Cyanoacrylates are a fast-curing class of adhesives that are commonly referred to as „super glues". Despite the wide range of applications, little is known about how the strength of an adhesive bond with cyanoacrylate adhesive is achieved. The cyanoa-crylate generally seeks out moisture from the environment as a reaction partner for curing. The variation of the surrounding processing atmosphere and the substrate to be bonded therefore have a potential effect on the curing and strength of the adhesive. In this work, surface-sensitive spectroscopic methods are used to identify the molecular interactions between cyanoacrylate and various (oxidized) metal surfaces. In addition, the influence of oxygen- and water-deficient inert gas atmospheres on the curing and interaction at the interface is investigated. The results at the molecular level will be compared across scales with tensile strength tests carried out by a project partner.

C1\1 Einleitung 1

2 Grundlagen zu Klebstoffen und Adhasion 5

2.1 Klebstoffe 5

      2.1.1 Cyanacrylate 6

2.2 Bindungskrafte in Klebungen 8

      2.2.1 Grundlagen einer Klebung 8

      2.2.2 Kohasion 9

      2.2.3 Adhasion 10

      2.2.4 Ansatze zur Untersuchung von Adhasionsmechanismen 13

      2.2.5 Einfluss der Prozessumgebung auf die Klebung 15

2.3 Zusammenfassung und Forschungsbedarf 16

3 Analytik 17

3.1 Elektronenspektroskopische Methoden 17

      3.1.1 Apparativer Aufbau 17

      3.1.2 Röntgenphotoelektronenspektroskopie 19

      3.1.3 Ultraviolettphotoelektronenspektroskopie 26

      3.1.4 Metastabilenspektroskopie 28

3.2 Infrarotspektroskopie 30

      3.2.1 Infrarot-Reflexions-Absorptions-Spektroskopie 31

3.3 Raman-Spektroskopie 34

3.4 Rasterkraftmikroskopie 35

4 Materialien und Probenpraparation 39

4.1 Materialien 39

4.2 Spin-Coating 40

4.3 Abscheiden von nm-dünnen Filmen 43

4.4 Praparation in verschiedenen Prozessatmospharen 46

      4.4.1 Handschuhbox 46

      4.4.2 Erzeugung einer sauerstofffreien Prozessatmosphare 47

      4.4.3 Transfersystem 48

      4.4.4 Ermittlung des Aushartegrades 50

5 Referenzmessungen 53

5.1(Oxidierte) Metallsubstrate 53

      5.1.1 Mikroskopische Charakterisierung 53

      5.1.2 Elektronenspektroskopische Charakterisierung 55

5.2 Poly(ethylcyanacrylat) 61

      5.2.1 Elektronenspektroskopische Charakterisierung 61

      5.2.2 IR- und Raman-Spektroskopie 65

6 Untersuchungen der molekularen Interaktionen 67

6.1 Wechselwirkung zwischen Poly(ethylcyanacrylat) und Kupferoxid in Luft 68

      6.1.1 Mikroskopische Charakterisierung dünner Filme 68

      6.1.2 XPS 70

      6.1.3 MIES/UPS 76

      6.1.4 IRRAS 78

6.2 Untersuchungen zum Einfluss des Substratmaterials 84

      6.2.1 XPS 84

      6.2.2 MIES und UPS 87

      6.2.3 IRRAS 90

      6.2.4 Fazit: Einfluss der Substratoberflache 94

6.3 Untersuchungen zum Einfluss der Prozessatmosphare 96

      6.3.1 Einfluss der Atmosphare auf die Aushartung 96

      6.3.2 Wechselwirkungen an der Grenzflache in Argon und Argon/Silan 103

      6.3.3 Fazit: Einfluss der Prozessatmosphare 115

7 Zusammenfassung und Ausblick 117

Literaturverzeichnis 121

Publikationsverzeichnis 137

Danksagung 141

Abkürzungsverzeichnis 143

Abbildungsverzeichnis 145

Tabellenverzeichnis 149

A Anhang 151

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