Electrically induced adhesive debonding is a process where an adhesive can be debonded at command with help of an applied voltage. To make this process function, the adhesive is bonded between two metal substrates. In this study an epoxy adhesive is adhered between two aluminium foils forming a laminate structure. The adhesive is made ionically conductive by an addition of an ionic liquid before the curing. This arrangement forms an electrochemical cell, where the metal substrates act as the electrodes while the ionically conductive adhesive acts as the electrolyte. When a voltage is applied over the laminate, a current passes due to electrochemical reactions at the electrode interfaces and ionic transport in the adhesive. This type of material can potentially be used in a wide range of applications. This includes making adhesive joints in automotives to both reduce the total weight but also to simplify the disassembly after end-of-life, enabling an inexpensive recycling process. Another potenital use for debondable adhesives is within consumer packaging. Here it could be possible to pack and transport goods using less packaging material as well as making the handling easier. The aim of this study was to increase the understanding about the processes leading to debonding. This knowledge is important in the development of new types of debonding adhesives. In this study, the commercial laminate Sinuate® was used as a model system. The experiments were focused on the electrochemical behavior and were performed mainly using galvanostatic polarization and electrochemical impedance spectroscopy. Information about the chemistry of debonding was collected with techniques such as scanning electron microscopy (SEM), mass spectrometry (MS) and Raman spectroscopy. The debonding did always take place at the anodic interface, separating the adhesive and the anode aluminium foil. It was found that the total cell resistance increased drastically during polarization, and that essentially all of this increase originated within the anodic half of the laminate. Examining the resistance behavior with EIS, it was found that the increase in total resistance was reversible. The anodic electrochemical reaction during polarization was determined to consist mainly of an oxidation of aluminium, while the major reaction at the cathodic interface was reduction of water into hydrogen. The debonding process, which took place at the anodic interface, could be related to reaction products formed in the polarization process. These products grew out from the anodic aluminium surface into the adhesive. A debonding mechanism is proposed where these products induce an increase in the adhesive volume, causing stresses at the interface which ultimately result in debonding. / Elektriskt framkallad delaminering är en process som gör att en limfog kan fås att släppa på kommando med hjälp av en pålagd elektrisk spänning. För att processen ska fungera måste limmet vara bundet till två metallytor. I den här studien används ett epoxylim, bundet mellan två folier av aluminium, vilket bildar en laminatstruktur. Limmet gjordes jonledande genom en tillsats av en jonvätska innan härdningen. Detta laminat bildar en elektrokemisk cell, där metallytorna agerar som elektroder och limmet som elektrolyt. När en elektrisk spänning läggs över laminatet, uppstår en elektrisk ström till följd av elektrokemiska reaktioner vid elektrodytorna och jontransport i limmet. Dessa material skulle kunna användas inom ett brett spektrum av användningsområden. Exempel på detta är användandet av limmade fogar i fordon, vilket skulle både minska fordonens vikt och underlätta demonteringen efter livscykelns slut. En förenklad demontering skulle resultera i en billig återvinningsprocess. Andra exempel på användningsområden för elektriskt släppbara limmer är konsumentförpackningar. Inom detta område skulle varor kunna packas med mindre mängd förpackningsmaterial och hanteringen under transport och uppackning skulle kunna förenklas. Målet med det här arbetet var att öka förståelsen kring processerna som leder till delaminering. Dessa kunskaper är viktiga för utvecklande av nya sorter av elektriskt släppande limmer. Det kommersiella laminatet Sinuate® användes som ett modellsystem. Experimenten fokuserades kring elektrokemin och utfördes främst med galvanostatisk polarisering och elektrokemisk impedansspektroskopi (EIS). Information om släpprocessens kemi inhämtades med tekniker som svepelektronmikroskopi (SEM), masspektrometri (MS) och Raman-spektroskopi. Det upptäcktes att delamineringen alltid skedde i det anodiska gränsskiktet, på så sätt att aluminiumfolien och limytan separerades. Polarisationsprocessen ledde till en drastisk ökning av den totala cellresistansen och större delen av denna härrörde sig från den anodiska delen av laminatet. Denna ökning i resistans fanns vara reversibel genom att använda EIS. Den elektrokemiska reaktionen vid anoden bestod till största delen av en oxidation av aluminium, medan den katodiska reaktionen bestod av en reduktion av vatten till vätgas. Processerna som ledde till släpp i det anodiska gränsskitet kunde härledas till SEM-resultaten, där reaktionsprodukter observerades. Dessa produkter växte ut från aluminiumytan och in i limmet. En släppmekanism föreslås, där de bildade produkterna orsakar en volymsökning i limmet, vilket leder till spänningar i gränsskiktet som i sin tur gör att limmet släpper. / QC 20101222
| Identifer | oai:union.ndltd.org:UPSALLA1/oai:DiVA.org:kth-27742 |
| Date | January 2010 |
| Creators | Leijonmarck, Simon |
| Publisher | KTH, Tillämpad elektrokemi, Stockholm : KTH |
| Source Sets | DiVA Archive at Upsalla University |
| Language | English |
| Detected Language | Swedish |
| Type | Licentiate thesis, comprehensive summary, info:eu-repo/semantics/masterThesis, text |
| Format | application/pdf |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | Trita-CHE-Report, 1654-1081 ; 2010:52 |
Page generated in 0.0017 seconds