西工大李炫华教授、特拉华大学魏秉庆教授：适用于潮湿环境的新型透明胶粘剂–涂层材料

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持久的粘合力是胶粘剂和涂层材料的基本要求，特别是水下或潮湿环境中的粘合力尤为重要，但要实现这一点非常具有挑战性。聚(2-乙基-2-恶唑啉) (PEOX) 具有低折射率、高柔韧性、低毒性和抗蛋白质特性，它既能够用作涂层材料，也可作为文物修复用胶粘剂和加固剂。然而，PEOX因其高亲水性，在潮湿环境中的使用受到限制。近日，西北工业大学李炫华教授课题组、特拉华大学魏秉庆教授课题组合作报道了一种基于PEOX的新型透明胶粘剂–涂层材料，在潮湿环境中具有增强的耐水性能。

在本研究中，通过将 PEOX 与疏水性聚合物（例如聚（苯乙烯-共-丙烯腈）（SAN）、聚（4-乙烯基苯酚）（PVPh）和聚（偏二氟乙烯）（PVDF））共混制备基于PEOX的共混物，从而提高了PEOX的耐水性。通过调整PEOX与添加剂聚合物的比例，系统地研究了共混物的化学相互作用、形态和透明度。混合物的耐水性能通过接触角、溶解度、吸湿性和潮湿环境中的机械强度进行评估。结果表明，聚合物共混明显提高了PEOX在潮湿环境中的耐水性和粘附强度。与其他两种共混物相比，含有30 wt% PVPh的共混材料在透明度和耐水能力方面表现出优异的性能，且优于目前文献报道的同类型胶粘剂。同时，发现共混物中稳定的氢键在疏水改性中具有重要作用。PVPh/PEOX 混合物在潮湿环境中具有增强的防水性能，具有作为新型透明涂层或胶粘剂的应用前景。

 图1 共混物SAN/PEOX, PVPh/PEOX, PVDF/PEOX薄膜的SEM图像。SAN/PEOX和PVDF/PEOX的表面较为粗糙，PVPh/PEOX的表面光滑。

如图2a所示，共混物的接触角均有所增大，但10s后SAN/PEOX和PVDF/PEOX共混物的接触角迅速变小，而PVPh/PEOX共混物的接触角减小的幅度较小，说明具有一定耐水性。

图2 接触角测试。(a) PEOX和共混物分别在测试一开始和水滴停留10s后的接触角大小。(b) 接触角在10 s后的变小情况。

通过改性之后，样品整体溶解率从完全溶解变为部分溶解（图3a），但PEOX在水中的浸出量有所不同（图3b）。图 3c 和 3d 分别显示了SAN/PEOX和PVDF/PEOX混合物的 FTIR光谱。浸水后，两种混合物中 PEOX的峰值显著降低。然而，30PVPh/PEOX混合物的强度变化不大（图 3e），表明在 30PVPh/PEOX 混合物中保留了更多的 PEOX。结果表明SAN和PVDF不能防止 PEOX浸出到水中。相比之下，PVP和PEOX 之间的稳定氢键占据了 PEOX 的极性部分，可阻止 PEOX 浸出到水中。

图3 (a) 各种共混物的溶解率。(b) 共混物在水中的浸出量与PEOX原有量的比率。薄膜浸水前后的红外光谱谱图比较，(c) SAN/PEOX，(d) PVDF/PEOX，(e) PVPh/PEOX。(f) 共混物的吸湿率。

相关研究成果以Blending Poly(2-ethyl-2-oxazoline) with Hydrophobic Polymers as a Hybrid Adhesive with Enhanced Water-Resistant Properties为标题发表于《Journal of Applied Polymer Science》，第一作者为西北工业大学材料学院博士生张媛媛，共同通讯作者为李炫华教授、魏秉庆教授。

相关链接
https://doi.org/10.1002/app.51404

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