同时适用于超低温与有机溶剂环境下的离子型可逆粘合剂及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一类同时适用于超低温与有机溶剂环境下的离子型可逆粘合剂及其制备方法，该类粘合剂由阳离子片段、羧酸片段通过酯键或氨酯键、酰胺键或醚链或烷烃链等功能链段连接而成，无溶剂，粘度随温度增加而降低、随温度降低而增加。经冷热循环后可实现金属、木材、玻璃、聚四氟乙烯等材料的高效界面粘合，界面可逆粘合可通过冷热方式实现，界面粘合残渣可通过水或水溶液等简单手段实现按需分离，该类粘合剂可在有机溶剂或低温或超低温条件下多次无明显衰减地循环使用，该类界面粘合在超低温(如液氮中)或多种有机溶剂中可长时间稳定保持，此过程中粘合强度均无明显衰减。此过程中粘合强度均无明显衰减。此过程中粘合强度均无明显衰减。

【技术实现步骤摘要】
同时适用于超低温与有机溶剂环境下的离子型可逆粘合剂及其制备方法


[0001]本专利技术属于表界面化学与界面粘合
，具体涉及一种同时适用于超低温与有机溶剂环境下的离子型可逆粘合剂及其制备方法。

技术介绍

[0002]粘合剂是一种可将两个界面完好无损粘合在一起的物质，在生物医疗、航天航空、电子设备等诸多领域有着十分广泛的应用。粘合剂种类庞杂，根据粘合剂的化学成分，可分为有机与无机粘合剂两大类【Chem.Rev.,2021,doi:10.1021/acs.chemrev.0c00798；Adv.Mater.Technol.,2019,4,1900193；Adv.Funct.Mater.,2020,30,1901693；J.Adhes.Sci.Technol.,2020,34,1269
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1282；J.Am.Chem.Soc.,2020,142,5371
‑
5379】。其中，有机粘合剂以天然粘合剂与合成粘合剂为主导，同时根据粘合的持久程度，进一步分为永久粘合剂和可逆或临时粘合剂。永久粘合剂粘合强度较高，两界面一旦被粘合，将很难分离，如商用聚氨酯、氰基丙烯酸酯、环氧树脂类粘合剂，固化后可承载较大的作用力，粘合强度较高，发生粘合后将无法分离或难以分离，粘结部位的残留物难以去除【Prog.Polym.Sci.,2014,39,1266
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1290；J.Ind.Eng.Chem.,2015,29,1
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11；Iran.Polym.J.,2020,29,911
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918；Applied Chemical Industry,2020,49,230
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233】；临时或可逆粘合剂是在特定的条件下按需分离，如压敏胶带，但这一类的粘合剂的粘合强度往往较小，不能承受太大的负载【Mater.Horiz.,2016,3,47
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52】。近年来发展起来的粘合剂(包括超分子粘合剂)大多集中于水下粘结【Adv.Mater.,2018,30,1704640；Chem.Soc.Rev.,2020,49,433
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464；Nanoscale,2020,12,1307
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1324；Mater.Horiz.,2020,7,282
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288】，有部分抗有机溶剂的，但是有机溶剂种类单一【Angew.Chem.Int.Ed.,2020,59,11871
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11875】，也有抗低温的，但粘结强度容易衰减【Adv.Mater.,2021,33,2007301；Cryogenics,2020,5,43
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47；J.Am.Chem.Soc.,2020,142,21522
