CN112778940A - 一种利用形状记忆聚合物颗粒的粘附/解粘附的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种利用形状记忆聚合物颗粒的粘附/解粘附的方法，属于高分子材料技术领域。将分散在水中的形状记忆聚合物颗粒涂覆于或将未分散在水中的形状记忆聚合物颗粒摆放在待粘附的样品之间，将样品进行热压，使得形状记忆聚合物变形、冷却固定临时形状，获得分散于样品之间且临时形状为扁平状的形状记忆聚合物颗粒胶粘剂粘附的样品，即完成粘附过程；将得到粘附的样品进行加热至温度达到形状记忆聚合物颗粒转变温度以上，形状记忆聚合物颗粒从临时形状回复到初始的形状，使得两个粘附样品解除粘附，即完成解粘附过程。本发明可以实现粘附的可逆性和强度的可控性，并且使用过程简单，可操作性强。

Description

一种利用形状记忆聚合物颗粒的粘附/解粘附的方法
技术领域
本发明涉及一种利用形状记忆聚合物颗粒的粘附/解粘附的方法，属于高分子材料技术领域。
背景技术
胶粘剂属于一类依靠物理或化学界面作用，将不同材料进行粘合的物质，在航空航天、汽车制造、机械制造、医疗卫生以及建筑等多个领域得到广泛应用。然而，随着社会经济的发展，人们在日常生产及生活活动中对于胶粘剂应用性能的要求越来越高。由于其粘附性能的不可逆性，使得该类胶粘剂的应用存在很大的限制，如何通过聚合物实现胶粘剂可逆的粘附性能，值得广大从业人员更为深入的探索。
形状记忆聚合物(SMP)是智能材料的一个重要分支，当其初始形状被改变并固定为临时形状时，通过热、电、磁、光、溶剂等外部刺激，SMP能够主动自发地回复到初始的形状，而无需任何外力作用。由于其形状记忆效应引起了学者们的广泛关注，它具有形状变形和回复性能、易于驱动等一系列优异的性能，在日常生活、生物医学、纺织、光学、智能模具、信息载体以及航空航天等领域展现出了巨大的应用潜力和实用价值。
发明内容
【技术问题】
现有的胶粘剂的粘附性能的不可逆性限制了其应用。
【技术方案】
为了解决上述问题，本发明利用形状记忆聚合物颗粒作为胶粘剂，在形状变形和回复的过程中实现粘附和解除粘附的特点，是一种发明具有可逆粘附功能的形状记忆聚合物颗粒胶粘剂的良好方法。
具体的，本发明首先提供了形状记忆聚合物在胶粘剂领域的应用。
在本发明的一种实施方式中，所述形状记忆聚合物为形状记忆聚合物颗粒，优选形状记忆聚合物微球。
在本发明的一种实施方式中，所述形状记忆聚合物微球尺寸为微米级，优选≥30微米。
在本发明的一种实施方式中，所述形状记忆聚合物微球包括但不限于聚苯乙烯微球、聚氨酯微球、环氧微球、聚己内酯微球、聚乳酸微球中的一种或几种。
在本发明的一种实施方式中，所述形状记忆聚合物颗粒优选热致型形状记忆聚合物颗粒。
其次，本发明提供了一种具有可逆粘附功能的粘附/解粘附的方法，所述方法包括如下步骤：将分散在水中的形状记忆聚合物颗粒涂覆于或将未分散在水中的形状记忆聚合物颗粒摆放在待粘附的样品之间，将样品进行热压，使得形状记忆聚合物变形、冷却固定临时形状，获得分散于样品之间且临时形状为扁平状的形状记忆聚合物颗粒胶粘剂粘附的样品，即完成粘附过程；
将得到粘附的样品进行加热至温度达到形状记忆聚合物颗粒转变温度以上，形状记忆聚合物颗粒从临时形状回复到初始的形状，使得两个粘附样品解除粘附，即完成解粘附过程；
其中，上述粘附过程或解粘附过程可分开、依次或循环进行。
