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Investigating the Application of Epoxy Adhesive Monomer Diffusion in Thermoplastic Surface Layers for Structural Bonding of FRPs

Ropte, Sven (2025) Investigating the Application of Epoxy Adhesive Monomer Diffusion in Thermoplastic Surface Layers for Structural Bonding of FRPs. Journal of Composites Science, 9 (12), Seite 695. Multidisciplinary Digital Publishing Institute (MDPI). doi: 10.3390/jcs9120695. ISSN 2504-477X.

[img] PDF - Verlagsversion (veröffentlichte Fassung)
5MB

Offizielle URL: https://www.mdpi.com/2504-477X/9/12/695

Kurzfassung

This study explores the potential of integrating thermoplastic surfaces into fiber-reinforced plastics (FRPs) to eliminate the need for extensive surface preparation prior to bonding. Traditional bonding techniques for FRPs, especially in aerospace applications, demand meticulous surface preparation to ensure adequate adhesion. As a potential alternative to conventional methods for generating adhesion, the formation of an interpenetrating polymer network (IPN) by diffusion of the epoxy monomers into a thermoplastic surface layer is investigated. The research involved manufacturing CFRP panels with thermoplastic surfaces, polyether sulfone (PES), and polyetherimide (PEI), followed by a bonding process with and without conventional surface preparation. The performance of the joints was tested by tensile shear and Mode-I fracture toughness tests and compared to reference samples without thermoplastic surfaces. The formation and characteristics of the IPNs were analyzed using optical microscopy, laser scanning microscopy, and energy-dispersive X-ray spectroscopy. The results demonstrate that PES surfaces, even without surface treatment, can provide high mechanical performance with shear strengths ranging from 18 MPa to 23 MPa. PEI surfaces led to a shear strength from 10 MPa up to 14 MPa, correlating to a less extensive IPN formation compared to PES. However, both thermoplastics significantly improved the bonding process performance without surface preparation.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/221065/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Investigating the Application of Epoxy Adhesive Monomer Diffusion in Thermoplastic Surface Layers for Structural Bonding of FRPs
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Ropte, SvenSven.Ropte (at) dlr.dehttps://orcid.org/0009-0008-9343-4276202862879
Datum:13 Dezember 2025
Erschienen in:Journal of Composites Science
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Ja
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:9
DOI:10.3390/jcs9120695
Seitenbereich:Seite 695
Herausgeber:
HerausgeberInstitution und/oder E-Mail-Adresse der HerausgeberHerausgeber-ORCID-iDORCID Put Code
Young, WenbinNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Verlag:Multidisciplinary Digital Publishing Institute (MDPI)
ISSN:2504-477X
Status:veröffentlicht
Stichwörter:fiber-reinforced plastics; monomer diffusion; interpenetrating polymer network; structural bonding; surface preparation; aerospace composites; thermoplastic surfaces; interphase formation; diffusion bonding; Mode-I fracture toughness; shear strength
HGF - Forschungsbereich:Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr
HGF - Programm:Luftfahrt
HGF - Programmthema:Komponenten und Systeme
DLR - Schwerpunkt:Luftfahrt
DLR - Forschungsgebiet:L CS - Komponenten und Systeme
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):L - Strukturwerkstoffe und Bauweisen, L - Produktionstechnologien
Standort: Braunschweig
Institute & Einrichtungen:Institut für Systemleichtbau > Produktionstechnologien BS
Hinterlegt von: Ropte, Sven
Hinterlegt am:19 Jan 2026 10:00
Letzte Änderung:22 Jan 2026 13:33

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