开发新型水性胶粘剂纳米复合技术

尽管水基粘合剂具有环境效益，但它们仍面临着一些挑战。一个主要问题是，由于水基系统的固有特性，很难在各种基材上实现高粘附强度，特别是在潮湿或湿润的条件下。此外，水的挥发性也会导致气泡形成和干燥不均匀等问题，影响粘合剂的性能和外观

此外，配制高固体含量和低粘度的水基粘合剂在技术上要求很高，因为它需要成分的微妙平衡，以在不损害粘合剂稳定性的情况下实现所需的性能。需要解决这些挑战，以充分实现水性粘合剂在各种工业应用中的潜力

来自中国广州华南理工大学的Kun Chen领导的一个材料科学家团队最近通过开发POT-PVA纳米复合材料在粘合剂技术方面取得了重大突破。这些纳米复合材料是通过将聚乙烯醇（PVA）与携带四个负电荷的1-nm Keggin型聚氧化钨酸簇（POT）结合而制成的。所得材料对亲水性表面表现出卓越的粘附性，具有高交联密度和超过6.23 kJ·m−2的断裂能。

POTs的离液效应降低了PVA的结晶度，增强了聚合物链动力学，并在-196至100°C的宽温度范围内赋予了强大的粘附性能。这项创新解决了水性粘合剂的关键挑战，为适用于各种应用和极端条件的环保、通用和耐用的粘合剂提供了一种有前景的解决方案

该团队在《纳米研究》上发表了他们的研究

“这一突破解决了水性粘合剂的关键挑战，如干燥速度慢、在潮湿条件下粘合强度弱，以及难以实现低粘度的高固体含量，”该研究的首席研究员、华南理工大学新兴软物质学院副教授Kun Chen说

“我们的POT-PVA纳米复合材料不仅克服了这些局限性，还为适用于各种应用和极端条件的环保、通用和耐用的粘合剂设定了新的标准。”

POT具有广泛的形状和尺寸，从简单的球形簇到更复杂的笼状结构。Keggin型POTs在热和化学上都非常稳定，可以作为氧化还原活性物质、催化剂，甚至作为超分子组装的构建块。它们的可调特性和与各种底物相互作用的能力使其在材料科学、催化和传感技术等领域具有重要价值

各个行业对高性能、环保型粘合剂的需求一直在增长。传统粘合剂在极端条件下往往难以保持其性能，限制了其应用。这项研究通过开发一种新型纳米复合材料来应对这些挑战，该纳米复合材料将PVA的优点与POT的独特性能相结合

POT-PVA纳米复合材料在-196至100°C的前所未有的温度范围内表现出强大的粘合性能。它们的热稳定性使其非常适合在极端环境中使用，如低温和高温应用

这些POT-PVA纳米复合材料的开发具有深远的意义。本研究中引入的POT-PVA纳米复合材料让我们看到了一个未来，在这个未来，粘合剂可以在极端条件下表现出色，同时也具有环境可持续性。它们可以通过提供能够承受极端条件的粘合剂来彻底改变建筑、汽车、航空航天和电子等行业。此外，这些粘合剂的环保性质与全球减少环境影响的努力相一致 More information: Pengcheng Cui et al, Enhancing adhesive performance of polyvinyl alcohol with sub-nanoscale polyoxotungstate clusters under extreme conditions, Nano Research (2025). DOI: 10.26599/NR.2025.94907126

Journal information: Nano Research