7月17日消息,东京大学Takuzo Aida团队在《美国化学会志》(JACS)发表一种新型小分子粘合剂CyclicFP-fmoc(含氟冠醚磷酸酯),可在室温下强力粘接聚四氟乙烯(PTFE,即特氟龙)等难粘表面,并能被乙醇完全擦洗剥离、反复回收复用(DOI: 10.1021/jacs.6c07886)。

材料学家长期寻求一种既能强力粘接多种表面、又易于移除复用的粘合剂。传统环氧等聚合物通过刚性交联网络获得高强度,但脆且易突发失效;胶带类粘合剂有延展性却缺乏重型粘接强度;既有小分子胶利用非共价键可易剥离,但同样缺乏韧性粘接。

Aida团队合成的白色结晶状CyclicFP-fmoc测试表现突出:将两片未处理的PTFE板以熔融的CyclicFP-fmoc夹合并室温冷却10分钟后,仅7平方厘米的接触面便能吊起8公斤重物,搭接剪切强度达1.3±0.1 MPa,超过商用环氧、丙烯酸与硅胶0.1至0.7 MPa的范围。固态核磁证实,该胶通过强界面氟-氟相互作用结合特氟龙,胶层内部则通过氨基甲酸酯间的氢键与芴基环的π-π堆积相互结合。

该胶的可移除特性尤为突出:简单乙醇清洗即可将CyclicFP-fmoc从PTFE板完全剥离、不留痕迹,回收的胶在多次循环中稳定保持约1.2±0.1 MPa的粘接强度。Aida指出,由于乙醇是免洗洗手液的主要成分,在某些现实场景中或可用洗手液替代实现脱粘与回收;非共价键的断裂可得到原始单体、无强度损失地复用,这是一般聚合物粘合剂难以实现的。

未参与研究的马里兰大学机械工程师Alban Sauret与加州大学伯克利分校生物工程师Phillip Messersmith均强调,将该分子投入应用前必须研究其环境归趋与影响。Sauret指出其含氟结构很可能属于全氟和多氟烷基物质(PFAS)家族,但是否会像有问题的所谓永久化学物那样行为是另一个需要单独回答的问题;Messersmith则认为,若该新粘合剂不属于环境有害化合物,其易分离特性将有助于解决粘合材料在回收流中难以分离的难题。 (来源:Chemical & Engineering News)