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刺激响应性聚合物是可感知和回应环境变化的智能材料，一直以来是人们研究的热点。到目前为止，具有对热、电、化学、光等等响应性聚合物已经比比皆是，但是直接对机械力响应的聚合物还是很少见的。而自然界中广泛存在着与生命体的诸多生理过程紧密相关的力响应材料。近几年，力致变色聚合物材料开始进入人们的视线。螺吡喃(SP)由于其内部特殊的6-π电环化结构，在吸收UV光或者机械力的作用下会发生开环，形成有色的部花箐(MC)状态。目前，对螺吡喃类力响应型聚合物的研究是非常新颖的，而且具有广阔的应用前景。
本文中，以螺吡喃(SP)双官能团引发剂为中心，利用活性聚合方法(ATRP)合成了含螺吡喃的ABA三嵌段型热塑性弹性体。这里A选用的是聚苯乙烯硬段（Tg≈90℃），B选用的是丙烯酸正丁酯软段（Tg≈-40℃）。我们合成了一系列结合SP的聚丙烯酸正丁酯(PnBA15K-SP-PnBA15K,PnBA17K-SP-PnBA17K，PnBA19K-SP-PnBA19K)以及相应的聚苯乙烯-聚丙烯酸正丁酯-聚苯乙烯(PS3K-PnBA15K-SP-PnBA15K-PS3K(3k-30k-3k),PS5K-PnBA15K-SP-PnBA15K-PS5K(5k-30k-5k),PS9K-PnBA15K-SP-PnBA15K-PS9K(9k-30k-9k),PS3.5K-PnBA17K-SP-PnBA17K-PS3.5K(3.5k-34k-3.5k),PS4K-PnBA19K-SP-PnBA19K-PS4K(4k-38k-4k))。
本文研究了此类聚合物的超声变色现象与分子量的依赖关系，20k以上分子量的PnBA-SP-PnBA能在溶液状态下观察到明显的超声变色现象。随后观察了它们的拉伸变色性能，我们发现其变色现象是与聚苯乙烯含量是密切相关的:当聚苯乙烯含量较低(3k-30k-3k)，拉伸时几乎不变色;当聚苯乙烯含量增大后(5k-30k-5k)，拉伸时变色是非常明显的，变色程度随着拉伸变化率而增大的;当聚苯乙烯含量增大到一定程度时(9k-30k-9k)，材料变脆，拉伸率很低，仅在拉伸断口处能观察到微弱变色。我们接着研究了分子量对变色的影响，与3k-30k-3k相同嵌段比例但分子量更大的3.5k-34k-3.5k和4k-38k-4k，观察到它们的变色情况与3k-30k-3k相似，可见分子量对变色影响并不明显。此外，力学性能的测试结果显示我们构建出了具有良好性能的新型ABA三嵌段共聚物类热塑性弹性体(5k-30k-5k)。
由于嵌段A和嵌段B的不兼容性，嵌段聚合物会产生相分离现象，聚合物微相结构与其物理性能密切相关。本文中用TEM，DSC，DMA等测试方法研究聚合物相分离结构，观察到合成的三嵌段聚合物PS5K-PnBA15K-SP-PnBA15K-PS5K内部形成了明显微相分离结构。随后对其宏观性能与内部结构之间的关系进行了分析，我们发现聚苯乙烯相形成物理交联点的强弱对PS-PnBA-SP-PnBA-PS的拉伸变色性能有着至关重要的影响。由此，螺吡喃有望作为“探针”小分子感应三嵌段共聚物材料被拉伸时内部的受力情况，预测其相分离情况。