Removal of Sizing from Commercial Carbon Fibresand Fibre Cloths for Enhanced Electrode Performance
2024 (English)Independent thesis Basic level (professional degree), 10 credits / 15 HE credits
Student thesisAlternative title
Borttagning av ytbeläggning på kommersiella kolfibermattor för förbättrad elektrodprestanda (Swedish)
Abstract [en]
The removal of polymeric coatings from commercial carbon fibres is essential for optimizing their use in electrode applications. This study evaluates the effectiveness of chemical dissolution with acetone at 60°C and thermal degradation under nitrogen and oxygen atmospheres. The desizing processes were analysed using Fourier transform infrared (FTIR) spectroscopy, scanning electron microscopy (SEM), and thermogravimetric analysis (TGA). Acetone treatment removed only 0,4% of the coating within 30 minutes, showing limited efficacy, as significant residues remained. In contrast, thermal degradation at 505°C in a nitrogen atmosphere achieved 1,1% weight loss, effectively breaking down the entire coatinglayer.
FTIR spectroscopy identified the coating as epoxy resin, detecting characteristic functional groups such as hydroxyl, aromatic C=C bonds, and oxirane vibrations. SEM analysis showed that acetone-treated fibres appeared cleaner.These findings confirm that acetone dissolution is insufficient for full desizing, offering only partial removal for less demanding applications. Conversely, thermal degradation demonstrated superior effectiveness, providing a thorough removal process essential for enhancing fibre performance in electrochemical applications. This study establishes thermal degradation as the more reliable method for removing polymeric coatings from carbon fibres.
Abstract [sv]
Borttagning av polymerbeläggningar från kommersiella kolfibrer är avgörande för att optimera deras användning i elektrodapplikationer. Denna studie utvärderar effektiviteten av kemisk upplösning med aceton vid 60°C och termisk nedbrytning under kväve-och syrgasatmosfärer. Avlägsningsprocesserna analyserades med hjälp av fouriertransform infraröd (FTIR) spektroskopi, svepelektronmikroskopi (SEM) och termogravimetrisk analys (TGA). Behandling med aceton avlägsnade endast 0,4% av beläggningen inom 30 minuter,vilket visade begränsad effektivitet eftersom betydande rester kvarstod. Däremot uppnåddes en viktminskning på 1,1% vid termisk nedbrytning vid 505°C i kväveatmosfär, vilket effektivt bröt ner hela beläggningsskiktet.
FTIR-spektroskopi identifierade beläggningen som epoxiharts genom att detektera karakteristiska funktionella grupper som hydroxyl, aromatiska C=C-bindningar och oxiranvibrationer. SEM-analysen visade att acetonbehandlade fibrer framstod som men visade inte på ett övertygande sätt att beläggningen hade avlägsnats, medan termiskt behandlade fibrer uppvisade skiktliknande partiklar som tillskrevs rester från den nedbrutna beläggningen. Dessa resultat bekräftar att acetonbehandling är otillräcklig för fullständig borttagning och endast erbjuder partiell borttagning för mindre krävande applikationer. Däremot visade termisk nedbrytning överlägsen effektivitet och erbjöd en grundlig borttagningsprocess som är avgörande för att förbättra fibrernas prestanda i elektrokemiska applikationer. Denna studie fastställer termisk nedbrytning som den mer tillförlitliga metoden för att avlägsna polymerbeläggningar från kolfibrer.
Place, publisher, year, edition, pages
2024.
Series
TRITA-CBH-GRU ; 2024-418
Keywords [en]
Carbon fibre, sizing, coating, thermal degredation, chemical dissolution
National Category
Chemical Engineering
Identifiers
URN: urn:nbn:se:kth:diva-357961OAI: oai:DiVA.org:kth-357961DiVA, id: diva2:1923033
Educational program
Bachelor of Science in Engineering - Chemical Engineering
2024-12-202024-12-202025-01-02Bibliographically approved