英国研发出可回收的水基静电黏合剂

前沿科技

2023/11/22 11:09:01

  生活中许多地方要用到黏合剂,但它们黏上物体后往往难以清除,造成许多麻烦。这次,英国一所大学发明一款可回收的水基静电黏合剂,当它们黏上物体后,只需放置强酸或强碱环境中就能脱落,实现剥离和回收的可能。

英国研发出可回收的水基静电黏合剂

  目前商业的黏合剂,通常分为“结构性”和“压敏性”。第一种是依靠化学物品对物体增强黏着力和拉伸强度,第二种是依靠压力感应增强黏性(黏着力弱),常用于便利贴、挂钩黏胶等。

  这次英国纽卡斯尔大学研发的新型pH值(酸碱值)黏合剂系列是利用静电相互作用,让其黏合强度介于结构黏合剂和压敏黏合剂之间。这种新型黏合剂被称为静电黏合剂,它有一个特性,就是可以黏在难以沾黏的物体表面上,例如:防水聚丙烯。这项发明于10月底发布到《应用化学》杂志上。

  静电黏合剂与其它水基黏合剂不同,它在潮湿环境时,黏着力并不会出现明显下降,且分离过程不需依靠器械,这十分适合大规模的回收再利用,例如用在瓶子标签、食品包装上,而且它也适用于拆卸汽车零件和电子产品等多种领域。

  研究人员将苯乙烯(St)和丙烯酸丁酯(BA),以2比3的比例组成黏合剂。这种材料最容易制成,不仅价格便宜且容易从市面上取得,具有工业化量产的可能性。

  为了使黏合剂的一面含有聚阳离子(正电荷),另一面含有聚阴离子(电子),研究人员将黏合剂加入十二烷基硫酸钠作为稳定剂,在第二次反应中通过聚合丙烯酸(PAA)作为阴离子(电子)乳液涂抹在黏合剂的一面,而使用壳聚糖作为阳离子(正电荷)乳液抹在黏合剂的另一面。

  在正负电荷的作用下,黏合剂就能呈现独特的静电黏附状态,这时候的黏合剂就会随着干燥,增强其黏附力。若要分离黏合剂,只需要放置在有强酸或强碱的溶液中,就能消除静电。

  另外,他们还发现苯乙烯可以用丙烯酸酯化环氧化大豆油替代,增强这些材料的可持续性。

  研究人员为了测试这些黏合剂,他们将黏合剂的样品沾黏在特丽纶(PET)和聚丙烯(PP)材质上进行测试沾黏性,结果很理想,它能够完整黏附在这些物体上面。

  随后,他们还测试黏合剂在多少pH值的环境下会脱落,于是将黏合剂样品放置于盐酸(HCl)或氢氧化钠(NaOH)溶液中观察变化。结果显示,当样品暴露于pH值小于3的强酸中,或pH值大于12的强碱环境时会自动脱落,且能在两层之间的交界面观察到分离的状况。

  这说明,含有丙烯酸的黏合剂在强酸环境时会被中和,导致静电键消失;而含有壳聚糖的黏合剂中露于强碱环境时也会中和,导致黏附失败。另外,这种黏合剂既使经过干燥后,进到中性且潮湿环境下,其黏性也不会降低。

  另外,研究人员发现黏合剂能够在室温(16至20°C)下正常保存一年以上,虽然黏合剂中的胶体颗粒在存放过程中逐渐变大,但这对于黏着力的影响并不大。另外,这种黏合剂碰到丙酮和松节油会失去作用,可以作为回收该款黏合剂的方法。

  研究人员表示,这种静电黏合剂可以作为一种新型、可回收的黏合剂系列,且特性介于具有固定化学键的结构黏合剂和通过物理相互作用黏合的剥离黏合剂之间。

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