Plasma-Oberflächenbehandlung von CFK zur Verbesserung der adhäsivenKlebeigenschaften

Plasma Surface Treatment Technology of CFRP for Improved Adhesive BondingPerformance

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Dokumentart: Diplomarbeit, Magisterarbeit, Master Thesis
Institut: Department Maschinenbau und Produktion
Sprache: Deutsch
Erstellungsjahr: 2017
Publikationsdatum:
SWD-Schlagwörter: Kohlenstofffaserverstärkter Kunststoff
Freie Schlagwörter (Deutsch): Oberflächenaktivierung
DDC-Sachgruppe: Ingenieurwissenschaften und Maschinenbau

Kurzfassung auf Deutsch:

Diese Arbeit befasst sich mit der Wirkung von atmosphärischer Plasmabehandlung auf die Oberflächenchemie und die mechanischen Eigenschaften von kohlefaserverstärkten Epoxidharzproben. Es wurden Oberflächenbehandlungen mit einem 50 mm breiten Plasmastrahl mit bis zu 3,2 vol. % Sauerstoff und Helium bei einer RF Leistung von 200 W durchgeführt. Die Analyseverfahren beinhalten die Messung des Wasserkontaktwinkels, Messung der Zugscherfestigkeit von einfachen Überlappungsklebungen und XPS-Untersuchungen der Oberfläche. Die Plasmabehandlung der Proben zeigt eine Reduzierung des Wasserkontaktwinkels um bis zu 50 % und eine Steigerung der Zugscherfestigkeit von fast 25 % im Vergleich mit unbehandelten Proben. Mit der XPSAnalyse wird gezeigt, dass die Probenoberfläche frei von siliziumorganischen Verunreinigungen ist und die Konzentration von sauerstoffhaltigen funktionalen Gruppen in der polymeren Grenzschicht nach der Plasmabehandlung steigt.

Kurzfassung auf Englisch:

In this report, the effect of atmospheric pressure plasma treatment on the surface chemistry and on mechanical properties of carbon fibre-reinforced epoxy specimen is studied. Surface treatments were performed with a 50 mm plasma beam with up to 3.2 vol. % oxygen and helium under 200 W of RF power. The analysis included water contact angle measurements, determination of tensile lap-shear strengths and XPS surface analyses. Plasma treatment was shown to decrease the water contact angle by up to 50 % und to increase tensile strength by 25 % compared to untreated specimens. In the XPS analysis it is shown that the test surface is free from organic silicon contamination and that the concentration of oxygenic functional groups in the polymeric interface increases after plasma treatment.

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