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在(zai)醫(yi)療敷(fu)料、電子(zi)封(feng)裝、柔(rou)性(xing)機器(qi)人(ren)等(deng)領(ling)域(yu),超(chao)-強(qiang)粘(zhan)合(he)水(shui)凝(ning)膠憑借出色的粘(zhan)附(fu)性(xing)能(neng)成為關鍵材(cai)料。但很(hen)多(duo)人疑惑(huo):超(chao)-強(qiang)粘(zhan)合(he)水(shui)凝(ning)膠為什(shen)麽(me)能(neng)粘附(fu)力那麽(me)強? 其實,這壹(yi)性(xing)能(neng)並(bing)非(fei)由單壹(yi)因(yin)素決定,而(er)是(shi)與(yu)材(cai)料內(nei)部分子(zi)鏈段(duan)的結(jie)構、比(bi)例(li)及運(yun)動狀態密(mi)切(qie)相關(guan)。過(guo)去,由於(yu)檢(jian)測技術的局限,行業(ye)難以精準(zhun)解析分子層(ceng)面的關(guan)鍵(jian)信息,導(dao)致(zhi)配(pei)方(fang)優化(hua)效(xiao)率低(di)下;如(ru)今,低(di)場(chang)核磁(ci)共(gong)振技術的出現(xian),為揭開超(chao)-強(qiang)粘(zhan)合(he)水(shui)凝(ning)膠高粘附(fu)力的 “秘密(mi)" 提供(gong)了(le)突(tu)破(po)性(xing)解決方案(an)。

壹(yi)、超(chao)-強(qiang)粘(zhan)合(he)水(shui)凝(ning)膠的粘(zhan)附(fu)力,由分(fen)子(zi)鏈段(duan) “軟(ruan)硬平(ping)衡" 決定
要(yao)理解超(chao)-強(qiang)粘(zhan)合(he)水(shui)凝(ning)膠為什(shen)麽(me)能(neng)粘附(fu)力那麽(me)強,首先需要(yao)明確其(qi)內(nei)部(bu)的分(fen)子(zi)結(jie)構邏(luo)輯(ji)。這類水(shui)凝(ning)膠的分(fen)子(zi)鏈段(duan)主(zhu)要(yao)分為兩類:硬段(duan)(交(jiao)聯段) 和(he)軟(ruan)段(duan)(非(fei)交聯(lian)段(duan)) ,二者的比(bi)例(li)與(yu)運(yun)動狀態,直(zhi)接決定了(le)水(shui)凝(ning)膠的粘(zhan)附(fu)性(xing)能(neng)與(yu)實用強度(du)。
硬(ying)段:決定水(shui)凝(ning)膠的內(nei)聚力,避免 “粘不(bu)牢(lao)自(zi)己"
硬段是(shi)分(fen)子(zi)鏈中(zhong)經(jing)過交(jiao)聯形成(cheng)的剛性(xing)部分(fen),其(qi)作(zuo)用類似於(yu) “骨(gu)架",能(neng)為水(shui)凝(ning)膠提供(gong)足(zu)夠的內(nei)聚力。如果硬段比(bi)例(li)過低(di),水(shui)凝(ning)膠容(rong)易(yi)在(zai)粘(zhan)附(fu)過程中(zhong)發(fa)生斷裂,導(dao)致(zhi) “粘(zhan)不(bu)住(zhu)被(bei)粘物(wu)";但硬(ying)段(duan)比(bi)例(li)過高(gao)則會(hui)讓材(cai)料變(bian)硬、變脆(cui),難以貼(tie)合(he)不(bu)規(gui)則(ze)的被(bei)粘表(biao)面,反(fan)而降低(di)粘附(fu)效(xiao)果。
軟段:決定水(shui)凝(ning)膠的粘(zhan)附(fu)力,實現(xian) “緊密貼合(he)"
