磁控粘合劑！可實現按需脫粘附科學頭條網

近年來，除了本身牢固粘合的能力，具有自修復、刺激響應（溫度、pH、應變）、疏液等附加功能的粘合劑也被廣泛研究。其中，可逆粘合劑有著很大的市場需求，然而現有的加熱、紫外光照等脫粘方式受限於粘結材料或粘結位置，難以滿足實際應用中的複雜情況。

英國雷丁大學Barnaby W. Greenland團隊研發出一種新型複合粘合劑，由聚氨酯作為連續相和1-20wt%商用、未改性的四氧化三鐵顆粒組成，對玻璃、木材、鋁合金、聚氯乙烯等多種表面都顯示出了良好的粘附性，同時只需將粘附製件置於振盪磁場中利用磁滯生熱便可以實現粘合劑的脫粘。

粘合劑的設計

複合粘合劑中的聚氨酯由端羥基化聚烯烴二醇、二苯基甲烷二異氰酸酯和4 -(2 -氨乙基)嗎啉三組分合成得到，該材料無毒、可用作生物表面的粘合劑，其合成過程如圖1所示。100℃下熔融共混加入1-20wt%的四氧化三鐵顆粒，即可得到複合粘合劑。

圖1 聚氨酯合成示意圖

聚氨酯存在的多種氫鍵作用，使得粘合劑在多種表面具有良好的粘附性。將該複合粘合劑置於振盪磁場下，四氧化三鐵顆粒會與振盪磁場耦合，產生磁滯熱效應，使得粘合劑溫度升高，聚氨酯分子之間的氫鍵作用減弱，從而實現了粘合劑的脫粘，脫粘過程如圖2所示。

圖2 複合粘合劑磁滯生熱脫粘示意圖

粘附與脫粘

研究人員研究了複合粘合劑對多種基材的粘附能效果。將8 wt%複合粘合劑的圓形樣品塗於木材、鋁合金、聚氯乙烯、玻璃等多種基材表面，然後以搭接形式將兩個樣品表面粘接在一起，將製備好的樣品置於80℃下每側加熱3分鐘，冷卻至室溫後即實現了多種基材的粘附，如圖3所示，粘合劑在多種基材表面顯示出了良好的粘附性，樣品懸垂均可承重100g。

圖3 複合粘合劑用於多種材料粘附照片

確定了複合粘合劑的粘附效果後，研究人員評估了複合粘合劑對磁滯生熱條件的響應。如圖4所示，將每種複合材料的圓形樣品置於培養皿中，中間放置純聚氨酯樣品作為比較。將培養皿置於振盪磁場中，利用熱成像儀監測樣品的溫度變化，圖像顯示了材料加熱後第一分鐘的溫度變化情況。分析表明，不含Fe3O4的聚氨酯樣品在振盪磁場中沒有被加熱，而20wt%複合粘合劑加熱一分鐘後可以達到約50℃，小於8 wt % Fe3O4的複合粘合劑被加熱到約27℃，僅略高於環境溫度(23℃)。結果表明，Fe3O4在粘合劑中含量越高，磁滯生熱效果越明顯，隨後的脫粘時間

測試也驗證了這一結論，20wt%複合粘合劑在振盪磁場下僅需22.5s脫粘，而1wt%複合粘合劑需307.5s才能脫粘。