随着我国市场经济发展进程的不断加快，工业也迎来了重要的发展契机。高分子材料应用于工业建设，具有生产效率高、节省检测成本以及环境友好的特点。但在制备过程中会对产品造成的裂纹问题，将降低产品使用的效率。所以，相关研究人员，应从开发自修复型高分子材料入手来提高其应用效果。具体来说，可将大分子Diels － Alder 热可逆反应的制备技术、单胶囊修复剂的制备技术以及基于双胶囊修复剂的制备技术应用于实际建设中。这将起到稳定工业发展的作用。

    1 自修复型高分子材料概述

    目前，应用高分子材料进行工业加工的产品越来越来多。这就因为它本身具备的耐磨、轻质以及以加工特点，为工业产品的成型生产过程带来了便利。然而，在实际应用的过程中，会对加工成型的产品内部造成不同程度的微裂纹危害，这些微裂纹是产品造成出现裂缝问题的重要影响因素。基于此，相关研究人员从部分自然生物的自愈能力得到启发，通过能量以及物质上给予的方式使得高分子材料具备了一定的自动愈合能力。这种具备自动愈合能力的高分子材料，就被称为自修复型高分子材料。该材料能够起到消除工业生产产品裂纹隐患的作用，因而相关研究人员应将其的制备技术作为重点科研对象，其目的是促进我国工业建设的快速发展。自修复型高分子材料属于智能材料的一类，仿照生物体损伤自愈合的功能，通过材料内部的自诊断和自响应机制，及时修复材料在成型加工或使用过程产生的微小裂纹，避免其进一步扩展。针对结构用自修复型高分子材料的强度恢复问题，综合利用高分子化学、高分子物理、材料力学等学科的理论和方法，设计、合成了一系列外植型和本征型自修复高分子材料，提出的自修复策略适用于典型热固性和热塑性高分子材料。 此外，深入研究了相关的合成路线、配方优化、制备工艺、材料结构与性能、自修复的微观机制、使用稳定性等，为此类材料的实际应用提供依据。

    2 基于大分子Diels － Alder 热可逆反应的制备技术

    环加成反应Diels － Alder （ 下面简称DA） ，是有机化学反应中最为重要的内容之一。将其应用于自修复型高分子材料的过程是，利用DA 化学反应的可逆性，把高分子材料转化成为其聚合前的状态而后，再经过重新成环处理，把修复性能加入进去。这一转化过程，是在大分子侧基间或是大分子的主链上进行。具体来说，先要通过DA 热可逆反应制备出具有热固性的自修复型高分子材料。然后，采用马来酰亚胺多聚体单体与呋喃多聚体间物质，进行DA 加成反应实现共聚，这就可以形成大分子网络。

    然而，这一制备的高分子材料具有一定热固性，那么其中必然含有大量的热可逆共价键。当应用其进行生产加工时，第一个受到影响的就是热可逆共价键。据相关研究结果表明，只有通过超出120℃的热处理，大分子就可以在逆DA 反应时把断键进行重新键合，这就把加工成型的工业产品存在裂纹的实现了修复。值得注意的是，该修复的效率是在80%上下。但在制备的过程中可以进行反复的修复，这就能够起到提高修复效率的作用。事实证明，利用大分子DA 热可逆反应来制备自修复型的高分子化合物，并不需要外部修复剂和催化剂。

    3 基于单胶囊修复剂的制备技术

    采用单胶囊修复剂进行自修复型高分子材料制备，可以通过两种修复剂体系来实现，它们分别是： 活性聚合体系和环氧树脂/咪唑修复剂体系。其中活性聚合体系的制备，主要是作用于热塑性的高分子材料。它的制备原理是利用活性聚合后得到的聚合链仍然具备活性，只要把新的单体加入其中，活性聚合链就能不断增长。具体制备过程，就是将活性聚合制得的聚甲基丙烯酸甲酯（ PMMA）与微胶囊化的甲基丙烯酸缩水甘油酯（ GMA） 进行复合，其中GMA 作为修复剂。由于复合生成的基体大分子链本身所具备的活性始终存在，所以只要把单胶囊中的GMA 随者高分子材料的破坏释放出来，就可以得到室温状态下聚合物。此聚合物中，大分子链与断面的以共价键是相连的，且紧密地粘结材料发生损伤地方，这就阻止了材料裂纹的进一步扩大，进而实现了高分子材料的自修复能力。在整个制备的过程中，无需加入任何的反应催化剂。因而，就不需要在制备过程中，考虑可能出现的催化剂失效问题。

