Ett forskarlag har utvecklat ett reversibelt, vattenbaserat lim som har god vidhäftning i det neutrala pH-området, men som kan lossas igen i starkt sura eller alkaliska miljöer. Som teamet skriver i tidskriften Angewandte Chemie International Edition , det nya limsystemet, som är baserat på elektrostatiska interaktioner, har bindningsstyrkor någonstans mellan de hos strukturella lim och tryckkänsliga lim. Det nya limmet binder även "svåra" ytor som vattenavvisande polypropen.
Strukturella limsystem, såsom tvåkomponentslim, bildar kemiska bindningar när de reagerar och kan inte separeras igen längs limgränsytan. Tryckkänsliga lim som Scotch-tejp kan å andra sidan rent tas bort genom att dra. Adriana Sierra Romero, Katarina Novakovic och Mark Geoghegan från Newcastle University i Storbritannien har nu hittat en alternativ väg för att uppnå adhesion och separation:laddningsinteraktioner främjar strukturell bindning längs gränssnittet, som kan neutraliseras och därmed lösas upp igen.
För att få laddningsinteraktionen utvecklade teamet två separata vattenbaserade polymerdispersioner för att appliceras på ytor. I båda dispersionerna var baspolymeren en sampolymer sammansatt av de billiga, kommersiellt tillgängliga komponenterna styren och butylakrylat.
För en dispersion belade forskarna partiklarna med det ytaktiva medlet laurylsulfat och polymeriserad akrylsyra, som tillsammans ger en negativ laddning i det neutrala till alkaliska pH-området. För den andra dispersionen belade de partiklarna med polysackariden kitosan, som innehåller positivt laddade aminogrupper i neutral eller sur miljö.
Båda polymerdispersionerna bildade klibbiga beläggningar på en mängd olika ytor. Forskarna observerade sedan att de belagda ytorna när de kom i kontakt fastnade tätt ihop på grund av den elektrostatiska interaktionen mellan de positiva och negativa laddningarna i filmerna.
Detta gällde även i fuktiga eller våta miljöer, som vanligtvis har en skadlig effekt på vattenbaserade lim. Men när pH justerades till det ena eller det andra, genom att tillsätta antingen en stark syra eller bas, neutraliserades de negativa eller positiva laddningarna i limmet och vidhäftningen försvann.
Teamet säger att det pH-känsliga limsystemet skulle kunna fungera som en ny och återvinningsbar mellanväg mellan strukturella lim med fasta kemiska bindningar och avdragbara limfilmer som binder med fysiska interaktioner. De betonar också att deras nya elektrostatiska lim fäster bra på mycket vattenavvisande polypropenytor, som annars är svåra att behandla med vattenhaltiga limsystem.
Slutligen föreslår teamet att integrera ett biobaserat material från sojabönolja i baspolymeren, vilket tar ytterligare ett steg mot miljövänliga, återvinningsbara bindningssystem.
Mer information: Adriana Sierra‐Romero et al, Ett reversibelt vattenbaserat elektrostatiskt lim, Angewandte Chemie International Edition (2023). DOI:10.1002/anie.202310750
Journalinformation: Angewandte Chemie International Edition
Tillhandahålls av Wiley
