非儿茶酚结构的水下粘合剂
粘合剂是可以将两种材料粘合在一起并防止它们分离的任何物质。粘合剂的许多工业和通用应用需要在潮湿和水下环境中产生并持续粘合。然而,在潮湿条件下的粘合行为受到基材表面形成的水化膜的显着影响,水化膜充当弱边界层并阻止粘合剂直接接触基材。此外,水分子可以通过氢键与粘合官能团相互作用并降低基材的表面能,从而减少粘合所需的相互作用。因此,水分往往会减弱或消除粘合效果。
多巴的邻苯二酚部分在仿生湿粘合剂的开发中引起了相当大的关注,最近的一些报道描述了基于儿茶酚的粘合剂的粘合性能和应用[1]。尽管基于儿茶酚基团的独特性质在湿粘合剂领域取得了重大进展,但这些基团对氧化、pH 和温度的敏感性意味着它们在许多实际应用中并不可靠,并且存在限制了它们的长期粘附和储存。为了克服这些缺点,研究人员已经研究了各种非儿茶酚基粘合剂;涉及动态共价键合、超分子自组装和干聚合物交联的粘合剂。这些粘合剂中的许多都表现出在潮湿条件下粘附在不同基材上的惊人能力。
具有氢键相互作用的粘合剂;氢键是许多粘合剂中遇到的一种重要的相互作用类型。氢键的可逆性质在制备强粘合剂中很重要,因为氢键对变形后可进行改造。一些基于氢键相互作用的粘合剂可以通过小分子或低聚物之间的自组装制备。
含羧基湿胶粘剂;牡蛎产生一种生物矿化的有机-无机杂化 (OIH) 粘合剂,其中含有 50% 的无机纳米颗粒(主要是碳酸钙)和 11% 的交联酸性蛋白 [2]。粘合剂中的无机成分形成硬相,提供内聚力,而有机蛋白质形成软相,促进与基材的粘合和粘合。大分子蛋白质链物理吸附到无机纳米粒子的表面,作为可逆交联点,被吸收的大分子蛋白质链向外径向扩展。这种配置增加了粘合剂表面分子链的流动性,从而增加了粘合剂对基材的润湿性和粘附性 [3]。
超分子湿胶;小分子或低聚物的超分子自组装能力常用于制备功能材料[4]。自组装超分子粘合剂也被提出,通过氢键相互作用的自组装是最常见的。基于氢键的自然动力学特性,获得的粘合剂通常表现出可逆和刺激响应的粘合能力,这是采用共价键的传统聚合物粘合剂难以实现的[163-167]。由于粘合剂的原位固化能力,自组装超分子粘合剂通常表现出高粘合强度 [5]。例如,田等人。通过简单地按特定比例混合天然存在的小分子硫辛酸、二乙烯基化合物、1,3-二异丙烯基苯和 Fe 3+ 离子,设计了一种超分子热熔胶。这种粘合剂可以通过加热然后冷却来原位粘附到亲水性和疏水性基材上。粘合网络是通过动态非共价氢键、共价二硫键和 Fe 3 +羧酸盐配位键形成的。这种超分子粘合剂的粘合性能归因于共聚物网络中丰富的羧基,可以与基材表面形成氢键。
具有静电相互作用的合成湿粘合剂;研究人员还研究了静电相互作用作为一种增强粘合剂内聚力和粘附力的方法。这种方法可以通过改变电荷的数量和位置、离子强度或环境的 pH 值来调整粘合剂的粘合强度和内聚强度。
聚电解质复合粘合剂;通过将商用聚阳离子聚合物与多价阴离子交联剂(混合,制备了一种简单且廉价的基于静电相互作用的复合湿粘合剂。有趣的是,这种聚电解质粘合剂可以通过简单地调节 pH 值来去除,因为阳离子被去质子化或阴离子被质子化,破坏了聚电解质复合物中的静电相互作用并导致其溶解 。
基于动态共价键的粘附;共价键在潮湿条件下比非共价键更强、更稳定,这对于生物医学领域的粘合剂应用很重要[6]。迄今为止,已经报道了许多具有可逆动态共价键的生物医学粘合剂。粘合剂可以通过动态共价键粘附在湿组织上。有助于粘附生物组织的动态共价键主要分为三种类型,即席夫碱键、N-羟基琥珀酰亚胺(NHS)-活化酯键和异氰酸酯键。其中,席夫碱键最广泛用于制备生物组织粘合剂。
用于湿粘合的干聚合物交联;与湿水凝胶不同,干聚合物分两步快速并牢固地粘附在湿材料上。首先,干燥的聚合物网络会发生水合和溶胀以去除界面水。除表面水后,干燥的聚合物网络与被粘物的湿材料相互作用以实现粘合。当分子(大分子单体或聚合物)穿过水合层并与基材的反应基团或聚合物网络结合时,粘合剂和湿表面之间通常会发生粘附 [7]。然而,这个过程是时间由于大分子的低扩散性而消耗,并且通常需要较长的固化时间。
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最后于 2021-8-1
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