organiques (MOF)31 et zéolites32.

Les fibres de verre (GF) sont probablement les charges de renforcement les plus utilisées dans les composites polymères. Ces composites sont excellents et ont une faible densité, une stabilité thermique et chimique robuste, une rigidité et une résistance élevées et une résistance supérieure à la corrosion33. Malgré ces propriétés, le GF est également sujet à divers défauts tels que la fissuration, le délaminage et la rupture lors du chargement. La plupart des emplacements à l'origine de ces défauts résultent d'une mauvaise adhérence entre le GF et la matrice, ce qui peut affecter la résistance mécanique du matériau34,35. Ainsi, la résolution de cette limitation améliore l’adhésion superficielle imparfaite entre les fibres et la matrice polymère et prépare un composite multifonctionnel doté de caractéristiques mécaniques et de protection robustes. Des chercheurs du monde entier ont rapporté que les solutions pratiques les plus importantes pour surmonter cette limitation sont : (1) l’utilisation d’agents de couplage dans la matrice polymère36,37 et (2) le traitement de surface des fibres38. Diverses techniques de modification de surface ont été utilisées sur GF pour améliorer leurs interactions interfaciales avec les matrices polymères. Le traitement alcalin, l'acétylation, le traitement au plasma et le greffage sont des approches courantes de modification de surface pour le GF39.