图1：聚合物的合成路线及氢键超分子网络

图2：聚合物的1H NMR谱

【共聚物的氢键与凝胶行为表征】

用傅里叶变换红外（FT-IR）光谱研究P（ nBuA- co-Ba- co-HW）共聚物的氢键行为。由于Ba/HW相互作用，在30℃时，在3324 cm -1处观察到N-H和C=O之间的H键N-H伸缩振动。在从30℃加热到150℃时，N-H的伸缩振动逐渐从3324 cm-1移动到3350 cm-1，表明氢键随温度升高而显著减弱。而从150℃冷却到30℃后，N-H的伸缩振动逐渐移回其初始位置，这表明氢键复合物的成功重组。在加热后，P（nBuA-co-Ba-co-HW）的粘度仅略有下降，这表明由于Ba/HW的强缔合作用，形成了热稳定的H键超分子聚合物网络。

图3：FT-IR中N-H的伸缩振动

P（ nBuA- co-TIaAm）的线性振荡频率扫描谱表现出典型的粘性液体状行为，在整个频率范围内，主要表现出比存储模量（G'）更大的损耗模量（G”）。而P（ nBuA- co-Ba- co-HW）的存储模量G'始终大于损耗模量G”，说明了其凝胶状态。在没有末端弛豫时间的情况下，重叠的G'和G“光谱非常宽，揭示了一种稳定的凝胶网络结构，这无疑归因于Ba/HW的强氢键相互作用。

图4：流变性能

【聚合物的黏合性能】

将以THF为溶剂的P（ nBuA- co-Ba- co-HW）溶液（20 mg/mL）沉积在玻片上，在30°C空气中干燥24小时后，获得约1 mm厚的薄膜，然后在60°C下真空干燥48小时使溶剂完全挥发。随后，在60°C的温度下以70 N的接触力将另一个玻璃板热压在该粘合膜上，以产生厚度约为0.1 mm的恒定层。冷却至室温24小时后，基板均匀接触并牢固粘合。高达10.8 kg的重量可以通过两个粘附的玻璃载玻片稳定地悬挂起来，粘合体积仅为25*27*0.1 mm。应力-应变曲线的应力峰值随着探针速度的增加而强烈增加，说明P（ nBuA- co-Ba- co-HW）是高度粘弹性的。而粘合性能随着温度升高而降低，是由于应变期间的粘弹性耗散水平随着温度的升高而降低。玻片随后分别被不锈钢、铝、铜、疏水性聚四氟乙烯和硅橡胶替换，所有玻璃和金属基材的剪切强度均高于12 MPa，均优于商业3M胶水和大多数已报道的粘合材料。

图5：聚合物的黏合性能

【小结】

综上所述，该研究展示了一个可用于制造强聚合物粘合材料的通用平台。通过高效的一锅两步法合成了侧链Ba和HW功能化的共聚物P（ nBuA- co-Ba- co-HW），作为H键超分子聚合物粘合剂。大量氢键聚合物网络的有效能量耗散以及不同氢键的相互作用是导致牢固粘合的关键因素。该策略为制备H键粘接材料和设计强基底相互作用提供了一条新的有效途径，可以通过这种动态Ba/HW相互作用实现宏观界面粘合，从而应用于实际应用领域，如可穿戴和可拉伸电子产品、混合生物医学设备和组织/骨粘合剂。

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来源：高分子科学前沿