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废弃塑料瓶“变身”强力胶挑战水下和结构粘接极限丨美国橡树岭国家实验室最新Science Advances
发布时间：2025-08-09 | 作者: 8亿彩票网最新版本更新内容
开发在潮湿和干燥环境中有效发挥作用的多功能、坚韧且可持续的粘合剂是一项重大挑战。在这里，我们报告了一种生物灵感设计，用于从消费聚乙烯升级改造的多功能、坚韧且可逆的粘合剂我们的方法使用无溶剂、室温动态交联解构的PET大分子单体与二乙酰乙酸酯交联剂，产生动态，聚乙烯醇粘合的两亲性粘合剂。可调的交联剂浓度和两亲性产生多功能粘合剂，适用于水下、结构和压敏应用，适用于各种基材。我们的粘合剂在潮湿和干燥条件下都具有高的搭接剪切强度和剥离功，优于常见的商业粘合剂。动态粘合可实现热修复、按需多次剥离/重新粘合，我们的战略是将塑料废物转化为多功能、坚韧和可逆的粘合剂，为塑料废物管理和下一代粘合剂设计提供了可持续的解决方案，同时也为塑料废物的价值评估提供了商业上可行的途径。
塑料污染、海洋微塑料、胶粘剂难以回收——这些听起来毫不相关的环境问题，在一项全新研究中被“一网打尽”。
美国橡树岭国家实验室Md Anisur Rahman研究团队在《Science Advances》发表突破性成果：他们成功地将废弃PET塑料（例如饮料瓶）转化为一种可在干燥、水下甚至极端条件下反复使用的“超级胶”，不仅粘得牢，还能重复粘、反复撕、反复用。
这款名为“TCD-V”的可逆高性能胶粘剂，在多个场景下的粘接能力都优于目前主流的商业胶，如环氧树脂、瞬干胶和聚氨酯胶等。更令人惊喜的是，它无需溶剂、可室温固化、能在80°C低温下脱胶重用，被赋予卓越的水下（6.51 MPa）、结构（17.1 MPa）和压敏（563 kPa）粘接性能，超越商业粘合剂，具备完整的“循环经济潜力”。
自然界中早已有“粘合大师”——贻贝。这种海洋生物靠一种由多巴胺和赖氨酸组成的蛋白质，能牢牢粘附在潮湿岩石或船底。研究团队正是从中汲取灵感，构建了一种“亲水+疏水”并存的胶粘体系。他们设计了一种特殊的PET衍生大分子，其分子结构一边亲水、一边疏水，就像贻贝粘液中“又爱水又怕水”的功能基团。然后再引入一个“三环结构”的交联剂，使其粘合性能在干湿环境下都表现出色。
这种“面向性两性结构”能保证水下使用时，疏水部分阻挡水分入侵，而亲水端则实现与被粘物的牢固结合——兼顾“防水性”和“粘性”。
图1 多功能、坚韧、可逆和可持续粘合剂的设计原理。贻贝粘合蛋白由两亲性的儿茶酚胺和赖氨酸组成，与不同的表明产生强大的动态相互作用。这些氨基酸的两亲性对其适应性至关重要，可以在潮湿和干燥的环境中粘合。受这种天然系统的启发，我们开发了一种坚韧、可逆、高度适应性、一种由PET消费品废料制成的可持续粘合剂，适用于水下、结构和压敏应用。
图2 由PET废料合成两亲性PET大分子单体和可逆粘合剂。（A）显示通过用JAT 403氨解以产生两亲性四胺大分子单体来解构消费者PET的方案。（B）将PET-JAT 403和TCDAcAc组合，产生了交叉-通过插烯型聚氨酯键连接在一起的网络。插烯型聚氨酯网络经历热诱导的转氨交换反应（C）本体10：5 TCD-100 V的DMA揭示了低于Tg的高储能模量，高于Tg时急剧下降，以及在较高温度下明确的橡胶态平台，指示交联网络。（D）10：5 TCD-100 V在493至463 K的温度范围内以5 K的间隔的应力松弛行为。5 TCD-IV样品（红色）作为逆温度的函数显示线性阿耳忒弥斯关系，得到活化能（Ea）为275 kJ/mol。
