CN106883814A - 一种包含芳香型氨基酸与杂多酸的复合水基黏合剂及其制备方法 - Google Patents

一种包含芳香型氨基酸与杂多酸的复合水基黏合剂及其制备方法 Download PDF

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Abstract

一种包含芳香型氨基酸与杂多酸的复合水基黏合剂及其制备方法,属于材料科学技术领域。按重量之和100%计算,由21%~41%的芳香型氨基酸和余量的杂多酸组成。本发明以芳香型氨基酸为原料,通过与杂多酸固相研磨制备了具有三维交联结构的复合黏合剂。杂多酸与芳香型氨基酸间的静电力、氢键及电荷转移作用的协同组装所形成的交联结构增加了黏合剂的体相强度及机械拉伸强度。此外,三维交联结构中芳香型氨基酸主链上的羧基、氨基等极性基团的高密度富集极大增加了黏合剂与不同固体表面的浸润性及化学键合能力。上述粘合剂适用于在潮湿环境中黏合不同的固体材料,包括天然固体基材和人造固体基材。

Description

一种包含芳香型氨基酸与杂多酸的复合水基黏合剂及其制备 方法
技术领域
本发明属于材料科学技术领域,具体涉及一种包含芳香型氨基酸与杂多酸的复合水基黏合剂及其制备方法。上述黏合剂适用于潮湿条件下实现对多种天然固体材料及人造固体基底材料的有效粘结。
背景技术
黏合剂在国防、航天航空、汽车加工、机械制造、材料、电子电器、印刷装订、纺织以及日常生活等诸多领域都有广泛的应用。黏合剂种类繁多,性能各异。按照溶剂类型来分,主要分为有机和水基黏合剂两大类[黄世强,“胶粘剂及其应用”机械工业出版社,2011]。有机黏合剂具有成本低、种类多、粘接能力强等优点,但其主要的缺点是易燃,溶剂易挥发,毒性大,污染严重。水基黏合剂以水作为溶剂,被认为是一类绿色、环保的粘接材料,它的优点在于能有效降低环境污染及对人类健康的不利影响。近年来,随着人们环保意识的提高,水基黏合剂越来越受到各界的青睐[邓桂芳,“车用水基聚氨酯胶粘剂快速发展引领绿色未来”《聚氨酯工业》,2015,(5):66-72]。一些合成树脂、改性天然高分子及仿贻贝类合成高分子等水基黏合材料应运而生[李均明,张姣,王爱娟,刘林涛,范晓杰,等“医用骨粘合剂粘接性能研究进展”,《材料导报》,2013,27(7),145;]。然而,制约人造水基黏合剂发展的主要技术瓶颈是材料的种类相对较少,成本高,制备工艺复杂。合成高分子水基黏合剂往往需要经历多步有机偶联反应,这不但需要较长的生产周期,而且在材料制备过程中带来了新的环境污染问题[N.Artzi,T.Shazly,A.B.Baker,A.Bon,E.R.Edelman,Adv.Mater.2009,21,3399;D.-A.Wang,S.Varghese,B.Sharma,I.Strehin,S.Fermanian,J.Gorham,D.H.Fairbrother,B.Cascio,J.H.Elisseeff,Nat.Mater.2007,6,385]。当前,以天然的生物小分子为原料、研发简单的加工工艺是降低成本,推动水基黏合剂发展的有效途径。
氨基酸是构成生物体蛋白质的基本原料,其价格低廉,环境友好,生物相容性优良,是制备水基黏合剂的理想原材料。基于氨基酸小分子的水基黏合剂的研发有望在降低成本,拓展材料种类方面作出重要贡献。近来,我们发展了基于天然氨基酸与多金属氧簇水相共混制备质子导电型黏合剂的新方法(专利申请号:2016102662208)。这种方法操作简单,且都在水溶液中进行,有效避免了水基黏合剂合成周期长,工艺复杂,及有机物排放等不利因素。然而,这种方法只局限于碱性氨基酸,且在制备过程中需要大量水作为反应溶剂,水资源没有得到有效利用,有待进一步改进。
