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  近日，東華大學(xué)纖維材料改性重點(diǎn)國(guó)家實(shí)驗(yàn)室游正偉教授團(tuán)隊(duì)在膠黏劑領(lǐng)域取得重要進(jìn)展，相關(guān)成果以《高強(qiáng)、可拆卸、自修復(fù)的動(dòng)態(tài)交聯(lián)聚氨酯熱熔膠》(Strong, detachable, and self-healing dynamic crosslinked hot melt polyurethane adhesive, DOI: 10.1039/c9qm00233b)為題，發(fā)表于國(guó)際學(xué)術(shù)期刊《材料化學(xué)前沿》(Materials Chemistry Frontiers)。東華大學(xué)游正偉教授是該論文的通訊作者，東華大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院碩士生王署亮是該論文第一作者，博士生劉增賀為共同第一作者。東華大學(xué)何創(chuàng)龍教授、管清寶副教授是論文的共同作者。

  聚氨酯熱熔膠黏劑是一種無溶劑型的綠色膠黏劑，廣泛應(yīng)用于電子器件組裝、汽車零部件粘接、木材加工等領(lǐng)域。現(xiàn)有聚氨酯熱熔膠主要分為熱塑性聚氨酯熱熔膠和反應(yīng)型熱固性聚氨酯熱熔膠。熱塑性聚氨酯熱熔膠具有線型的化學(xué)結(jié)構(gòu)，其粘結(jié)強(qiáng)度和耐溶劑性較差；反應(yīng)型熱固性聚氨酯熱熔膠是由異氰酸酯封端的聚氨酯預(yù)聚物，可以進(jìn)一步與大氣中的濕氣反應(yīng)，最終形成交聯(lián)的化學(xué)結(jié)構(gòu)，具有優(yōu)異的粘接強(qiáng)度與耐溶劑性，但其固化速度慢，往往需要數(shù)天的時(shí)間才能完全固化，并且一旦交聯(lián)結(jié)構(gòu)形成就很難再拆卸，不可回收利用。這些缺陷限制了聚氨酯熱熔膠的廣泛應(yīng)用。

  游正偉教授團(tuán)隊(duì)長(zhǎng)期致力于膠黏劑及彈性體的研究，發(fā)展了一系列基于由CO2與環(huán)氧丙烷制備的聚碳酸亞丙酯二元醇(PPC)為基礎(chǔ)原料的新型環(huán)保聚氨酯熱熔膠(Chin. J. Polym. Sci. 2017, 36, 58-64. Inter. J. Adhes. Adhes. 2019, In press)；近期報(bào)道了利用肟氨酯動(dòng)態(tài)鍵構(gòu)筑的強(qiáng)韌室溫自修復(fù)材料(Adv. Mater. 2019, 31(23),,1901402.)和多重防護(hù)材料(Adv. Funct. Mater., 2019, 29(28), 1901058.)。

  在上述研究工作的基礎(chǔ)上，團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步提出將肟氨酯動(dòng)態(tài)鍵引入交聯(lián)的聚氨酯結(jié)構(gòu)中，構(gòu)筑了動(dòng)態(tài)交聯(lián)的聚氨酯熱熔膠黏劑 (DPU-HMA)（圖1），其結(jié)合了熱塑性與反應(yīng)型聚氨酯熱熔膠的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)克服了二者的缺陷，表現(xiàn)出了優(yōu)異的性能。

圖1. 基于可逆肟氨酯鍵構(gòu)筑的動(dòng)態(tài)交聯(lián)聚氨酯

  測(cè)試結(jié)果表明，這種膠黏劑具有快的固化速度、高的初始和最終粘接強(qiáng)度、良好的耐溶劑性并且對(duì)多種基材（金屬、塑料、木材、復(fù)合材料）均有良好的粘接效果，綜合性能優(yōu)于現(xiàn)有的熱塑性聚氨酯熱熔膠與反應(yīng)型聚氨酯熱熔膠（圖2）。

圖2. DPU-HMA與業(yè)界領(lǐng)導(dǎo)品牌提供的典型熱塑性聚氨酯熱熔膠(TPU-HMA-Lubrizol）和反應(yīng)型聚氨酯熱熔膠(PUR-HMA-3M2665; PUR-HMA-Loctite 3542)的粘接性能對(duì)比。

  此外，動(dòng)態(tài)肟氨酯鍵賦予了聚氨酯熱熔膠可拆卸與自修復(fù)的功能（圖3），對(duì)于回收貴重被粘接器件與延長(zhǎng)材料的使用壽命具有重要的意義。

圖3. DPU-HMA的可拆卸與自修復(fù)功能

  同時(shí)還值得一提的是本工作涉及的核心原料（丁二酮肟、異氰酸酯）為廉價(jià)易得的工業(yè)品，可以通過簡(jiǎn)便的一步法構(gòu)建聚氨酯材料，也可以通過合理的設(shè)計(jì)引入到其它材料中，研制一系列功能材料，具有廣闊的應(yīng)用前景。

  該工作獲得了國(guó)家自然科學(xué)基金、上海市自然科學(xué)基金、東華大學(xué)勵(lì)志計(jì)劃等項(xiàng)目資助。同時(shí)申請(qǐng)了中國(guó)發(fā)明專利保護(hù)（申請(qǐng)?zhí)枺?019101075366）。

  原文鏈接：https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2019/qm/c9qm00233b#!divAbstract