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21529】，而将抗有机溶剂、耐超低温、动态可逆的性能集于一身的高效粘合剂未见公开报道。因此，开发具有高粘合强度、抗有机溶剂、抗超低温，同时能根据需要轻松分离的可逆粘合剂是粘合剂智能化的重要任务之一。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的是提供一类可按需剥离、可抗有机溶剂、抗低温的高效动态离子型可逆粘合剂，以及该粘合剂的制备方法。
[0004]针对上述目的，本专利技术所采用的离子型可逆粘合剂的结构通式如下所示：
[0005][0006]式中R代表含有阳离子及其对应阴离子的烷基链或含有阳离子及其对应阴离子的烷氧链，所述阳离子为咪唑鎓离子、吡啶鎓离子、吡咯鎓离子中任意一种，阴离子为Cl
‑
、Br
‑
、PF6‑
、BF4‑
、NO3‑
、CF3SO3‑
、TFSI
‑
中任意一种；R
′
代表O、R"代表OH，或者R
′
代表NH、R"代表NH2；n代表聚合度，所述粘合剂的分子量分布在5000～40000之间；L的取值为0或1。
[0007]本专利技术离子型可逆粘合剂进一步选自下述聚合物中任意一种：
[0008][0009][0010][0011][0012][0013][0014][0015]本专利技术离子型可逆粘合剂的制备方法为：将式I所示双端羟基/氨基化合物与式II所示双端酸酐化合物加入干燥的N,N
‑
二甲基甲酰胺中，在40～110℃下搅拌反应5～48小时，得到式III所示离子型可逆粘合剂；
[0016][0017]其中，阴离子代表Cl
‑
或Br
‑
时，式I所示双端羟基/氨基化合物的制备方法为：将式Ⅳ杂环化合物与式
Ⅴ
化合物加入二甲基亚砜中，在40～110℃下搅拌反应5～48小时，得到式
Ⅵ
中间体；再将式
Ⅵ
中间体与式
Ⅶ
化合物无溶剂混合，在40～110℃下搅拌反应48～120小时，得到式I所示双端羟基/氨基化合物；
[0018][0019]式中M代表咪唑、吡啶、吡咯、嘧啶中任意一种；X
′
代表Cl或Br；R2代表烷基链或烷氧链；M
′
代表失去与R2相连N原子上一个H原子的咪唑基、吡啶基、吡咯基、嘧啶基中任意一种。
[0020]其中，阴离子代表PF6‑
、BF4‑
、NO3‑
、CF3SO3‑
、TFSI
‑
中任意一种时，在上述阴离子代表Cl
‑
或Br
‑
的制备方法基础上，再进一步通过阴离子交换的方式即可获得相应阴离子的双端羟基/氨基化合物，具体可参考文献“Adv.Mater.,2021,2100962”。
[0021]上述离子型可逆粘合剂的制备方法中，优选双端酸酐化合物与双端羟基化合物得摩尔比为1:3～3:1。
[0022]上述离子型可逆粘合剂的制备方法中，进一步优选在45～60℃下搅拌反应10～12小时。
[0023]与现有技术相比，本专利技术的有益效果如下：
[0024](1)本专利技术粘合剂合成步骤简单，原料廉价易得，中间原料合成收率高；
[0025](2)本专利技术粘合剂自身为液态，具有良好的浸润性，且无挥发性溶剂，绿色环保；粘合剂分子无溶剂，自身在室温或高温下呈粘性占主导的粘弹流体；
[0026](3)本专利技术粘合剂有较好的普遍适用性，对不锈钢、铁、铜、铝、玻璃、石英、木头、聚四氟乙烯等多种材料均表现出良好的粘合效果；
[0027](4)本专利技术粘合剂的粘合与分离可通过温度控制，且释放后接头上残留的粘合剂可以用水轻松去除；粘合好的样品经过加热或水溶液洗涤可实现按需分离；分离后的样品可以再次粘合而无需补加粘合剂，循环次数多且粘合强度不发生明显衰减；
[0028](5)本专利技术粘合剂能耐受有机溶剂，由其粘合的样品在N,N二甲基甲酰胺、丙酮、无水乙醚、甲苯、四氢呋喃、乙酸乙酯、乙腈、正己烷、二氯甲烷等多种有机溶剂中浸泡长时间后其粘合强度无明显本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一类同时适用于超低温与有机溶剂环境下的离子型可逆粘合剂，其特征在于所述粘合剂的结构通式如下所示：式中R代表含有阳离子及其对应阴离子的烷基链或含有阳离子及其对应阴离子的烷氧链，所述阳离子为咪唑鎓离子、吡啶鎓离子、吡咯鎓离子中任意一种，阴离子为Cl
‑
、Br
‑
、PF6‑
、BF4‑
、NO3‑
、CF3SO3‑
、TFSI
‑
中任意一种；R
′
代表O、R"代表OH，或者R
′
代表NH、R"代表NH2；n代表聚合度，所述粘合剂的分子量分布在5000～40000之间；L的取值为0或1。2.根据权利要求1所述的同时适用于超低温与有机溶剂环境下的离子型可逆粘合剂，其特征在于所述粘合剂为下述聚合物中任意一种：
3.一种权利要求1所述的离子型可逆粘合剂的制备方法，其特征在于：将式I所示双端羟基/氨基化合物与式II所示双端酸酐化合物加入干燥的N,N<...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘凯强，关望，邓心灵，唐嘉琪，房喻，
申请(专利权)人：陕西师范大学，
类型：发明
国别省市：