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Einstellung und Verständnis der Haftung und Enthaftungsprozesse an Laminat/Metall Grenzflächen durch ultradünne Zwischenschichten : = Adjustment and understanding of adhesion and delamination processes at laminated/metal interfaces by ultrathin interlayers
ger: Der vorliegenden Dissertation liegt die Kernfrage nach der Erklärung und des Verständnisses des Haftungsmechanismus im Stahl/Polymer/Stahl Sandwichwerkstoffes zu Grunde. Die Adhäsion und Haftung an der Grenzfläche zwischen Substrat und der polymeren Kernschicht wird dabei durch eine haftvermittelnde ultradünne Zwischenschicht erreicht. Im Fokus der Untersuchung steht die neu geschaffene Grenzfläche zwischen der ultradünnen Zwischenschicht, dem Substrat, sowie der polymeren Kernschicht. Als Ursache der Haftung im Verbundwerkstoff wird von der Bildung von kovalenten Bindungen an der Grenzfläche zwischen Haftvermittler und Substrat bzw. der polymeren Kernschicht ausgegangen.Zur Untersuchung der Grenzflächenprozesse wird zunächst die polymere Kernschicht auf die chemische Zusammensetzung untersucht. Als Methoden kommen dabei die FT-IR-ATR-Spektroskopie, XPS, sowie Raman Mappings zum Einsatz. Die Kernschicht besteht aus einem Polymerblend aus Polyamid 6 und Polyethylen. Die Größe der Phasen aus PA 6 und PE im Blend zeigen das es sich bei der Kernschicht um ein kompatibles Polymerblend handelt. Dies wiederrum belegt das Grafting von Polyethylen. Mittels EIS-Messungen wird die Wasseraufnahme der Kernschicht untersucht und gezeigt, dass es sich bei dieser um Porendiffusion über die PA 6 Phase des Blends handelt.Die AFM-basierte Einzelmolekül Spektroskopie mit Polyacrylsäure funktionalisierten Cantilevern kann erfolgreich auf feuerverzinktem Stahl durchgeführt werden. Es wird festgestellt, dass die Adhäsion gegenüber Aluminiumoxidhydroxid besser ist als zu Zinkhydroxid. Plasmapolymere aus Acrylsäure können zur Haftvermittlung im Sandwichwerkstoff eingesetzt werden. Die erfolgreich abgeschiedenen Schichten werden mittels DMP-IRRAS charakterisiert und die Haftung im Verbund mittels T-Schälzugprüfung untersucht.
eng: The main topic of the presented work is the understanding and explanation of the adhesion mechanism of the steel/metal/steel laminate. The adhesion at the interface is based on an ultra-thin interlayer between the substrate steel and the polymer core. The research focuses on the interface between the ultra-thin interlayer and the polymer as well as the interface of the interlayer to the steel substrate. It is assumed that the adhesion of the sandwich material is based on covalent bond between the adhesion promoting interlayer, the substrate steel and the polymer core. For the characterization of the polymer core FT-IR-ATR-spectroscopy, XPS and Raman mappings are used. The polymer core is a polymer blend of polyamide 6 and polyethylene. The phase separation in the Raman mappings show that the blend is a compatibilized blend of both polymers with a homogenous composition for a polymer blend. The homogenous composition of the blend proves the grafting of the polyethylene. Electrochemical Impedance Spectroscopy shows the water uptake of the polymer core is a process of pore diffusion, that takes place by the polyamide 6 phase.The adhesion on steel is analyzed by signal molecule force spectroscopy with poly acrylic functionalized cantilevers on hot dipped galvanized steel. It is shown that the adhesion of carboxylic acid groups is better to aluminum oxide hydroxide than to zinc hydroxide. The interface of steel could be functionalized successfully by plasma enhanced chemical vapor deposition. Plasma polymers of acrylic acid can be used for adhesion promotion in the steel/metal/steel laminate. The deposited thin films are characterized in detail by infrared spectroscopy (DPM-IRRAS). The adhesion promotion in the sandwich material of the deposited thin films is investigated by t-peel test.