粘得牢、拆得快，《CEJ》这款结构胶有点神奇！

循环经济的重要性越来越突出，可持续发展已经成为当今主流。可剥离拆卸的胶黏剂，可以减少粘接零部件因无法拆卸返修造成的巨大资源浪费，受到科研人员的广泛关注。然而，结构胶黏剂的剥离拆卸充满挑战。本团队前期研究证实(ACS Applied Polymer Materials, 2023, 5, 7328; Chinese Journal of Polymer Science, 2023, 41, 1142-1154; ACS Applied Materials & Interfaces, 2022, 14, 41456)，利用共混型离子导体胶黏剂快速的界面电化学反应，可以实现粘接体系的剥离拆卸，但共混型离子导体胶黏剂的液体渗漏问题，导致其服役寿命很短；采用聚离子液体，虽然可以设计出全固态离子导体材料，但无法兼顾机械性能和离子传输性能，导致无法实现聚离子液体胶黏剂的高效剥离拆卸。

针对该问题，西南科技大学常冠军、魏勇团队通过在聚离子液体内部构建多重非共价相互作用，协同调控其机械性能和离子传输性能，得到一种兼具高机械强度，且能高效电致剥离的聚离子液体结构胶。该研究以题为“Multiple non-covalent interactions for mechanically robust and electrically detachable liquid-free poly(ionic liquids) ionoadhesives”发表在《Chemical Engineering Journal》上。2022级硕士研究生刘进为第一作者，西南科技大学魏勇和常冠军为通讯作者。

【含多重非共价相互作用聚离子液体结构胶的设计】

作者采用六氟丙烯酸丁酯为软单体，1-乙烯基-3-丁基咪唑三氟甲烷磺酰亚胺盐为硬单体，通过原位共聚，并引入有机锂盐，构建多重非共价相互作用，制备了一种具有纳米相分离结构的高效电致剥离的聚离子液体结构胶。

图1 含多重非共价相互作用的电致剥离聚离子液体结构胶的设计

【聚离子液体结构胶的机械性能研究】

一般来说，胶黏剂的粘接强度与粘接韧性是存在一定矛盾关系的，这种冲突可以通过调整HFBA和LiTFSI的含量，进而调控内部的多重非共价相互作用的浓度得到解决。本工作制备的聚离子液体结构胶的粘接强度和粘接韧性分别高达10.5 MPa和可达5.1 kJ/m2，同时还具备优异的抗疲劳性。

图2 聚离子液体结构胶的机械性能

【聚离子液体结构胶的离子传输性能和电致剥离性能研究】

由于多重非共价相互作用可以促进有机锂盐的解离，增加离子载流子的浓度，聚离子液体结构胶的离子电导率和储存电荷能力显著增加，离子电导率可高达1E-5 S/m，界面电容大于350μF/cm2。当在粘接体系两端施加直流电压，离子载流子迁移至粘接基材，并在粘接界面发生快速的界面电化学反应，改变了胶黏剂与粘接基材之间的接触与浸润状态。因此，高粘接强度的聚离子液体结构胶，可以在1 min内实现完全剥离，剥离效率90%以上。

图3 聚离子液体结构胶的电致剥离行为及机理

总结：这项工作通过在胶黏剂内部建立多重非共价相互作用，设计了一种具有优异机械性能和离子传输性能的电致按需剥离聚离子液体结构胶，为粘接零部件的资源化回收再利用，减少工业垃圾等方面提供了积极参考。

作者介绍：

本文第一作者刘进，是西南科技大学材料与化学学院2022级硕士研究生，研究方向为含多重非共价相互作用聚离子液体的设计与机理。

通讯作者魏勇，是西南科技大学材料与化学学院的专职教师，四川省“天府峨眉计划”青年人才，西南科技大学高层次人才，硕士生导师。2017年博士毕业于华南理工大学，后就职于华为终端有限公司（深圳）工程工艺平台部，任高级研发工程师。2020年8月加入西南科技大学，主要研究方向为智能粘接材料，在Advanced Functional Materials, Chemical Engineering Journal, ACS Applied Materials & Interfaces, Polymer等期刊发表学术论文十余篇；申请国家发明专利6项，主持国家自然科学基金等项目。

通讯作者常冠军，是西南科技大学材料与化学学院副院长，四川省杰出青年科技人才，“天府青城计划”天府科技菁英、中国科技城高层次创新创业人才，四川省教科文卫工会“常冠军技能人才创新工作室”负责人，教授，博士生导师。长期致力于动态键驱动功能高分子材料的构筑和循环再生等应用基础研究工作。近年来，在Nature Communications, Advanced Materials, Advanced Functional Materials等期刊发表学术论文50余篇，授权美国发明专利3项、中国发明专利6项。

原文链接：
https://doi.org/10.1016/j.cej.2024.151967

来源：高分子科学前沿

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