Новости химической науки > Объединяя необъединяемое

Исследователи из Германии разработали метод, позволяющий связать друг с другом два полимера, обладающих минимальной адгезией. Введение шипообразных наночастиц между слоями тефлона и силиконового полимера позволяет объединить эти слои.

Новый метод может рассматриваться как способ связывания практически любых полимеров в ситуациях, когда увеличение адгезии с помощью химической или плазменной обработки нежелательно.

Такие полимеры как полидиметилсилоксан [poly(dimethylsiloxane) (PDMS)] и политетрафторэтилен [poly(tetrafluoroethene) (PTFE)] нашли свое применение благодаря тому, что к их поверхности практически ничто не пристает. Оба полимера отличаются высокой химической стабильностью и обладают низкой энергией поверхности, так что силы, обычно обеспечивают прилипание двух полимеров друг с другом или даже их склеивание – силы Ван-дер-Ваальса, взаимная диффузия материалов друг в друга или химические реакции между группами, расположенными на поверхности полимеров, не работают при попытке связать тефлон и силикон друг с другом.

Наноскобки связывают полимеры, необъединяемые классическими способами. (Рисунок из Angew. Chem., Int. Ed., 2012, DOI: 10.1002/adma.201201780)

По словам Райнера Аделунга (Rainer Adelung), альтернативой классическим методам связывания полимеров может являться их механическое объединение за счет «сшивки изнутри». Для того, чтобы осуществить такую сшивку исследователи получили полоску тефлона и, до его полной просушки и затвердевания нанесли его на четырехконечные нанокристаллы из оксида цинка. Затем на слой тефлона был нанесен слой полидиметилсилоксана. Из-за того, что кончики нанокристаллов входят в оба полимера, а также благодаря их форме они играют роль крюков, удерживающих слои в контакте.

Дэвид Пэкхэм (David Packham), специалист по адгезии полимерных материалов из Университета Бата, отмечает, что тефлон представляет собой полимер, который очень сложно связатьс с чем-либо. Он добавляет, что для нанесения тефлона на другие материалы уже было разнаботано значительное количество методов, в том числе – и таких сложных, как обработка плазмой или химическое удаление ряда находящихся на поверхности атомов фтора натрием или жидким аммиаком. Он добавляет, что новый метод очень прост, достаточно только нанести на поверхность полимера «магического нанопорошка».

Тем не менее, Пэкхэм подчеркивает, что прочность связывания двух полимеров, обладающих наименьшей адгезией друг к другу, все равно остается скромной – он не уверен, что объединенные таким образом фрагменты двух полимеров смогут пережить путешествие в почтовом конверте и не разъединиться, однако новый подход показывает направление к увеличению адгезивных свойств таких полимеров как тефлон и полисилоксан и демонстрирует немалый потенциал.

Аделунг соглашается с тем, что над прочностью связывания полимеров еще предстоит работать, однако заявляет, что уже сейчас прочность связывания двух полимеров сравнима с прочностью связывания обычной клейкой ленты со стеклом, добавляя, что в ряде случаев, когда исследователи пытались разделить два слоя полимера, слой силиконового полимера разрушался.

Источники: Angew. Chem., Int. Ed., 2012, DOI: 10.1002/adma.201201780

метки статьи: #нанотехнологии, #химия поверхности, #химия полимеров