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  聚合物材料在加工和使用過程中，外部刺激如熱、應(yīng)力、輻照等對材料會產(chǎn)生不可逆的損傷，造成材料力學(xué)性能下降，使用壽命降低，從而導(dǎo)致資源的浪費。而修補、焊接等傳統(tǒng)修復(fù)方式只能從宏觀上恢復(fù)形貌，不能從微觀上修復(fù)損傷。因此具有主動自我修復(fù)能力的聚合物材料的合成也成為研究的熱門。通過分子設(shè)計，利用動態(tài)共價鍵或動態(tài)非共價鍵的斷裂重組實現(xiàn)材料愈合的本征型的自修復(fù)方式，具有可重復(fù)性，其研究也成為自修復(fù)材料研究的熱點。其中，動態(tài)共價鍵由于相互作用力較強，通過合理設(shè)計能夠獲得力學(xué)性能和修復(fù)性能均佳的材料。然而由于動態(tài)共價鍵中可逆鍵的斷裂重組需要在特定的外界刺激條件下(如光、熱、PH、氧化還原等)完成，因此實現(xiàn)在溫和、弱刺激條件下的修復(fù)在自修復(fù)材料研究中具有重要意義。

  聚氨酯作為一類常見的有機高分子材料，主要由兩種原料組成，一種是異氰酸酯，起著硬段的作用；另一種是多元醇，起著軟段的作用。通過調(diào)節(jié)軟段和硬段的種類和比例可以調(diào)節(jié)聚氨酯的許多性質(zhì)，如玻璃化溫度、模量、彈性等。因而聚氨酯的性能可調(diào)范圍寬、適應(yīng)性強，其制品在膠粘劑、涂料、纖維、彈性體、軟硬泡沫塑料、人造革等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。將動態(tài)共價鍵引入到聚氨酯材料中使其具有自修復(fù)功能，可以有效地延長材料的使用壽命，降低資源浪費。

圖1 動態(tài)聚氨酯彈性體的修復(fù)示意圖

  四川大學(xué)夏和生教授課題組在《高分子學(xué)報》2019年第5期“動態(tài)共價鍵高分子”專輯(即將出版)的論文中制備了含Diels-Alder(D-A)鍵和二硫(S―S)鍵的雙重動態(tài)鍵的可重加工及室溫自修復(fù)的聚氨酯彈性體。在分子設(shè)計上采用高度柔性的PPG預(yù)聚物為基體材料，將D-A鍵和S―S鍵同時引入到二醇小分子中，制備得到了可重加工、室溫自修復(fù)的聚氨酯彈性體。該材料在引入了S―S鍵的同時，也增加了D-A鍵的含量，從而使力學(xué)性能提高。而動態(tài)鍵斷裂后形成的運動性能更強的短分子鏈，可以大大提高材料的修復(fù)效率，制備得到的聚氨酯材料在室溫下修復(fù)60 min后的修復(fù)效率達93%且循環(huán)四次修復(fù)效率仍高達90%以上。此外該聚氨酯材料可以通過無溶劑一鍋法制備，從而可以作為環(huán)境友好材料，具有廣泛的應(yīng)用前景。

  鏈接地址

  http://www.gfzxb.org/fileGFZXB/journal/article/gfzxb/newcreate/gfzxb20190021wangzhanhua.pdf

  doi: 10.11777/j.issn1000-3304.2019.19021