軟段是(shi)分子(zi)鏈中(zhong)未交聯的柔(rou)性(xing)部分(fen),也(ye)是(shi)決定超(chao)-強(qiang)粘(zhan)合(he)水(shui)凝(ning)膠粘附(fu)力的核(he)心因(yin)素。軟(ruan)段(duan)的柔(rou)性(xing)越(yue)強、比(bi)例(li)越(yue)合(he)理,水(shui)凝(ning)膠就(jiu)越(yue)容(rong)易(yi)充分潤(run)濕被(bei)粘表(biao)面(如皮膚、金(jin)屬、塑料等(deng)),進而通(tong)過(guo)範德(de)華力、氫鍵等分(fen)子(zi)間作用力與(yu)被(bei)粘物(wu)緊密結合(he),最終實現(xian)高(gao)粘(zhan)附(fu)力。
但軟(ruan)段(duan)比(bi)例(li)並(bing)非(fei) “越(yue)多(duo)越(yue)好(hao)":若軟段(duan)過(guo)多(duo),水(shui)凝(ning)膠會因(yin)過於(yu)柔(rou)軟而發生蠕變(即在(zai)外(wai)力作用下緩(huan)慢變(bian)形),導(dao)致(zhi)粘(zhan)附(fu)強度(du)下(xia)降,無(wu)法(fa)滿(man)足(zu)長(chang)期使(shi)用需求;若軟段(duan)比(bi)例(li)過低(di),則水(shui)凝(ning)膠難以充分潤(run)濕表(biao)面,分子間作用力弱化(hua),粘附(fu)力自然大(da)打折(zhe)扣。
由此(ci)可(ke)見,超(chao)-強(qiang)粘(zhan)合(he)水(shui)凝(ning)膠的高(gao)粘(zhan)附(fu)力,本質(zhi)是硬(ying)段與(yu)軟(ruan)段(duan) “軟(ruan)硬(ying)平衡" 的結(jie)果—— 既要(yao)通(tong)過(guo)軟段實現(xian)緊密貼合(he),又要(yao)通(tong)過(guo)硬段保(bao)證(zheng)結構穩定。但如(ru)何(he)精準(zhun)檢(jian)測軟(ruan)段(duan)、硬段的比(bi)例(li)及運(yun)動狀態?過(guo)去的傳統方(fang)法(fa)始(shi)終存(cun)在(zai)難以突(tu)破(po)的局限。
二、傳統檢(jian)測方(fang)法(fa)的局限:無法精準(zhun)解析“軟硬平(ping)衡",配方優化(hua)如“盲(mang)人摸象"
在(zai)低(di)場(chang)核磁(ci)共(gong)振技術應(ying)用前,行(xing)業(ye)主(zhu)要(yao)依賴(lai)溶(rong)脹法(fa)和(he)熱(re)分(fen)析法(如 TGA、DSC) 評估(gu)水(shui)凝(ning)膠的交(jiao)聯(lian)度(du)與(yu)性(xing)能(neng),但這(zhe)兩(liang)類方法(fa)均(jun)存(cun)在(zai)明顯缺陷,導(dao)致(zhi)無(wu)法(fa)精準(zhun)捕捉 “軟硬段平衡" 這壹(yi)核心信息,進而難以解釋(shi) “超(chao)-強(qiang)粘(zhan)合(he)水(shui)凝(ning)膠為什(shen)麽(me)能(neng)粘附(fu)力那麽(me)強",配方(fang)優(you)化(hua)效(xiao)率低(di)下。
1. 溶(rong)脹(zhang)法(fa):精度(du)低(di)、主(zhu)觀(guan)性(xing)強,無(wu)法(fa)區分(fen) “軟硬(ying)段比(bi)例(li)"
溶脹(zhang)法的原(yuan)理(li)是(shi)通(tong)過(guo)溶劑浸泡水(shui)凝(ning)膠,測量(liang)其(qi)溶脹程度(du)來間接推測交(jiao)聯(lian)密度(du)(硬(ying)段相關(guan)指(zhi)標(biao))。但這(zhe)種(zhong)方法(fa)存(cun)在(zai)兩(liang)大(da)問題:
