【摘 要】
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粘合剂被定义为一种具有粘性的物质,其可以将两种不同特性的材料粘合在一起。随着经济和科学的飞速发展,粘合剂材料已应用于航空航天、汽车制造、房屋建筑、木制家具、保护膜和标签等许多领域。由于市售的粘合剂在潮湿环境下与被粘物表面的粘接力较低,影响了粘合剂在特殊领域的广泛应用。因此,开发一种能在干燥和潮湿环境中都具备优异粘接性能的粘合剂是目前界面科学和技术中的重大挑战之一。在自然界中,生物贻贝具有优异的粘附
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粘合剂被定义为一种具有粘性的物质,其可以将两种不同特性的材料粘合在一起。随着经济和科学的飞速发展,粘合剂材料已应用于航空航天、汽车制造、房屋建筑、木制家具、保护膜和标签等许多领域。由于市售的粘合剂在潮湿环境下与被粘物表面的粘接力较低,影响了粘合剂在特殊领域的广泛应用。因此,开发一种能在干燥和潮湿环境中都具备优异粘接性能的粘合剂是目前界面科学和技术中的重大挑战之一。在自然界中,生物贻贝具有优异的粘附性,快速的固化速度以及超强的防水粘附能力,其特点是目前化学合成粘合剂所不具备的。因此,制备仿贻贝粘合剂是解决以上问题非常有效的手段之一。虽然现在对仿贻贝粘合剂的研究较多,但是研究的内容主要集中在仿贻贝粘合剂的粘附能力上,并没有更多的拓展仿贻贝粘合剂的多功能性,因此,本文制备了具有多功能性的仿贻贝粘合剂,比如可UV光交联性和可穿戴拉伸应变传感性。本文首先设计合成了一种同时含多巴（DOPA）结构单元和乙烯基团的可聚单体甲基丙烯酸酐-多巴（L-DMA）,然后通过自由基聚合法将L-DMA和丙烯酸丁酯（BA）共聚得到一种含DOPA结构单元的仿贻贝粘合剂（P（BA-co-L-DMA））。通过傅里叶红外光谱和核磁共振谱等方法对合成的粘合剂进行结构表征,通过紫外光谱法计算L-DMA在粘合剂中的含量,研究了粘合剂的固化条件、分子量和机械强度等物理化学性质,重点评测了其在空气中和水中的粘合能力。由于DOPA结构中的邻苯二酚具有氧阻聚作用,实验采用“冻干-抽泵-解冻”的方法在很大程度上避免了氧阻聚并提高了聚合程度。当引入L-DMA后,粘合剂的粘接性能有明显提升,当粘合剂Mw为86700时,在钢板上形成最大粘接强度2.22 MPa;当Mw为78000时,在铝板上形成最大粘接强度1.77MPa;当Mw为46000时,在PP和PTFE上形成最大粘接强度分别为0.58 MPa和0.14 MPa。此外,向粘合剂中添加IO4-或Mn3+离子可以明显提高粘合剂在水下对钢板的粘接强度,最高粘接强度可达1.11 MPa,是市售Araldite快固环氧胶的近10倍。由于自由基热聚合速度慢,导致P（BA-co-L-DMA）粘合剂制备时间长,效率低,因此,实验通过UV聚合技术将L-DMA和功能化的聚己内酯（GPCL-MA）共聚制备了一种可UV光交联的仿贻贝粘合剂（L-DMA-GPCL-MA）。通过傅里叶红外光谱、核磁共振谱和凝胶渗透色谱对其结构进行了表征分析,同时研究了L-DMA-GPCL-MA粘合剂的UV聚合动力学、热力学性能和交联密度,探讨了邻苯二酚基团对粘合剂机械强度和粘接强度的影响。在实验中UV聚合技术的选用大大缩短了粘合剂的聚合时间,经过40 s的UV辐射足以使粘合剂达到最大聚合程度。此外,引入L-DMA会降低粘合剂的韧性和热稳定性,但会提高粘合剂的粘接性能。L-DMA-GPCL-MA粘合剂在钢板、铝板、玻璃、猪皮、PP和PTFE基材上的粘接强度比纯GPCL-MA粘合剂的分别提高了1.50倍、1.49倍、1.61倍、1.72倍、2.84倍和3.41倍。由于L-DMA-GPCL-MA粘合剂机械性能不可调而且功能性较少,实验继续通过UV聚合技术将L-DMA与多官能度的聚己内酯（xPCL-MA,x=Di,G,M）制备了一种机械性能可调的仿贻贝导电水凝胶粘合剂（L-DMA-xPCL-MA）,实验对制备的水凝胶粘合剂的结构、溶胀率、凝胶率、UV聚合动力学、微观形貌、机械性能和粘接性能进行了表征和讨论,同时还探究了其导电性和压电敏感性。同L-DMA-GPCL-MA粘合剂一样,采用UV聚合技术大大提高了聚合效率。通过调节xPCL-MA中x的类型可以实现水凝胶粘合剂机械性能的调节,其机械性能可变范围为:拉伸应力:50.2-76.4 k Pa;拉伸应变:700-1140%;杨氏模量:8.6-14.8 k Pa;断裂能:16.4-25.9 k J/m3。同时L-DMA-xPCL-MA水凝胶粘合剂表现出了优异的粘接性和可重复粘接性,在经过连续8个粘附/剥离循环之后,粘接强度几乎保持不变。并且当用作电子应变传感器使用时,其在人体运动监测方面表现出了高度的灵敏性和监测准确性。
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