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    “逆天”压敏胶，粘接力媲美结构胶，竟由小分子离子液体构成？

    “逆天”压敏胶，粘接力媲美结构胶，竟由小分子离子液体构成？

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    视频说明

    众所周知，传统胶粘剂，如聚氨酯胶、MS胶、环氧胶、丙烯酸胶、UV胶、硅酮胶等，大都采用高分子聚合物作为主要有效成分。因为聚合物拥有较高的内聚能，提供胶粘剂自身较好的内聚强度和力学性能。
    即使是快干胶，尽管产品成分是由小分子组成，但也得固化交联成为高分子聚合物后，才能对被粘接的基材提供有效的粘接力。
    然而，湖南大学的科研团队却反其道而行之，研发出了小分子离子液体基粘合剂（Tri-HT），在室温下表现出极高的剪切粘合力（>10MPa）
    该工作以“Small-molecule ionic liquid-based adhesive with strong room-temperature adhesion promoted by electrostatic interaction”为题,发表在国际顶级期刊《Nature Communications》上。
    不过，《胶界》有必要去强调的一件事是，尽管这个科研团队把这类胶称为小分子离子液体基粘合剂（Tri-HT），但它在常温下并非是液体，而是以固态形式存在。只有在高温下（e.g. 100℃），才表现为液体状态。


    这款离子液体基胶合剂虽然常温下为固体，但表面是发粘的、具有很好的压敏性。只需用手指一压，就能把一个500g重的砝码粘起来，且不掉落。



    而且这压敏胶还可以实现水下粘合效果：科研团队把它做成单面胶带，可以直接在水中修补/密封破洞的玻璃或者塑料瓶。
    这款热熔压敏胶对不同材料都有很好的粘接效果，尤其是陶瓷和金属：该研发团队先把这款热熔压敏胶在100℃下熔融，然后涂布在被粘接的一面基材上，接着把另一个基材热压在涂敷压敏胶的基材上，构成剪切测试样件；等测试件温度见到室温25℃时，测试剪切方向粘结强度。



    由上图可见，这款热熔压敏胶在金属上都表现出很好的粘结性能：对于铝（Al）、不锈钢（SS）和铜（Cu），剪切粘结强度分别是8.14、6.91和7.73MPa，而对于陶瓷(Ceramic)的粘接力更是高达10.5MPa。
    这性能几乎媲美常规结构粘接胶！
    对于其它各种塑料基材，也表现出不输于其它压敏胶的粘接强度。
    那么，这款小分子离子液体基粘合剂到底是怎样制备的呢？
    其实，设计思路并不复杂，主要是将离子液体（IL）片段嵌入到有机分子骨架中即可，其分子结构如下：



    可能正是用到了离子液体原材料的原因，该科研团队才会称呼此类粘合剂为小分子离子液体基胶粘剂吧。
    而要合成Tri-HT粘合剂，需要用到两步合成法：第一步是将Tri-Im与3-氯-1,2-丙二醇反应，得到的产物产率为80%；第二步是继续与LiTFSI 盐反应，即可得到目标产物，此产率则为95%。



    研究者认为，液体基团的引入，不仅可以通过阴、阳离子间的静电相互作用提高材料本身的内聚强度，还能有效抑制刚性和有序氢键网络的形成，以释放更多能在界面处形成氢键的氢键供体/受体，提高界面粘附强度，从而实现小分子离子液体在各种基底表面的高强度粘附。



    最后，还是如实强调一下，这类胶粘剂的具体生产操作细节还是有些复杂的，并没纸上描述的那么简单；同时所用的部分原料也不是很好获得、成本较高，因此这技术距离商业化还有很长的路要走，不过也给胶粘剂行业带来了新的技术路径，值得研究。
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