胶水应用

解读新型高耐溶剂性、高粘接性能胶水。

2024-07-01 15:38
43
固科

上周,《胶界》发布了一篇技术文章解读《“逆天”水性胶,高耐溶剂性:解决界面润湿与内聚能的矛盾》,受到了同行的广泛关注,有读者阅读完后,在后台推荐了另一篇原文发表在国际知名期刊《JACS》上的新型胶黏剂技术“Biocompatible Tough Ionogels with Reversible Supramolecular Adhesion”。


拜读完后,颇受启发,因此与大家共享。


该胶黏剂产品可以粘接多种材料,尤其对玻璃的粘接强度特别高,拉伸剪切强度可以高达24MPa。对木材、PMMA、铁、不锈钢的粘接强度分别为13、7.3、4.3和3.3MPa (如下左图所示)。


1.webp


在不同温度下,胶粘剂对玻璃表现出不同的粘接能力,25℃常温下粘接效果最好;随温度下降(25℃→ -25℃),粘接强度随之减弱,-20℃时,拉伸剪切粘接强度为15MPa左右;随着温度上升(25℃ → 85℃),粘接力也会下降,在85℃时,拉伸剪切强度已经降到0.5MPa。


从负面角度看,这类胶黏剂耐热性能较差,基本没法在75℃及以上的温度下使用;但从正面角度看,这类胶黏剂可以通过热处理方式实现返修重工性能,也就是说被粘接材料只需要在75℃或以上的温度下放置,就可以轻松分离,实现被粘材料的重复利用。


1.webp


另外,该胶黏剂还有很好的耐有机溶剂性能。不管是以下哪类有机溶剂,如丙酮、乙腈、乙酸乙酯、石油醚、乙醚、甲苯、二氯甲烷、四氯甲烷和四氢呋喃,浸泡24小时后,对玻璃的粘接力依旧能保持在20MPa以上,保持率基本都在87%以上。


其次,这胶粘剂还可以做成水凝胶膜或胶带,作为医学胶用于器官组织的伤口止血与修补,如下图所示:


1.webp


《胶界》报道过不少医用胶粘剂,基本都关注在如何实现湿表面组织器官的高强度粘接与即时止血的效果,但似乎都没考虑一个实用性问题:伤口修复后,医用胶该怎么去除?


    心碎了不用怕!神奇胶水帮你快速止血!


    医用仿生胶:构造特殊的微/纳米结构,实现对湿态表面的粘附


    100%固含UV医用胶,可水下使用,粘接强度比商用CA胶高4倍


而该胶黏剂产品最迷人的一个地方是可以通过接触盐水溶液这一简单方式实现脱粘效果(i.e. de-bonding or deadhesion),生理盐水不会对组织器官造成任何伤害。


所以,如果这款胶黏剂被应用到工业结构件的粘接时,既可以通过热处理的方式,也可以通过盐水手段,实现脱粘效果。


还值得关注的是,这款胶黏剂还有两大亮点: 


(1) 可以胶黏剂本身可以100%回收再利用,只需要把支离破碎的胶黏剂样品放入水中持续长时间搅拌,就能完全溶解在水中, 回收胶液倒入狗骨头模具里80℃干燥后,又能恢复成原来模样与性能的水凝胶。


1.webp


(2) 具有自修复功能,即使出现划痕或裂纹,也能在一段时间后实现自我修复,让划痕与裂纹消失。放置的温度越高,自修复所需要的时间越短,如下图所示:

1.webp


如此神奇的胶黏剂到底是怎么做出来的?从成分角度看,似乎也不复杂:主要由柠檬酸(citric acid,CA)、L-(-)-肉碱( L-(−)-carnitine,LC)和N,N-二甲基丙烯酰胺(N,N-dimethylacrylamide,DMAA)聚合后的PDMMA所组成。


其合成过程如下所示:
先把CA与LC倒入到水中,搅拌溶解,4小时后,把温度升到70℃,抽真空2个小时,把水分除去后,得到产品CAC(如下图)

1.webp


将单体DMAA、光引发剂HCPK和上述CAC在反应釜中于80℃下搅拌熔融得到前驱体溶液,通过UV照射20分钟后即可得到目标产物——超分子离子凝胶( supramolecular ionogels)。

1.webp

1.webp


将离子凝胶涂覆在一片基材上,然后把另一片基材在1公斤80℃条件下热压10分钟,待冷却后,即可把两片基材牢牢粘住。


研究者发现,选择不同的CAC:DMAA的比例,所得到的离子凝胶可以表现出不同的本体力学性能。


CAC含量越高,本体断裂强度越低、断裂延伸率则越长,材料本体韧性也会有所下降。


1.webp


最后,总结一下这款新颖胶黏剂的特色:即能热拆解,也能盐水脱粘,本身具有自修复和回收重复利用的特性,粘接力还极强,超高耐溶剂性,不仅能作为结构胶用于工业结构件的粘接,还能作为医学胶用于伤口止血与修补。

联系我们

电话:0755-82322609

手机:0755-82322609

邮箱:e-commerce4@glue.com.hk

地址:广东省深圳市福田区滨河大道3001-6号 6栋 8F