Kolmaterial, såsom kolfibrer och kolskum, används som värmeisolatorer i applikationer vid höga temperaturer. För närvarande härleds dessa material från fossilbaserade källor, vilket tyder på ett behov av att hitta alternativa kandidater baserade på förnybara källor. Detta examensarbete undersökte möjligheten att använda kraftlignin som ett förnyelsebart startmaterial för framställning av kolskum med värmeisoleringsegenskaper. Två kraftligniner av barrträd med olika molekylvikter och ett kraftlignin av lövträd användes. De tre kraftligninerna karboniserades vid 1000°C efter att ha blandats i olika förhållanden och kombinationer (formuleringen av råmaterialet). Formuleringen av råmaterialet påverkade densiteten och porositeten hos de erhållna materialen, vilket i sin tur ledde till skillnader i kompressionsstyrkan och värmeledningsförmågan hos de erhållna kolskummen. Kolskummen hade olika värmeledningsförmåga (0,11-0,35 W/mK), porositet (80,55-97,53%) och densitet (0,08-0,42 g/cm3). För skummet med den högsta densiteten uppskattades krossstyrkan till cirka 10,03 MPa vilket är jämförbart med kommersiellt använda kolskum för högtemperaturisolerande applikationer. Kolskummens värmeledningsförmåga var inom omfånget för kommersiellt använda kolskum för högtemperaturapplikationer. Detta arbete visar möjligheten att tillverka kolskum från 100% kraftlignin som har liknande egenskaper som kommersiellt tillgängliga termiska isoleringsmaterial för högtemperaturapplikationer. / Carbon materials, such as carbon fibres and carbon foams, are used as thermal insulators in high-temperature applications. At present, these materials are derived from fossil-based sources, which suggests a need of finding alternatives candidates based on renewables. This thesis work investigated the possibility of using kraft lignin as a renewable starting material for the preparation of carbon foams with thermal insulation properties. Two softwood kraft lignins with different molecular weights and a hardwood kraft lignin were used. The three kraft lignins were carbonized at 1000°C after being mixed in different ratios and combinations (precursor formulation). The precursor formulation affected the density and porosity of the obtained materials, which in turn led to differences in compression strength and thermal conductivity of the carbon foams derived. The obtained carbon foams had different thermal conductivities (0.11-0.35 W/mK), porosity (80.55-97.53%) and density (0.08-0.42 g/cm3). For the foam with the highest density, the crushing strength was estimated to approximately 10.03 MPa which is comparable to commercially used carbon foams for high-temperature insulating applications. The thermal conductivity of the prepared carbon foams was in the range of commercially used carbon foams for high-temperature applications. This work demonstrates the possibility of preparing carbon foams from 100% kraft lignin which has properties similar of commercially available insulating materials for high-temperature applications.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:UPSALLA1/oai:DiVA.org:kth-300749 |
| Date | January 2021 |
| Creators | Hernodh Svantesson, Isabelle |
| Publisher | KTH, Fiber- och polymerteknologi |
| Source Sets | DiVA Archive at Upsalla University |
| Language | English |
| Detected Language | Swedish |
| Type | Student thesis, info:eu-repo/semantics/bachelorThesis, text |
| Format | application/pdf |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | TRITA-CBH-GRU ; 2021:179 |
Page generated in 0.0233 seconds