聚离子液体兼具离子液体的稳定、不可燃、高离子导电性等独特性质以及聚合物的机械耐久性和可加工性等优点,可望设计成功能性粘附材料。然而,由于其过高的玻璃化转变温度(Tg),大部分聚离子液体在室温下都是质地偏脆的固体粉末。此外,目前文献报道的聚离子液体本身几乎都没有粘附特性,不能直接作为胶粘剂使用。
Advanced Materials成果发表截图。
近日,张世国教授课题组以湖南大学材料科学与工程学院为第一单位在材料领域顶级期刊《Advanced Materials》(IF= 27.40)上发表题为“Poly(ionic liquid)s Containing Alkoxy Chains and Bis(trifluoromethanesulfonyl)imide Anions as Highly Adhesive Materials”的研究论文。通过在含有双(三氟甲磺酰亚胺)(TFSI−)阴离子的聚离子液体的阳离子主链上简单引入烷氧基侧基,就可以将传统的非粘附性聚离子液体设计成高性能的粘附材料。柔性烷氧基侧链的引入不仅显著降低了聚离子液体的玻璃化转变温度,而且氧原子本身作为氢键受体使离子液体内部产生了强的氢键作用,再加上离子液体本身独特的静电作用,此类烷氧基聚离子液体同时具有高的内聚能和界面粘附能。宏观粘附性能测试表明,烷氧基聚离子液体对各种基材如玻璃、陶瓷、不锈钢、铝合金和聚合物等都具有很强的粘附作用。利用聚离子液体与多壁碳纳米管或银纳米纤维等材料间的高相容性,还制备出了光响应型和导电复合胶粘剂。有趣的是,PIL-2-TFSI胶粘剂表现出了对外界电场独特的可逆响应,在外界电场作用下,宏观粘接强度可提升35%左右。该论文第一作者为材料科学与工程学院博士研究生张俊和硕士研究生陈展鹰,通讯作者为张世国教授。
烷氧基聚离子液体结构、宏观粘接强度、理论计算结果以及多功能应用研究
文章链接:
https://doi.org/10.1002/adma.202100962
https://doi.org/10.1039/D0TA09859K