精度(du)極低(di):溶脹(zhang)程度(du)受(shou)溫(wen)度(du)、溶(rong)劑濃(nong)度(du)、浸(jin)泡時(shi)間等多(duo)種外(wai)界因(yin)素影(ying)響(xiang),測試結果重復性(xing)差(cha);
信息缺失:只能(neng)大(da)致判(pan)斷交聯(lian)密(mi)度(du),無(wu)法區分(fen)軟段(duan)與(yu)硬(ying)段(duan)的具(ju)體(ti)比(bi)例(li),更無(wu)法(fa)了解分(fen)子(zi)鏈段(duan)的運(yun)動狀態,無(wu)法為 “提升(sheng)粘(zhan)附(fu)力" 提供(gong)精準(zhun)的配(pei)方(fang)調整方(fang)向(xiang)。
2. 熱分(fen)析法:耗(hao)時(shi)久(jiu)、效(xiao)率低(di),難以適(shi)應(ying)產(chan)線需求
熱分析法(如 TGA 熱(re)重(zhong)分(fen)析、DSC 差(cha)示(shi)掃描量(liang)熱(re)法)需通(tong)過(guo)復雜的升(sheng)降(jiang)溫程序,分析材(cai)料在(zai)不(bu)同(tong)溫(wen)度(du)下(xia)的重(zhong)量(liang)或熱量(liang)變(bian)化(hua),間接推測分(fen)子(zi)結構。但其(qi)局限同樣突(tu)出:
耗(hao)時(shi)過(guo)長(chang):單次(ci)測試需要(yao)數小(xiao)時(shi),無(wu)法(fa)滿(man)足工業(ye)化(hua)生產(chan)中(zhong) “快(kuai)速檢(jian)測、實時(shi)調整" 的需求;
間接推測:只能(neng)通(tong)過(guo)溫度(du)相關(guan)數(shu)據間接反(fan)推材(cai)料性(xing)能(neng),無法(fa)直接(jie)獲取(qu)分子鏈段(duan)的運(yun)動狀態數(shu)據,導(dao)致(zhi)研發人(ren)員(yuan)難以精準(zhun)定位 “粘附(fu)力不(bu)足(zu)" 的核(he)心原因(yin) —— 是軟段(duan)比(bi)例(li)不(bu)夠?還是軟(ruan)段運(yun)動性(xing)太差(cha)?始(shi)終像 “盲人(ren)摸象(xiang)"。
傳統方(fang)法(fa)的缺陷,使得行(xing)業(ye)長(chang)期無(wu)法(fa)精準(zhun)解析超(chao)-強(qiang)粘(zhan)合(he)水(shui)凝(ning)膠的分(fen)子(zi)層(ceng)面關鍵信息,也制(zhi)約了高(gao)粘(zhan)附(fu)力材(cai)料的研發效(xiao)率。直(zhi)到低(di)場(chang)核磁(ci)共(gong)振技術的出現(xian),這(zhe)壹(yi)困境才(cai)被(bei)徹-底打破(po)。
三、低(di)場(chang)核磁(ci)共(gong)振技術:壹(yi)分鐘揭(jie)秘分(fen)子(zi)鏈段(duan)狀態,直(zhi)接關(guan)聯粘附(fu)力
低(di)場(chang)核磁(ci)共(gong)振技術之(zhi)所以(yi)能(neng)成為解析超(chao)-強(qiang)粘(zhan)合(he)水(shui)凝(ning)膠的 “利(li)器(qi)",核(he)心在(zai)於(yu)其(qi)無損、快(kuai)速、定量(liang)的優(you)勢(shi) —— 無(wu)需破壞(huai)樣品,1 分鐘內即可(ke)完成(cheng)測試,且(qie)能(neng)直接(jie)獲取(qu)硬段、軟(ruan)段及中(zhong)間相的比(bi)例(li)與(yu)運(yun)動狀態數(shu)據,從(cong)分子層(ceng)面揭示(shi) “粘附(fu)力強" 的本質(zhi)。
1、技術原理(li):通(tong)過(guo) “氫質(zhi)子弛(chi)豫" 區分(fen)軟硬(ying)段
