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 【科研摘要】

對于低成本和大規模制造具有良好粘合性能的水基粘合劑，仍然是一個巨大的挑戰。最近，吉林大學孫俊奇教授團隊通過在水溶液中絡合市售的聚乙烯醇（PVA）和聚丙烯酸（PAA）來制造具有長期穩定性的超強水性超分子粘合劑。凝膠狀的PVA/PAA粘合劑可以方便地注入并散布在目標位置上，以牢固粘合各種被粘物，例如玻璃，金屬和木材。

PVA/PAA粘合劑對玻璃基材的粘合強度約為5.9 MPa，對木材的粘合強度約為14.3 MPa。干燥的PVA/PAA粘合劑通過PVA和PAA之間的高氫鍵密度以及聚合物鏈的物理纏結而交聯，這決定了粘合劑的內聚力。粘合劑表面具有豐富的非復合羥基和/或羧酸基團，可以與被粘物表面建立氫鍵，配位鍵和范德華相互作用，從而實現超強粘合。

摻入Laponite RD（Lap）粘土可進一步增強所得PVA/PAA-Lap粘合劑的粘合強度。結果，用PVA/PAA-Lap粘合劑粘合面積為50 mm×50 mm的木橋可以承受約179 kg的重量而不會破裂。相關論文以題為Superstrong Water-Based Supramolecular Adhesives Derived from Poly(vinyl alcohol)/Poly(acrylic acid) Complexes發表在《ACS Materials Letters》上。

【主圖導讀】

圖1.（a）通過PVA和PAA之間的絡合制備PVA/PAA粘合劑的過程示意圖。（b）PVA5/PAA1_450k粘合劑的照片。（c）通過1 H NMR光譜法測量的PVAm/PAAn_Mw粘合劑的組成的摘要。（d）PVA5/PAA1_450k粘合劑的剪切稀化行為。（e）從注射器中擠出PVA5/PAA1_450k粘合劑以粘合兩塊載玻片的照片。

圖2.（a）使用載玻片作為被粘物的搭接剪切試驗的示意圖。用牢固的市售膠水將粘著的玻璃載玻片固定在鐵載玻片上，然后拉動兩塊鐵載玻片以確保最終的破壞發生在測試的粘合劑上。（b）PVA5/PAA1_450k粘合劑，PVA和PAA的搭接剪切強度。（c）用PVA5/PAA1_450k粘合劑膠粘的兩塊分離的載玻片的光學顯微鏡圖像和SEM圖像：（i）沒有粘合膜的載玻片；（ii，iii）具有粘合膜的載玻片。（d）PVAm/PAAn_450k粘合劑在PVA與PAA的進料單體摩爾比不同時的搭接剪切強度（m：n）。（e）提出的用于粘合被粘物的PVA/PAA粘合劑的機理。

圖3.（a）PVA5/PAA1_450k粘合劑的搭接剪切強度與老化時間的關系。（b）新制備的PVA5/PAA1_450k粘合劑和相同的粘合劑老化8天后的儲能模量與頻率的關系。（c）PVA5/PAA1_Mw粘合劑的搭接剪切強度隨PAA分子量的變化而變化。（d）具有不同分子量的PAA的PVA5/PAA1_Mw粘合劑的儲能模量與頻率的關系。

圖4.（a）具有不同進料單體摩爾比的PVA與PAA（m：n）的PVAm/PAAn_450k-Lap粘合劑的搭接剪切強度。（b）照片顯示，兩片載有PVA1/PAA1.5_450k-Lap粘合劑的載玻片可以支撐約15.5 kg的重量。（c）用PVA1/PAA1.5_450k-Lap粘合劑粘合的兩塊玻璃的照片。（d）用于不同類型基材的PVA1/PAA1.5_450k-Lap粘合劑的搭接剪切強度。（e）用三塊木板用PVA1/PAA1.5_450k-Lap粘合劑粘合而成的木橋可以承受八個啞鈴，總重量約為179公斤。

圖5.（a）浸入水中2天后，用PVA1/PAA1.5_450k-Lap膠粘的木板的分離。（b）在周圍環境下存放2年之前和之后，PVA1/PAA1.5_450k-Lap粘合劑對鐵，玻璃和木材的粘合強度的比較。