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被Apple拋棄的“雙面膠帶”

  萬萬沒想到，已經用了這么多年的雙面膠帶這次竟然真的被Apple拋棄了！

這個情況還是我們在看了今年的蘋果秋季新品發布會之后才注意到的，當時發布會上播放了一段名為《自然之母》的短片，集中展示了近兩年蘋果公司在控制碳排放方面做出的各種努力，而其中最為重要的一項成果就是——

今年推出的新款Apple Watch 9，其整個制造過程已經實現了100%的碳中和！

當時這個畫面一出來，我們就立刻意識到事情不妙了——

因為一直以來為了追求機身的“輕量化”，Apple Watch都是直接采用PSA雙面膠帶將后蓋“粘”在外殼上。

這種膠帶粘接力強、密封性能好、而且異常輕薄。用它粘接Apple Watch的后蓋，既能取代復雜的密封膠條，又能去掉厚重的螺絲結構，可謂一石二鳥地實現“密封防水”與“結構粘接”的雙重目的！

但是這種膠帶的bug在于它是一種“溶劑型”產品，在其制造過程中會產生大量的VOC及碳排放。

那么現在新款Apple Watch 9官宣實現了“100%碳中和”，是否也就意味著已經使用了多年的PSA壓敏膠帶這次已經悄然出局了？！

果然，其后流出的拆機視頻證實了我們的猜測——

當Apple Watch 9的后蓋被掀開的那一剎那，可以清晰地看到原來的PSA壓敏膠帶已經換成了一圈柔軟的膠條！

結合邊框處的溝槽設計可以判斷，這大概率是一款專門用于密封防水的有機硅體系FIPG(液態墊圈)膠水。

這種膠水雖說固化之后的粘接強度和拉伸強度都非常之差，但是它勝在自始至終都不使用溶劑，因此取代PSA雙面膠帶可說是名正言順！

只不過這樣的膠水在結構粘接方面顯然起不到任何作用，于是為了彌補這個缺陷，Apple又不得不重新啟用了厚重又復雜的螺絲結構……

然后我們就看到了這樣一個頗為“魔幻”的場景——

Watch 9背后的“釘子”讓這款23年的新機散發出了一股功能機時代的“爹味兒”；反倒是2020年的老款Watch 6，其簡約光滑的后蓋看起來反而還更有一點新機的味道！

一開始我們還以為這是Apple為了環保做出的犧牲，但之后的一則新聞就讓我們發覺事情并不簡單了——

2023年10月1日，歐盟“碳關稅”正式生效。此后所有進口至歐盟的商品，只要在生產過程中存在“碳排放”就都要繳納高額關稅！

如此看來，Apple對于PSA壓敏膠帶的“忍痛割愛”與其說是環保愛地球，倒不如說是為了利潤的“降本增效”了！

那么問題就來了——

PSA壓敏膠帶也并非只有“溶劑型”，早在上個世紀60年代末期，一種完全不使用有機溶劑的“水性”丙烯酸PSA膠帶就已經被材料大廠3M公司開發出來了！

經過半個多世紀的發展，這種主打環境友好的“水性”壓敏膠早已發展成堪比“溶劑型”的龐大產業！

既然如此，Apple為什么放著環保的“水性”丙烯酸壓敏膠帶不用，反倒還要大費周章地選擇會讓產品外觀變得更丑、成本變得更高的螺絲+膠水方案呢？

這個問題可真是說來話長，要想厘清其中的原委，我們就還得從丙烯酸壓敏膠帶的生產工藝講起……

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“有機溶劑”與“壓敏膠”

