“逆天”生物基胶黏剂:-150~300℃超强粘接,却能轻松除胶

发布者:刘德桃发布时间:2024-12-25浏览次数:10

“逆天”生物基胶黏剂:-150~300℃超强粘接,却能轻松除胶

原创 胶博士 胶界 2024年12月16日 07:55 上海

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最近,看到一个非常有趣的生物基胶黏剂技术,由于从原料来源到使用再到去除都无需化学反应处理,也无需有机溶剂参与,因此作者称之为solvent-free adhesive (SFA)。

SFA的诞生源于蜗牛黏液的灵感,因此它在室温下的外观状态正如蜗牛身上的黏液,为白色胶体。

SFA的制备过程也并不复杂,如下图所示:

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就是把聚谷氨酸钠(γ-PGA)与聚赖氨酸盐酸盐(ɛ-PLL)按照一定的比例混合在一块,快速搅拌均匀,相分离后得到的白色凝聚物便是SFA。

因为γ-PGA与ɛ-PLL均属于生物来源的原材料,因此SFA完全就是100%纯种的生物基胶黏剂。

作为胶黏剂,首当其冲的性能固然就是粘接强度了,而这款SFA的黏性特别强。数据显示,SFA在陶瓷上的平均剪切粘附强度为27.8 MPa,是迄今为止研究者所查看到的生物基粘合剂中粘接强度最高的。不过,SFA在玻璃和钢铁上的粘附强度则较为一般,仅为4 MPa,

研究者认为,SFA的粘合性能由SFA的内聚力(cohesive force)和SFA的粘附力(adhesive force)决定。

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内聚力来自于γ-PGA与ɛ-PLL之间的静电作用力和氢键作用,粘附力则源自SFA和陶瓷界面的机械互锁和界面处的氢键结合。

此外,SFA还能在-150~300℃这样极端温度下保持良好的粘接性能。

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研究者发现,在100°C和200°C下,SFA没有表现出任何外观变化,剪切强度也没有降低。而在300°C时,SFA经历了碳化,尽管剪切强度降至原值的22%,但仍超过6 MPa。在−150°C的低温下,SFA粘合的陶瓷在结构上保持完整,显示出优异的低温耐受性。

最引人注意的一点是,SFA还可以使用碳酸钠溶液轻松去除,保证被粘接的基材可以重复利用;而且SFA允许重复使用至少10次而不降低粘附性能。

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因此,研究者认为此技术为工业应用、文物修复和有极端温度要求的基材提供高性能、可重复使用的粘合剂创造了新的可能性。