Page 93 - 摩擦学学报2025年第5期

第 5 期 秦晨曦, 等: 基于主客体相互作用的水下自适应仿生胶黏剂的设计及性能研究 727

采集，分别将10 μL去离子水和胶液作为探测液滴到 通过Michael加成反应设计制备了客体超支化聚合物P1，

基材上进行测试，待测试液滴稳定后进行读数并拍照. 如图1(b)所示，P1由5种功能单体聚合物而成，DPEHEA

1.2.3 水下黏附性能测试 是支化中心，DOPA是黏附功能基团，BENA是刚性疏
使用万能试验机(AGS-X, SHIMADZU, Japan)进 水基团，PEGDA200是扩链软链段，ADAA是客体功

行搭接剪切试验，以测量胶黏剂的黏附强度. 水下黏 能单元，用于与β-CD单元结合. 利用Bruker核磁共振
附过程是在去离子水中进行的，将胶黏剂均匀涂在 仪表征了该聚合物，对应的核磁氢谱归属如图2(a)所
1块基材的表面，在水下与另外1块基材接触，黏附面 示. 另外，图2(b)所示为P1的红外光谱图，可以观察到
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积为20 mm × 10 mm. 没有特殊注明的情况下，黏附样 3 152 cm 处的-OH的伸缩振动峰，2 951 cm 处归属
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品都是置于水下12 h后进行搭接剪切黏附强度测试. 为-CH / -CH-的伸缩振动峰, 1 727 cm 处归属为羰基
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同样的方法测试了在不同水环境中制备的样品的黏 C=O的伸缩振动峰, 1 172 cm 处归属于醚键C-O的伸
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接强度，包括海水和不同pH水环境. 黏附强度计算方 缩振动峰，以上结果表明成功制备了P1聚合物.
法为F/S (F为最大载荷，S为黏附面积)，拉伸速度为 P2是β-CD封端的PDMS主体聚合物，如图1(c)所
20 mm/min，在每种情况下，至少测试4个样品，无特 示，由β-CD和 PDMS-DGE反应制备. PDMS通过排斥
殊注明的情况下，测试的水下环境温度为25 ℃. 测试 界面水破坏水化膜，可以有效地抵抗水侵蚀从而保护
所用的基材，包括钢、黄铜、铝、钛、碳纤维和紫铜，粗 内部的分子链，而β-CD是主体功能单元，用于与AD单
糙度分别为1.17、0.83、1.11、0.93、1.11和0.88 μm. 元结合. 同样地，利用Bruker核磁共振仪表征了该聚合

物，对应的核磁氢谱归属如图2(c)所示. 另外，图2(d)
2 结果与讨论 所示为P2的红外光谱图，可以发现包含1 257 cm 处的
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2.1 胶黏剂的制备及表征 Si-CH 的伸缩振动峰和3 370 cm 处的-OH的伸缩振
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图1所示为主客体胶黏剂的制备以及作业过程， 动峰. 另外，利用X射线光电子能谱仪对P2进行了元素
(a) Smearing Underwater bonding Curing

(b)

P1 P3
(c)

Host-guest assembly
crosslinker
P2

PETEA DOPA BZA PEGDA

AD β-CD PDMS-DGE

Fig. 1 (a) Schematic diagram of adhesive underwater operation; (b) Schematic diagram of preparation of hyperbranched polymer
P1 containing AD; (c) Schematic diagram of preparation of β-CD terminated PDMS polymer P2
图 1 (a)胶黏剂水下操作示意图；(b)含AD的超支化聚合物P1制备示意图；(c) β-CD封端的PDMS聚合物P2制备示意图