簡單粗暴地理解，丙烯酸壓敏膠最主要的原材料也就兩個——

一個是小分子的丙烯酸酯單體，它們就像砌墻用的“磚頭”，是合成壓敏膠的主力成分；

而另一個則是引發劑，它主要負責生成自由基，進而激發單體小分子們之間的聚合反應。

至于前面我們反復提到的有機溶劑則頂多算個“工具人”，它無非就是給單體和引發劑提供一個反應環境而已。

不過這個“工具人”非常重要，是它讓單體們實現了極為均勻的分子級分散，由此自由基才能順利“引爆”單體之間的聚合反應！

而這種靠著自由基引發的聚合反應，就是大名鼎鼎的“自由基聚合”！

等“自由基聚合”結束之后，原本離散的丙烯酸酯單體們也都結成了高分子的長鏈，作為壓敏膠應該具備的粘接力與內聚力也就隨之產生了！

此時將溶液涂布在膠帶基材上，再加熱讓有機溶劑揮發掉，一卷可以用來粘東西的丙烯酸PSA壓敏膠帶也就做好了。

然而正是在這一步，那個被Apple視為洪水猛獸的VOC和碳排放問題也不可避免地出現了！

等“自由基聚合”結束之后，原本離散的丙烯酸酯單體們也都結成了高分子的長鏈，作為壓敏膠應該具備的粘接力與內聚力也就隨之產生了！

此時將溶液涂布在膠帶基材上，再加熱讓有機溶劑揮發掉，一卷可以用來粘東西的丙烯酸PSA壓敏膠帶也就做好了。

然而正是在這一步，那個被Apple視為洪水猛獸的VOC和碳排放問題也不可避免地出現了！

因為乳化劑分子里同時含有親水和親油兩個基團，只要將它們加入水中，就能讓原本團聚在一起的丙烯酸酯單體們分散成無數微米級別的“小液滴”。

如此一來，自由基就能相對容易地引發“小液滴”內單體的聚合，最終也能制備出同樣的丙烯酸聚合物！

然后再將反應溶液涂布在膠帶基材并烘干水分，一款全程都極低碳排放的“水性”丙烯酸壓敏膠帶也就做出來了！

唯一的bug，就是乳化劑還殘留在里面……03

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“吸濕性”與“無規共聚”

由于乳化劑的親水基團“吸濕性”非常好，這就導致“水性”丙烯酸壓敏膠帶對于潮濕環境異常敏感！

有研究人員對市面上24款主流的“水性”丙烯酸壓敏膠帶做過測試，發現哪怕只是短暫接觸水分，它們的剝離力也都會出現斷崖式下跌！

而另一方面，不管是“溶劑型”還是“水性”壓敏膠，它們采用的自由基聚合本身也存在很大缺陷！

比如回看這個動圖，是不是感覺自由基聚合還挺井然有序的？但實際情況根本就不是這樣！

真正的自由基聚合可說是混亂之極！其狀態更像是“崩爆米花”，整個反應在不到一秒鐘的時間內就迅速而又劇烈地結束了！

因為這樣的反應完全不可控，最后能“崩”出什么聚合物就像是在開盲盒，所以分子鏈的嵌段組合就呈現出了高度的無規則性。這就直接導致膠帶的粘接性能出現波動

而這個情況，就是讓材料學家們都頗為頭疼的“無規共聚”！

于是乎，“吸濕性”為表“無規共聚”為里，兩相共同作用之下，環保的“水性”丙烯酸壓敏膠帶終于憑借羸弱的粘接與耐濕熱性能嚇退了Apple Watch 9
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“改變世界”的RAFT技術

RAFT（可控活性自由基）聚合技術誕生于上世紀末的1998年。

在那個年代基因編輯技術迅猛發展，生物學家們發現通過某些生物酶就能對特定的DNA序列進行“剪斷”與“連接”操作。

但是誰能想到，就在人們對此一籌莫展之際，中國科學家在這個問題上的研究取得了重大突破！
而他們的研究方向，就是被認為足以“改變世界”的RAFT技術！

受到這項技術的啟發，材料學家們也找到了一種對于自由基聚合出來的高分子長鏈有著“剪斷-連接”功能的“酶”——

RAFT（可逆加成-斷裂鏈轉移）試劑！

這種試劑對自由基有著天生的操控力，只要將它投入反應釜中，原本如“崩爆米花”般劇烈不可控的“自由基聚合反應”就會立刻變得可控起來！

在這個試劑的加持之下，材料學家們仿佛打開了新世界的大門——

因為只要將各種單體按照一定順序投入反應釜，自由基就會編織出相應結構的嵌段共聚物