[发明专利]作为干型胶粘剂的纳米纤维的制造和其应用

说明书

一种形成干型胶粘剂的方法包括形成可纺聚合物的电纺丝非织造物，其中形成所述非织造物的所述聚合物纤维定向。提供一种干型胶粘剂，其包含定向的聚合物纳米纤维。所述聚合物纳米纤维可以由高度可纺材料与胶粘组分组合的混合物形成以进一步增强与基板的胶粘。所述非织造物可以进一步通过塑性变形进行加工来产生微凸起。

本发明是在政府支持下在国家科学基金会CMMI-0746703、IIP 1246773和IIP1315174下作出的。政府对本发明具有某些权利。

相关申请的交叉引用

本申请要求2012年8月6日提交的美国临时专利申请No.61/679,818的优先权，该美国临时专利申请以引用的方式并入本文中。

技术领域

本发明涉及通过对可纺材料进行电纺丝形成干型胶粘剂的方法。本发明进一步涉及一种从定向的电纺丝的纳米纤维形成干型胶粘剂的方法。

背景技术

昆虫足上精细纤丝的分层结构诱发强烈的分子力并提供了非凡的胶粘强度，使得它们能够支撑住巨大的负荷。此类干燥胶粘允许例如壁虎在滑动表面上逆着重力移动，以及紧紧地附着到粗糙的基板上和轻易地从粗糙的基板分离。目前，已知聚合物微米/纳米纤丝干型胶粘剂是使用微米/纳米制造工艺制造。这些技术在微细制造上是常见的，并常常需要昂贵的设备且工业规模执行的成本高。

本发明利用一种极为不同的方法，通过可按比例调整的无喷嘴电纺丝来制造柔性、纤丝和胶粘的微凸起和胶粘的平铺膜，此呈现了在基板上制造干燥、可去除、可再次使用的胶粘剂的新颖方法。本发明与其它公开的技术极为不同，其它公开的技术是基于使用定向碳奈米管、光刻法、化学蚀刻和耗时的分批微米/纳米模制工艺。这种新方法提供了成本显著更低和扩大规模更容易的优点，其将替代较昂贵的方法，例如微米/纳米制造工艺。无喷嘴电纺丝聚合物掺合和等通道径角挤压的引入将例如溶液制备、纺丝和纺丝整理等加工阶段组合在一个生产线中，显著减少加工时间和成本。

虽然本领域中已知这些纺丝方法中的一些，但本发明者之一Shing-Chung Wong领导第一组检验电纺丝的纳米纤维和膜的胶粘强度和能量，并因此检验其作为干型胶粘剂的应用。Measurement of Adhesion Work of Electrospun Polymer Membrane by Shaft-Loaded Blister Test,Langmuir第28卷(2012)6677-6683；A Nano-Cheese-Cutter toDirectly Measure Interfacial Adhesion of Freestanding Nano-Fibers,Journal ofApplied Physics第111卷,(2012)；Mechanism of Adhesion Between Polymer Fibers atNanoscale Contacts,Langmuir第28卷(2012)4663-4671；和Do Electrospun PolymerFibers Stick？,Langmuir,第26卷(2010)14188-14193。

胶粘剂是一种可以将物品粘结在一起的材料。胶粘剂通常是液体或半液体，其中最早的胶粘剂是用例如树液、蜂蜡、焦油等天然材料制成的。科学的发展和对胶粘机制的了解已经产生了越来越多的胶粘调配物。目前的胶粘剂可以按许多不同的方式，一般按其粘结机制分类，其中三种主要的种类包括：物理硬化性胶粘剂、化学固化性胶粘剂和压敏性胶粘剂。

物理硬化性胶粘剂是不发生反应的胶粘剂，且其在涂覆于表面前处于其最终化学态。仅仅可以液化、熔融或溶解的聚合物可以用于物理硬化性胶粘剂。物理硬化性胶粘剂提供了广泛的胶粘特性，一般为优良的粘结柔性，并用于各种应用。