熱熔膠（HMAs）因其環(huán)保、無溶劑和快速固化等特點，在粘接材料領(lǐng)域日益受到重視。然而，傳統(tǒng)熱熔膠如乙烯-醋酸乙烯酯共聚物（EVA）存在剪切強度低（通常低于4 MPa）、難以回收利用等問題，限制了其在結(jié)構(gòu)粘接領(lǐng)域的應(yīng)用。目前常見的結(jié)構(gòu)膠（如聚氨酯、環(huán)氧樹脂）雖強度較高，但往往依賴化學交聯(lián)，難以實現(xiàn)閉環(huán)回收，加劇了塑料污染。因此，開發(fā)兼具高強度與可循環(huán)性的熱熔膠成為材料科學領(lǐng)域的重要挑戰(zhàn)。

近日，科羅拉多州立大學Garret M. Miyake課題組研究提出了一種基于功能化結(jié)晶層的可持續(xù)結(jié)構(gòu)熱熔膠系統(tǒng)。該研究以可再生原料為基礎(chǔ)，通過在結(jié)晶層中引入極性官能團，實現(xiàn)了高效應(yīng)力傳遞與強粘接性能的結(jié)合。所開發(fā)的硫基聚合物在木材和不銹鋼上分別表現(xiàn)出超過14.7 MPa和15.1 MPa的剪切強度，同時具備優(yōu)異的氧氣與水蒸氣阻隔性。此外，該材料可在溫和氫化條件下完全解聚，實現(xiàn)單體的閉環(huán)回收，為高性能與可持續(xù)并重的熱熔膠設(shè)計提供了新思路。相關(guān)論文以“Sustainable Structural Hot-Melt Adhesives Enabled by Functionalized Crystalline Lamellae”為題，發(fā)表在Advanced Materials上。

研究首先通過對比商用EVA與主鏈含酯基的聚合物PE-12，揭示了極性基團在結(jié)晶層中的位置對粘接性能的關(guān)鍵影響。盡管兩者酯基密度相近，但PE-12在木材和不銹鋼上的剪切強度顯著高于EVA，分別達到11.5 MPa和7.3 MPa。接觸角測試表明，PE-12表面疏水性更強，說明其酯基被包裹在結(jié)晶區(qū)內(nèi)，而非像EVA那樣分布于無定形區(qū)。動態(tài)力學分析進一步證實，PE-12具有更高的儲能模量與內(nèi)聚力，能夠?qū)⑼饬�轉(zhuǎn)化為彈性勢能儲存于結(jié)晶層中，而非通過無定形區(qū)耗散，從而提升了整體粘接強度

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