传统胶粘剂之所以一次性，是因为其结构稳定但死板，一旦固化很难“反悔”。而TCD-V使用的是“动态共价键”，也就是能在加热等刺激下断裂并重新结合的分子链接——这就是它能“复原”的秘密。
值得一提的是，即使在极端环境下——如高湿度、强酸碱、深海盐水、-100°C低温甚至液氮中——TCD-V依然牢牢“粘”在原位。
图3 TCD-V的水下粘合性能。（A）将粘合剂施加到基底上，并在水下将它们连接在一起。使组装好的接头在粘合后立即自支撑，在室温下水下固化16小时。（B）力-延伸曲线 TCD-V在室温水中固化16小时后的水下粘合性能。（C）10：7 TCD-V的搭接剪切强度。（D）在室温下水下固化后，TCD-100 V的不同胺：AcAc的搭接剪切强度。10：7配方显示出最高的粘合性，搭接剪切强度为6.51MPa。（E）各种胺的剥离功值：（F）TCD-100 V粘合剂的水下粘合的搭接剪切强度。粘合强度与表面的亲水性直接相关，其中亲水性较差的基材显示出较大的搭接剪切强度。7例TCD-用JAT 403替代PET-JAT 403的患者和对照组（TCD-JAT 403）和TCDAcAc被EGAcAc（EG-JAT 403）代替。（H）比较来自文献的水下粘合剂的最近实例与我们的粘合剂的曲线图。
甚至能将碳纤维或玻璃纤维复合材料牢牢贴在金属上，适合航空汽车等行业需求。
TCD-V的另一大亮点，是它还能变身“热熔胶”。在加热后形成可控流动性胶层，冷却后即成高强度固化胶。也就是说，无论是液态施工还是固态加热，都可以灵活应用。
很多工业胶用起来方便，但一旦粘上就“拆不下来”，更谈不上重复使用。而TCD-V能在80°C低温下轻松脱胶，120°C下热压后可重新粘合，而且性能几乎无损，循环使用10次依然保持高强度。
更厉害的是，它的化学结构也可在温和条件下完全“解构”回原料状态——真正的完成了“可回收”的目标，而不是像传统热固胶只能烧毁处理。
TCD-V的原料之一是日常最常见的PET塑料瓶。在一项生命周期评估（LCA）中，研究者发现：
这意味着，如果这种胶得以推广使用，将不仅减少胶粘剂造成的环境负担，也能有效解决PET塑料瓶难回收、价值低的问题。
行业前景：新材料、新模式、新商机。TCD-V展现了粘接材料的一种全新发展趋势：从“不可逆的一次性消费品”转变为“可修复、可重用、可降解的功能材料”。这种材料可大范围的应用于：
更重要的是，它为“塑料回收产业”提供了一个全新价值出口：不再仅仅回收成纤维或劣质塑料，而是转化为高的附加价值、可持续应用的新型功能材料。
免责声明：本公众号旨在传播行业新闻和科研成果，促进塑料循环利用领域的交流，不用做任何商业用途。若涉及版权问题，请与我们联系，我们将及时做修改或删除。
在塑料化学循环逐步迈入产业化“第二阶段”的关键时刻，一项令人振奋的技术突破再次刷新了人们对塑料资源化的想象边界——科学家成功将废弃饮料瓶（PET）转化为一种可水下使用、可重复脱粘再利用的“高性能可逆胶粘剂”，其性能全面超越传统结构胶、热熔胶与压敏胶。这一创新不仅解决了粘接材料长期以来“不可修复、不可回收”的痛点，也为废塑料向高值化材料转化开辟了全新路径。该案例充分体现了化学循环的“产品化潜力”与“结构性降碳”能力，是化学回收从“单体/燃料回收”走向“功能材料制造”的里程碑式探索。
在即将举行的# Chem-RePlas 2025 第三届废塑料化学循环论坛 #上，我们将聚焦这类成功示范与落地案例，邀请来自全球的技术引领者、项目实践者与品牌推动者，一同探讨废塑料化学循环的商业化路径、材料级应用与系统协同前景。探索“从分子重构走向功能赋能”的产业升级逻辑，推动化学循环真正嵌入现代材料体系，为全球循环经济注入更坚实的技术底座。