    环氧树脂/咪唑修复剂体系，是由咪唑类潜伏固化剂与胶囊化环氧树脂预聚物构成的。而咪唑类潜伏固化剂中的CuBr2（ 2 －MeIm）4，在室温的状态下具有长期的稳定性。但制备温度上升至150℃左右时，就会发生一定的解离，进而生成2 － 甲基咪唑和溴化铜。而2 － 甲基咪唑经过催化环氧树脂可以获得阴离子聚合反应。

    又因为环氧树脂与CuBr2（ 2 － MeIm）4具有良好的混溶性，所以，只要环氧树脂复合高分子材料的固化温度低于CuBr2（ 2 － MeIm）4的解离温度，反应中先溶于环氧树脂基体的CuBr2（ 2 － MeIm）4，就可以潜伏的制备固化剂存在。这样一来，在加工产品时如果存在裂纹问题，就可以将高分子材料加热到CuBr2（ 2 － MeIm）4的解离温度。当实现催化释放环氧树脂预聚物固化后，就能将材料中的裂纹进行粘合。此外，基于CuBr2（ 2 － MeIm）4的分子分布水平较为分散，所以其接触环氧树脂预聚物机会很高。这就意味着该体系可以对高分子材料中任一部位存在的裂纹进行修复。

    4 基于双胶囊修复剂的制备技术

    环氧树脂/硫醇修复剂体系是制备自修复型高分子材料重要技术组成。其中的环氧树脂是一种热固性的高分子材料，它的电学使用性能、机械使用性能具有非常突出的效果。此外，环氧树脂还具有耐腐蚀性高、成型性能好、尺寸稳定性高以及热稳定性高的特点。因而，其被广泛应用于工业生产加工过程中，例如： 印刷设备的电路板、电子电气设备的绝缘器件、先进的复合材料基体以及结构胶黏剂等。由此可以看出，在制备自修复型高分子材料的过程中，应优先选择环氧树脂来作为制备原料。相关研究人员，在制备的过程中，可将具有普适性黏合效果的环氧树脂预聚物作为可聚合型修复剂。将固化剂用胶囊进行包裹后，就可以将其预埋入环氧树脂的基体中，至此，就获得了修复材料裂纹效果良好的自修复高分子材料。

    值得注意的是，如果高分子材料因为力、热疲劳或低速冲击问题，在其内部产生了微裂纹。那么这些裂纹的附近，就会有两种超细胶囊立刻发生破裂。这是因为胶囊内的固化剂和修复剂流入裂纹后会发生混合，进而产生交联反应而自动进行材料裂纹修补。对于环氧树脂预聚物微胶囊的制备，要把传统的脲醛树脂代替聚氰胺－甲醛树脂（ PMF） 。与此同时，选取低黏度、高活性的环氧树脂－四氢邻苯二甲酸缩水甘油酯（ DTP） ，将其作为芯材进行微胶囊化处理。这样一来，就可以获得具有单囊结构的环氧树脂微胶囊。

    5 结束语

    综上所述，对于自修复型高分子材料的研究仍处于萌芽阶段。

    这方面的研究结果有效拓宽了高分子材料在工业环境的应用面，且其发展的前景非常广阔。由于这一研究课题属于交叉性的科学，所以在制备的过程中就增加了许多难度。针对这一问题，相关研究人员可借鉴国外先进的科研成果，并结合国内的市场情况。这样一来，就能在很大程度上提高研究的效率。自修复高分子材料模仿生物体损伤愈合的原理，自行发现裂纹并通过一定机理自行愈合，是一种有着广泛应用需求的高分子智能材料，包括含修复剂型和不含修复剂型两类。它的特点在于自动化、精准化。结合近年来最新的研究成果，介绍并归纳多种典型的自修复体系，总结各种优化手段，并针对已发展的自修复材料存在的局限性，对其研究前景进行合理的展望。事实证明，科研人员把新材料、技术应用于制备自修复型高分子材料，有效提高了工业产品的使用寿命。因而，要把解决加工工业产品的高分子材料制备问题，重点放在新技术的应用上，这是未来实现工业现代化建设的主要方向。

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责任编辑：王元

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