低(di)場(chang)核磁(ci)共(gong)振技術的核(he)心邏(luo)輯(ji),是基(ji)於(yu)水(shui)凝(ning)膠分子鏈中(zhong)氫(qing)質(zhi)子的弛(chi)豫(yu)行(xing)為差(cha)異(yi),來區分(fen)硬段(duan)與(yu)軟(ruan)段(duan)的運(yun)動狀態:
l 激發(fa):通(tong)過(guo)脈沖磁(ci)場(chang)擾動水(shui)凝(ning)膠中(zhong)的氫(qing)質(zhi)子,使(shi)其自(zi)旋(xuan)方(fang)向(xiang)偏(pian)離(li)平(ping)衡態;
l 弛豫:停止脈沖後,氫質(zhi)子會(hui)逐漸(jian)恢(hui)復(fu)到平(ping)衡態,這壹(yi)過程稱為 “弛豫"。其(qi)中(zhong),硬(ying)段(duan)因(yin)分子運(yun)動受(shou)限(xian)(剛性(xing)強),氫(qing)質(zhi)子恢(hui)復(fu)速度(du)快(kuai),對(dui)應(ying)的 “T2 弛(chi)豫(yu)時(shi)間" 短;軟段因(yin)分子運(yun)動自由(柔(rou)性(xing)強),氫(qing)質(zhi)子恢(hui)復(fu)速度(du)慢,對(dui)應(ying)的 “T2 弛(chi)豫(yu)時(shi)間" 長(chang);
l 檢(jian)測:通(tong)過(guo)專(zhuan)用設備(bei)捕(bu)捉 T2 弛豫信號,經(jing)反(fan)演(yan)後形成(cheng) “T2 弛(chi)豫(yu)譜",可(ke)精準(zhun)輸出硬段(duan)、軟段(duan)及中(zhong)間相的比(bi)例(li),以及(ji)各(ge)自(zi)的 T2 弛(chi)豫(yu)時(shi)間(反(fan)映(ying)運(yun)動狀態)。
2、直(zhi)接關(guan)聯粘附(fu)力:軟段指(zhi)標(biao)是 “關(guan)鍵信號"
通(tong)過(guo)低(di)場(chang)核磁(ci)共(gong)振技術,研發人(ren)員(yuan)能(neng)直接(jie)將分(fen)子鏈段(duan)數(shu)據與(yu)粘(zhan)附(fu)性(xing)能(neng)掛鉤,快(kuai)速判(pan)斷 “超(chao)-強(qiang)粘(zhan)合(he)水(shui)凝(ning)膠為什(shen)麽(me)能(neng)粘附(fu)力那麽(me)強":
l 若測試結果顯示(shi),水(shui)凝(ning)膠的軟(ruan)段(duan) T2 弛(chi)豫(yu)時(shi)間高、軟段占(zhan)比(bi)合(he)理(通(tong)常(chang)軟段占比(bi)需結合(he)應(ying)用場(chang)景(jing)調整,如(ru)醫(yi)療敷(fu)料需兼(jian)顧(gu)柔性(xing)與(yu)強(qiang)度(du)),則(ze)說(shuo)明軟段(duan)的柔(rou)性(xing)與(yu)潤(run)濕性(xing)優異(yi),能(neng)與(yu)被(bei)粘表(biao)面形成(cheng)強(qiang)分(fen)子間作用力,粘附(fu)力自然更強(qiang)。
l 若軟段(duan) T2 值(zhi)低(di)(運(yun)動性(xing)差(cha))或占比(bi)不(bu)足(zu),則(ze)可直接判(pan)斷 “粘附(fu)力不(bu)足(zu)" 的原(yuan)因(yin)是軟段(duan)性(xing)能(neng)不(bu)達標(biao),進而(er)針對(dui)性(xing)調整配(pei)方(fang)(如增(zeng)加(jia)軟段單體(ti)比(bi)例(li)、優化(hua)交聯(lian)度(du));
l 若軟段(duan)占(zhan)比(bi)過高(gao)、硬(ying)段(duan)不(bu)足(zu),則(ze)可通(tong)過(guo)補充硬段單體(ti),避(bi)免(mian)水(shui)凝(ning)膠蠕變,保(bao)證(zheng)實用粘附(fu)強度(du)。
