聚氨酯具有优异的力学性能,被广泛用作泡沫塑料、弹性体、涂料、胶黏剂、密封胶等。但是聚氨酯在加工成型和使用过程中,由于受到热、机械和化学因素的作用,聚氨酯材料内部会产生不同程度的微裂纹,这些微裂纹不容易被发现和修复,因此会降低聚氨酯材料的力学性能、缩短其使用寿命。受动植物体损伤后可自愈合的启发,科研工作者模拟生物体自愈合机理,开发出了一系列具有自诊断、自修复能力的聚合物材料。目前制备自修复聚合物材料的方法有很多种,将热可逆Diels-Alder（DA）共价键引入到聚合物材料本体结构中是一种比较有效的方式。DA反应具有热可逆性,低温条件下,二烯体与亲二烯体之间发生[4+2]环加成反应生成DA加成物;在高温条件下,DA加成物可发生逆DA反应（r-DA反应）,分子链断裂为二烯体和亲二烯体,而且这种环加成-可逆分解反应可重复进行。另外,DA反应具有反应原料价格低廉且容易获得、反应条件相对比较温和、副反应少、不需要金属催化剂等优点。因此,这种热可逆性为开发自修复材料提供了一种可行的途径,并且理论上能对材料同一受损部位进行多次修复。本研究设计并合成了含有热可逆DA键的自修复聚氨酯（PU-DA）。对自修复聚氨酯的热可逆性、自修复行为、自修复机理等进行了详细探究,同时探索了损伤方式和纳米二氧化硅对自修复聚氨酯修复行为的影响。主要研究及结论如下:（1）基于Diels-Alder反应的自修复聚氨酯的制备及性能研究:通过分子设计合成了呋喃封端的聚氨酯预聚体（MPF）,然后在60 oC下与双马来酰亚胺（BMI）进行DA反应,合成了基于热可逆DA反应的自修复聚氨酯（PU-DA）。利用FT-IR和DSC对PU-DA的化学结构及热性能进行了分析表征,确定了DA键的存在并证实PU-DA中DA键具有热可逆性。Gel-solution-gel实验、粘度测试以及GPC测试表明PU-DA具有良好的热可逆性。同时,拉伸测试结果表明DA键的引入增强了聚氨酯材料的力学性能。（2）自修复聚氨酯的修复行为及修复机理研究:利用偏光显微镜观察和拉伸试验定量分析,对聚氨酯的自修复行为进行了考察,结果表明:含有DA键的聚氨酯PU-DA和不含有DA键的聚氨酯PU-BDO均具有一定的修复能力。划痕深度为0.5 mm的PU-DA试样在120 oC下热处理15 min时,试样上的裂纹完全消失,此时修复效率最高,可达到71%;而PU-BDO即使在120 oC热处理60 min,其修复效率仅能达到19%。提出了PU-DA的修复是通过热可逆DA反应修复和分子链热运动修复两种修复机理共同作用而实现的。并利用偏光显微镜和拉伸测试对不同异氰酸指数和不同软段分子量自修复聚氨酯的修复行为进行了研究,进一步证实了PU-DA的修复是通过双重修复机理共同作用而实现的。（3）损伤方式对自修复聚氨酯修复行为的影响及多次修复能力和再加工性能研究:利用偏光显微镜及拉伸测试对损伤深度、多次损伤、撕裂损伤等不同形式损伤后的自修复聚氨酯的修复行为进行了考察,发现随着划痕深度的增加,裂纹愈合效果逐渐变差,在进行相同热处理后其修复效率逐渐降低,分别为71%、49%、35%。利用拉伸测试对具有不同划痕深度裂纹的同一损伤部位进行多次刻划-热处理后的修复效果进行了考察,结果表明随着刻划-热处理次数的增加,PU-DA的修复效率逐渐降低。划痕深度为0.5 mm、1.0 mm和1.5 mm的试样经过三次刻划-热处理后修复效率分别为38%、21%和13%。另外,将断裂的PU-DA试样拼接在一起,分别经过120oC/40min和60oC/24h热处理后,试样能够完整地结合在一起;而将PU-DA试样撕碎后经过类似的热压处理,可重新得到完整的PU-DA试样。结果表明PU-DA具有良好的再加工性能,从而有望实现废旧聚氨酯材料的回收再利用。（4）纳米二氧化硅增强自修复聚氨酯研究:利用FT-IR和DSC对纳米SiO₂增强PU-DA的化学结构及热性能进行了分析,结果表明纳米SiO₂被成功引入到自修复聚氨酯中。拉伸测试结果表明随着纳米SiO₂含量的增加,试样的拉伸强度逐渐增大,当添加量为4 wt%时自修复聚氨酯的拉伸强度达到最大,其值为8.55 MPa。利用偏光显微镜对含有不同二氧化硅添加量的自修复聚氨酯在120 oC热处理下裂纹的愈合效果进行了观测,发现随着纳米SiO₂添加量的增加,裂纹的愈合效果逐渐变差。0.5 mm深划痕、纳米SiO₂添加量为4 wt%的聚氨酯在120 oC热处理15 min后,其修复效率为50%。这些结果表明纳米SiO₂的引入提高了自修复聚氨酯的力学强度,但是对材料的自修复能力产生了一定影响。