在環(huán)保需求日益迫切的今天，傳統(tǒng)含甲醛膠黏劑的替代品開發(fā)成為材料科學領域的熱點。近日，北京林業(yè)大學張世鋒教授團隊在《Nano Letters》發(fā)表題為“Advanced Dual-Cross-Linking Strategy for Upgrading Formaldehyde-Free Olefin Adhesives”的研究成果，提出了一種創(chuàng)新的簡單高效的物理化學雙交聯(lián)策略，成功開發(fā)出高性能無甲醛烯烴膠黏劑（IBMP-BT），其耐水性、粘接強度和韌性均實現(xiàn)突破性提升。
傳統(tǒng)膠黏劑因含甲醛而危害人體健康和環(huán)境，但現(xiàn)有無甲醛膠黏劑普遍面臨兩大難題：耐水性不足和機械性能弱。此外，石油基原料依賴和復雜合成工藝也限制了其大規(guī)模應用。團隊以異丁烯-馬來酸酐共聚物（IBMA）、聚乙烯亞胺（PEI）和楊梅單寧（BT）為原料，開發(fā)出新型無醛膠黏劑，為行業(yè)提供綠色解決方案。
圖4 膠黏劑的微觀形貌和交聯(lián)網絡結構示意圖。
他們認為通過物理化學雙重交聯(lián)構建協(xié)同網絡是提升膠黏劑膠接強度的關鍵因素（圖4）：（1）在熱壓過程中，PEI中氨基與IBMAA中羧基發(fā)生親核取代反應，最終形成酰胺鍵，從而構建穩(wěn)定的化學交聯(lián)網絡，這是提升膠黏劑粘結力的核心機理。（2）BT的酚羥基與IBMAA和PEI中的其他基團（如酰胺、氨基等）形成多重氫鍵網絡，這種物理交聯(lián)網絡不僅提高了膠黏劑粘結結構的穩(wěn)定性，還通過非共價“犧牲鍵”機理，進一步提高了膠黏劑的韌性。（3）物理網絡提供的動態(tài)保護與化學網絡的穩(wěn)定性相結合，形成多層滲透屏障，保證了膠黏劑在潮濕環(huán)境下的結構完整性和穩(wěn)定性，有效增強了膠黏劑的耐水性。
圖5 膠黏劑的界面作用機制。
原文鏈接：https://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/acs.nanolett.4c06353
下載：Advanced Dual-Cross-Linking Strategy for Upgrading Formaldehyde-Free Olefin Adhesives