发明内容
本发明公开了一种基于芳香型氨基酸与杂多酸通过固相研磨反应形成的水基黏合剂及其制备工艺。所得黏合剂可以在潮湿环境下实现对多种固体基材的有效粘接。
本发明所述的一种包含芳香型氨基酸与杂多酸的复合黏合剂固体粉末,按重量之和100%计算,由21%~41%的芳香型氨基酸和余量的杂多酸组成。
本发明以芳香型氨基酸为原料,利用杂多酸的固体强酸性,通过室温、固相研磨的方法制备了具有宏观交联网状结构的复合黏合剂。杂多酸与芳香型氨基酸主链之间通过静电、氢键及电荷转移作用所形成的稳定网状结构有效增加了复合黏合剂的稳定性和机械强度。此外,网络结构中芳香型氨基酸上的羧基、氨基等官能团的高密度富集有效提高了材料与不同固体表面的浸润性及化学结合力,展现了较好的黏合性能。本发明所述的包含芳香型氨基酸与杂多酸复合黏合剂的制备工艺简便,条件温和,尤其是制备过程极大降低了水的用量,是一种节能、绿色、环保的合成方法。所得复合黏合剂能脱水、风干成粉末样品进行储存,在需要时与少量热水(60℃~70℃)混合搅拌即可直接使用。
本发明包括如下内容:
(1)基于芳香型氨基酸的水基黏合剂的制备:
本发明中涉及的芳香型氨基酸,包括色氨酸、苯丙氨酸,L-3-(2-萘基)-丙氨酸以及L-3-(2-偶氮)-丙氨酸。选用的杂多酸包括硅钨酸(H4SiW12O40)、磷钨酸(H3PW12O40)、磷钼酸(H3PMo12O40)。具体步骤如下:
分别称取一定质量的芳香型氨基酸及杂多酸,并一起置于玛瑙或陶瓷研钵中充分研磨,直至粉末样品的颗粒大小为200~400目,研磨后粉末样品的颜色由白色转变为橙黄色或棕黄色;固体粉末中芳香型氨基酸的质量分数为21%~41%,其余为杂多酸。收集研磨后的粉末并加入少量温度为60~70℃的二次蒸馏水(二次蒸馏水与固体粉末的质量比为0.6~2:1),分离上清液,得到复合黏合剂。
所得黏合剂的内部形貌是由杂多酸和芳香型氨基酸通过静电、氢键、及电荷转移作用形成的三维交联结构。
(2)基于芳香型氨基酸的水基黏合剂的流变行为及拉伸剪切强度测量:
流变行为:在室温条件下,将制得的复合黏合剂置于平板流变仪上,在一定的角频率范围内测量其储能模量(G’)和耗能模量(G”)。选用直径为20mm的平形板样品夹具,样品厚度设定为480mm,应力设定为0.2%,角频率扫描范围为0.1rad/s到100rad/s。
拉伸剪切强度:将宽为18mm,长为80mm的两个固体基底(包括玻璃、金属、纤维、聚醚醚酮、橡胶、木材等)用制得的黏合剂以搭接的方式黏合在一起,其中黏合面积为4cm2。黏合后的固体基底在室温中放置约24h,待黏合剂充分固化后将粘接好的固体基底的两端垂直固定在电子万能材料试验机上并以10mm/min的速度进行纵向拉伸,测量在平行于黏合剂层的载荷作用下,黏合试样破坏时,单位黏合面积(单位:m2)所承受的剪切力(单位:N),通过计算拉伸剪切强度评估黏合剂的黏合能力。
附图说明:
图1:实施例1中L-3-(2-萘基)-丙氨酸与硅钨酸在研磨前、后的固体粉末照片,以及研磨后的粉末遇热水后形成的复合黏合剂的数码照片;
图2:实施例1中L-3-(2-萘基)-丙氨酸与硅钨酸形成的复合水基黏合剂经过干燥后所得粉末样品的红外谱图;
图3:实施例1中L-3-(2-萘基)-丙氨酸与硅钨酸形成的复合水基黏合剂的扫描电镜照片;
