Biobaserade aerospacekompositer – steg 1

Projektet pågick mellan november 2020 och juli 2021.

I projektet skulle biobaserade kompositer utvecklas och utvärderas som material för avancerade och krävande tillämpningar, i detta fall aerospacematerial. Materialet var tänkt att användas för att skydda radarutrustning i så kallade radomer.

Syftet var att framställa och testa kompositer med benzoxaziner med biologiskt ursprung som material för att skydda radarutrustning i radomer. Ett annat syfte var att undersöka kompositernas förmåga att absorbera tungmetaller för användning av materialet efter radomens livslängd för att rena vatten från tungmetaller.

Målet var att visa att kompositer mad biobaserade benzoxaziner har dielektriska egenskaper i mikrovågsområdet samt mekaniska egenskaper som gör dem lämpliga i radomer på flygfarkoster. Benzoxaziner kan framställas från fenoler av biologisk härkomst som derivat av ligninkomponenter.

Deltagare

SAAB Dynamics AB, SAAB Aeronautics AB och RISE AB.

Budget

Projektets budget var 200 000 SEK.

Därför var detta viktigt

Biobaserade material som tekniskt och prestandamässigt överträffar dagens fossilbaserade material i avancerade och krävande tillämpningar, och som löser konkreta tekniska problem på ett unikt sätt, skulle kunna bana väg för en bredare industriell implementering av biobaserade material.

Förväntade resultat

Den huvudsakliga tekniska effekten förväntades vara att man kan skulle kunna få biobaserade kompositmaterial med låg dielektrisk förlustfaktor vid höga frekvenser tillsammans med goda mekaniska egenskaper. Den huvudsakliga marknadsmässiga effekten förväntades vara att man skulle få tillgång till en kemi som använder billiga råmaterial och billiga framställningsprocesser samt materialfunktioner som överträffade dagens fossilbaserade material. Hållbarhetsmässigt förväntades effekten vara att biobaserade material kommer till användning i avancerade tillämpningar. Vidare skulle möjligheter att använda kompositernas förmåga att absorbera tungmetaller vid vattenrening undersökas i projektet.

Konkreta resultat

Ett par tekniska problem uppstod i projektet kring syntes, materialframställning och provberedning. Biobaserade benzoxaziner syntetiserades utgående från naringenin och furfurylamin. Denna benzoxazin hade en smältpunkt som låg strax under polymerisationstemperaturen vilket ledde till att formar inte fylldes innan härdning. För att sänka smältpunkten utvecklades nya benzoxaziner utgående från aminer med långa alkylkedjor. Även här uppstod problem med för tidig härdning, problem som hänfördes till närvaro av orenheter. Genom att använda en annan syntesmetod kunde problemet lösas så att en benzoxazin som fyller formar och fibervävar innan temperaturen höjs ytterligare för härdning erhölls. Denna framställningsmetod skalades upp och materialet användes för provberedning i projektet.

Inom flygindustrin har man redan insett potentialen hos benzoxaziner som framtida resin-material för kompositer. Projektet har bekräftat den bilden och har även skapat insikten om att även bio-baserade benzoxaziner har en potential och är att räkna med inom flygindustrin av både tekniska och ekonomiska skäl.

Nästa steg

Fortsättningsprojekt ska på kort sikt, som nästa steg, leda till teststrukturer för bättre mätningar av mikrovågsdämpning och mekaniska tester. På längre sikt behövs livscykelanalyser och toxikologiska studier på biobaserade benzoxaziner och produkter från dessa.