水下胶粘剂在组织胶粘剂、可穿戴电子产品和水下电子产品等领域受到广泛关注。然而，由于物理胶粘剂的粘附因子受到分子网络的限制和束缚，仅依靠物理粘附机制设计一个坚固稳定的水下粘附界面仍然是一个挑战。受“牺牲键”增韧理论的启发，我们提出了一种动态粘附因子策略来制造一个坚韧稳定的水下粘附界面。成功研制了动态粘附因子核苷酸粘接的胶粘剂，并在水生环境中表现出良好的粘附性能。核苷酸的粘附因子具有可逆的动态结构特征，不仅易于与底物相互作用，而且在受到破坏应力时有效地消散破坏应力，减轻应力集中。此外，胶粘剂表现出优异的可回收性，按需可拆卸性和长期稳定性。重要的是，该策略证明了可变单体构建坚韧的水下粘附的普遍性。预计动态粘附因子策略将激发下一代防水胶粘剂发展的新范式。
图解
图1:(a)不同粘附因子示意图。(b)动态粘接系数粘接的防水胶粘剂设计。
图2：胶粘剂的表征。(a) AMP和DEM0.1/AMP0、DEM0.1/AMP0.1样品的FTIR光谱。(b) DEM、AMP以及DEM和AMP混合溶液的1h NMR谱。(c) DEM0.1/AMP0和DEM0.1/AMP0.1的SEM图像。(d) DEM0.1/AMPx的频率相关损耗因子。(e) DEM0.1/AMP0和DEM0.1/AMP0.1的DSC曲线。
图3：动态粘接系数对胶粘剂水下粘接机理的影响。(a)动态粘附因子(DAFA)和固定粘附因子(FAFA)的网络结构。DAFA和FAFA胶粘剂的流变特性(b)、损耗因子(c)、扫描电镜(d)、搭接剪切应力-应变曲线(e)、粘接强度和粘接能图(f)。(g) DAFA与FAFA胶粘剂粘接强度比较。(h)粘附因子的界面结合与分离机理。
图4：水下粘附性能DEM0.5/AMP0.5。(a)搭剪试验示意图。不同AMP含量下DEM0.1/AMPx的黏附强度(b)，不同DEM和AMP百分比下DEMx/AMPy的黏附强度(c)。不同浸泡时间下DEM0.5/AMP0.5的黏附强度(d)， (e)浸泡7天后不同水溶液中的黏附强度(f)浸泡2个月。(g)原胶粘剂与常温保存两个月后胶粘剂的粘接强度。(h)浸泡7天后DEM0.5/AMP0.5对不同基材的粘接强度。(i)使用DEM0.5/AMP0.5作为密封胶修补破裂胶管的数字图像。(j)胶粘剂界面相互作用示意图。
图5：(a)胶粘剂的回收机制和工艺。(b) DEM0.5/AMP0.5回收后的粘接强度。(c)按需撤离示意图。(d)按需剥离时DEM0.5/AMP0.5的粘附强度。
图6：基于动态粘附因子策略的胶粘剂设计的通用性和优越性。(a)其它阴离子单体和阳离子单体在动态粘附因子设计中的化学结构。(b) DEM/AMP、DEM/AMD和DEM/UMP胶粘剂和(c) DMC/AMP、DMC/ AMD和DMC/UMP胶粘剂对Al基材的粘接强度。(d) DEM0.5/AMP0.5与其他水下胶粘剂的粘接强度对比。(e) DEM0.5/AMP0.5与其他水下胶粘剂的综合比较。
结论
综上所述，通过在聚丙烯酸酯基聚合物中引入AMP，成功制备了核苷酸动态粘接因子粘接的防水胶粘剂。其中AMP作为一种动态粘附因子，在外力作用下与基底相互作用并耗散应力，从而显著提高其粘附性能。利用粘接因子的动态结构优势，在复杂恶劣的水溶液环境中对各种材料表现出较强的粘接能力。此外，胶粘剂具有良好的可回收性、按需脱粘性和持久稳定性。重要的是，核苷酸动态黏附因子策略在构建水下黏附剂方面具有广阔的应用前景。预计这一策略将为推进防水粘合材料提供有价值的见解。
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原文链接：https://doi.org/10.1016/j.cej.2024.155710
