Forskere udvikler vandbaseret klæbemiddel, der kan genbruges ved at ændre pH

Et forskerhold har udviklet en vendbar, vandbaseret lim, der har god vedhæftning i det neutrale pH-område, men som kan løsnes igen i stærkt sure eller alkaliske miljøer. Som holdet skriver i tidsskriftet Angewandte Chemie International Edition , har det nye klæbemiddelsystem, som er baseret på elektrostatiske vekselvirkninger, bindingsstyrker et sted mellem strukturelle klæbemidlers og trykfølsomme klæbemidler. Det nye klæbemiddel binder også "vanskelige" overflader såsom vandafvisende polypropylen.

Strukturelle klæbemidler, såsom to-komponent klæbemidler, danner kemiske bindinger, når de reagerer og kan ikke adskilles igen langs klæbemiddelgrænsefladen. Trykfølsomme klæbemidler som Scotch tape kan derimod rent fjernes ved at trække. Adriana Sierra Romero, Katarina Novakovic og Mark Geoghegan fra Newcastle University i Storbritannien har nu fundet en alternativ vej til at opnå adhæsion og adskillelse:ladningsinteraktioner fremmer strukturel binding langs grænsefladen, som kan neutraliseres og dermed opløses igen.

For at opnå ladningsinteraktionen udviklede holdet to separate vandbaserede polymerdispersioner, der skal påføres overflader. I begge dispersioner var basispolymeren en copolymer sammensat af de billige, kommercielt tilgængelige komponenter styren og butylacrylat.

For en dispersion coatede forskerne partiklerne med det overfladeaktive middel laurylsulfat og polymeriseret akrylsyre, som tilsammen giver en negativ ladning i det neutrale til alkaliske pH-område. Til den anden dispersion coatede de partiklerne med polysaccharidet chitosan, som indeholder positivt ladede aminogrupper i neutralt eller surt miljø.

Begge polymerdispersioner dannede klæbrige belægninger på en række forskellige overflader. Forskerne observerede derefter, at de coatede overflader, når de kom i kontakt, klæbede tæt sammen på grund af de elektrostatiske vekselvirkninger mellem de positive og negative ladninger i filmene.

Dette var endda tilfældet i fugtige eller våde omgivelser, som normalt har en skadelig effekt på vandbaserede klæbemidler. Men når pH-værdien blev justeret til den ene eller den anden yderlighed, ved at tilføje enten en stærk syre eller base, blev de negative eller positive ladninger i limen neutraliseret, og vedhæftningen forsvandt.

Holdet siger, at det pH-følsomme klæbemiddelsystem kunne tjene som en ny og genanvendelig mellemvej mellem strukturelle klæbemidler med faste kemiske bindinger og aftagelige klæbefilm, der binder ved hjælp af fysiske interaktioner. De understreger også, at deres nye elektrostatiske lim klæber godt til yderst vandafvisende polypropylenoverflader, som ellers er svære at behandle med vandige klæbesystemer.

Endelig foreslår teamet at integrere et biobaseret materiale fra sojaolie i basispolymeren, hvilket tager et yderligere skridt hen imod miljøvenlige, genanvendelige bindesystemer.

Flere oplysninger: Adriana Sierra‐Romero et al., Et reversibelt vandbaseret elektrostatisk klæbemiddel, Angewandte Chemie International Edition (2023). DOI:10.1002/anie.202310750

Journaloplysninger: Angewandte Chemie International Edition

Leveret af Wiley