在本发明的一种实施方式中，在解粘附过程中，当形状记忆聚合物颗粒从临时形状回复到初始的形状——球状时，由于形状记忆聚合物颗粒与粘附样品表面接触面积急剧减少，使得两个粘附样品解除粘附，通过形状变形和回复即获得本发明的具有可逆粘附功能的形状记忆胶粘剂。
在本发明的一种实施方式中，所述形状记忆聚合物微球尺寸为微米级，优选≥30微米。
在本发明的一种实施方式中，所述形状记忆聚合物微球包括但不限于聚苯乙烯微球、聚氨酯微球、环氧微球、聚己内酯微球、聚乳酸微球中的一种或几种。
在本发明的一种实施方式中，所述方法具体包括以下步骤：
步骤(1)：将形状记忆聚合物颗粒分散在水中进行超声分散，然后取分散液滴加在需要粘附的样品表面上，放入干燥箱里或室温下进行干燥后备用；
步骤(2)：将步骤(1)所得到的表面均匀分散形状记忆聚合物颗粒的样品取出后，在该样品片上面盖上另外需要粘附的样品，使形状记忆聚合物颗粒均匀地分散在两个样品之间；
步骤(3)：将步骤(2)所得到的需要粘附的两个样品进行热压、变形、冷却固定临时形状，获得分散于样品片之间且临时形状为扁平状的形状记忆聚合物颗粒胶粘剂粘附的样品；
步骤(4)：将步骤(3)所得到的形状记忆聚合物颗粒胶粘剂粘附的样品进行加热，当加热温度达到形状记忆聚合物颗粒转变温度以上时，形状记忆聚合物颗粒从临时形状回复到初始的形状，在变形颗粒回复的过程中，两个粘附样品解除粘附。
在本发明的一种实施方式中，当形状记忆聚合物颗粒较大可以直接摆放在需要粘附的样品之间。
再者，本发明还提供了一种胶粘剂，所述胶粘剂包括形状记忆聚合物颗粒以及固化剂、促进剂、增强剂、稀释剂或填料的一种或几种。
所述形状记忆聚合物为形状记忆聚合物颗粒，优选形状记忆聚合物微球。
在本发明的一种实施方式中，所述形状记忆聚合物微球尺寸为微米级，优选≥30微米。
在本发明的一种实施方式中，所述形状记忆聚合物微球包括但不限于聚苯乙烯微球、聚氨酯微球、环氧微球、聚己内酯微球、聚乳酸微球中的一种或几种。
本发明还提供了上述粘附/解粘附的方法在航空航天、汽车制造、机械制造、医疗卫生、纺织或建筑等领域的应用。
本发明取得的有益效果：
本发明所涉及的形状记忆聚合物颗粒是一种性能优良的微/纳米级形状记忆聚合物颗粒，以其为粘附单元使用的具有可逆粘附功能的形状记忆胶粘剂具有粘附的可逆性，在形状变形和回复的过程中实现粘附/解粘附的可逆变换的特点。并且通过本发明所设计的粘附/解粘附方法可以通过改变粘附颗粒的数目从而可以实现粘附强度的可控性，并且使用过程简单，可操作性强，有助于形状记忆聚合物材料在我国航空航天、汽车制造、机械制造、医疗卫生以及建筑等诸多领域的应用。
附图说明
图1是本发明可逆粘附功能的形状记忆聚合物颗粒胶粘剂粘附/解粘附方式示意图。
具体实施方式
下面的实施例可使本专业技术人员更全面地理解本发明，但不以任何方式限制本发明。
本发明提供了一种具有可逆粘附功能的粘附/解粘附的方法，包括以下步骤：
a.将形状记忆聚合物颗粒(微/纳米尺寸)分散在的去离子水中进行超声分散，然后吸取的分散液滴加在需要粘附的样品表面上，放入干燥箱里或室温下进行干燥后备用；
b.将步骤(a)所得到的表面均匀分散形状记忆聚合物颗粒的样品片取出后，在该样品片上面盖上另外需要粘附的样品片，使形状记忆聚合物颗粒均匀地分散在两个样品片之间；
c.将步骤(b)所得到的需要粘附的两个样品片进行热压、变形、冷却固定临时形状，获得分散于样品片之间且临时形状为扁平状的形状记忆聚合物颗粒胶粘剂粘附的样品片；
