维度网讯,橡树岭国家实验室(ORNL)化学科学部软材料与膜研究组的研发人员Tomonori Saito博士团队,开发出一种基于受控尼龙解构工艺的新型可再加工热塑性粘合剂,该粘合剂能够有效粘合钢与碳纤维复合材料等不同基材,并在高温下保持优异性能。
这项研究旨在解决尼龙回收面临的挑战。尼龙广泛应用于纺织、汽车和包装等行业,但传统回收路线如水解、醇解、氨解等,通常面临高能耗和效率参差不齐的问题。ORNL团队通过控制反应物浓度,利用高效有机催化剂对尼龙进行受控醇解,获得特定长度的尼龙低聚物。团队将得到的尼龙低聚物与另一种聚合物链段共聚,生产出一种新型分段共聚物,可用作高强度热熔粘合剂。该工艺所需的温度通常低于传统溶剂分解技术,能耗可能更低。研究团队表示,该方法实现了100%的尼龙回收(全部转化为低聚物),且无尼龙损失或副产品产生。
ORNL团队开发的粘合剂展示出显著的性能。由尼龙废料制成的尼龙共聚物,在钢与钢基材、室温条件下,实现了21.1 ± 2.7 MPa的搭接剪切强度。对于钢与碳纤维复合材料的粘合,其在室温下达到16.8 ± 2.3 MPa,在90°C下仍能保持10.0 ± 1.6 MPa的粘合强度。作为对比,传统环氧粘合剂(商业产品JB Weld ClearWeld)在相同测试条件下,室温下强度为6.5 ± 0.6 MPa,90°C下则降至2.8 MPa。这种新型粘合剂易于热加工,可重复使用或修复连接的材料,从而延长系统使用寿命。


该工艺能够处理尼龙6、尼龙66及其混合原料。研究团队指出,拥有处理不同原料的灵活性对实际部署至关重要。目前,该技术仅在实验室规模得到验证(技术就绪水平约3级)。ORNL团队表示,实现工业应用需要进行扩大规模的系统演示。基于类似工艺的平台技术,已由技术授权公司Re-Du进行规模化商业化的流程研究。这项工作由ORNL主导,相关研究成果发表于《Cell Reports Physical Science》期刊(2025, 6, 102928)以及《Materials Horizons》(2023, 10, 3360–3368)和《J. Mat. Chem. A》(2025, 13, 32111)。
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