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超強粘接，高耐溶劑性，卻只需鹽水即可輕松脫粘

超強粘接，高耐溶劑性，卻只需鹽水即可輕松脫粘

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來源： 作者：轉(zhuǎn)載 收藏 1506

視頻說明

一篇原文發(fā)表在國際知名期刊《JACS》上的新型膠黏劑技術“Biocompatible Tough Ionogels with Reversible Supramolecular Adhesion”。
拜讀完后，頗受啟發(fā)，因此與大家共享。

該膠黏劑產(chǎn)品可以粘接多種材料，尤其對玻璃的粘接強度特別高，拉伸剪切強度可以高達24MPa。對木材、PMMA、鐵、不銹鋼的粘接強度分別為13、7.3、4.3和3.3MPa （如下左圖所示）。



在不同溫度下，膠粘劑對玻璃表現(xiàn)出不同的粘接能力，25℃常溫下粘接效果最好；隨溫度下降（25℃→ -25℃），粘接強度隨之減弱，-20℃時，拉伸剪切粘接強度為15MPa左右；隨著溫度上升（25℃ → 85℃），粘接力也會下降，在85℃時，拉伸剪切強度已經(jīng)降到0.5MPa。

從負面角度看，這類膠黏劑耐熱性能較差，基本沒法在75℃及以上的溫度下使用；但從正面角度看，這類膠黏劑可以通過熱處理方式實現(xiàn)返修重工性能，也就是說被粘接材料只需要在75℃或以上的溫度下放置，就可以輕松分離，實現(xiàn)被粘材料的重復利用。


另外，該膠黏劑還有很好的耐有機溶劑性能。不管是以下哪類有機溶劑，如丙酮、乙腈、乙酸乙酯、石油醚、乙醚、甲苯、二氯甲烷、四氯甲烷和四氫呋喃，浸泡24小時后，對玻璃的粘接力依舊能保持在20MPa以上，保持率基本都在87%以上。

其次，這膠粘劑還可以做成水凝膠膜或膠帶，作為醫(yī)學膠用于器官組織的傷口止血與修補，如下圖所示：


《膠界》報道過不少醫(yī)用膠粘劑，基本都關注在如何實現(xiàn)濕表面組織器官的高強度粘接與即時止血的效果，但似乎都沒考慮一個實用性問題：傷口修復后，醫(yī)用膠該怎么去除？

心碎了不用怕！神奇膠水幫你快速止血！醫(yī)用仿生膠：構造特殊的微/納米結構，實現(xiàn)對濕態(tài)表面的粘附100%固含UV醫(yī)用膠，可水下使用，粘接強度比商用CA膠高4倍而該膠黏劑產(chǎn)品最迷人的一個地方是可以通過接觸鹽水溶液這一簡單方式實現(xiàn)脫粘效果（i.e. de-bonding or deadhesion），生理鹽水不會對組織器官造成任何傷害。

所以，如果這款膠黏劑被應用到工業(yè)結構件的粘接時，既可以通過熱處理的方式，也可以通過鹽水手段，實現(xiàn)脫粘效果。

還值得關注的是，這款膠黏劑還有兩大亮點: 

(1) 可以膠黏劑本身可以100%回收再利用，只需要把支離破碎的膠黏劑樣品放入水中持續(xù)長時間攪拌，就能完全溶解在水中, 回收膠液倒入狗骨頭模具里80℃干燥后，又能恢復成原來模樣與性能的水凝膠。


(2) 具有自修復功能，即使出現(xiàn)劃痕或裂紋，也能在一段時間后實現(xiàn)自我修復，讓劃痕與裂紋消失。放置的溫度越高，自修復所需要的時間越短，如下圖所示：


如此神奇的膠黏劑到底是怎么做出來的？從成分角度看，似乎也不復雜：主要由檸檬酸(citric acid，CA)、L-(-)-肉堿( L-(?)-carnitine，LC)和N,N-二甲基丙烯酰胺(N,N-dimethylacrylamide，DMAA)聚合后的PDMMA所組成。

其合成過程如下所示：

先把CA與LC倒入到水中，攪拌溶解，4小時后，把溫度升到70℃，抽真空2個小時，把水分除去后，得到產(chǎn)品CAC（如下圖）


將單體DMAA、光引發(fā)劑HCPK和上述CAC在反應釜中于80℃下攪拌熔融得到前驅(qū)體溶液，通過UV照射20分鐘后即可得到目標產(chǎn)物——超分子離子凝膠（ supramolecular ionogels）。


將離子凝膠涂覆在一片基材上，然后把另一片基材在1公斤80℃條件下熱壓10分鐘，待冷卻后，即可把兩片基材牢牢粘住。

研究者發(fā)現(xiàn)，選擇不同的CAC:DMAA的比例，所得到的離子凝膠可以表現(xiàn)出不同的本體力學性能。

CAC含量越高，本體斷裂強度越低、斷裂延伸率則越長，材料本體韌性也會有所下降。


最后，總結一下這款新穎膠黏劑的特色：即能熱拆解，也能鹽水脫粘，本身具有自修復和回收重復利用的特性，粘接力還極強，超高耐溶劑性，不僅能作為結構膠用于工業(yè)結構件的粘接，還能作為醫(yī)學膠用于傷口止血與修補。
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