废弃塑料瓶“变身”强力胶挑战水下和结构粘接极限丨美国橡树岭国家实验室最新Science Advances
发布时间：2025-08-09
开发在潮湿和干燥环境中有效发挥作用的多功能、坚韧且可持续的粘合剂是一项重大挑战。在这里，我们报告了一种生物灵感设计，用于从消费聚乙烯升级改造的多功能、坚韧且可逆的粘合剂我们的方法使用无溶剂、室温动态交联解构的PET大分子单体与二乙酰乙酸酯交联剂，产生动态，聚乙烯醇粘合的两亲性粘合剂。可调的交联剂浓度和两亲性产生多功能粘合剂，适用于水下、结构和压敏应用，适用于各种基材。我们的粘合剂在潮湿和干燥条件下都具有高的搭接剪切强度和剥离功，优于常见的商业粘合剂。动态粘合可实现热修复、按需多次剥离/重新粘合，我们的战略是将塑料废物转化为多功能、坚韧和可逆的粘合剂，为塑料废物管理和下一代粘合剂设计提供了可持续的解决方案，同时也为塑料废物的价值评估提供了商业上可行的途径。
塑料污染、海洋微塑料、胶粘剂难以回收——这些听起来毫不相关的环境问题，在一项全新研究中被“一网打尽”。
美国橡树岭国家实验室Md Anisur Rahman研究团队在《Science Advances》发表突破性成果：他们成功地将废弃PET塑料（例如饮料瓶）转化为一种可在干燥、水下甚至极端条件下反复使用的“超级胶”，不仅粘得牢，还能重复粘、反复撕、反复用。
这款名为“TCD-V”的可逆高性能胶粘剂，在多个场景下的粘接能力都优于目前主流的商业胶，如环氧树脂、瞬干胶和聚氨酯胶等。更令人惊喜的是，它无需溶剂、可室温固化、能在80°C低温下脱胶重用，被赋予卓越的水下（6.51 MPa）、结构（17.1 MPa）和压敏（563 kPa）粘接性能，超越商业粘合剂，具备完整的“循环经济潜力”。
自然界中早已有“粘合大师”——贻贝。这种海洋生物靠一种由多巴胺和赖氨酸组成的蛋白质，能牢牢粘附在潮湿岩石或船底。研究团队正是从中汲取灵感，构建了一种“亲水+疏水”并存的胶粘体系。他们设计了一种特殊的PET衍生大分子，其分子结构一边亲水、一边疏水，就像贻贝粘液中“又爱水又怕水”的功能基团。然后再引入一个“三环结构”的交联剂，使其粘合性能在干湿环境下都表现出色。
这种“面向性两性结构”能保证水下使用时，疏水部分阻挡水分入侵，而亲水端则实现与被粘物的牢固结合——兼顾“防水性”和“粘性”。
图1 多功能、坚韧、可逆和可持续粘合剂的设计原理。贻贝粘合蛋白由两亲性的儿茶酚胺和赖氨酸组成，与不同的表明产生强大的动态相互作用。这些氨基酸的两亲性对其适应性至关重要，可以在潮湿和干燥的环境中粘合。受这种天然系统的启发，我们开发了一种坚韧、可逆、高度适应性、一种由PET消费品废料制成的可持续粘合剂，适用于水下、结构和压敏应用。
图2 由PET废料合成两亲性PET大分子单体和可逆粘合剂。（A）显示通过用JAT 403氨解以产生两亲性四胺大分子单体来解构消费者PET的方案。（B）将PET-JAT 403和TCDAcAc组合，产生了交叉-通过插烯型聚氨酯键连接在一起的网络。插烯型聚氨酯网络经历热诱导的转氨交换反应（C）本体10：5 TCD-100 V的DMA揭示了低于Tg的高储能模量，高于Tg时急剧下降，以及在较高温度下明确的橡胶态平台，指示交联网络。（D）10：5 TCD-100 V在493至463 K的温度范围内以5 K的间隔的应力松弛行为。5 TCD-IV样品（红色）作为逆温度的函数显示线性阿耳忒弥斯关系，得到活化能（Ea）为275 kJ/mol。
