固体NMR研究自愈合超分子橡胶的自愈合行为微观机理

本项目以具有自愈合性能的新型超分子橡胶为研究对象，采用系列先进的多尺度固体NMR技术在分子水平上阐明材料自愈合性质的微观起源及其与微观结构和动力学的关联，发展新型自愈合超分子聚合物的制备方法，发展检测超分子聚合物中弱相互作用、微相结构和链运动的固体NMR新技术。具体包括：采用基于质子高分辨及自旋扩散等固体NMR技术研究体系中的超分子相互作用和多尺度的微相结构及其演化规律；采用基于NMR弛豫、化学位移各向异性重聚及二维交换谱等固体NMR技术研究不同时间尺度的链运动；在上述结构和动力学研究的基础上阐明材料自愈合性质的微观起源，发展有机-无机杂化等调控材料自愈合性能的新方法及相关NMR新技术，进而制备具有可调控自愈合性能的新型超分子聚合物及其纳米复合材料。该工作将为设计和制备新型高分子材料提供理论依据，为高分子物理发展提供新的认识。

本项目以具有自愈合和热修复性能的新型可逆交联聚合物为研究对象，发展了表征可逆共价交联和超分子交联的自愈合高聚物中多尺度结构和动力学及其复杂固液转变行为的系列原位变温固体NMR新技术，为阐明自愈合高分子材料的结构-性能关系提供了重要实验手段。对超分子自愈合橡胶和可逆交联的自愈合高聚物中的若干重要科学问题开展研究，获得的系列结果为构筑高性能的自愈合和可再加工聚合物材料提供了新认识，发展了系列仿生设计和制备高性能的自愈合热可逆交联聚合物及其纳米复合材料的新方法。具体包括：.1. 发展了测定自愈合高分子中动态共价键转变的系列固体NMR 新技术.（1）发展了检测热可逆交联的自愈合高聚物中动态共价键转变的原位高场13C变温固体NMR新方法，该技术可以实时观测到DA和RDA反应中化学键和动态结构的变化，为揭示具有动态结构的自愈合高分子中的动态键演化提供了关键检测工具。.（2）发展了原位低场1H变温NMR技术实时检测热可逆交联自愈合高聚物中动态共价键转变的多种固体NMR新方法，这些方法具有无损、高灵敏度和快速的特点。.（3）通过低场-高场固体NMR联用技术揭示了超分子自愈合橡胶中的动力学和结构非均匀性、氢键和链段复杂动力学行为、微相分离结构以及热老化的微观机理。.2. 发展了多种仿生设计和制备热可逆交联自愈合高分子材料的新方法.（1）发展了仿生设计和制备热可逆交联的自愈合高性能嵌段聚氨酯的新方法，用多种加工成型技术实现了交联聚合物的再加工，并实现普通聚氨酯的高性能化。.（2）发展了一种新型的单分子DA交联剂以及一锅法制备自愈合高性能聚氨酯的新技术，新型的DA单分子交联剂可替代传统的多羟基交联剂，实现了普通聚氨酯的高性能化和再循环利用，是一类具有实际应用前景的新型高性能绿色高分子材料。.（3）发展了仿生设计和制备高性能热可逆交联的环氧树脂、环氧树脂-聚氨酯及其纳米复合材料的新方法，进一步提高了自愈合材料的综合力学性能。