Page 95 - 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 729

(a) 0 (b) Before triggering O 1s (c) 6
1 After triggering C 1s
2 5
3 N 1s Si 2p 4
4 Intensity/a.u. Si 2p atomic percentage/% 3
5
6 2
7 1
8 0
8 7 6 5 4 3 2 1 0 1 000 800 600 400 200 0 Before triggering After triggering
f1/ppm Binding energy/eV
(d) Before triggering (e) After triggering (f) 800

600
Intensity/a.u. 34.71% Intensity/a.u. 38.92% Adhesion strength/kPa 400
C-OH
C-OH

200

0
292 290 288 286 284 282 292 290 288 286 284 282 P1 P3
Binding energy/eV Binding energy/eV
Fig. 3 (a) NOESY spectra of diagram of P3; (b) XPS survey spectra of dried P3 and lyophilized P3 triggered with water;
(c) Si 2p atomic percentage of dried P3 and lyophilized P3 triggered with water; (d) Peak-fitting XPS spectra in the
C 1s regions of dried P3; (e) Peak-fitting XPS spectra in the C 1s regions of lyophilized P3 triggered with water;
(f) The adhesion strength of P1 and P3 soaking in water for 12 h
图 3 (a) P3的NOESY谱图；(b)去掉溶剂后的P3和用水触发的冻干P3的XPS谱图；(c)水触发前后的P3的Si 2p原子百分比；
(d)去掉溶剂后P3的C 1s区的峰拟合XPS谱图；(e)水触发的冻干P3的C 1s区的峰拟合XPS谱图；
(f) P1和P3在水中浸泡12 h的黏附强度

够承受长时间的水下浸泡. 主客体胶黏剂P3具有卓越 之一，当胶黏剂的润湿性好时，胶黏剂能够充分地与
的耐水性，这主要得益于其PDMS分子链处于胶黏剂 基材表面接触，密切的接触有利于分子间作用力(如
的外层，能有效排斥界面水分，从而在水环境中避免 范德华力和氢键)的产生，从而增强黏附强度. 图5(a)
内部的分子链受水侵蚀，因此不同于普通胶水随着时 所示为P3胶黏剂在不同基材表面(有机和无机)上的接
间的推移溶胀而失去黏合能力. 另外，主客体胶黏剂 触角均小于水，这意味着当胶黏剂施加到基材上时，
P3展现出了优异的可重复使用黏附特性，通过在水下 胶黏剂往往会取代界面水，用以在基材上获得足够
进行多次黏附-分离循环试验，结果如图4(c)和(d) 的接触面积. 测试了P3胶黏剂不同基材的水下黏附强
所示，即便经过10次循环的水下剪切试验，P3胶黏剂 度，如图5(b)和(c)所示，在钢片、钛片、铝片、铜片、黄
仍维持了良好的黏附性能，然而在第10次时，黏附强 铜、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚酰亚胺(PI)、

度略有减弱，可能是聚合物出现了不可逆的疲劳损伤. 碳纤维、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚碳酸酯(PC)
这种循环重复使用性能不仅有助于降低成本，也符合 和聚氯乙烯(PVC)上的黏附强度分别为669.7、700.8、

绿色化学、保护环境的理念. 传统的一次性胶黏剂使 526.2、429.7、940.8、339.2、247.1、715.1、391.0、513.8和
用后往往成为难以处理的废弃物，而P3胶黏剂的可重 596.4 kPa. 与现有的水下胶黏剂进行对比，P3的黏附
复使用特性不仅可以大幅减少黏合材料的消耗，而且 性能高于大多数的液态水下胶黏剂，如图6所示.
可以减少废弃物的产生，这有助于减轻对海洋生态系 为了扩大其应用范围，研究了P3胶黏剂在不同环
统和环境的负担. 境下的黏附性能，对浸泡在pH值为3.2~11.8的水溶液
胶黏剂的润湿性是决定其黏附效果的关键因素 中的钢基材进行剪切黏合测试. 在这些试验中，将片材