English

Combined in-situ spectroscopic and electrochemical studies of interfacial and interphasial reactions during adsorption and de-adhesion of polymer films on metals

Water and solvent borne epoxy-amine polymers on steel substrates were observed at high humidity and in corrosive environment. Water borne epoxy-amine polymers are preferred in corrosion protection due to reduced application of harmful educts during production and low emission of volatile organic compounds during application. The aim of this study is to understand the effect of the bulk structure and the interface structure on adhesion and on the behaviour in humid environment. The corrosion mechanism at water borne epoxy-amine polymer/steel interfaces was found to differ from previously studied systems. Cations and anions of a polymer defect are transported into the polymer/substrate interface due to capillary forces induced by high swelling and high water activity at the water borne polymer/steel interface. Water uptake and diffusion strongly influence the corrosive reaction and were reduced by addition of the adhesion promoting organosilane glycidoxypropyl(trimethoxy)silane. Chemical changes at the polymer/substrate interface were further studied by in-situ backside surface enhanced Raman spectroscopy. Thereby it was shown that the diffusion of the corrosion inhibitor mercaptobenzimidazole is highly sensitive towards treatment of the polyelectrolyte coating. Further, a deeper understanding of oxidative degradation at the polymer/metal interface during corrosion reactions was gained.

Deutsch

Kombinierte in-situ spektroskopische und elektrochemische Untersuchungen von Reaktionen an Grenzflächen und Grenzflächenphasen während Adsorption und Enthaftung von Polymerfilmen auf Metall

Wasser- und lösungsmittelbasierte Epoxyamin-Polymer-beschichtete Stahlsubstrate wurden bei hoher Feuchte und in korrosiver Umgebung untersucht. Wasserbasierte Epoxyamin-Polymere werden als Korrosionsschutz-Beschichtungen bevorzugt, um während der Produktion gesundheitsschädliche Edukte zu vermeiden und um die Emission von flüchtigen Bestandteilen während der Applikation zu verringern. Das Ziel dieser Untersuchungen ist es, den Einfluss der Polymerstruktur und der Grenzflächenstruktur auf die Haftung und das Verhalten in feuchter Atmosphäre zu verstehen. Der Korrosionsmechanismus an der Grenzfläche von Stahlsubstrat und wasserbasiertem Epoxyamin-Polymer unterscheidet sich von vorher untersuchten Systemen. Kationen und Anionen werden aus einem Defekt im Polymer durch Kapillarkräfte in die Polymer/Substrat-Grenzfläche transportiert. Diese entstehen durch starke Quellung und hohe Wasseraktivität an der Polymer/Stahl-Grenzfläche. Wasseraufnahme und Diffusion beeinflussen den Ablauf der Korrosionsreaktion und wurden durch die Zugabe vo Glycidoxypropyl(trimethoxy)silan verringert. Chemische Veränderungen an der Polymer/Substrat-Grenzfläche wurden durch in-situ backside-oberflächenverstärkter Ramanspektroskopie untersucht. Dabei wurde gezeigt, dass die Diffusion des Korrosionsinhibitors Mercaptobenzimidazol durch eine Polyelektrolyt-Beschichtung stark von deren Vorbehandlung abhängig ist. Weiters wurde durch diese Methode ein tieferes Verständnis der chemischen Prozesse an der Polymer/Metall-Grenzfläche während der Korrosionsreaktion erreicht.