自修复聚合物材料的研究进展

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1、第23卷第12期化学进展Vol．23No．122011年12月PROGRESSINCHEMISTRYDec．2011自修复聚合物材料的研究进展*祁恒治赵蕴慧朱孔营袁晓燕(天津大学材料科学与工程学院天津市材料复合与功能化重点实验室天津300072)摘要针对聚合物材料在使用过程中难以检测的损伤，人们引入了自修复概念。本文就近年来自修复聚合物材料的研究进展作了系统综述。根据自修复过程是否使用修复剂，聚合物材料(包括聚合物基复合材料)的自修复可分为外援型和本征型两大类。外援型自修复借助于外加修复剂实现自修复，主要包括埋植微胶囊化修复剂和埋植中空纤维化修复剂两种方法。微裂纹的破坏使微胶囊或中空

2、纤维释放修复剂，修复剂发生化学反应，键合裂纹面，达到自修复的效果。这种方法相对比较简单，修复效果较好，但不能重复进行，而且可选用的修复剂种类有限。本征型自修复则借助于体系内存在的Diels-Alder反应、动态共价化学、双硫键反应、含有氢键的超分子结构、π-π堆叠及离子聚合物等来完成，这些特殊的分子结构所涉及的化学反应是可逆的。本征型自修复聚合物材料的制备过程较为复杂，但这种自修复可以反复多次有效，从而延长了聚合物材料的使用寿命。本文针对以上两大类自修复聚合物材料体系的特点和应用进行综述，并展望其发展方向。关键词自修复聚合物材料微胶囊氢键可逆反应中图分类号:O631;TB324文献标

3、识码:A文章编号:1005-281X(2011)12-2560-08ResearchProgressesinSelf-HealingPolymerMaterials*QiHengzhiZhaoYunhuiZhuKongyingYuanXiaoyan(SchoolofMaterialsScienceandEngineering，TianjinKeyLaboratoryofCompositeandFunctionalMaterials，TianjinUniversity，Tianjin300072，China)AbstractSelf-healingwasputforwardtocope

4、withslightdamagesinpolymermaterialswhicharedifficulttodetect．Researchprogressinself-healingpolymermaterialsinrecentyearsissummarizedinthispaper．Accordingtothehealingagentsemployingornot，self-healingmethodsinpolymermaterialsorpolymercompositescanbeclassifiedintotwocategories，namely，extrinsicandi

5、ntrinsic．Theextrinsicself-healingpolymermaterialsaccomplishself-healingwiththeaidofself-healingagentsincorporatedinmicrocapsulesorhollow-fibers．Theself-healingagentsarereleasedwhenmicrocapsulesorhollow-fibersareattackedbymicrocracks，andthenreactionsinvolvedself-healingtakeplaceandthecracksurfac

6、esarebondedtogethertoachieveself-healing．Thismethodperformseasilyandefficiently，buttheself-healingprocesscannotberepeatedandthecandidatesofself-healingagentsarelimited．Ontheotherhand，theintrinsicself-healingpolymersbringintoeffectwiththehelpofDiels-Alderreactions，dynamiccovalentchemistry，disulf

7、ide-bondreactions，supramolecularstructurewithhydrogen-bond，π-πstacking，ionomesandsoon．Furthermore，thechemicalreactionsrelatedtothesespecialmolecularstructuresarereversible．Thoughthepreparationofintrinsicself-healingpolymersismorec