传统胶粘剂之所以一次性，是因为其结构稳定但死板，一旦固化很难“反悔”。而TCD-V使用的是“动态共价键”，也就是能在加热等刺激下断裂并重新结合的分子链接——这就是它能“复原”的秘密。
值得一提的是，即使在极端环境下——如高湿度、强酸碱、深海盐水、-100°C低温甚至液氮中——TCD-V依然牢牢“粘”在原位。
图3 TCD-V的水下粘合性能。（A）将粘合剂施加到基底上，并在水下将它们连接在一起。使组装好的接头在粘合后立即自支撑，在室温下水下固化16小时。（B）力-延伸曲线 TCD-V在室温水中固化16小时后的水下粘合性能。（C）10：7 TCD-V的搭接剪切强度。（D）在室温下水下固化后，TCD-100 V的不同胺：AcAc的搭接剪切强度。10：7配方显示出最高的粘合性，搭接剪切强度为6.51MPa。（E）各种胺的剥离功值：（F）TCD-100 V粘合剂的水下粘合的搭接剪切强度。粘合强度与表面的亲水性直接相关，其中亲水性较差的基材显示出较大的搭接剪切强度。7例TCD-用JAT 403替代PET-JAT 403的患者和对照组（TCD-JAT 403）和TCDAcAc被EGAcAc（EG-JAT 403）代替。（H）比较来自文献的水下粘合剂的最近实例与我们的粘合剂的曲线图。
甚至能将碳纤维或玻璃纤维复合材料牢牢贴在金属上，适合航空汽车等行业需求。
TCD-V的另一大亮点，是它还能变身“热熔胶”。在加热后形成可控流动性胶层，冷却后即成高强度固化胶。也就是说，无论是液态施工还是固态加热，都可以灵活应用。
很多工业胶用起来方便，但一旦粘上就“拆不下来”，更谈不上重复使用。而TCD-V能在80°C低温下轻松脱胶，120°C下热压后可重新粘合，而且性能几乎无损，循环使用10次依然保持高强度。
更厉害的是，它的化学结构也可在温和条件下完全“解构”回原料状态——真正的完成了“可回收”的目标，而不是像传统热固胶只能烧毁处理。
TCD-V的原料之一是日常最常见的PET塑料瓶。在一项生命周期评估（LCA）中，研究者发现：
这意味着，如果这种胶得以推广使用，将不仅减少胶粘剂造成的环境负担，也能有效解决PET塑料瓶难回收、价值低的问题。
行业前景：新材料、新模式、新商机。TCD-V展现了粘接材料的一种全新发展趋势：从“不可逆的一次性消费品”转变为“可修复、可重用、可降解的功能材料”。这种材料可大范围的应用于：
更重要的是，它为“塑料回收产业”提供了一个全新价值出口：不再仅仅回收成纤维或劣质塑料，而是转化为高的附加价值、可持续应用的新型功能材料。
免责声明：本公众号旨在传播行业新闻和科研成果，促进塑料循环利用领域的交流，不用做任何商业用途。若涉及版权问题，请与我们联系，我们将及时做修改或删除。
在塑料化学循环逐步迈入产业化“第二阶段”的关键时刻，一项令人振奋的技术突破再次刷新了人们对塑料资源化的想象边界——科学家成功将废弃饮料瓶（PET）转化为一种可水下使用、可重复脱粘再利用的“高性能可逆胶粘剂”，其性能全面超越传统结构胶、热熔胶与压敏胶。这一创新不仅解决了粘接材料长期以来“不可修复、不可回收”的痛点，也为废塑料向高值化材料转化开辟了全新路径。该案例充分体现了化学循环的“产品化潜力”与“结构性降碳”能力，是化学回收从“单体/燃料回收”走向“功能材料制造”的里程碑式探索。
在即将举行的# Chem-RePlas 2025 第三届废塑料化学循环论坛 #上，我们将聚焦这类成功示范与落地案例，邀请来自全球的技术引领者、项目实践者与品牌推动者，一同探讨废塑料化学循环的商业化路径、材料级应用与系统协同前景。探索“从分子重构走向功能赋能”的产业升级逻辑，推动化学循环真正嵌入现代材料体系，为全球循环经济注入更坚实的技术底座。
