摘要
自修复聚氨酯因能够对损伤进行自我修复而得到广泛研究，而制备一种同时具备高力学性能和高自修复效率的自修复聚氨酯仍是一个巨大的挑战。本论文设计了两种自修复聚氨酯，通过四重氢键的非共价键作用在分子链间提供物理交联点来提升力学性能，再利用双硫键来实现在较低的温度完成自修复，并将其应用于柔性应变传感器中，赋予柔性应变传感器自修复能力，具体内容如下： （1）基于氢键的自修复聚氨酯的制备 首先合成了5-(2-羟乙基)-6-甲基-2-氨基脲嘧啶（UPY），再以聚四氢呋喃（PTMEG-2000）和4,4′-二环己基甲烷二异氰酸酯（HMDI）为原料，UPY和1,6-己二醇（HDO）为扩链剂制备了一系列具有不同UPY含量的自修复聚氨酯。DSC测试证明，UPY的引入使得自修复聚氨酯的玻璃化转变温度提高；由TG测试可知，自修复聚氨酯有三个降解阶段，并且UPY的加入降低了自修复聚氨酯的热稳定性；拉伸实验表明，UPY的引入显著提高了自修复聚氨酯的力学性能，最大拉伸强度为25.40MPa；将自修复聚氨酯在80℃下修复24小时，自修复效率最高可达100%。 （2）基于双硫键和氢键的自修复聚氨酯的制备 以聚四氢呋喃（PTMEG-2000）和异佛尔酮二异氰酸酯（IPDI）为原料，UPY和2-羟乙基二硫化物（HEDS）为扩链剂制备了一系列基于双硫键和氢键的自修复聚氨酯。利用双硫键实现在较低的温度下进行自修复，利用UPY的四重氢键来提高自修复聚氨酯的力学性能。DSC实验表明，自修复聚氨酯的玻璃化转变温度都低于室温，为自修复聚氨酯在30℃下进行自修复提供了有利条件；拉伸和自修复实验证明，UPY与HEDS摩尔比为1:1（PU-S5）时，力学性能和自修复效率达到了一个很好的平衡，拉伸强度为12.28MPa，30℃下修复24小时，拉伸强度为7.75MPa，自修复效率为63.11%；80℃下修复24小时，拉伸强度为11.64MPa，自修复效率达到94.79%。 （3）自修复柔性应变传感器的制备 以PU-S5为基底，通过在其表面喷涂碳纳米管的方法制备了柔性应变传感器。SEM测试证明，碳纳米管均匀地分散在聚氨酯表面；柔性应变传感器具有良好的导电性，并且能够对手指不同的动作做出响应，具有良好的稳定性和灵敏度；自修复实验证明，柔性应变器自修复后仍能导电且对手指的动作做出响应，并且能够经过多次修复。
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