d.将步骤(c)所得到的聚合物颗粒胶粘剂粘附的样品进行加热，当加热温度达到聚合物颗粒转变温度以上时，聚合物颗粒从临时形状回复到初始的形状，在变形颗粒回复的过程中，由于聚合物颗粒与粘附样品表面接触面积急剧减少，使得两个粘附样品解除粘附，通过形状变形和回复即获得本发明的具有可逆粘附功能的形状记忆胶粘剂。如图1所示。
实施例1
一种具有可逆粘附功能的粘附/解粘附的方法，包括以下步骤：
a.将0.05g形状记忆聚合物颗粒(聚苯乙烯微球，≥30微米，阿拉丁试剂公司)分散在5mL的去离子水中进行超声分散，然后吸取1mL的分散液滴加在需要粘附的样品表面上，放入干燥箱里或室温下进行干燥后备用；
b.将步骤(a)所得到的表面均匀分散形状记忆聚合物颗粒的样品片取出后，在该样品片上面盖上另外需要粘附的样品片，使形状记忆聚合物颗粒均匀地分散在两个样品片之间；
c.将步骤(b)所得到的需要粘附的两个样品片进行热压变形(140℃、1-4MPa、15分钟)、室温冷却后固定临时形状，获得分散于样品片之间且临时形状为扁平状的形状记忆聚合物颗粒胶粘剂粘附的样品片；
d.将步骤(c)所得到的聚合物颗粒胶粘剂粘附的样品进行加热，当加热温度达到聚合物颗粒转变温度以上时，聚合物颗粒从临时形状回复到初始的形状，在变形颗粒回复的过程中，由于聚合物颗粒与粘附样品表面接触面积急剧减少，使得两个粘附样品解除粘附，通过形状变形和回复即获得本发明的具有可逆粘附功能的形状记忆胶粘剂。
实施例2
一种具有可逆粘附功能的粘附/解粘附的方法，包括以下步骤：
a.将0.05g形状记忆聚合物颗粒(聚氨酯微球，≥30微米，阿拉丁试剂公司)分散在5mL的去离子水中进行超声分散，然后吸取1mL的分散液滴加在需要粘附的样品表面上，放入干燥箱里或室温下进行干燥后备用；
b.将步骤(a)所得到的表面均匀分散形状记忆聚合物颗粒的样品片取出后，在该样品片上面盖上另外需要粘附的样品片，使形状记忆聚合物颗粒均匀地分散在两个样品片之间；
c.将步骤(b)所得到的需要粘附的两个样品片进行热压变形(140℃、1-4MPa、15分钟)、室温冷却后固定临时形状，获得分散于样品片之间且临时形状为扁平状的形状记忆聚合物颗粒胶粘剂粘附的样品片；
d.将步骤(c)所得到的聚合物颗粒胶粘剂粘附的样品进行加热，当加热温度达到聚合物颗粒转变温度以上时，聚合物颗粒从临时形状回复到初始的形状，在变形颗粒回复的过程中，由于聚合物颗粒与粘附样品表面接触面积急剧减少，使得两个粘附样品解除粘附，通过形状变形和回复即获得本发明的具有可逆粘附功能的形状记忆胶粘剂。
实施例3
一种具有可逆粘附功能的粘附/解粘附的方法，包括以下步骤：
a.将0.05g形状记忆聚合物颗粒(聚己内酯微球，≥30微米，阿拉丁试剂公司)分散在5mL的去离子水中进行超声分散，然后吸取1mL的分散液滴加在需要粘附的样品表面上，放入干燥箱里或室温下进行干燥后备用；
b.将步骤(a)所得到的表面均匀分散形状记忆聚合物颗粒的样品片取出后，在该样品片上面盖上另外需要粘附的样品片，使形状记忆聚合物颗粒均匀地分散在两个样品片之间；
c.将步骤(b)所得到的需要粘附的两个样品片进行热压变形(140℃、1-4MPa、15分钟)、室温冷却后固定临时形状，获得分散于样品片之间且临时形状为扁平状的形状记忆聚合物颗粒胶粘剂粘附的样品片；
d.将步骤(c)所得到的聚合物颗粒胶粘剂粘附的样品进行加热，当加热温度达到聚合物颗粒转变温度以上时，聚合物颗粒从临时形状回复到初始的形状，在变形颗粒回复的过程中，由于聚合物颗粒与粘附样品表面接触面积急剧减少，使得两个粘附样品解除粘附，通过形状变形和回复即获得本发明的具有可逆粘附功能的形状记忆胶粘剂。
