聚氨酯弹性体通常具有较好的弹性、强度、优异的耐溶剂性、耐磨性等优异的性能，而交联聚氨酯的这些性能更为突出，在各个领域有更广泛的应用。随着我国聚氨酯的消费量已跃居世界首位，普通交联聚氨酯废弃后不能再加工利用的问题日益引起人们的重视，以及由此造成的环境污染和资源浪费问题也亟需解决。基于动态交联键的交联聚合物具有动态结构特性而可以有效地回收利用，近年来已经成为高分子科学的重要研究领域，特别是通过 Diels-Alder反应构筑的聚氨酯交联体系，不仅使材料具备传统聚氨酯的优异性能，同时还赋予材料自愈合、形状记忆、药物控制释放以及可回收再利用等独特的性能，为解决交联聚氨酯的回收再利用问题提供了一种切实可行的有效途径。基于Diels-Alder反应的交联聚合物在制备过程中一般需要首先将呋喃或者马来酰亚胺基团引入到不同的分子或聚合物链段上，导致合成过程复杂，限制了该体系在工业生产中的应用。　　本文设计合成了一种新颖的单分子Diels-Alder交联剂，它可以替代传统的多羟基聚氨酯交联剂采用一步法来高效、快捷地制备高性能的热可逆交联聚氨酯。这种三羟基单分子交联剂可由带有羟基的呋喃和马来酰亚胺单体通过Diels-Alder环加成反应合成得到，其中的羟基与聚氨酯预聚物末端的异氰酸酯基团反应后形成动态交联网络，制备出拉伸性能优异的可再加工的热固性聚氨酯。当弹性体被加热到120℃以上时，内部的交联网络由于交联点发生的逆DA反应而逐渐解离，这一过程可通过DSC和变温13C NMR实验在宏观和分子水平上得到验证，并且表现出了极好的可重复性。DMA实验进一步证实该新型交联剂制备的交联聚氨酯具有可再加工利用的能力。我们采用热压成型法，注射成型法和溶液铸膜法三种通用的高分子材料的成型加工方法对材料的可回收性进行验证，所得样品的力学性能相较初始样品反而略有升高。同时，体系中的DA反应还赋予材料高温自愈合的性能。基于该单分子动态交联剂制备的可循环利用的交联聚氨酯是一类新型的绿色高分子材料，不用担心材料废弃后的浪费和污染问题。另外，通过进一步地对交联剂的端基进行功能化改性，可在制备其它新型热可逆交联聚合物中获得更广阔的应用前景。应变硬化行为是在天然生物材料和合成聚合物的拉伸过程中普遍存在的一种力学响应行为，尤其在蜘蛛丝、聚碳酸酯、ABS等高性能聚合物材料中表现更为突出，同时，应变硬化能力的强弱也可作为判断一种材料是否具有高强高韧等优秀力学性能的重要判断依据。然而，聚合物和生物材料中应变硬化的微观机理仍然是一个未完全解决的科学问题。像天然橡胶、丁腈橡胶、丁苯橡胶等弹性体一样，聚氨酯弹性体在拉伸实验中，呈现出非常明显的应变硬化现象，决定着聚氨酯的断裂强度、断裂伸长率以及韧性等力学性能。特别是嵌段聚氨酯，由于具有复杂的微相分离结构，使得阐明其应变硬化起源的研究具有很大的挑战，但此问题的解决对进一步提升聚氨酯的力学性能具有重要的指导意义。借助于先进的固体NMR技术，对基于PCL和MDI的嵌段聚氨酯材料拉伸前后的不同基团的运动性、相区结构、刚性与柔性组分含量的变化进行了多尺度测量，进而在分子水平上阐明了嵌段聚氨酯应变硬化行为的微观起源。可以有效表征分子运动与结构间关系的二维宽线分离谱（2D WISE）实验显示拉伸后样品的软段（PCL）运动受限，并且有部分无定形的软段转变成了结晶态，说明拉伸诱导了聚氨酯的软段结晶使材料的软段整体运动性降低，DSC实验补充说明了拉伸断裂后的样品中的结晶在断裂后的72小时内仍然处于不断的完善过程；低场固体核磁实验结果进一步地说明未结晶的柔性链段的运动性由于和硬段间的混合程度降低，运动性反而略有升高，同时硬段的取向和软段的结晶共同导致了拉伸后样品的刚性组分急剧升高，促使材料内部形成更大的相区，最终决定了聚氨酯的应变硬化模量。