摘要
黏合剂是能够将两种分离的界面黏合在一起的材料。黏合剂在人类生产生活的各个方面都发挥着重要的作用。目前，应用最广泛的黏合剂大多为有机溶剂型黏合剂，这类黏合剂虽然具有黏附强度较高，适用于多种类型的基底等优点，但是这类黏合剂在使用和干燥等过程中会释放大量的有毒物质，严重危害人体健康。因此，亟需开发更加安全环保的水基黏合剂。目前，人们已经开发了一些水基黏合剂，但这些水基黏合剂的黏附强度通常较低、且通常只能适用于特定类型的基底，最重要的是，水基黏合剂的制备方法通常比较复杂且成本较高，很难满足大规模应用的需求。因此，如何开发简单经济高效的方法，制备高强度多种基底适用的水基黏合剂成为了亟待解决的问题。本文致力于开发简单经济的制备高黏附强度的水基黏合剂的方法。这些方法简单、经济、易于规模制备。所得黏合剂绿色环保，且黏附强度高，并适用于不同材质的基底。具体工作如下： 1.一步水解法制备高黏附强度的、多种材质基底适用的水基高分子黏合剂。通过控制聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)在碱中的水解度，制得不同羧基含量的聚(甲基丙烯酸-甲基丙烯酸甲酯)((P(MAA-MMA))。黏合剂P(MAA-MMA)中的疏水链段可以在水环境中基于疏水-疏水相互作用聚集并使聚合物连段相互缠绕，为黏合剂提供内聚力。另一方面，共聚物中的亲水基团与基底间的超分子相互作用为黏合剂提供了黏附力。通过调控PMMA的水解度可以调控黏合剂中内聚力和黏附力的平衡。当PMMA的水解度为66%时，黏合剂的黏附强度达到最大值。其对金属材料的平均黏附强度为5.85±1.03MPa，对聚合物材料的平均黏附强度为1.17±0.52MPa，对木材的黏附强度为4.22±1.86MPa。该黏合剂具有简单的制备过程，优异的黏附强度且可应用于多种亲疏水基底，更为重要的是，此方法所制黏合剂的原料还可以来自于废旧的有机玻璃，通过将废旧的有机玻璃水解就可以制得高黏附强度的多种基底适用的黏合剂，从而变废为宝，为废旧有机玻璃的回收再利用提供了有效途径。不仅降低了生产成本，对构建可持续发展型社会具有重要意义。 2.聚合物复合法制备高黏附强度的、多种基底适用的聚(甲基丙烯酸-甲基丙烯酸甲酯)/聚二烯丙基二甲基氯化铵(记作P(MAA66-MMA34)/PDDA)水基黏合剂。在溶液中，按一定比例混合带负电的P(MAA66-MMA34)和带正电的PDDA，两者可以基于静电相互作用形成P(MAA66-MMA34)/PDDA黏合剂，其中P(MAA66-MMA34)与PDDA之间的静电作用为黏合剂提供了内聚力，而复合物中净余的正或负电荷与基底间的超分子相互作用为黏合剂提供了黏附力。调节复合物中P(MAA66-MMA34)与PDDA的单体摩尔比，就可以调节黏合剂中的内聚力与黏附力的平衡。研究结果表明，当P(MAA66-MMA34)中甲基丙烯酸单体与PDDA重复单元物质的量比为5:5时，P(MAA66-MMA34)5/PDDA5的黏附强度最大。P(MAA66-MMA34)5/PDDA5对金属的平均黏附强度可高达6.61±2.25MPa；对玻璃的黏附强度为7.43±0.85MPa；对木材的黏附强度为7.82±0.44MPa；对聚合物材料的平均黏附强度为1.12±0.10MPa。均可以与3M环氧树脂胶相媲美。除高黏附强度外，该黏合剂还具有优异的耐水稳定性，黏合干燥后的铁片被完全浸泡于水中六个月，干燥后测得黏附强度为原强度的80%。 3.聚合物复合法制备高黏附强度，高透明性、适用于不同基底的聚丙烯酸/聚二烯丙基二甲基氯化铵(记作PAA/PDDA)水基黏合剂。在溶液中，按一定单体摩尔比混合带相反电荷的PAA和PDDA，两者就可以基于静电相互作用形成PAA/PDDA黏合剂，复合物中PAA与PDDA之间的静电作用为黏合剂提供了内聚力，而净余的正或负电荷则可以与基底表面作用形成黏附力。通过调节PAA与PDDA的单体摩尔比，可以调节黏合剂中内聚力与黏附力的平衡。实验结果表明当PAA与PDDA的单体摩尔比为4:6时，PAA4/PDDA6具有最高的黏附强度，对金属的平均黏附强度高达7.49±3.14MPa；对玻璃的黏附强度为12.40±0.87MPa；对木材的黏附强度为6.27±1.12MPa；对聚合物材料的平均黏附强度为1.56±0.73MPa。均可以与3M环氧树脂胶相媲美，其中对金属和玻璃材料的黏附强度更是高于3M环氧树脂胶。除了具有超高的黏附强度外，PAA5/PDDA5黏合剂在波长400~800nm的可见光范围内具有高透明性和良好的耐水稳定性，将以PAA5/PDDA5黏附干燥后的铁片在水中浸泡三个月后干燥测得黏附强度为原强度的145%。
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