对比例1
颗粒状实施方便快捷，粘附力强，粘附片之间间隙小，易于控制。当采用非微球状的形状记忆聚合物来实施时，由于回复变形时无法回复至球状，则其与样品的接触面积不会大幅度减少，则有很大可能无法实现简单的解胶粘的性能。
对比例2
当微球的尺寸小于30微米时，由于尺寸效应容易团聚，不能单层平铺在粘附物表面，不利于粘附，故此，采用≥30微米的微球。
虽然本发明已以较佳实施例公开如上，但其并非用以限定本发明，任何熟悉此技术的人，在不脱离本发明的精神和范围内，都可做各种的改动与修饰，因此本发明的保护范围应该以权利要求书所界定的为准。

Claims (10)

1.形状记忆聚合物在胶粘剂领域的应用。
2.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，所述形状记忆聚合物为形状记忆聚合物颗粒。
3.根据权利要求2所述的应用，其特征在于，所述形状记忆聚合物颗粒为微球，尺寸≥30微米。
4.根据权利要求1～3任一项所述的应用，其特征在于，所述形状记忆聚合物颗粒包括聚苯乙烯微球、聚氨酯微球、环氧微球、聚己内酯微球、聚乳酸微球中的一种或几种。
5.一种利用形状记忆聚合物颗粒的粘附/解粘附的方法，其特征在于，将分散在水中的形状记忆聚合物颗粒涂覆于或将未分散在水中的形状记忆聚合物颗粒摆放在待粘附的样品之间，将样品进行热压，使得形状记忆聚合物变形、冷却固定临时形状，获得分散于样品之间且临时形状为扁平状的形状记忆聚合物颗粒胶粘剂粘附的样品，即完成粘附过程；
将得到粘附的样品进行加热至温度达到形状记忆聚合物颗粒转变温度以上，形状记忆聚合物颗粒从临时形状回复到初始的形状，使得两个粘附样品解除粘附，即完成解粘附过程；
其中，上述粘附过程或解粘附过程可分开、依次或循环进行。
6.根据权利要求5所述的一种利用形状记忆聚合物颗粒的粘附/解粘附的方法，其特征在于，所述方法具体包括以下步骤：
步骤(1)：将形状记忆聚合物颗粒分散在水中进行超声分散，然后取分散液滴加在需要粘附的样品表面上，放入干燥箱里或室温下进行干燥后备用；
步骤(2)：将步骤(1)所得到的表面均匀分散形状记忆聚合物颗粒的样品取出后，在该样品片上面盖上另外需要粘附的样品，使形状记忆聚合物颗粒均匀地分散在两个样品之间；
步骤(3)：将步骤(2)所得到的需要粘附的两个样品进行热压、变形、冷却固定临时形状，获得分散于样品片之间且临时形状为扁平状的形状记忆聚合物颗粒胶粘剂粘附的样品；
步骤(4)：将步骤(3)所得到的形状记忆聚合物颗粒胶粘剂粘附的样品进行加热，当加热温度达到形状记忆聚合物颗粒转变温度以上时，形状记忆聚合物颗粒从临时形状回复到初始的形状，在变形颗粒回复的过程中，两个粘附样品解除粘附。
7.一种胶粘剂，其特征在于，所述胶粘剂包括形状记忆聚合物颗粒以及固化剂、促进剂、增强剂、稀释剂或填料的一种或几种。
8.根据权利要求7所述的一种胶粘剂，其特征在于，所述形状记忆聚合物颗粒包括聚苯乙烯微球、聚氨酯微球、环氧微球、聚己内酯微球、聚乳酸微球中的一种或几种。
9.根据权利要求7所述的一种胶粘剂，其特征在于，所述形状记忆聚合物颗粒为微球，≥30微米。
10.权利要求5或6所述的粘附/解粘附的方法在航空航天、汽车制造、机械制造、医疗卫生、纺织或建筑领域的应用。
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