图4:实施例1中L-3-(2-萘基)-丙氨酸与硅钨酸形成的复合水基黏合剂粘接不同固体基底的数码照片;
图5:实施例1中L-3-(2-萘基)-丙氨酸与硅钨酸形成的复合水基黏合剂粘接不同固体基底的剪切拉伸强度柱形图;
图6:实施例1中L-3-(2-萘基)-丙氨酸与硅钨酸形成的复合水基黏合剂在空气中干燥固化形成的粉末样品及重新吸水后恢复黏接性的数码照片;
图7:实施例1中L-3-(2-萘基)-丙氨酸与硅钨酸形成的复合黏合剂随频率变化的动态流变曲线;
具体实施方式
以下实施例对本发明做更详细的描述,但所述实例不构成对本发明的限制。
实施例1
1、芳香型氨基酸与杂多酸复合黏合剂的制备:
将350mg L-3-(2-萘基)-丙氨酸(分子量为251.8g/mol)和1g硅钨酸(H4SiW12O40,分子量为2878.17g/mol)一同置于玛瑙研钵中研磨20min,直到粉末样品的颜色从白色转变为橘黄色。收集研磨后的粉末样品并置于30mL的玻璃瓶中,然后向瓶中加入2mL、温度为60℃的二次蒸馏水,室温静置15min,此时粉末样品逐渐转变为橙红色,分离上清液,收集复合黏合剂,并用红外振动光谱和扫描电子显微镜技术进行表征。
图1是L-3-(2-萘基)-丙氨酸与硅钨酸在研磨前、后的固体粉末照片,以及研磨后的粉末遇热水后形成的复合黏合剂的数码照片;从图中可以看到研磨后的粉末样品颜色明显变深,且粉末样品遇60℃热水后在样品瓶底部形成颜色更深的胶状物,说明两者间存在电荷转移作用。
图2是L-3-(2-萘基)-丙氨酸和硅钨酸形成的复合黏合剂的红外光谱图。从谱图中可知,黏合剂中L-3-(2-萘基)-丙氨酸和硅钨酸两种组分各自的特征振动谱带基本保持不变,说明两种组分在反应过程中没有发生分解。L-3-(2-萘基)-丙氨酸中的氨基以质子化的形式存在,并通过静电、氢键及电荷转移作用与硅钨酸相结合。
图3是L-3-(2-萘基)-丙氨酸和硅钨酸形成的复合黏合剂的扫描电镜照片。从图中可以看出,黏合剂内部由微米尺度的球形团聚体连接形成连续的三维交联结构。
2、黏接性能、剪切拉伸试验(Lap shear test)及自修复能力测试
黏接性能测试:选用玻璃、不锈钢、聚酯纤维、聚醚醚酮、丁苯橡胶等非天然固体材料以及木材、石头、贝壳等天然固体材料来检测黏合剂的广谱粘合性。将L-3-(2-萘基)-丙氨酸和硅钨酸形成的复合黏合剂快速涂覆到玻璃基片表面上,然后选取另外一个材质的固体材料与上述玻璃基片沿长轴方向面对面搭接并压紧,在室温条件下放置24h,然后将黏合后的基底垂直提起以检测黏合剂的黏合行为。
复合黏合剂的剪切拉伸强度测试:
实验仪器:电子万能材料试验机,拉伸速度10mm/min。
实验步骤:选用聚醚醚酮、玻璃、聚酯纤维、铝板、不锈钢等固体材料,加工成宽18mm、长80mm、厚度为2mm的基片,随后将复合黏合剂快速涂覆到一个选定的基片上,并将另一个相同材质的基片沿长轴方向面对面搭接并压紧,黏合面积为4cm2,厚度为0.7mm。黏接后的固体基底在室温中放置24h,使其充分固化。将黏接固体基底延基片长轴的两端分别固定在电子万能材料试验机上并使其保持垂直状态,使仪器沿平行于基底表面的方向以10mm/min的速度匀速拉伸,观察并记录黏合剂破坏时的剪切力并计算其拉伸剪切强度。
复合黏合剂的回收再利用测试:将新制备的复合黏合剂置于玻璃片上放置24h使其内部的水分尽量挥发,风干,所得固体置于60℃的恒温真空烘箱内进一步干燥48h。然后,称取500mg干燥后的固体置于盛有1mL热水(水温60℃)的玻璃瓶中,固体粉末可快速吸水并再次形成黏合剂。最后,将再次形成的复合黏合剂从玻璃样品瓶中取出按照上述步骤测试其对固体表面的黏合性能。
