水凝胶是一种在水中溶胀但不溶解的三维网络结构体系。含有大量的水同时具有一定的柔韧性,与人体软组织非常相似,因此在生物医学等方面有许多应用。水凝胶根据交联的类型不同,可分为化学交联水凝胶与物理交联水凝胶。化学交联水凝胶利用的是共价键交联形成,具有较好的强度与稳定性。而物理水凝胶是靠弱的非共价键力(如金属-配体、氢键、范德华力、主客体相互作用、疏水聚集作用等)交联形成。物理水凝胶的动态可逆非共价键力赋予其更多的易加工性和灵活多变的环境刺激响应性功能,如自修复、凝胶-溶胶转变等。本论文在我们之前有关疏水聚集作用与氢键协同诱导的高强度聚氨酯脲超分子水凝胶研究的基础上,进一步在聚合物主链的硬段上引入不同的功能性基团,赋予这种高强度的物理水凝胶新的功能性。具体研究内容如下:1)利用不同分子量聚乙二醇PEG4k、PEG6k、PEG10k、1,12-二异氰酸酯基十二烷和含不同功能基团的小分子二胺扩链剂,通过“一锅两步”法合成硬段含不同功能基团的聚氨酯脲共聚物,并对其进行核磁、红外与GPC表征。2)将上述共聚物利用溶液涂膜法制成相应的聚氨酯脲超分子水凝胶,利用拉伸、流变、SEM和TEM等技术对其平衡含水率、宏观机械性能、与微观结构等进行了详细表征。研究结果表明,亲水性的PEG链段使所得水凝胶具有较高的含水率;疏水短链保护的双脲基硬段形成具有强氢键作用的纳米微区物理交联点,赋予所制超分子水凝胶优异的机械性能。3)刺激响应性实验研究结果表明,含有动态键s-s与亚胺键的PUU-ss、PUU-CN水凝胶具有还原和pH刺激响应的凝胶-溶胶转变行为;含吡啶功能基的水凝胶可以进一步与金属离子络合,增强其荧光与机械性能;而含偶氮苯基团的水凝胶具有光致异构引起的机械强度的变化。此外,这些水凝胶都具有水响应的形状记忆功能。