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高分子材料因其优异的综合性能而得到广泛的应用。能够像生物体一样具有自修复能力,是新一代高分子材料追求的目标。目前自修复高分子材料主要包括外植型和本征型,后者主要包括超分子相互作用和动态共价键。酰肼和醛反应生成的酰腙键,是一类重要的动态共价键自修复策略,目前在水凝胶和有机凝胶自修复领域取得许多进展。但是在高分子本体材料中,由于扩散较慢,自修复功能的实现比较困难。本论文主要围绕着基于动态酰腙键的自修复弹性体的制备及修复机理开展研究,同时也通过嵌段共聚物自组装制备了聚合物接枝纳米颗粒(PGNPs),期望进一步增强弹性体性能。主要研究内容如下: 1.基于酰腙键的聚二甲基硅氧烷(PDMS)自修复弹性体的制备及修复机理研究:首先由双氨基封端的聚二甲基硅氧烷出发,通过两步官能团改性制备了四酰肼封端的PDMS。然后与对苯二甲醛反应,得到了基于酰腙键的聚合物凝胶,研究了凝胶的转变行为和修复性质。在此基础上,通过溶剂挥发、真空干燥得到了PDMS弹性体,详细研究了该本体材料的酸修复及热修复性能。结合流变、变温红外等手段,对比了等当量与非等当量体系凝胶化过程及弹性体的温度响应性,提出了该体系的自修复机理,特别强调氢键相互作用在酰腙自修复体系中的贡献。最后,将动态酰腙键交联的PDMS与道康宁的可交联硅橡胶共混,制备了双网络自修复弹性体,并通过组分比调控其力学性能。 2.基于酰腙键的聚丁二烯(PB)弹性体:以1,2加成的聚丁二烯为骨架,利用其丰富的侧链双键,通过光引发双键-巯基反应(thiol-ene点击化学)进行酰肼官能化改性。侧链酰肼功能化的PB与对苯二甲醛反应,可形成酰腙键交联的动态网络。与基于酰腙键的PDMS弹性体一样,PB弹性体表现出良好的酸修复和一定的热修复性能。通过动态热机械分析等手段对基于酰腙键的PB弹性体的温度响应性进行了研究。在此基础上,进一步利用PB上的剩余双键进行共价键交联,制备了动态酰腙网络和共价网络并存的双网络弹性体,并研究了酸修复性能及温度响应性。 3.聚异戊二烯(PI)为接枝链的PGNPs的制备:两嵌段共聚物自组装可形成形貌丰富的纳米结构。如果其中的一个嵌段含有可交联组分,由此可制备聚合物接枝纳米颗粒,即可交联组分形成无机内核,非交联组分形成接枝链。首先利用可逆加成-断裂链转移聚合,通过延长反应时间,在较高转化率下(>30%)制备了高分子量窄分布的PI。使用该活性PI进一步扩链制备了聚异戊二烯-b-聚丙烯酰氧基丙基三乙氧基硅烷(PI-b-PAPTES)两嵌段共聚物。通过该嵌段共聚物自组装,然后水解交联PAPTES组分,制备了Pl接枝纳米颗粒,这类纳米颗粒有望增强弹性体性能。进一步制备了高分子量的聚苯乙烯-b-聚异戊二烯(PS-b-PI)两嵌段聚合物,为后续进一步制备PS-b-PI-b-PAPTES三嵌段聚合物,以及制备内层为PI软段、外层为PS的PGNPs打下基础。预期该类纳米颗粒结构对PS具有增强增韧作用。