3、技術優勢(shi):解決傳統方(fang)法(fa)的所(suo)有(you)痛(tong)點(dian)
l 無損(sun)檢(jian)測:無(wu)需切(qie)割、溶(rong)解樣品,尤(you)其(qi)適(shi)合(he)珍貴(gui)的研發樣品或成品檢(jian)測;
l 超(chao)快(kuai)速:1 分(fen)鐘(zhong)內(nei)完成(cheng)測試,遠超(chao)熱(re)分(fen)析法 “數小(xiao)時(shi)" 的耗(hao)時(shi),可(ke)滿(man)足(zu)產線實時(shi)監控與(yu)研發快(kuai)速叠(die)代需求;
l 定量(liang)精準(zhun):直接輸出硬段(duan)、軟段(duan)比(bi)例(li)及運(yun)動狀態數(shu)據,無(wu)需間接推測,避(bi)免(mian) “盲人摸(mo)象";
l 應(ying)用廣泛(fan):不(bu)僅(jin)可(ke)用於(yu)研發階(jie)段(duan)的配(pei)方(fang)優(you)化(hua),還能(neng)用於(yu)生產(chan)過(guo)程中(zhong)的質(zhi)量(liang)控制(zhi)(如檢(jian)測批(pi)次(ci)間的交(jiao)聯(lian)度(du)壹(yi)致性(xing))、老(lao)化(hua)性(xing)能(neng)評估(gu)(如(ru)長(chang)期使(shi)用後軟(ruan)段(duan)運(yun)動性(xing)變化(hua)),全周期保(bao)障超(chao)-強(qiang)粘(zhan)合(he)水(shui)凝(ning)膠的性(xing)能(neng)穩定。
回(hui)到最初(chu)的問題 ——“超(chao)-強(qiang)粘(zhan)合(he)水(shui)凝(ning)膠為什(shen)麽(me)能(neng)粘附(fu)力那麽(me)強?" 答(da)案(an)其實很明確:是(shi)材(cai)料內(nei)部硬段(duan)與(yu)軟(ruan)段(duan)的 “軟(ruan)硬(ying)平(ping)衡",尤(you)其(qi)是(shi)軟(ruan)段(duan)的優(you)異(yi)潤(run)濕性(xing)與(yu)合(he)理占比(bi),共同(tong)造(zao)就(jiu)了高粘(zhan)附(fu)力。而低(di)場(chang)核磁(ci)共(gong)振技術的出現(xian),讓(rang)這(zhe)壹(yi) “分子層(ceng)面的平(ping)衡" 從 “看(kan)不(bu)見(jian)、摸(mo)不(bu)著" 變(bian)為 “可量(liang)化(hua)、可調控",徹(che)-底(di)改(gai)變(bian)了(le)行業(ye)過去依(yi)賴(lai)經(jing)驗、效(xiao)率低(di)下的研發模(mo)式(shi)。
實驗案(an)例(li):
低(di)場(chang)核磁(ci)技術測試不(bu)同(tong)熟化(hua)時(shi)間的psa壓(ya)膠(jiao)的軟(ruan)硬(ying)段(duan)。

l硬(ying)段(duan)弛豫時(shi)間、硬段比(bi)例(li)變化(hua)不(bu)大(da),內聚力差(cha)異(yi)不(bu)大(da),說(shuo)明殘膠(jiao)有(you)可能(neng)是粘(zhan)附(fu)力失控造(zao)成(cheng)的
l軟(ruan)段(duan)弛(chi)豫(yu)時(shi)間隨著熟化(hua)時(shi)間增(zeng)加(jia),T2時(shi)間變短,軟段(duan)變(bian)硬,粘性(xing)變弱(ruo)
l軟(ruan)段(duan)弛豫時(shi)間滿足1.5ms<T23<2ms範圍(wei)內,psa膠(jiao)能(neng)滿足(zu)粘性(xing)條件(jian)且(qie)無(wu)殘(can)膠問題。