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“逆天”壓敏膠，粘接力媲美結(jié)構(gòu)膠，竟由小分子離子液體構(gòu)成？

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“逆天”壓敏膠，粘接力媲美結(jié)構(gòu)膠，竟由小分子離子液體構(gòu)成？

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視頻說明

眾所周知，傳統(tǒng)膠粘劑，如聚氨酯膠、MS膠、環(huán)氧膠、丙烯酸膠、UV膠、硅酮膠等，大都采用高分子聚合物作為主要有效成分。因為聚合物擁有較高的內(nèi)聚能，提供膠粘劑自身較好的內(nèi)聚強度和力學性能。
即使是快干膠，盡管產(chǎn)品成分是由小分子組成，但也得固化交聯(lián)成為高分子聚合物后，才能對被粘接的基材提供有效的粘接力。
然而，湖南大學的科研團隊卻反其道而行之，研發(fā)出了小分子離子液體基粘合劑（Tri-HT），在室溫下表現(xiàn)出極高的剪切粘合力（>10MPa）
該工作以“Small-molecule ionic liquid-based adhesive with strong room-temperature adhesion promoted by electrostatic interaction”為題,發(fā)表在國際頂級期刊《Nature Communications》上。
不過，《膠界》有必要去強調(diào)的一件事是，盡管這個科研團隊把這類膠稱為小分子離子液體基粘合劑（Tri-HT），但它在常溫下并非是液體，而是以固態(tài)形式存在。只有在高溫下（e.g. 100℃），才表現(xiàn)為液體狀態(tài)。

這款離子液體基膠合劑雖然常溫下為固體，但表面是發(fā)粘的、具有很好的壓敏性。只需用手指一壓，就能把一個500g重的砝碼粘起來，且不掉落。

而且這壓敏膠還可以實現(xiàn)水下粘合效果：科研團隊把它做成單面膠帶，可以直接在水中修補/密封破洞的玻璃或者塑料瓶。
這款熱熔壓敏膠對不同材料都有很好的粘接效果，尤其是陶瓷和金屬：該研發(fā)團隊先把這款熱熔壓敏膠在100℃下熔融，然后涂布在被粘接的一面基材上，接著把另一個基材熱壓在涂敷壓敏膠的基材上，構(gòu)成剪切測試樣件；等測試件溫度見到室溫25℃時，測試剪切方向粘結(jié)強度。

由上圖可見，這款熱熔壓敏膠在金屬上都表現(xiàn)出很好的粘結(jié)性能：對于鋁（Al）、不銹鋼（SS）和銅（Cu），剪切粘結(jié)強度分別是8.14、6.91和7.73MPa，而對于陶瓷(Ceramic)的粘接力更是高達10.5MPa。
這性能幾乎媲美常規(guī)結(jié)構(gòu)粘接膠！
對于其它各種塑料基材，也表現(xiàn)出不輸于其它壓敏膠的粘接強度。
那么，這款小分子離子液體基粘合劑到底是怎樣制備的呢？
其實，設(shè)計思路并不復雜，主要是將離子液體（IL）片段嵌入到有機分子骨架中即可，其分子結(jié)構(gòu)如下：

可能正是用到了離子液體原材料的原因，該科研團隊才會稱呼此類粘合劑為小分子離子液體基膠粘劑吧。
而要合成Tri-HT粘合劑，需要用到兩步合成法：第一步是將Tri-Im與3-氯-1,2-丙二醇反應(yīng)，得到的產(chǎn)物產(chǎn)率為80%；第二步是繼續(xù)與LiTFSI 鹽反應(yīng)，即可得到目標產(chǎn)物，此產(chǎn)率則為95%。