Einfluss der Fügeteiloberfläche auf die Reaktionskinetik und die thermomechanischen Eigenschaften von Epoxidklebstoffen

Von:

Anita Herzer

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Eine langzeitbeständige Verklebung setzt eine werkstoffspezifische Oberflächenvorbehandlung voraus, die insbesondere Einfluss auf die Grenzschicht zwischen Fügeteiloberfläche und Klebstoff nimmt. Da die Auswahl der Vorbehandlung noch heute auf experimenteller Basis erfolgt, wird in der vorliegenden Arbeit der Zusammenhang zwischen Oberfläche und Klebstoffeigenschaften untersucht. Das Vorgehen basiert auf der Annahme, dass bei Exposition der Fügeteile an Luft Adsorptionsvorgänge auf der Oberfläche stattfinden. Die sorbierten, atmosphärischen Bestandteile, werden in die Verklebung eingetragen und beeinflussen die Polymerisationsreaktion eines Amin-Epoxid-Basisklebstoffes sowie dessen Eigenschaften in einer Klebverbindung. Der Einfluss der Fügeteiloberfläche konnte anhand von Klebstoffproben auf Aluminium und Polypropylen herausgearbeitet und vergleichend dargestellt werden. Diese Ergebnisse wurden durch die Exposition des Harz-Härter-Gemischs bzw. der einzelnen Klebstoffkomponenten an kontrollierten Atmosphären mittels kalorimetrischer und mechanischer Methoden analysiert. Die Reaktion von Amin mit Kohlendioxid und Wasser führt nachweislich zur Bildung von Carbamat, während Wasser in Abwesenheit von Kohlendioxid die Polymerisationsreaktion katalysiert ohne die Polymereigenschaften zu beeinflussen. Dies dient als Erklärungsansatz für die Beobachtungen auf Aluminium und Polypropylen. Physisorbiertes Wasser auf der Oxidschicht diffundiert in das Harz-Härter-Gemisch hinein und beschleunigt die Reaktionskinetik des Polymers.