浙工大鄭司雨/楊晉濤團隊 Adv. Sci.：可高效及可持續油環境黏附的兩性離子凝膠膠帶
2024-09-11 來源：高分子科技
石油是全球經濟和制造業發展不可或缺的重要戰略物資之一。隨著全球范圍能源危機加劇，石油勘探逐漸從陸地轉移到海洋，石油泄漏風險也隨之增大，因此亟需開發能在油環境完成封堵功能的粘接劑材料。然而，在濕環境中實現強黏附原本就十分困難，原因在于附著在目標底物表面的液層會阻礙粘接劑和被粘物直接接觸。近年來，研究人員們已經在水下黏附取得巨大進展，提出了諸多有效的濕態黏附策略。但是，要實現牢固的油下粘附仍十分困難，原因在于與水相比：1）油液通常具有更低的表面張力和更高的黏度，致使其更易附著在底物表面且附著力更強、更難去除；2）同時，在與粘接劑接觸后，油滴也易附著到膠粘劑表面污染粘接劑，致使粘接劑變得“濕滑”、不再具有粘性。上述原因也進一步限制了粘接劑在油環境的反復、長期使用。
在本文中，受細胞內吞作用啟發，作者基于兩性離子聚合物聚（2-甲基丙烯酰氧基乙基磷酰膽堿）PMPC和兩性離子型表面活性劑3-磺丙基十六烷基二甲甜菜堿SB3-16，以甘油和水為介質構建堅韌的凝膠膠帶，用于油環境黏附。兩親性表面活性劑可以形成膠束來捕獲油滴，并通過聚合物基體的靜電吸引將之從界面輸送到凝膠內，通過“內吞”移除油膜，使凝膠與基底直接接觸并實現黏附。基于PMPC基體的強親水性、水下超疏油等優良特征，該膠帶還進一步實現了以下功能：1）膠帶在油環境中的長期牢固黏附、2）一定次數的反復黏附-剝離、3）可再生的粘接性能。上述三種功能分別保障凝膠膠帶單次粘接的耐用性，短期內直接重復使用的可能性，以及長時使用污染后可再生循環使用的能力，使之具有可持續使用的特征。
圖1 受胞吞啟發的兩性離子凝膠膠帶設計策略及功能示意
圖2 體系的結構表征及膠帶的拉伸性能分析
圖3 兩性離子型凝膠膠帶油環境黏附性能及封堵能力研究
圖4 兩性離子型凝膠膠帶油環境的黏附機制研究
圖5 兩性離子型凝膠膠帶的可持續使用功能展示
原文鏈接：https://doi.org/10.1002/advs.202407501
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（責任編輯：xu）
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