【摘 要】
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自主检测、自主调节、自主修复的自修复材料在受损后能够实现自我愈合,减少材料损耗和环境污染,而得到广泛研究,并在生物医疗、组织工程、医学工程、传感器、柔性电子等领域得到广泛应用。硼酸酯键作为一种新型的动态共价键,在室温下无需外界刺激即可实现受损材料的快速修复。然而,当前基于硼酸酯键的自修复材料仍存在需要额外的p H调节剂及机械强度弱等问题。本论文通过引入碱性单体制备了基于硼酸酯键的自修复聚合物材料,
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自主检测、自主调节、自主修复的自修复材料在受损后能够实现自我愈合,减少材料损耗和环境污染,而得到广泛研究,并在生物医疗、组织工程、医学工程、传感器、柔性电子等领域得到广泛应用。硼酸酯键作为一种新型的动态共价键,在室温下无需外界刺激即可实现受损材料的快速修复。然而,当前基于硼酸酯键的自修复材料仍存在需要额外的p H调节剂及机械强度弱等问题。本论文通过引入碱性单体制备了基于硼酸酯键的自修复聚合物材料,并通过调节单体组成,研究所制备的基于硼酸酯键自修复材料的力学性能和自修复效率。主要研究内容如下:1.以甲基丙烯酸二甲氨乙酯（DMAEMA）作为碱性单体,N-羟甲基丙烯酰胺（NAM）为羟基供体,1,4-苯二硼酸（BDBA）作为硼源采用紫外光引发自由基聚合,一步制备了基于硼酸酯键的自修复水凝胶。测试结果表明:随着DMAEMA含量的增加,水凝胶的断裂应变呈现先增加（BH-2.5-1.0-0.4,201%）后减小（BH-6.5-1.0-0.4,470%）的趋势。其中,BH-5.5-1.0-0.4水凝胶的断裂应变为542%,断裂应力达到179 k Pa;室温下愈合3 min后,BH-5.5-1.0-0.4水凝胶可以承受自身的重量而不会破裂;修复24 h后,BH-5.5-1.0-0.4的断裂应变可以恢复到100%。最后研究了水凝胶的结构、热稳定性、循环稳定性、愈合机理和在酸性、中性、碱性条件下对材料整体性能的影响。2.通过在研究体系中引入第二种碱性单体—N,N-二甲基丙烯酰胺（DMA）,调节聚合物结构,以期望在保持聚合物本征的碱性环境下能够进一步提高材料的机械性能。研究表明,随着DMA含量的增加,H-10-5弹性体的断裂应力可显著提高至801 k Pa,断裂应变达到821%;H-10-7弹性体的断裂应变达到700%,断裂应力高达982 k Pa,证明所制备的基于硼酸酯键的自修复聚合物材料的机械性能得到显著提高。此外,将H-10-7弹性体在400%形变下的进行应力-应变循环拉伸试验,显示出优异的抗疲劳性能。最后,H-10-5和H-10-7在完全切断后,通过室温修复24 h,修复效率分别可达到97.2%和98.6%,表现出优异的自修复性能。
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