天津大学刘文广教授团队《AFM》：两性离子引发的超级黏合剂，可实现在多种恶劣环境中长效高强黏合

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油、有机溶剂以及酸/碱液在运输过程中常常会出现泄漏的情况，这些液体的泄漏不仅会造成环境污染、资源浪费，甚至会引起火灾或爆炸等重大事故，造成人员伤亡。因此，制备一种黏合剂实现对这些泄漏容器的快速封堵是至关重要的。但是，目前报道的湿态黏合剂均难以在油及有机溶剂等环境中实现长期有效的高强黏附。

近日，天津大学刘文广教授团队设计了一种超级黏合剂，该黏合剂不仅可实现在水、油、有机溶剂、酸/碱液以及低温环境中对多种基质的快速高强黏附（黏附过程均在这些恶劣环境中直接操作），也可在这些恶劣环境中保持长期黏附（在这些环境中6个月仍可保持稳定黏附）。该超级黏合剂的制备过程非常简单，将4-氨基苯乙烯与酸性阴离子聚合物进行简单的共混和搅拌即可获得。对于4-氨基苯乙烯而言，由于从氨基到共轭乙烯基的电子云密度转移使得其无法通过自由基聚合来实现链增长，但是当4-氨基聚乙烯与4-氨基聚乙烯盐共同存在时，其则可通过两性离子引发聚合得到聚（4-氨基苯乙烯）或者聚（4-氨基苯乙烯）盐。其聚合机理为4-氨基苯乙烯可攻击4-氨基苯乙烯盐上活化的β位双键而发生亲核加成获得高度稳定的两性离子传播种，该两性离子传播种可继续与4-氨基苯乙烯或者4-氨基苯乙烯盐发生亲核加成而得到聚（4-氨基苯乙烯）或聚4-（氨基苯乙烯）盐。传统的两性离子引发的方法需要8小时才可实现聚（4-氨基苯乙烯）的固化。在这项工作中，作者使用酸性阴离子聚合物替代了传统的盐酸环境，将黏合剂的固化时间从8小时缩短到了20分钟。他们对获得的黏合剂的黏附性能进行了考察。由于该黏合剂具有双疏性，因此，其不仅有效地清除被黏附基质表面的水层，也可有效的清除被黏附基质表面的油层，并且可通过与被黏附基质表面之间形成氢键、静电相互作用、疏水相互作用、阳离子-π以及π-π堆积等多种相互作用来实现即刻黏附（图1）。

图1. 黏合剂的制备过程及黏附机理

该黏合剂可以在各种环境中实现对多种基质表面的快速黏附，并且可以用于对装有油或者有机溶剂的破洞容器进行立即堵漏。通过分子动力学模拟对该黏合剂与各种基质表面在水、油以及有机溶剂环境中界面的黏附能进行了计算，其结果与实验结果表现出了很强的正相关（图2）。

图2. 黏合剂对在油和有机溶剂中的黏附性能

目前上述工作已发表在《Advanced Functional Materials》上，论文第一作者为天津大学材料学院博士生崔春燕，通讯作者为天津大学材料学院刘文广教授。本文中分子动力学模拟部分由北京大学黄建永研究员及北京大学在读博士生顾若衡、袁作楹完成。

论文链接：

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202109144

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