Une équipe de recherche développe un adhésif réversible à base d'eau

Dans un monde où la durabilité et la recyclabilité sont de plus en plus importantes, une équipe de chercheurs a mis au point un adhésif à base d’eau qui pourrait changer la donne. Ce nouveau système adhésif, qui fonctionne grâce à des interactions électrostatiques, offre une alternative intéressante aux adhésifs structurels et sensibles à la pression existants.

Un adhésif réversible innovant

Une équipe de chercheurs a développé un adhésif à base d’eau réversible qui présente une bonne adhérence dans la plage de pH neutre, mais qui peut être détaché dans des environnements fortement acides ou alcalins.

Selon l’article publié dans la revue Angewandte Chemie, ce nouveau système adhésif, basé sur des interactions électrostatiques, a une force de liaison se situant entre celle des adhésifs structurels et celle des adhésifs sensibles à la pression. De plus, ce nouvel adhésif adhère également à des surfaces «difficiles» comme le polypropylène hydrofuge.

Le fonctionnement de l’adhésif

Les systèmes adhésifs structurels, tels que les adhésifs à deux composants, forment des liaisons chimiques lorsqu’ils réagissent et ne peuvent pas être séparés le long de l’interface adhésive. Les adhésifs sensibles à la pression, comme le ruban adhésif, peuvent en revanche être retirés proprement en tirant.

Adriana Sierra Romero, Katarina Novakovic et Mark Geoghegan de l’Université de Newcastle au Royaume-Uni ont trouvé une alternative pour obtenir adhérence et séparation : les interactions de charge favorisent la liaison structurelle le long de l’interface, qui peut être neutralisée et donc dissoute à nouveau.

Un adhésif électrostatique réversible à base d’eau a été mis au point par polymérisation en émulsion conventionnelle en utilisant des matériaux de base. Il est composé de deux formulations, l’une contenant un polycation et l’autre un polyanion. Le détachement n’est favorisé que dans des solutions très acides ou alcalines, car les polyélectrolytes présentent des états de charge distincts. Ce type d’adhésif serait utile pour le recyclage et le démantèlement des produits.

Pour obtenir l’interaction de charge, l’équipe a développé deux dispersions polymères à base d’eau distinctes à appliquer sur les surfaces. Dans les deux dispersions, le polymère de base était un copolymère composé des composants styrene et acrylate de butyle, disponibles commercialement et peu coûteux.

Pour une dispersion, les chercheurs ont enrobé les particules avec le tensioactif lauryl sulfate et l’acide acrylique polymérisé, qui ensemble fournissent une charge négative dans la plage de pH neutre à alcalin. Pour l’autre dispersion, ils ont enrobé les particules avec le polysaccharide chitosane, qui contient des groupes amino chargés positivement dans un environnement neutre ou acide.

Des applications potentielles

Les deux dispersions polymères ont formé des revêtements collants sur une variété de surfaces. Les chercheurs ont ensuite observé que, lorsqu’elles étaient mises en contact, les surfaces revêtues adhéraient étroitement en raison des interactions électrostatiques entre les charges positives et négatives à l’intérieur des films. Cela était même vrai dans des environnements humides ou mouillés, qui ont généralement un effet néfaste sur les adhésifs à base d’eau. Lorsque le pH était ajusté à une extrémité ou à l’autre, en ajoutant soit un acide fort, soit une base, les charges négatives ou positives à l’intérieur de la colle étaient neutralisées, et l’adhérence disparaissait.

A) (En haut, de gauche à droite) P(St-BA)/Chi : Film tel que préparé, exposé à l’eau, exposé à une solution acide, exposé à une solution alcaline. (En bas, de gauche à droite) P(St-BA)/PAA : Film tel que préparé, exposé à l’eau, exposé à une solution acide, exposé à une solution alcaline. B) (En haut, de gauche à droite) P(AESO-BA)/Chi : Film tel que préparé, exposé à l’eau, exposé à une solution acide, exposé à une solution alcaline. (En bas, de gauche à droite) P(AESO-BA)/PAA : Film tel que préparé, exposé à l’eau, exposé à une solution acide, exposé à une solution alcaline. C) Micrographie optique du film P(St-BA)/Chi tel que préparé ; D) Micrographie optique du film P(St-BA)/PAA tel que préparé ; E) Micrographie optique du PET nettoyé à la térébenthine ; F) Micrographie optique du PP nettoyé à la térébenthine.

L’équipe estime que le système adhésif sensible au pH pourrait servir de terrain d’entente novateur et recyclable entre les adhésifs structurels avec des liaisons chimiques fixes et les films adhésifs qui se décollent en utilisant des interactions physiques. Ils soulignent également que leur nouvel adhésif électrostatique adhère bien aux surfaces de polypropylène très hydrofuges, qui sont généralement difficiles à traiter avec des systèmes adhésifs aqueux.

Enfin, l’équipe propose d’intégrer un matériau à base de soja dans le polymère de base, faisant un pas de plus vers des systèmes de liaison recyclables et respectueux de l’environnement.

En synthèse

Cette recherche ouvre la voie à une nouvelle génération d’adhésifs. Le système adhésif développé par cette équipe de chercheurs offre une alternative intéressante aux adhésifs traditionnels, avec la possibilité de se détacher et de se ré-attacher en fonction du pH de l’environnement.

De plus, son adhérence à des surfaces généralement difficiles à traiter, comme le polypropylène hydrofuge, ainsi que sa potentialité à être intégré à des matériaux à base de soja, le rendent particulièrement prometteur pour des applications respectueuses de l’environnement. Cette découverte pourrait bien révolutionner le monde des adhésifs et contribuer à un avenir plus durable.

Pour une meilleure compréhension

Qu’est-ce que le nouvel adhésif développé par l’équipe de recherche ?

C’est un adhésif à base d’eau réversible qui présente une bonne adhérence dans la plage de pH neutre, mais qui peut être détaché dans des environnements fortement acides ou alcalins.

Comment fonctionne cet adhésif ?

Il fonctionne grâce à des interactions électrostatiques entre des charges positives et négatives à l’intérieur des films adhésifs.

Quelle est la particularité de cet adhésif par rapport aux autres ?

Il offre une alternative entre les adhésifs structurels avec des liaisons chimiques fixes et les films adhésifs qui se décollent en utilisant des interactions physiques.

Sur quelles surfaces cet adhésif peut-il être utilisé ?

Il adhère bien aux surfaces de polypropylène très hydrofuges, qui sont généralement difficiles à traiter avec des systèmes adhésifs aqueux.

Quel est l’aspect environnemental de cet adhésif ?

L’équipe de recherche propose d’intégrer un matériau à base de soja dans le polymère de base, faisant un pas de plus vers des systèmes de liaison recyclables et respectueux de l’environnement.

Principaux enseignements

Enseignements
L’adhésif est à base d’eau et réversible.
Il présente une bonne adhérence dans la plage de pH neutre.
Il peut être détaché dans des environnements fortement acides ou alcalins.
Il fonctionne grâce à des interactions électrostatiques.
Il offre une alternative entre les adhésifs structurels et les films adhésifs.
Il adhère bien aux surfaces de polypropylène très hydrofuges.
Il pourrait être intégré à des matériaux à base de soja.
Il est potentiellement recyclable et respectueux de l’environnement.
Il a été développé par une équipe de l’Université de Newcastle.
Il a été présenté dans la revue Angewandte Chemie.