聚合物失效分析案例：层压材料—金属化压感胶粘剂的缺陷分析

来源：材料与测试

层压材料的聚合物膜通过硅氧烷脱模层，与金属化的聚对苯二甲酸乙二醇酯相接触。聚合物膜上含有丙烯酸型压感胶粘剂，通常产生大小为50-200微米的孤立缺陷，如图1所示。缺陷将造成压感胶粘剂表面不必要的金属化。图2展示的是光学显微镜下的缺陷。

图1 压感胶粘剂聚合物样本的缺陷示意图

图2 光学显微镜下的缺陷

鉴于胶粘剂的失效，对样本进行双面检测是有必要的，因为组分很有可能从一边迁移至另一边。双面检测还有助于确认失效所处位置，这在包含迁移材料的多层胶粘剂中并不明显。

本案例中采用X射线光电子能谱仪对200微米的缺陷进行双面检测。

在金属面的空位型缺陷处探测到的成分包括：CHx、C-O、O-C=O和硅。该结果与覆盖了1-2单层硅树脂的聚对苯二甲酸乙二醇酯中的元素相一致。周围区域是释放硅的材料，因此由于失效，硅已经迁移至缺陷区域。失效的压感胶粘剂表面（例如底面绿的脱落）包括铝、氧化铝、CHx、C-O、O-C=O和硅，如下表所示。失效所处位置在聚合物与铝的表面。

表：双面检测缺陷层和参考层得到的量化结果

仔细观察底面铝脱落处的碳光谱，可以发现C-O的峰值与O-C=O的峰值相同。这一现象证明了酯的存在。然而硅树脂中存在少量的甲基，理论上来说这应是仅有的有机物质，甲基由于失效而未被检测到。考虑聚对苯二甲酸乙二醇酯的金属化，从高分辨率光谱中仍能发现细小的线索。

酯来源于脂肪族酯，并非如同聚对苯二甲酸乙二醇酯的聚芳酰胺，如图3所示。确切的说，缺陷中CHx和C-O距离、CHx和O-C=O距离的能带能级比聚对苯二甲酸乙二醇酯的参考样本能级高出0.25-0.3eV。这样的转变与聚对苯二甲酸乙二醇酯上存在脂肪族酯相一致，脂肪族酯的存在早于金属化，这造成了胶粘剂膜的失效。

图3 从缺陷处（下）得到高分辨率碳光谱与聚对苯二甲酸乙二酯的参考值（上）的比较，表明C-O和O-C=O的结合能有所变化