高分子凝胶是一种由具有三维网络结构的高分子聚合物和大量溶剂组成的体系。凝胶具有良好的生物相容性、超吸水性、环境响应性、抗菌性等优异性能。这些特点可使凝胶在生物医药、工业、农业、建筑等领域具有广泛的应用前景。而物理交联凝胶虽然具有较好的自愈合性能,但凝胶的稳定性和机械强度较差;化学交联凝胶虽然具有较好的稳定性和机械强度,但自愈合性能较差。如何构筑同时具备优异的机械强度和自愈合性能的凝胶,是目前研究的前沿和难点。PEO-PPO-PEO三嵌段聚合物具备优异的自组装性能,在低浓度时即可自组装成胶束,而在高浓度时可通过胶束的交联形成物理水凝胶。动态共价键是一类可逆的化学共价键,它们可以在一定的环境条件下发生可逆的断裂和重组,用动态共价键构筑凝胶,可提高凝胶体系的稳定性,并且可以通过动态共价键的交换反应,使凝胶能够发生自愈合。本论文将动态共价键的自愈合性能与PEO-PPO-PEO三嵌段聚合物的胶束物理交联相结合,制备高强韧超拉伸可自愈和的凝胶,使其不仅具有优异的力学性能,而且具备自愈合的性能。本论文的主要研究内容和研究结果如下:1、凝胶因子的合成:通过甲磺酸酯化反应、亲核取代反应和肼解反应等,分别对PEO-PPO-PEO三嵌段聚合物(Pluronic F 127,Mn=12600)、三臂星状聚乙二醇(Mn=3000)和线性聚乙二醇(Mn=2000)进行末端改性,制备了末端改性为醛基的PF127三嵌段聚合物和三臂星状聚乙二醇,以及末端改性为酰肼的三臂星状聚乙二醇和线性聚乙二醇。以上改性反应的官能化率可达95%以上。2、凝胶形成条件的探索:末端改性为醛基的PF127三嵌段聚合物和末端改性为酰肼的三臂星状聚乙二醇在pH=6的Na2HPO4/NaH2PO4缓冲溶液中通过缩合反应形成酰腙键交联的高强韧超拉伸凝胶。聚合物质量分数、溶剂的种类以及缓冲溶液的pH值对凝胶的形成具有比较显著的影响。聚合物质量分数增加时,凝胶形成时间缩短;溶剂为水时,形成的凝胶容易缩水;溶剂为有机溶剂时,凝胶难以形成;缓冲溶液的pH=7时,形成的凝胶交联密度过低。当质量分数为15%的聚合物在pH=6的Na2HPO4/NaH2PO4缓冲溶液中进行缩合反应形成凝胶时,凝胶的强度和拉伸性能能够达到最佳状态。3、凝胶高强韧超拉伸性能的研究:对成熟的凝胶进行IR测试、流变性能测试、拉伸测试、不同恢复时间的加载—卸载(loading-unloading)测试、撕裂测试、裂痕测试、溶胀测试等。测试实验结果表明聚合物质量分数为15%,溶剂为pH=6的Na2HPO4/NaH2PO4缓冲溶液的凝胶,其拉伸断裂强度为0.3MPa,拉伸断裂应变为12000%,拉伸断裂能为16.3MJ/m-3。4、凝胶高强韧超拉伸性能形成机制的研究:通过对比实验,对只含有酰腙键不含聚合物胶束的凝胶进行了力学性能测试。实验结果表明,只含有酰腙键的凝胶,其拉伸断裂强度仅为0.06MPa,拉伸断裂应变仅为4800%;而据文献报道,仅通过胶束交联的PF127物理凝胶强度不高。与同时含有酰腙键和聚合物胶束物理交联凝胶0.3MPa的拉伸断裂强度和12000%的拉伸断裂应变相比,相距甚远。因此,可以初步判定本论文所制备的凝胶的高强韧超拉伸性能是酰腙键和嵌段聚合物胶束物理交联协同作用的结果。5、凝胶自愈合性能的研究:酰腙键在酸性条件下是可逆的,可以自修复。当将两片切开的凝胶在常温下置于盛有pH=6的Na2HPO4/NaH2PO4缓冲溶液的干燥器内紧密贴合24h后,切口创伤消失,凝胶可以实现自愈合。且自愈合后的凝胶,其拉伸断裂强度、断裂应变和断裂能可以恢复到原始凝胶的95%。