Polysiloxane

Stoffklasse mit vielseitigen Anwendungen

Oberflächenkontaminationen mit Polysiloxane) (PDMS, Silikonöl) sind häufig die Ursache für Verfärbungen, Benetzungs- und Haftungsprobleme. Schon geringe Konzentrationen (Bedeckung <1 Monolage) können zu massiven Störungen in empfindlichen Systemen führen. Gleichzeitig sind Polysiloxane aber auch ein vielseitig eingesetzter Bestandteil von Produkten wie Farben, Klebstoffen oder Kosmetika. Aus diesem Grund stellen sich bei Beschichtungsproblemen unterschiedliche Fragen:

Benetzungsstörung auf Metall

Läßt sich auf der Oberfläche ein Polysiloxan nachweisen?

Die ToF-SIMS ist gut geeignet für die Analyse von Polysiloxanen (Silikon, Silikonölen, Siloxane, PDMS). Mit einer Nachweisgrenze im ppm-Bereich bietet das Verfahren deutlich höhere Empfindlichkeiten als andere Nachweisverfahren (z. B. IR-Spektroskopie). So können auch kleine, prozessschädigende Mengen erkannt werden.

Wieviel Polysiloxan verträgt mein Prozess?

Bei der Beantwortung dieser Frage kombiniert man die semi-quantitativen Informationen der ToF-SIMS mit geeigneten Tests zum Haftungsverhalten (z. B. Gitterschnitt von Lacken). Das nebenstehende Balkendiagramm zeigt beispielhaft den Zusammenhang zwischen einer semi-quantitativen Bestimmung der Polysiloxan-Beschichtung von Stahloberflächen und den farbcodierten Ergebnissen einer Haftfestigkeitsprüfung nach der Beschichtung (gute Haftung: grün, schlechte Haftung: rot). Bei den Analysen wurden auf allen Proben Polysiloxane nachgewiesen. Durch den Vergleich der Referenzen (R. 1 und 2) mit den schlechten Mustern A bis C konnte ein Polysiloxan-Grenzwert ermittelt werden, der die Haftung für den nachfolgenden Prozess nicht negativ beeinflusst. Darauf aufbauend wurde die Polysiloxan-Belastung neuer Stahlchargen ermittelt und in einem standardisierten Verfahren mit einem Ampelcode ausgewertet.

 

PDMS mapping

Zusätzlich zu den bereits gezeigten Aspekten erlaubt die ToF-SIMS-Methode auch die Unterscheidung verschiedener Polysiloxan-Klassen. Dies wird durch das laterale Verteilungsbild (Bild, Kartierung, chemische Karte) verschiedener organischer Komponenten auf der rechten Seite veranschaulicht, das im Bereich eines Farbkraters detektiert wurde. Die Oberfläche des Lackes enthält ein modifiziertes Polysiloxan B, das im Bereich des Kraters durch ein zweites Polysiloxan A verdrängt wird. Außerdem befindet sich ein Teflonpartikel im Krater. Sowohl Teflon als auch das nicht an das Lacksystem angepasste Polysiloxan A verändern die Benetzungseigenschaften und führen so zur Kraterbildung.

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