图4是L-3-(2-萘基)-丙氨酸与硅钨酸形成的复合黏合剂粘接不同固体基底的数码照片。从图中可以看到所制备的复合黏合剂对不同固体材料(如玻璃、不锈钢、聚醚醚酮、聚酯纤维、丁苯橡胶、聚四氟乙烯、贝壳、木头、石头)具有广谱黏合性。
图5是L-3-(2-萘基)-丙氨酸与硅钨酸形成的复合黏合剂粘接不同固体基底的剪切拉伸强度柱形图。可以看到复合黏合剂对聚醚醚酮、玻璃、聚酯纤维、铝板、不锈钢的剪切拉伸强度分别为180.3KPa、115.9KPa、147.6KPa、186.5KPa、175.5KPa。
图6是L-3-(2-萘基)-丙氨酸与硅钨酸形成的复合水基黏合剂在空气中干燥固化形成的粉末样品及重新吸水后恢复黏接性的数码照片。从图中可知复合黏合剂经过干燥固化后形成的粉末样品吸水后重新恢复黏接性。
3、复合黏合剂的流变行为测试
实验仪器:AR 2000平板流变仪(直径为20mm的平形板夹具),固定角频率应力为0.2%,角频率扫描范围为0.1rad/s到100rad/s。
实验步骤:选用零固定法向力以适应样品在剪切过程中的收缩。首先,将L-3-(2-萘基)-丙氨酸与硅钨酸形成的复合黏合剂涂覆于两个平行板之间,样品厚度为480μm。随后,在设定的角频率范围内测量黏合剂的储能模量(G’)以及耗能模量(G”)的动态变化曲线。
图7是L-3-(2-萘基)-丙氨酸与硅钨酸形成的复合黏合剂随频率变化的动态流变曲线;从图中可知L-3-(2-萘基)-丙氨酸/硅钨酸复合黏合剂的G’为2.92×105Pa,G”约为1.06×105Pa。说明L-3-(2-萘基)-丙氨酸/硅钨酸复合黏合剂具有较高的粘弹性。
实施例2:
如实施例1所示,其他条件不变,将1g硅钨酸改成1.33g磷钨酸(H3PW12O40,分子量为2880.05g/mol),按照上述方法在65℃的二次蒸馏水中制得复合黏合剂。然后根据实施例1的步骤检测该复合黏合剂的黏接性能、拉伸性能、自修复能力以及流变行为。通过该复合黏合剂对不锈钢、玻璃、聚酯纤维、聚醚醚酮、丁苯橡胶等非天然固体材料及石头、木材、贝壳等天然固体材料的粘接测试说明制得的复合黏合剂表现出广谱的黏合特性。L-3-(2-萘基)-丙氨酸/磷钨酸复合黏合剂对聚醚醚酮、玻璃、聚酯纤维、铝板、不锈钢的剪切拉伸强度分别为172.3KPa、110.9KPa、134.3KPa、166.4KPa、159.7KPa。这说明制备所得的复合黏合剂对很多固体材料表现出不错的黏合能力。流变测试测得L-3-(2-萘基)-丙氨酸/磷钨酸复合黏合剂的G’为3.84×105Pa,G”为1.52×105Pa。说明L-3-(2-萘基)-丙氨酸和磷钨酸形成的复合黏合剂表现出较高的粘弹性。
实施例3:
如实施例1所示,其他条件不变,将1g H4SiW12O40改成845.7mg磷钼酸(H3PMo12O40,分子量为1825.25g/mol),按照上述方法在70℃的二次蒸馏水中制得复合黏合剂。然后按实施例1的步骤检测该复合黏合剂的黏接性能、拉伸性能、自修复能力以及流变行为。该复合黏合剂对不锈钢、玻璃、聚酯纤维、聚醚醚酮、丁苯橡胶等非天然固体材料及石头、木材、贝壳等天然固体材料的粘接测试说明制得的复合黏合剂表现出广谱的黏合特性。L-3-(2-萘基)-丙氨酸/磷钼酸复合黏合剂对聚醚醚酮、玻璃、聚酯纤维、铝板、不锈钢的剪切拉伸强度分别为170.4KPa、117.2KPa、141.7KPa、176.8KPa、170.6KPa。这说明制备所得的复合黏合剂对很多固体材料表现出不错的黏合能力。流变测试测得L-3-(2-萘基)-丙氨酸/磷钼酸复合黏合剂的G’为4.13×105Pa,G”为1.06×105Pa。说明L-3-(2-萘基)-丙氨酸和磷钼酸形成的复合黏合剂表现出较高的粘弹性。
