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被Apple抛弃的“双面胶带”

  万万没想到，已经用了这么多年的双面胶带这次竟然真的被Apple抛弃了！

这个情况还是我们在看了今年的苹果秋季新品发布会之后才注意到的，当时发布会上播放了一段名为《自然之母》的短片，集中展示了近两年苹果公司在控制碳排放方面做出的各种努力，而其中最为重要的一项成果就是——

今年推出的新款Apple Watch 9，其整个制造过程已经实现了100%的碳中和！

当时这个画面一出来，我们就立刻意识到事情不妙了——

因为一直以来为了追求机身的“轻量化”，Apple Watch都是直接采用PSA双面胶带将后盖“粘”在外壳上。

这种胶带粘接力强、密封性能好、而且异常轻薄。用它粘接Apple Watch的后盖，既能取代复杂的密封胶条，又能去掉厚重的螺丝结构，可谓一石二鸟地实现“密封防水”与“结构粘接”的双重目的！

但是这种胶带的bug在于它是一种“溶剂型”产品，在其制造过程中会产生大量的VOC及碳排放。

那么现在新款Apple Watch 9官宣实现了“100%碳中和”，是否也就意味着已经使用了多年的PSA压敏胶带这次已经悄然出局了？！

果然，其后流出的拆机视频证实了我们的猜测——

当Apple Watch 9的后盖被掀开的那一刹那，可以清晰地看到原来的PSA压敏胶带已经换成了一圈柔软的胶条！

结合边框处的沟槽设计可以判断，这大概率是一款专门用于密封防水的有机硅体系FIPG(液态垫圈)胶水。

这种胶水虽说固化之后的粘接强度和拉伸强度都非常之差，但是它胜在自始至终都不使用溶剂，因此取代PSA双面胶带可说是名正言顺！

只不过这样的胶水在结构粘接方面显然起不到任何作用，于是为了弥补这个缺陷，Apple又不得不重新启用了厚重又复杂的螺丝结构……

然后我们就看到了这样一个颇为“魔幻”的场景——

Watch 9背后的“钉子”让这款23年的新机散发出了一股功能机时代的“爹味儿”；反倒是2020年的老款Watch 6，其简约光滑的后盖看起来反而还更有一点新机的味道！

一开始我们还以为这是Apple为了环保做出的牺牲，但之后的一则新闻就让我们发觉事情并不简单了——

2023年10月1日，欧盟“碳关税”正式生效。此后所有进口至欧盟的商品，只要在生产过程中存在“碳排放”就都要缴纳高额关税！

如此看来，Apple对于PSA压敏胶带的“忍痛割爱”与其说是环保爱地球，倒不如说是为了利润的“降本增效”了！

那么问题就来了——

PSA压敏胶带也并非只有“溶剂型”，早在上个世纪60年代末期，一种完全不使用有机溶剂的“水性”丙烯酸PSA胶带就已经被材料大厂3M公司开发出来了！

经过半个多世纪的发展，这种主打环境友好的“水性”压敏胶早已发展成堪比“溶剂型”的庞大产业！

既然如此，Apple为什么放着环保的“水性”丙烯酸压敏胶带不用，反倒还要大费周章地选择会让产品外观变得更丑、成本变得更高的螺丝+胶水方案呢？

这个问题可真是说来话长，要想厘清其中的原委，我们就还得从丙烯酸压敏胶带的生产工艺讲起……

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“有机溶剂”与“压敏胶”

