【文章概述】

有机溶剂、酸性液体、碱性液体和低温对从工业制造、建筑、运输、海洋工程到日常生活的实际应用至关重要。但在运输的时候常常会出现泄漏的情况，这些液体的泄漏不仅会造成环境污染、资源浪费，甚至会引起火灾或爆炸等重大事故，造成人员伤亡。胶粘剂在各种恶劣环境下实现长期高强度的粘接是很重要的产品。尽管近几十年来胶粘剂领域取得了快速发展，但在恶劣环境下仍远未达到理想的性能。因此，制备一种超级黏合剂可以实现泄漏容器的快速封堵是至关重要。

【成果简介】

天津大学刘文广教授团队开发了一种制备流程简单的超级黏合剂，只需要将4-氨基苯乙烯与酸性阴离子聚合物进行简单的共混和搅拌即可获得性能优异的粘合剂。经过实验验证该黏合剂实现在水、油、有机溶剂、酸/碱液以及低温环境中对多种基质的快速高强黏附，同时在恶劣的环境中可以保持6个月稳定黏附。对比传统的粘合剂，该黏合剂的固化时间从8小时缩短到了20分钟。该黏合剂具有双疏性，不仅有效地清除被黏附基质表面的水层，也可有效的清除被黏附基质表面的油层。该材料符合奇材馆理念，后续开发值得期待！

【图文导图】

图1

（A）两性离子引发的4-AS自发聚合机理。

（B）应该导致 P4-AS-PAA 基粘合剂的固化原理（氢键、静电相互作用、π-π 堆积和阳离子-π 相互作用）。

（C） 4-AS单体与酸性阴离子聚合物水溶液混合制备P4 - AS基胶粘剂工艺。

（D）以P4 – AS-PAA为基材的胶粘剂，通过多种相互作用，对不同的基材具有较强的粘附能力。

图2（A） P4-AS-PAA基胶粘剂的制备工艺。

（B） P4-AS-PAA 粘合剂在空气中密封 PE 瓶破孔的能力。

（C）P4-AS-PAA 粘合剂在水中密封 PET 瓶破孔的能力。

（D）不同反应时间4-AS在PAA和HCl水溶液中的转化率。

（E）P4-AS-PAA 粘合剂分别在水中固化 5 分钟、10 分钟、20 分钟和 1 小时后对陶瓷、铁皮、PMMA、PE 和玻璃的水下粘合强度测试。

图3（A-C） PIA、PSS、PPA的化学结构及得到的P4-AS-PIA、P4-AS-PSS、P4-AS-PPA胶粘剂的宏观照片。

（D-E） P4-AS-PIA、P4-AS-PSS和P4-AS-PPA胶粘剂在水中分别固化20 min、20 min、2 h后对陶瓷、铁板、PMMA、PE和玻璃的水下粘接强度。

图4（A） P4-AS-PAA胶粘剂在油中的粘接性能数字图像。

（B）正己烷中P4-AS-PAA胶粘剂与铁片粘附的数字图像。

（C）P4-AS-PAA胶粘剂密封PE瓶破裂孔防止漏油能力的数字图像。

（D） P4-AS-PAA胶粘剂密封PET瓶破裂孔防止有机溶剂泄漏能力的数字图像。

（E） P4-AS-PAA在不同环境下对不同基材的粘附过程。

图5（A-F） P4-AS-PAA 在不同环境下固化 20 分钟后对不同基材的粘附强度。

（G） P4-AS-PAA 与水中底层Fe基材之间界面粘附过程的时空动力学的 MD 模拟。

（H） MD 模拟 (E1) 呈现的界面能数据与实验中的搭接剪切测试结果之间存在强正相关。

图6（A）数字图像描绘 P4-AS-PAA 粘合陶瓷片在水中浸泡6个月后将15公斤水桶（粘附区域）提升2厘米×1.5厘米的能力。

（B）数字图像显示P4-AS-PAA在水中浸泡6个月后仍能牢固地密封PET瓶的孔，即使剧烈摇晃也不会漏水。

（C） 数字图像显示P4-AS-PAA在油中浸泡6个月后仍能牢固地粘合玻璃/铝板，并且粘合的板可以轻松抬起装满油的烧杯。

 （D）数字图像显示P4-AS-PAA 在正己烷中浸泡6个月后，即使在大水流冲击下仍能牢固地粘附在铁板上。

（E-F） P4-AS-PAA在不同环境中放置1个月和6个月后对不同基材的粘附强度。

【奇材馆点评】

本论文作者为我们报道了一种基于两性离子引发聚合的全新机理的超级胶粘剂的构建方法。可实现直接粘附和固化过程与环境无关，在20分钟内完全固化，在各种环境(水、酸、碱、海水、油、有机溶剂、低温)下，强力粘合从塑料到无机物、金属等多种材料。值得注意的是，该粘合剂能保持高强度和对不同材料表面的长期粘接，在各种条件下快速修复损坏的容器。未来期待产品得大力推广应用。

【论文信息】

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