动态共价键是一类特殊的共价键,在一定的刺激条件下可以发生断裂、再形成和交换,表现出动态和自适应的特性,因而备受关注。现有文献中对许多经典的动态共价键,如二硫键、亚胺键、酰肼键、酯键、硅氧键等,开展了大量的研究,并成功用于响应性聚合物材料的构建。每一个新的动态共价键的发现都会在响应性材料领域创造一个热点,因此,开发具有独特反应特性的新型动态共价键具有重要意义。近年来的研究发现二硒醚动态共价键在可见光下就可以实现交换,比相同条件下二硫醚的响应性更加灵敏,引起了众多科学家的研究兴趣。基于该结构,研究人员相继开发出含有二硒醚动态共价键的自愈合材料和形状记忆材料。但是,受限于二硒醚键的交换速率,实现更温和的条件下的自愈合还存在很大的难度。同时,目前二硒醚键主要应用于玻璃化转变温度(Tg)较低的弹性体中,如何拓展其应用范围,尤其是应用在高Tg、高模量且同时可自愈合的材料上还面临很大的挑战。通过将二硒醚结构中的一个硒用其它杂原子取代,得到例如硒氮、硒硫、硒硒和硒碲动态键,可以进一步降低键能,为实现温和条件(例如室温)下的动态交换提供了可能。因而,基于硒原子的特殊电子结构,探索和发展新的含硒动态共价键,研究其动态化学特性不仅具有理论意义,同时也具有广阔的应用前景。基于目前含硒动态键聚合物的研究现状,本文从以下几个方面对含硒动态共价键展开研究:1.含芳基二硒醚动态共价键聚氨酯弹性体制备及其性能研究研究芳基二硒醚动态键的交换反应,并与芳基二硫醚进行对比研究,通过考察取代二苯基二硒醚为底物的模型反应中,芳基二硒醚键交换反应的平衡常数、速率常数,加深对芳基二硒醚动态交换过程的理解。基于研究结果开展结构设计,合成含芳基二硒醚或二硫醚动态共价键的聚氨酯弹性体,考察两种材料的自愈合性能、重新塑造能力,验证这些动态共价键交换反应的特性对材料自愈合能力的影响,为开发新型动态共价键用于高性能自愈合聚合物材料奠定基础。2.含二硒醚动态共价键类玻璃聚合物的合成及性能研究利用二硒醚具有的动态共价键特征,将其引入到环氧树脂材料中,通过调节交联密度,实现具有高Tg、高模量的环氧树脂材料合成。考察含二硒醚动态共价键的环氧交联网状材料的类玻璃性质,进一步,对含二硒键环氧树脂的性能进行考察,如自愈合、可回收顿号、可再加工性能等。将该环氧树脂应用于碳纤维复合材料中,实现碳纤维复合材料的可回收、再加工能力。3.新型缩合聚合法制备含单硒醚聚合物的研究基于氯化硒试剂与烯烃高效亲电加成反应,发展新型缩合聚合反应,制备含硒聚合物。首先,通过考察模型化合物间的反应验证反应效率,为其在聚合物合成中的应用探索和优化反应条件。其次,通过聚合条件,例如单体投料比、聚合溶剂和温度等的调节,考察其对聚合反应的影响,实现了聚合物分子量、端基官能团的有效调控。并通过顺序加料,实现了嵌段聚合物的合成。此外,通过拓展单体种类,扩展了该聚合方法的适用范围。最后,对制备的聚合物性质进行了表征,如氧化响应性、光响应性、酸碱响应性等。4.硒鎓离子动态键的性质研究。通过模型反应证实了硒鎓离子具有动态键的特征,测定了不同结构烯烃与不同结构氯化硒试剂的交换速率,计算了这些交换反应的平衡常数。将模型反应拓展到聚合物体系,考察了聚合物中硒鎓离子与小分子的动态交换行为。通过聚合物结构的调整,构建了具有不同平衡常数的交换体系,实现了对聚合物降解行为的调控。该类硒鎓离子交换反应的“动态共价键”特征可以进一步应用于新型自愈合聚合物的合成。