...废弃塑料瓶“变身”强力胶挑战水下和结构粘接极限丨美国橡树岭国家实验室最新Science Advances
发布时间：2025-08-09
开发在潮湿和干燥环境中有效发挥作用的多功能、坚韧且可持续的粘合剂是一项重大挑战。在这里，我们报告了一种生物灵感设计，用于从消费聚乙烯升级改造的多功能、坚韧且可逆的粘合剂我们的方法使用无溶剂、室温动态交联解构的PET大分子单体与二乙酰乙酸酯交联剂，产生动态，聚乙烯醇粘合的两亲性粘合剂。可调的交联剂浓度和两亲性产生多功能粘合剂，适用于水下、结构和压敏应用，适用于各种基材。我们的粘合剂在潮湿和干燥条件下都具有高的搭接剪切强度和剥离功，优于常见的商业粘合剂。动态粘合可实现热修复、按需多次剥离/重新粘合，我们的战略是将塑料废物转化为多功能、坚韧和可逆的粘合剂，为塑料废物管理和下一代粘合剂设计提供了可持续的解决方案，同时也为塑料废物的价值评估提供了商业上可行的途径。
塑料污染、海洋微塑料、胶粘剂难以回收——这些听起来毫不相关的环境问题，在一项全新研究中被“一网打尽”。
美国橡树岭国家实验室Md Anisur Rahman研究团队在《Science Advances》发表突破性成果：他们成功地将废弃PET塑料（例如饮料瓶）转化为一种可在干燥、水下甚至极端条件下反复使用的“超级胶”，不仅粘得牢，还能重复粘、反复撕、反复用。
这款名为“TCD-V”的可逆高性能胶粘剂，在多个场景下的粘接能力都优于目前主流的商业胶，如环氧树脂、瞬干胶和聚氨酯胶等。更令人惊喜的是，它无需溶剂、可室温固化、能在80°C低温下脱胶重用，被赋予卓越的水下（6.51 MPa）、结构（17.1 MPa）和压敏（563 kPa）粘接性能，超越商业粘合剂，具备完整的“循环经济潜力”。
自然界中早已有“粘合大师”——贻贝。这种海洋生物靠一种由多巴胺和赖氨酸组成的蛋白质，能牢牢粘附在潮湿岩石或船底。研究团队正是从中汲取灵感，构建了一种“亲水+疏水”并存的胶粘体系。他们设计了一种特殊的PET衍生大分子，其分子结构一边亲水、一边疏水，就像贻贝粘液中“又爱水又怕水”的功能基团。然后再引入一个“三环结构”的交联剂，使其粘合性能在干湿环境下都表现出色。
这种“面向性两性结构”能保证水下使用时，疏水部分阻挡水分入侵，而亲水端则实现与被粘物的牢固结合——兼顾“防水性”和“粘性”。
图1 多功能、坚韧、可逆和可持续粘合剂的设计原理。贻贝粘合蛋白由两亲性的儿茶酚胺和赖氨酸组成，与不同的表明产生强大的动态相互作用。这些氨基酸的两亲性对其适应性至关重要，可以在潮湿和干燥的环境中粘合。受这种天然系统的启发，我们开发了一种坚韧、可逆、高度适应性、一种由PET消费品废料制成的可持续粘合剂，适用于水下、结构和压敏应用。
图2 由PET废料合成两亲性PET大分子单体和可逆粘合剂。（A）显示通过用JAT 403氨解以产生两亲性四胺大分子单体来解构消费者PET的方案。（B）将PET-JAT 403和TCDAcAc组合，产生了交叉-通过插烯型聚氨酯键连接在一起的网络。插烯型聚氨酯网络经历热诱导的转氨交换反应（C）本体10：5 TCD-100 V的DMA揭示了低于Tg的高储能模量，高于Tg时急剧下降，以及在较高温度下明确的橡胶态平台，指示交联网络。（D）10：5 TCD-100 V在493至463 K的温度范围内以5 K的间隔的应力松弛行为。5 TCD-IV样品（红色）作为逆温度的函数显示线性阿耳忒弥斯关系，得到活化能（Ea）为275 kJ/mol。
传统胶粘剂之所以一次性，是因为其结构稳定但死板，一旦固化很难“反悔”。而TCD-V使用的是“动态共价键”，也就是能在加热等刺激下断裂并重新结合的分子链接——这就是它能“复原”的秘密。
