Grafenoxidbelagda fiber för bättre kemisk beständighet hos glasfiberarmerad plast

Syfte och mål

Projektets syfte var att belägga konventionella fibrer till kompositer med grafenoxid (GO) för att öka motståndskraften mot fluorvätesyra (HF). Fyra olika typer av fibrer bekläddes med GO och användes i två olika typer av kompositer. Efter exponering visade sig att GO i sig hade utmärkt motståndskraft mot HF samt bra vidhäftning till syntetiska fibrer, men sämre vidhäftning mot glasfiber. För syntetiska fibrer ledde GO-beläggning till bättre skjuvstyrka (vidhäftning) mellan PE och glasfiberkomposit (FRP) efter HF-exponering jämfört mot icke GO-beklädd fiber.

Resultat och förväntade effekter

En ökad av vidhäftningsförmågan mellan härdplast och termoplast tack vara GO-modifiering av fibrer har kunnat uppvisas i labbet. Med tanke på den risk för delaminering som finns i konstruktioner för HF-hantering på grund av termoplastens permeabilitet så öppnar en förbättrad vidhäftning och motståndskraft möjligheten för bättre produkter. Att GO-beläggning kan göras på mindre områden öppnar även upp för att tillverka mindre serier av specialiserade laminat mot HF samt ytterligare en marknad för företag som belägger fibrer med GO.

Upplägg och genomförande

Projektets upplägg fungerande på det stora hela bra. Ett initialt arbetspaket borde dock ha lagts in för att screena hur väl vidhäftningen av GO var mot olika typer av fibrer. Här spelar troligen ytmodifikationer (silaner) från själva fibertillverkningen en väldigt stor roll hur väl beläggningen av GO vidhäftar och i sin tur hur väl GO kan skydda fibern. En betydligt bättre vidhäftning kunde nu observeras för syntetiska fibrer jämfört med glasfibrer, men med tanke på glasfibrers större känslighet för HF hade effekterna av en lyckad GO-beläggning troligen varit större.

Abstract in English

Graphene oxide coated fibres for improved chemical resistance of FRP (GO-FRP in HF)

Purpose and goal
The aim of the project was, by coating of conventional glass and synthetical fibres with graphene oxide (GO), to produce fibre reinforced plastic (FRP) and dual laminates with better resistance against hydrofluoric acid (HF). Four different fibres were coated, two synthetics, two glass fibres, and it turned out that the synthetic fibres had very good adhesion to the GO while the glass fibres, with present sizing, did not work so well. For synthetic fibres the GO-modification led to enhanced sheer strength of dual laminates after exposure to HF.

Expected results and effects
An increase in the adhesion between thermosetting plastic and thermoplastic thanks to GO modification of fibers has been demonstrated in the lab. Given the risk of delamination present in HF handling designs due to the permeability of thermoplastics, improved adhesion and resilience opens the possibility for better products. The fact that GO coating can be done on smaller areas also opens up the possibility of manufacturing smaller series of specialized laminates against HF as well as another market for companies that coat fibers with GO.

Approach and implementation
The plan for the project worked well in general. An initial work package to screen fibres and the influence of surface treatment (silanes) from fibre production would have been beneficial. In this way glass fibres with most suitable silanes could have been chosen for the project. Since glass fibres are highly sensitive to HF an intact GO-modification would probably result in a better protection thus a greater effect on the resistance of the composites and dual laminates against HF.

Utlysning:
Samverkan för kommersiella tillämpningar av grafen våren 2022

Projektpartners: RISE, Grafren, Ineos Composites och Simona Group

Projektledare: Love Pallon, RISE

Projektform: Genomförbarhetsstudie

Bidrag: 300 000 kr

Projektets löptid: Juni 2022 - mars 2023

Relaterade styrkeområden: