研究人员创造了牢固，快速，防水的胶粘剂

来源：约翰霍普金斯大学 / Amanda Zrebiec

该配方具有填充有添加剂的微胶囊，这些添加剂使胶粘剂的固着更快，更牢固

催化剂（使粘合剂迅速固着）和交联剂（使固着力强）装在一个类似于蛋壳的微型囊中，当施加压力时，囊会破裂并释放出添加剂。

图片来源：JHU应用物理实验室

在现代世界中，粘合剂在很大程度上被认为是已解决的问题。甚至在水下，胶水也可以用于广泛的海事应用中。

问题是，它们并不那么有效。

正如约翰霍普金斯大学应用物理实验室的研究人员所看到的那样，问题在于聚氨酯的固化速度慢。即使是非常坚韧的胶水也难以处理间隙水，并且大多数胶水在预处理过的表面上效果更佳，这两者都是在水下环境中所面临的挑战。它们通常也至少需要24小时才能正确固化，如果您要胶水被淹没，这将是一个明显的问题。

研究与开发部（REDD）的化学家，新研究的主要作者里德·梅瑟史密斯（Reid Messersmith）说：“您可以想象，在海洋环境中，如何需要24小时才能完全固化并保持足够的强度是一个问题。”论文，标题为“利用交联剂和胺催化剂填充的微胶囊快速水下粘合剂”。他们的发现最近发表在美国化学学会的《Applied Polymer Materials》上。

论文网址：https://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/acsapm.0c01277

“所以，我们使它变得强大而又快速”，梅塞尔史密斯继续说道。 “从24小时到1分钟是我们的速度提高，如果您可以让它静置24小时，它将保持10倍的强度。”

该团队研究了改进水下胶粘剂的方法，发现在胶粘剂的原始配方中添加催化剂（可使其快速固着）和交联剂（可增强固着力）会增强胶粘剂的性能，并且可以立即固持。但是，这在实际中是行不通的，因为例如在涂胶和开始固化之间需要有一段时间的延迟，以防万一您需要在固化之前将其他东西粘到胶上。

解决的办法是将催化剂和交联剂容纳在一个类似于蛋壳的微胶囊壳中。当您将填充的外壳混合到胶水中时，什么也不会发生。但是，当施加少量力（例如在手指之间摩擦）时，外壳破裂，催化剂和交联剂泄漏出，胶水立即固化。

结果是快速固化的水下胶粘剂，可在多种表面上有效，包括铝，不锈钢，玻璃和塑料。该胶粘剂在未经处理的铝表面上表现更佳，在60秒内具有约400磅的高粘结强度。

REDD项目经理，论文的共同作者克里斯·霍夫曼（Chris Hoffman）表示：“具有压力活化的高强度粘合剂可以在数分钟内起作用，具有大量的潜在应用。” “我们的粘合剂无论在水中还是在水中都可以很好地发挥作用，所以你可以想象用它来修理你的船或重新连接木瓦。我们的微胶囊可以很容易地应用到现有的胶水上，这是一个显著的额外优势。”

制备有用的胶水添加剂的关键步骤是冲走微囊制造过程中产生的多余油脂和副产物。正如论文中详细介绍的那样，该团队比较了两种洗涤方法，并找到了一种生产干燥的白色粉末的方法，该粉末易于处理且易于保存。可以将这种微胶囊粉末简单地混入基础树脂中，并且当将两片压在一起时，只需施加很小的力就可以使胶囊破裂。研究人员在论文中得出结论，微胶囊也可以分批生产，可以扩大规模以用于商业生产。

原文网址：https://hub.jhu.edu/2021/04/23/waterproof-adhesive-applied-physics-lab/

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