Effects of layered silicate structure on the mechanical properties and structures of protein-based bionanocomposites

Dans cette étude, on a injecté de la montmorillonite et de la rectorite dans une source non courante d’isolats de protéines de pois (IPP) et on a obtenu des nanocomposites à base d’IPP sous pression à chaud. On a examiné la structure et les interactions internes des nanocomposites au moyen de la spectroscopie infrarouge à transformée de Fourier, de la diffraction X à grand angle, de la calorimétrie différentielle à balayage et de l’analyse de mobilité différentielle ainsi que de tests de pH et du potentiel zêta, et on a vérifié l’effet de renforcement par des tests de résistance à la traction. On a également examiné l’origine de l’amélioration des performances mécaniques et des effets de la structure lamellaire des silicates. En raison de sa plus petite surface de charge négative et de la taille apparente plus petite de ses particules brutes, la montmorillonite a été plus facile à exfolier complètement, mais ayant une plus grande charge négative les nanoplaquettes de rectorite exfoliée pourraient avoir une interaction électrostatique plus forte avec les domaines à grande charge positive des molécules d’IPP et, par conséquent, donner la plus grande résistance à la traction dans les deux séries de nanocomposites. Dans ce cas, les nouvelles liaisons hydrogène et l’interaction électrostatique à la surface des lamelles de silicate garantissent le transfert de la tension aux silicates lamellaires rigides. L’effet de coopération de la nouvelle interaction physique entre les silicates lamellaires et les molécules d’IPP ainsi que la distribution spatiale des agglomérations intercalaires de silicates lamellaires détruisent la structure initiale de la matrice d’IPP et clivent les enchevêtrements entre les molécules d’IPP. Ils ne favorisent pas l’allongement ni la résistance.