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Nature | 大豆油“炼”出高强度生物降解胶水

Nature | 大豆油“炼”出高强度生物降解胶水

  • 发布于 2023-11-24
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目前,人们日常使用的大多数胶水为环氧树脂胶水。这种胶水以化石燃料为基础,需要数千年才能被生物降解。

 

为此,美国普渡大学研究人员Jonathan Wilker从大豆油“炼”出了可生物降解的胶水。该方法采用的原料均为可再生的生物基材料,由环氧大豆油、苹果酸和单宁酸组成,所合成粘合剂的性能可与以商用的工业产品相媲美。相关研究近日发表于《nature》。

 

 

Wilker表示,用大豆提取物替代环氧树脂,可减少每年向海洋排放以及在垃圾场填埋的大量微塑料,甚至有可能将与胶水相关的碳排放量减少至原来的1/5。Wilker和同事受此前关于贻贝天然黏合剂研究的启发,想通过在大豆油中添加特定的酸,模仿贻贝天然黏合剂的化学黏合特性。

 

研究团队用金属、木材及合成材料表面对大豆基黏合剂进行了测试。他们发现大豆基黏合剂的黏合强度与环氧树脂胶水相当,而在将抛光铝黏合在一起时,大豆基黏合剂的黏合能力甚至比环氧树脂胶水还强30%。

Performance of a sustainably sourced adhesive
a–g, Performance of soy-mal-tan compared with other available adhesives when used on sandblasted steel (a), polished aluminium (b), Teflon (c), polished steel (d), sandblasted aluminium (e), PVC (f) (the bar for Super Glue shows the force at which the PVC substrates broke) and pine wood (g). h, Photographs showing how the use of soy-mal-tan caused failure of the wood substrates before breaking of the adhesive bond. Comparisons are made with commercial glues, which were cured according to instructions from the manufacturers. Bonds with soy-mal-tan and metal substrates were cured for 6 h at 180 °C whereas Teflon substrates underwent a 24 h, 180 °C cure and PVC was cured at 110 °C for 24 h. Curing for wood bonding was at 120 °C for 3 days. Error bars show 90% confidence intervals from averages of n = 5 samples for soy-mal-tan with the exception of n = 6 and n = 9 samples in f and g, respectively, and n = 5 samples for epoxy in b. All other data were from n = 10 samples.

 

这款新型黏合剂还能通过调节加热温度和时间,改变黏合剂的强度和生物降解时间,从而为不同产品定制专属黏合剂。比如标签用的胶水持续1周即可,电话用的胶水强度则持续数年。不过,目前大豆基黏合剂还不适用于汽车、航空航天器部件的黏合。

 

https://doi.org/10.1038/s41586-023-06335-7

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