作为新兴智能材料的重要一员,自修复高分子材料已成为当前研究的热点之一。其中,外援型自修复材料由于复杂的制备过程,特别是有限的修复次数,其发展受到限制,理论上可以无限次自我修复的本征型自修复材料更加引起了研究者的关注。由于高分子材料在工程领域大量且广泛的应用,因此开展制备高强度本征型自修复高分子材料并实现其在温和条件下自修复的研究极有必要。本征型自修复研究中,与可逆非共价键相比,基于可逆共价键的聚合物具有更强的键能,通常能赋予材料更为优异的力学性能,然而,由于限制了链段的流动性,含可逆共价键的高分子材料往往需要较为严苛的外界条件刺激(如高温等)才能实现自修复。因此,降低自修复难度,制备自修复条件简单、温和的材料更成为当前研究的重点。为此,本文基于聚氨酯的结构可设计性和可于温和条件下进行的芳香族二硫易位反应,分别制备了具有室温自修复能力且具有良好力学性能的交联聚氨酯和热塑性聚氨酯弹性体,并进行了结构与性能表征及自修复机理探究。对于热固性聚氨酯,网络交联点的存在是阻碍分子链流动、延缓自修复进行的主要原因。为此,本课题采用含有六元环的六亚乙基二异氰酸酯三聚体(tri-HDI)作为刚性交联点构建网络骨架,为材料提供强度保证;同时以4,4-二氨基二苯二硫醚(DTDA)作为扩链剂,连接刚性交联点与柔性主链,并将动态二硫键均布于交联点周围,为网络解交联和分子链段流动性提供动力。最终制得的目标聚氨酯-脲弹性体最大拉伸强度为7.7MPa,其室温下基于最大拉伸强度的最大自修复效率高达74%,说明将动态二硫键设置于交联点处有利于实现网络交联和网络解交联的平衡,提高链段运动能力和自修复效率。在60℃,24h的同等修复条件下,目标聚氨酯-脲弹性体实现97.4%的自修复效率,不含二硫聚氨酯-脲弹性体的自修复效率为58.0%,二硫键的存在使得弹性体自修复效率在只有氢键作用的基础上提高了67.9%,目标弹性体优异的自修复性能是热可逆的氢键和二硫交换共同作用的结果。对于热塑性聚氨酯,其聚集态结构聚合物包括软硬段结晶状况和微相分离程度等是平衡材料强度与自修复能力的关键所在。本课题创新性地采用含有二硫键的羧酸类物质作为扩链剂制备了聚氨酯-酰胺弹性体:该弹性体在室温环境下表现出明显的屈服,具有硬而韧的特点,杨氏模量达49.5MPa,最大拉伸强度达12.5MPa,断裂伸长率高达668%;同时,其样条在剪断并于25℃下按压拼接10-20s后,基于杨氏模量、拉伸强度的自修复效率可分别恢复98%和53.3%,表现出室温即刻自修复能力,升温至50℃下修复12h便能实现完全自修复。随后一系列结构变换设计和表征分析表明,合适分子量的软段(聚酯多元醇PBA2000)、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)脂环非对称结构和聚氨酯-酰胺键特征结构的共同存在所形成的聚集态结构实现了材料的自修复能力和使用性能间的平衡,显示了其作为一种理想基体材料的广阔应用前景。一方面轻微软段结晶和拉伸结晶赋予了材料室温下硬而韧特性;另一方面,大量非晶区的存在使得链段具有较强的运动能力,为断面氢键相互作用和二硫交换位点的形成提供了充分条件,使弹性体最终表现出了兼具室温快速自修复能力和优异力学强度的特殊性能。