简单粗暴地理解，丙烯酸压敏胶最主要的原材料也就两个——

一个是小分子的丙烯酸酯单体，它们就像砌墙用的“砖头”，是合成压敏胶的主力成分；

而另一个则是引发剂，它主要负责生成自由基，进而激发单体小分子们之间的聚合反应。

至于前面我们反复提到的有机溶剂则顶多算个“工具人”，它无非就是给单体和引发剂提供一个反应环境而已。

不过这个“工具人”非常重要，是它让单体们实现了极为均匀的分子级分散，由此自由基才能顺利“引爆”单体之间的聚合反应！

而这种靠着自由基引发的聚合反应，就是大名鼎鼎的“自由基聚合”！

等“自由基聚合”结束之后，原本离散的丙烯酸酯单体们也都结成了高分子的长链，作为压敏胶应该具备的粘接力与内聚力也就随之产生了！

此时将溶液涂布在胶带基材上，再加热让有机溶剂挥发掉，一卷可以用来粘东西的丙烯酸PSA压敏胶带也就做好了。

然而正是在这一步，那个被Apple视为洪水猛兽的VOC和碳排放问题也不可避免地出现了！

等“自由基聚合”结束之后，原本离散的丙烯酸酯单体们也都结成了高分子的长链，作为压敏胶应该具备的粘接力与内聚力也就随之产生了！

此时将溶液涂布在胶带基材上，再加热让有机溶剂挥发掉，一卷可以用来粘东西的丙烯酸PSA压敏胶带也就做好了。

然而正是在这一步，那个被Apple视为洪水猛兽的VOC和碳排放问题也不可避免地出现了！

因为乳化剂分子里同时含有亲水和亲油两个基团，只要将它们加入水中，就能让原本团聚在一起的丙烯酸酯单体们分散成无数微米级别的“小液滴”。

如此一来，自由基就能相对容易地引发“小液滴”内单体的聚合，最终也能制备出同样的丙烯酸聚合物！

然后再将反应溶液涂布在胶带基材并烘干水分，一款全程都极低碳排放的“水性”丙烯酸压敏胶带也就做出来了！

唯一的bug，就是乳化剂还残留在里面……03

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“吸湿性”与“无规共聚”

由于乳化剂的亲水基团“吸湿性”非常好，这就导致“水性”丙烯酸压敏胶带对于潮湿环境异常敏感！

有研究人员对市面上24款主流的“水性”丙烯酸压敏胶带做过测试，发现哪怕只是短暂接触水分，它们的剥离力也都会出现断崖式下跌！

而另一方面，不管是“溶剂型”还是“水性”压敏胶，它们采用的自由基聚合本身也存在很大缺陷！

比如回看这个动图，是不是感觉自由基聚合还挺井然有序的？但实际情况根本就不是这样！

真正的自由基聚合可说是混乱之极！其状态更像是“崩爆米花”，整个反应在不到一秒钟的时间内就迅速而又剧烈地结束了！

因为这样的反应完全不可控，最后能“崩”出什么聚合物就像是在开盲盒，所以分子链的嵌段组合就呈现出了高度的无规则性。这就直接导致胶带的粘接性能出现波动

而这个情况，就是让材料学家们都颇为头疼的“无规共聚”！

于是乎，“吸湿性”为表“无规共聚”为里，两相共同作用之下，环保的“水性”丙烯酸压敏胶带终于凭借羸弱的粘接与耐湿热性能吓退了Apple Watch 903

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“改变世界”的RAFT技术

RAFT（可控活性自由基）聚合技术诞生于上世纪末的1998年。

在那个年代基因编辑技术迅猛发展，生物学家们发现通过某些生物酶就能对特定的DNA序列进行“剪断”与“连接”操作。

但是谁能想到，就在人们对此一筹莫展之际，中国科学家在这个问题上的研究取得了重大突破！而他们的研究方向，就是被认为足以“改变世界”的RAFT技术！

受到这项技术的启发，材料学家们也找到了一种对于自由基聚合出来的高分子长链有着“剪断-连接”功能的“酶”——

RAFT（可逆加成-断裂链转移）试剂！

这种试剂对自由基有着天生的操控力，只要将它投入反应釜中，原本如“崩爆米花”般剧烈不可控的“自由基聚合反应”就会立刻变得可控起来！

在这个试剂的加持之下，材料学家们仿佛打开了新世界的大门——

因为只要将各种单体按照一定顺序投入反应釜，自由基就会编织出相应结构的嵌段共聚物