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Dec 13, 2023

Dale el tratamiento de plasma: fuerte adherencia

Investigadores de la Universidad de Osaka unen polímeros al vidrio y

Los investigadores de la Universidad de Osaka unen polímeros al vidrio y al metal mediante el uso de productos químicos de superficie en lugar de adhesivos, lo que abre las puertas a un uso potencial en la producción de alimentos y la medicina.

Universidad de osaka

imagen: Fotografía de ensamblajes de tres capas de (a) PTFE/PDMS/Cu, (b) PTFE/PDMS/SUS430 y (c) PTFE/PDMS/vidrio. Cuando la hoja de PTFE o PDMS se sacudió y sacudió, no se produjo desprendimiento en las interfaces de PTFE/PDMS, PDMS/Cu, PDMS/SUS430 y PDMS/vidrio. Esto muestra que el PDMS tratado con PJ podría usarse como una alternativa a los adhesivos fuertes para adherir fluoropolímeros a otros tipos de materiales.ver más

Crédito: Universidad de Osaka

Osaka -Los polímeros que contienen plásticos son esenciales en la vida moderna. Al ser livianos, fuertes y no reactivos, una amplia gama de tecnologías dependen de ellos. Sin embargo, la mayoría de los polímeros no se adhieren naturalmente a otros materiales, por lo que necesitan adhesivos o tratamientos químicos corrosivos para adherirse a otros materiales. Este es un problema en áreas como alimentos y medicinas, donde la contaminación debe evitarse a toda costa.

Se necesita con urgencia una forma limpia de fabricar adhesivos de polímeros industriales. Ahora, un equipo de la Universidad de Osaka ha logrado precisamente eso. Han desarrollado un conjunto de tratamientos de plasma para permitir que el caucho vulcanizado y el plástico PTFE (politetrafluoroetileno) se adhieran entre sí oa otros materiales. El método activa la química de la superficie de los polímeros, como se describe en un estudio en Scientific Reports.

"Si rocía PTFE con un plasma de helio a 200 grados, puede adherirse al caucho no vulcanizado; esta es una técnica que desarrollamos anteriormente en nuestro laboratorio", dice el autor principal del estudio, Yuji Ohkubo. "Pero el caucho vulcanizado presenta un desafío mayor. En nuestro último estudio, personalizamos un nuevo tratamiento de plasma para el caucho de silicona vulcanizado, haciendo que se adhiera fuertemente al PTFE por primera vez".

La silicona en cuestión era PDMS (polidimetilsiloxano), una resina muy conocida. Si bien el avance clave en la adhesión de PTFE fue el tratamiento con plasma asistido por calor, el truco con PDMS es bombardear la superficie con un chorro de plasma, forzando el plasma de nitrógeno/aire a través de un pequeño orificio. El chorro rompe los enlaces silicio-carbono de la superficie y los convierte en silanol (Si-OH).

Al ser más reactivos que la superficie de silicona original, estos grupos silanol pueden unirse con PTFE. Bajo alta presión, se forman enlaces de hidrógeno entre el silanol y los grupos funcionales que contienen oxígeno en el PTFE tratado. Fuertes enlaces covalentes (CO-Si, donde C proviene de PTFE y Si de silicona) unen aún más los dos polímeros, incluso sin adhesivo.

La unión de los dos materiales permite que cada uno disfrute de los beneficios del otro: la resistencia química, el repelente de suciedad y la capacidad de deslizamiento del PTFE, y la elasticidad de la silicona. El PTFE opaco también se puede reemplazar por PFA (perfluoroalcoxialcano) si se necesita transparencia. Y eso no es todo: cuando el reverso del PDMS también recibe un chorro de plasma, puede adherirse al cobre e incluso al vidrio. Como una cinta de doble cara extremadamente fuerte, este sándwich de tres capas permite que los fluoropolímeros se adhieran limpiamente a otros materiales útiles.

"PDMS se usa ampliamente en medicina, por ejemplo, en chips de microfluidos", explica el coautor Katsuyoshi Endo. "Podría haber enormes beneficios al hacer que tanto el PTFE como el PDMS sean más versátiles para las tecnologías médicas y alimentarias a través de la adhesión sin adhesivos. Combinado con la falta de necesidad de productos químicos volátiles, esperamos que nuestro método amplíe los horizontes de los polímeros en alta tecnología. "

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El artículo, "Adhesión sin adhesivo entre fluoropolímeros tratados con plasma asistidos por calor (PTFE, PFA) y polidimetilsiloxano tratado con chorro de plasma (PDMS) y su aplicación", se publicó en Scientific Reports en DOI: https://doi. org/10.1038/s41598-018-36469-y.

Acerca de la Universidad de Osaka

La Universidad de Osaka se fundó en 1931 como una de las siete universidades imperiales de Japón y ahora se ha expandido a una de las principales universidades integrales de Japón. La universidad ahora se ha embarcado en una revolución de investigación abierta desde una posición como la universidad más innovadora de Japón y entre las instituciones más innovadoras del mundo según Reuters 2015 Top 100 Innovative Universities y Nature Index Innovation 2017. La capacidad de la universidad para innovar desde la etapa de la investigación fundamental a través de la creación de tecnología útil con impacto económico se deriva de su amplio espectro disciplinario.

Sitio web: https://resou.osaka-u.ac.jp/en/top

Informes científicos

10.1038/s41598-018-36469-y

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