Плазма вместо клея для соединения полимеров

Новый способ «слепить» тефлон и полидиметилсилоксан разработала команда химиков Осакского университета

Большинство полимеров не соединяются с другими материалами, поэтому им нужны клейкие материалы или коррозионные химические вещества для обеспечения возможности соединения. Это проблема возникает в таких областях, как продовольствие и медицина, где загрязнения необходимо избегать любой ценой.

Команда Осакского университета разработала способ изготовления клея для промышленных полимеров. Данный способ позволяет вулканизированной резине и тефлону (ПТФЭ) соединяться друг с другом или с другими материалами.

При распылении на поверхность ПТФЭ плазмы гелия при 200 градусах, состав может соединиться с невулканизованной резиной. Но вулканизированная резина представляет большую проблему. В последнем исследовании ученые изобрели другой способ для вулканизированной силиконовой резины, благодаря чему она впервые прочно соединяется с ПТФЭ.

Речь идет о полидиметилсилоксане (ПДМС), хорошо известном кремниевом полимере. В то время как ключевым прорывом в адгезии ПТФЭ была обработка плазмой с тепловым воздействием, хитрость с ПДМС заключается в «засыпании» поверхности плазменной струей путем нагнетания азотно-воздушной плазмы через небольшое отверстие. Струя разрывает кремниево-углеродные связи на поверхности и преобразует их в силанол (Si-OH).

Будучи более реакционно-способными, чем исходная силиконовая поверхность, эти силанольные группы могут связываться с ПТФЭ. Под высоким давлением образуются водородные связи между силанолом и кислородсодержащими группами на обработанном ПТФЭ. Сильные ковалентные связи (C-O-Si, где C происходит из ПТФЭ и Si из силикона) дополнительно соединяют два полимера вместе, даже без клея.

Объединение двух материалов позволяет каждому использовать преимущества другого - химическую стойкость, грязеотталкивающую способность, а также эластичность силикона. Непрозрачный ПТФЭ также может быть заменен на перфторалкоксил (ПФА), если требуется прозрачность. Когда обратная сторона ПДМС также обработана плазменной струей, она может соединяться с медью и даже стеклом. Подобно чрезвычайно прочной двухсторонней ленте, этот трехслойный «сэндвич» позволяет фторполимерам аккуратно соединяться с другими полезными материалами.

Phys.org.