值得一提的是，即使在极端环境下——如高湿度、强酸碱、深海盐水、-100°C低温甚至液氮中——TCD-V依然牢牢“粘”在原位。
图3 TCD-V的水下粘合性能。（A）将粘合剂施加到基底上，并在水下将它们连接在一起。使组装好的接头在粘合后立即自支撑，在室温下水下固化16小时。（B）力-延伸曲线 TCD-V在室温水中固化16小时后的水下粘合性能。（C）10：7 TCD-V的搭接剪切强度。（D）在室温下水下固化后，TCD-100 V的不同胺：AcAc的搭接剪切强度。10：7配方显示出最高的粘合性，搭接剪切强度为6.51MPa。（E）各种胺的剥离功值：（F）TCD-100 V粘合剂的水下粘合的搭接剪切强度。粘合强度与表面的亲水性直接相关，其中亲水性较差的基材显示出较大的搭接剪切强度。7例TCD-用JAT 403替代PET-JAT 403的患者和对照组（TCD-JAT 403）和TCDAcAc被EGAcAc（EG-JAT 403）代替。（H）比较来自文献的水下粘合剂的最近实例与我们的粘合剂的曲线图。
甚至能将碳纤维或玻璃纤维复合材料牢牢贴在金属上，适合航空汽车等行业需求。
TCD-V的另一大亮点，是它还能变身“热熔胶”。在加热后形成可控流动性胶层，冷却后即成高强度固化胶。也就是说，无论是液态施工还是固态加热，都可以灵活应用。
很多工业胶用起来方便，但一旦粘上就“拆不下来”，更谈不上重复使用。而TCD-V能在80°C低温下轻松脱胶，120°C下热压后可重新粘合，而且性能几乎无损，循环使用10次依然保持高强度。
更厉害的是，它的化学结构也可在温和条件下完全“解构”回原料状态——真正的完成了“可回收”的目标，而不是像传统热固胶只能烧毁处理。
TCD-V的原料之一是日常最常见的PET塑料瓶。在一项生命周期评估（LCA）中，研究者发现：
这意味着，如果这种胶得以推广使用，将不仅减少胶粘剂造成的环境负担，也能有效解决PET塑料瓶难回收、价值低的问题。
行业前景：新材料、新模式、新商机。TCD-V展现了粘接材料的一种全新发展趋势：从“不可逆的一次性消费品”转变为“可修复、可重用、可降解的功能材料”。这种材料可大范围的应用于：
更重要的是，它为“塑料回收产业”提供了一个全新价值出口：不再仅仅回收成纤维或劣质塑料，而是转化为高的附加价值、可持续应用的新型功能材料。
免责声明：本公众号旨在传播行业新闻和科研成果，促进塑料循环利用领域的交流，不用做任何商业用途。若涉及版权问题，请与我们联系，我们将及时做修改或删除。
在塑料化学循环逐步迈入产业化“第二阶段”的关键时刻，一项令人振奋的技术突破再次刷新了人们对塑料资源化的想象边界——科学家成功将废弃饮料瓶（PET）转化为一种可水下使用、可重复脱粘再利用的“高性能可逆胶粘剂”，其性能全面超越传统结构胶、热熔胶与压敏胶。这一创新不仅解决了粘接材料长期以来“不可修复、不可回收”的痛点，也为废塑料向高值化材料转化开辟了全新路径。该案例充分体现了化学循环的“产品化潜力”与“结构性降碳”能力，是化学回收从“单体/燃料回收”走向“功能材料制造”的里程碑式探索。
在即将举行的# Chem-RePlas 2025 第三届废塑料化学循环论坛 #上，我们将聚焦这类成功示范与落地案例，邀请来自全球的技术引领者、项目实践者与品牌推动者，一同探讨废塑料化学循环的商业化路径、材料级应用与系统协同前景。探索“从分子重构走向功能赋能”的产业升级逻辑，推动化学循环真正嵌入现代材料体系，为全球循环经济注入更坚实的技术底座。
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