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聚氨酯材料性能优异,被广泛应用于汽车、家具家电、建筑和日用品等领域,但其在长期使用过程中难免会发生破损,降低了材料使用寿命和使用安全性。自修复材料是指材料在发生破损后能够在外界刺激下或者自发恢复其自身功能的一类材料,因此将自修复功能引入到聚氨酯中可以有效解决这一难题。针对本征型自修复材料力学性能和修复能力难以同时兼顾的问题,本论文将金属配位键和硼酸酯键引入到聚氨酯体系中,金属配位键的键能可通过改变配体和金属的种类来调控,而硼酸酯键属于可逆共价键,键能大,因此制备的材料力学性能优异,且可在较温和条件下或室温下自发进行修复。主要研究内容如下:(1)基于Ca2+-邻苯二酚配位键或硼酸酯键的自修复聚氨酯材料我们通过两步法制备了两端含有邻苯二酚基团的低分子量聚氨酯,分别用金属Ca2+或对苯二硼酸与邻苯二酚基团之间形成的金属配位键或硼酸酯键制备了自修复聚氨酯材料。含有邻苯二酚基团的聚氨酯常温下呈粘状,力学性能很差,形成配位键或硼酸酯键后可显著增强材料的力学性能。含有Ca2+-邻苯二酚配位键的PU-DA-Ca2+100%拉伸强度和韧性分别达到了 4.59 MPa和12.74 MJ/m3。修复实验表明在海水的刺激下完全切断的样条在室温下修复24 h后,PU-DA-Ca2+60%基于韧性的修复效率为84.36%。含有硼酸酯键的PU-DA-PDBA100%的拉伸强度和韧性分别为7.73 MPa和21.13 MJ/m3。较低的吸水性可以使材料在水存在时保持尺寸稳定性,因此PU-DA-PDBA60%在水的刺激下室温修复24 h后基于韧性的修复效率为62.03%。(2)含有Fe3+-三氮唑配位键的自修复聚氨酯材料针对基于可逆非共价键制备的自修复材料其力学性能普遍较差的问题,我们合成了三氮唑封端的二臂和三臂聚氨酯混合物。与金属Fe3+离子混合后,由于三臂支化结构聚氨酯的存在,共价键代替了部分非共价键(Fe3+-三氮唑配位键),因此制备的金属配合物的力学性能相对于只含有二臂氮唑封端聚氨酯的力学性能有了显著提高。通过改变金属Fe3+的含量我们可以调控聚氨酯的力学性能,当Fe3+/三氮唑的摩尔比为0.33时,T-TA/Fe-0.33的拉伸强度和韧性分别为9.15 MPa和46.69 MJ/m3。应力松弛实验表明,分子链运动能力随着Fe3+/三氮唑摩尔比的增加而降低。修复实验表明,所有的聚氨酯材料都具有优异的修复功能。在60℃下修复20 h,T-TA/Fe-0.33基于韧性的修复效率为91.61%,修复后样品的韧性为 42.78 MJ/m3。(3)含有多重氢键和Zn2+-咪唑配位键双重物理交联的室温自修复聚氨酯材料针对高强度自修复材料往往需要加热来引发修复的问题,我们采取了双重物理交联的策略制备了高强度室温自修复聚氨酯材料。FTIR表明以己二酸二酰肼作为扩链剂为材料引入了多重氢键,流变和拉伸实验表明引入Zn2+-咪唑配位键后形成的双重物理交联网络可以显著增强材料的力学性能。当Zn2+/咪唑的摩尔比为0.50时,PU-IZ/Zn-0.50的拉伸强度和断裂伸长率分别为10.01 MPa和2050%,室温下修复48 h后,拉伸强度和断裂伸长率可恢复到7.13 MPa和1800%,分别为原样的71.23%和87.80%。材料具有多次修复功能,修复效率随着修复次数的增加而逐渐降低,升高温度可加速修复过程。