[发明专利]一种可降解粘接剂及其制备方法

说明书

本发明涉及一种可降解粘接剂及其制备方法，包括以下步骤：将氢键受体物、气凝胶与溶剂混合，反应得到复合物；将所述复合物与氢键供体物混合，反应后除去溶剂，得到所述可降解粘接剂。相比于传统的水性聚合物粘结剂，含气凝胶的可降解粘接剂具有良好的可生物降解性、隔热性和粘接性，不仅有效解决了气凝胶易掉粉的问题，还避免了粘接剂难以去除的问题。本发明含气凝胶的可降解粘接剂，其导热系数小于0.019W/(m·K)，粘附强度高达7.6MPa。本发明所述可降解粘接剂的制备方法简单，绿色环保，生产成本低，有利于其工业推广。

技术领域

本发明涉及复合材料技术领域，尤其是一种可降解粘接剂及其制备方法。

背景技术

气凝胶是一种隔热性能优异的固体材料，具有高比表面积，纳米级孔洞，低密度等特殊的微观结构。气凝胶本身力学强度低、脆性大，很难作为隔热材料单独使用，需要与增强体复合出有良好力学强度和优良绝热性能的气凝胶隔热复合材料。

复合工艺尽管提高了气凝胶产品的强度、柔韧性和成形性，但由于分割或外力的作用，充斥于增强体缝隙中的气凝胶颗粒在使用过程中容易掉出，造成气凝胶材料性能下降，影响其使用效果和寿命。市场上经常使用粘接剂在气凝胶复合材料表面包裹一层包装材料来解决掉粉的问题。一方面，市场上使用的无机粘接剂本身没有隔热性，反而具有更强的导热性，造成了气凝胶复合材料整体隔热性能的下降；另一方面，市场上使用的有机粘接剂的隔热性能虽然优于无机型粘接剂，但低于气凝胶复合材料本身，仍会降低气凝胶复合材料整体的隔热性能。此外，市场上使用的有机粘接剂大多为不可生物降解，难以清洗去除，甚至含有毒成分。

专利申请CN111234733A公开了一种环保型胶黏剂，由氢键供体和氢键受体混合后加热、搅拌得到。所述氢键供体为柠檬酸、苹果酸、酒石酸中的一种，所述氢键受体为环糊精；所述环糊精为α-环糊精、β-环糊精、γ-环糊精中的一种。该专利所述的环保型胶黏剂中没添加任何隔热材料，因此不具有隔热性。此外，上述环保型胶黏剂自身黏度大，气凝胶难以分散在里面。本申请专利通过让气凝胶隔热材料先进入含大孔结构的氢键受体，再通过氢键受体和氢键供体的相互作用形成中粘接剂，提高了气凝胶在粘接剂中的溶解性和分散性，赋予了粘接剂良好的隔热性。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有的粘接剂存在的难以生物降解和难以清洗去除问题，提供一种可降解粘接剂，通过具有孔结构和粘接性强的氢键受体物或氢键供体物，并将气凝胶填充孔结构中，利用氢键作用原位合成出含气凝胶的粘接剂，其具有隔热性好、无毒易降解、易清洗除去的特点，适用于涂覆到金属、纤维、玻璃和塑料等材料的表面将物件粘接起来。

现有的粘接剂由于黏度大，难以直接与气凝胶进行结合。本发明通过氢键给体物和氢键供体物在反应形成粘接剂前，先将嵌入气凝胶到氢键受体的孔隙中，从而实现二者的结合。为了保证结合的效果，本发明中步骤(2)中反应温度为90～150℃，时间为3～8h，否则氢键受体物与氢键供体物之间不能形成稳定的粘接剂，体系中出现固体析出，大幅降低粘接作用强度。

气凝胶自身具有隔热性能，与粘接剂复合后隔热性得到提升；同时改变了气凝胶的分散状态，可以避免气凝胶掉粉问题。但是，气凝胶具有一定的刚性，会对粘接作用造成不利影响，为此，优选粒径为1～50nm的气凝胶粉体材料与氢键受体物反应，且以含大孔的氢键受体物为佳，氢键受体物的孔径优选为100～500nm。

本发明中可降解粘接剂具有可降解性，其在自然环境中，例如在土壤中可自行降解。这里的降解是指粘接剂可以被逐步降解为碎片、颗粒物，并与自然环境相宜。

具体方案如下：

一种可降解粘接剂的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

(1)将氢键受体物、气凝胶与溶剂混合，反应得到复合物；

(2)将所述复合物与氢键供体物混合，反应后除去溶剂，得到所述可降解粘接剂。