实施例4:
如实施例1所示,其他条件不变,分别将350mg L-3-(2-萘基)-丙氨酸改成350mg色氨酸(分子量为204.23g/mol),将1g硅钨酸(H4SiW12O40,分子量为2878.17g/mol)改成1.23g硅钨酸。按照上述方法在60℃的二次蒸馏水中制得复合黏合剂,然后按实施例1的步骤检测该复合黏合剂的黏接性能、拉伸性能、自修复能力以及流变行为。该复合黏合剂对不锈钢、玻璃、聚酯纤维、聚醚醚酮、丁苯橡胶等非天然固体材料及石头、木材、贝壳等天然固体材料的粘接测试说明制得的复合黏合剂表现出广谱的黏合特性。色氨酸/硅钨酸复合黏合剂对聚醚醚酮、玻璃、聚酯纤维、铝板、不锈钢的剪切拉伸强度分别为160.1KPa、102.4KPa、127.1KPa、154.3KPa、139.1KPa。这说明制备所得的复合黏合剂对很多固体材料表现出不错的黏合能力。流变测试测得色氨酸/硅钨酸复合黏合剂的G’为1.08×105Pa,G”为8.14×104Pa。说明色氨酸/硅钨酸形成的复合黏合剂表现出较高的粘弹性。
实施例5:
如实施例1所示,其他条件不变,分别将350mg L-3-(2-萘基)-丙氨酸改成350mg色氨酸(分子量为204.23g/mol),将1g硅钨酸改成1.65g磷钨酸(分子量为2880.05g/mol)。按照上述方法在60℃的二次蒸馏水中制得复合黏合剂,然后按实施例1的步骤检测该复合黏合剂的黏接性能、拉伸性能、自修复能力以及流变行为。该复合黏合剂对不锈钢、玻璃、聚酯纤维、聚醚醚酮、丁苯橡胶等非天然固体材料及石头、木材、贝壳等天然固体材料的粘接测试说明制得的复合黏合剂表现出广谱的黏合特性。拉伸剪切强度测试测得色氨酸/磷钨酸复合黏合剂对聚醚醚酮、玻璃、聚酯纤维、铝板、不锈钢的剪切拉伸强度分别为164.5KPa、117.6KPa、144.1KPa、169.8KPa、163.2KPa。这说明制备所得的复合黏合剂对很多固体材料表现出不错的黏合能力。流变测试测得色氨酸/磷钨酸复合黏合剂的G’为3.15×105Pa,G”为9.82×104Pa。说明色氨酸/磷钨酸形成的复合黏合剂表现出较高的粘弹性。
实施例6:
如实施例1所示,其他条件不变,分别将350mg L-3-(2-萘基)-丙氨酸改成350mg色氨酸(分子量为204.23g/mol),将1g硅钨酸改成1.04g磷钼酸(分子量为1825.25g/mol)。按照上述方法在65℃的二次蒸馏水中制得复合黏合剂,然后按实施例1的步骤检测该复合黏合剂的黏接性能、拉伸性能、自修复能力以及流变行为。该复合黏合剂对不锈钢、玻璃、聚酯纤维、聚醚醚酮、丁苯橡胶等非天然固体材料及石头、木材、贝壳等天然固体材料的粘接测试说明制得的复合黏合剂表现出广谱的黏合特性。拉伸剪切强度测试测得色氨酸/磷钼酸复合黏合剂对聚醚醚酮、玻璃、聚酯纤维、铝板、不锈钢的剪切拉伸强度分别为161.8KPa、115.3KPa、141.7KPa、165.1KPa、158.7KPa。这说明制备所得的复合黏合剂对很多固体材料表现出不错的黏合能力。流变测试测得色氨酸/磷钼酸复合黏合剂的G’为3.14×105Pa,G”为8.73×104Pa。说明色氨酸和磷钼酸形成的复合黏合剂表现出较高的粘弹性。
实施例7:
如实施例1所示,其他条件不变,分别将350mg L-3-(2-萘基)-丙氨酸改成350mg苯丙氨酸(分子量为165.19g/mol),将1g硅钨酸改成1.29g磷钼酸(分子量为1825.25g/mol)。按照上述方法在70℃的二次蒸馏水中制得复合黏合剂,然后按实施例1的步骤检测该复合黏合剂的黏接性能、拉伸性能、自修复能力以及流变行为。该复合黏合剂对不锈钢、玻璃、聚酯纤维、聚醚醚酮、丁苯橡胶等非天然固体材料及石头、木材、贝壳等天然固体材料的粘接测试说明制得的复合黏合剂表现出广谱的黏合特性。拉伸剪切强度测试测得苯丙氨酸/磷钼酸复合黏合剂对聚醚醚酮、玻璃、聚酯纤维、铝板、不锈钢的剪切拉伸强度分别为121.4KPa、89.9KPa、114.4KPa、135.7KPa、133.4KPa。这说明制备所得的复合黏合剂对很多固体材料表现出不错的黏合能力。流变测试测得苯丙氨酸/磷钼酸复合黏合剂的G’为1.69×105Pa,G”为7.28×104Pa。说明形苯丙氨酸/磷钼酸成的复合黏合剂表现出较高的粘弹性。
实施例8:
如实施例1所示,其他条件不变,分别将350mg L-3-(2-萘基)-丙氨酸改成350mgL-3-(2-偶氮)-丙氨酸(分子量为269.3g/mol),将1g硅钨酸改成935.2mg硅钨酸。按照上述方法在60℃的二次蒸馏水中制得复合黏合剂,然后按实施例1的步骤检测该复合黏合剂的黏接性能、拉伸性能、自修复能力以及流变行为。该复合黏合剂对不锈钢、玻璃、聚酯纤维、聚醚醚酮、丁苯橡胶等非天然固体材料及石头、木材、贝壳等天然固体材料的粘接测试说明制得的复合黏合剂表现出广谱的黏合特性。拉伸剪切强度测试测得L-3-(2-偶氮)-丙氨酸/硅钨酸复合黏合剂对聚醚醚酮、玻璃、聚酯纤维、铝板、不锈钢的剪切拉伸强度分别为134.6KPa、126.3KPa、151.4KPa、172.2KPa、167.2KPa。这说明制备所得的复合黏合剂对很多固体材料表现出不错的黏合能力。流变测试测得L-3-(2-偶氮)-丙氨酸/硅钨酸复合黏合剂的G’为2.89×105Pa,G”为1.14×105Pa。说明L-3-(2-偶氮)-丙氨酸和硅钨酸形成的复合黏合剂表现出较高的粘弹性。
实施例9:
如实施例1所示,其他条件不变,将350mg L-3-(2-萘基)-丙氨酸改成142mg色氨酸(分子量为204.23g/mol)和187mg L-3-(2-萘基)-丙氨酸(分子量为251.8g/mol),使得色氨酸与L-3-(2-萘基)-丙氨酸的摩尔量之比为1:1,按照上述方法在60℃的二次蒸馏水中制得复合黏合剂。然后按实施例1的步骤检测该复合黏合剂的黏接性能、拉伸性能、自修复能力以及流变行为。色氨酸/L-3-(2-萘基)-丙氨酸/硅钨酸所形成的复合黏合剂对不锈钢、玻璃、聚酯纤维、聚醚醚酮、丁苯橡胶等非天然固体材料及石头、木材、贝壳等天然固体材料的粘接测试说明制得的复合黏合剂表现出广谱的黏合特性。拉伸剪切强度测试测得该三组分复合黏合剂对聚醚醚酮、玻璃、聚酯纤维、铝板、不锈钢的剪切拉伸强度分别为145.6KPa、121.7KPa、154.4KPa、158.9KPa、166.3KPa。这说明制备所得的复合黏合剂对很多固体材料表现出不错的黏合能力。流变测试测得该三组分复合黏合剂的G’为2.38×105Pa,G”为1.21×105Pa。说明色氨酸/L-3-(2-萘基)-丙氨酸/硅钨酸形成的三组分的复合黏合剂表现出较高的粘弹性。
实施例10:
如实施例1所示,其他条件不变,将1g硅钨酸改成666.7mg硅钨酸和444.9mg磷钨酸,使得硅钨酸与磷钨酸的摩尔量之比为3:2,按照上述方法在65℃的二次蒸馏水中制得复合黏合剂。然后按实施例1的步骤检测该复合黏合剂的黏接性能、拉伸性能、自修复能力以及流变行为。L-3-(2-萘基)-丙氨酸/硅钨酸/磷钨酸形成的复合黏合剂对不锈钢、玻璃、聚酯纤维、聚醚醚酮、丁苯橡胶等非天然固体材料及石头、木材、贝壳等天然固体材料的粘接测试说明制得的复合黏合剂表现出广谱的黏合特性。拉伸剪切强度测试测得L-3-(2-萘基)-丙氨酸/硅钨酸/磷钨酸复合黏合剂对聚醚醚酮、玻璃、聚酯纤维、铝板、不锈钢的剪切拉伸强度分别为150.4KPa、112.7KPa、133.1KPa、157.4KPa、152.2KPa。这说明制备所得的复合黏合剂对很多固体材料表现出不错的黏合能力。流变测试测得该三组分复合黏合剂的G’为3.54×105Pa,G”为8.74×104Pa。说明L-3-(2-萘基)-丙氨酸/硅钨酸/磷钨酸形成的三组分复合黏合剂表现出较高的粘弹性。
实施例11:
如实施例1所示,其他条件不变,分别将350mg L-3-(2-萘基)-丙氨酸改成350mg色氨酸(分子量为204.23g/mol),将1g硅钨酸改成821.96mg硅钨酸和548.6mg磷钨酸,使得硅钨酸与磷钨酸的摩尔量之比为3:2,按照上述方法在60℃的二次蒸馏水中制得复合黏合剂。然后按实施例1的步骤检测该复合黏合剂的黏接性能、拉伸性能、自修复能力以及流变行为。色氨酸/硅钨酸/磷钨酸形成的复合黏合剂对不锈钢、玻璃、聚酯纤维、聚醚醚酮、丁苯橡胶等非天然固体材料及石头、木材、贝壳等天然固体材料的粘接测试说明制得的复合黏合剂表现出广谱的黏合特性。拉伸剪切强度测试测得色氨酸/硅钨酸/磷钨酸复合黏合剂对聚醚醚酮、玻璃、聚酯纤维、铝板、不锈钢的剪切拉伸强度分别为144.5KPa、111.7KPa、124.1KPa、157.8KPa、141.2KPa。这说明制备所得的复合黏合剂对很多固体材料表现出不错的黏合能力。流变测试测得该三组分复合黏合剂的G’为3.62×105Pa,G”为7.61×104Pa。说明色氨酸/硅钨酸/磷钨酸形成的三组分复合黏合剂表现出较高的粘弹性。

Claims (5)

1.一种包含芳香型氨基酸与杂多酸的复合黏合剂固体粉末,其特征在于:按重量之和100%计算,由21%~41%的芳香型氨基酸和余量的杂多酸组成。
2.如权利要求1所述的一种包含芳香型氨基酸与杂多酸的复合黏合剂固体粉末,其特征在于:杂多酸为H3PW12O40、H3PMo12O40、H4SiW12O40中的一种以上。
3.如权利要求1所述的一种包含芳香型氨基酸与杂多酸的复合黏合剂固体粉末,其特征在于:芳香型氨基酸为色氨酸、苯丙氨酸,L-3-(2-萘基)-丙氨酸、L-3-(2-偶氮)-丙氨酸中的一种以上。
4.如权利要求1、2或3任何一项所述的一种包含芳香型氨基酸与杂多酸的复合黏合剂固体粉末,其特征在于:复合黏合剂的内部形貌是由芳香型氨基酸和杂多酸通过静电、氢键及电荷转移作用形成的三维交联结构。
5.权利要求1、2或3任何一项所述的一种包含芳香型氨基酸与杂多酸的复合黏合剂固体粉末的制备方法,其特征在于:分别称取一定质量的芳香型氨基酸及杂多酸,并一起置于玛瑙或陶瓷研钵中充分研磨,直至粉末样品的颗粒大小为200~400目,研磨后粉末样品的颜色由白色转变为橙黄色或棕黄色;收集研磨后的粉末并加入温度为60~70℃的二次蒸馏水,二次蒸馏水与固体粉末的质量比为0.6~2:1,分离上清液,得到复合水基黏合剂。
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