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摘要：

 

本征自修復(fù)水性聚氨酯涂層因其獨特的自我修復(fù)能力和環(huán)境友好性，對提高涂層的耐用性和降低維護(hù)成本具有重大意義，是當(dāng)前涂層技術(shù)研究的前沿領(lǐng)域。概述了本征自修復(fù)水性聚氨酯的研究進(jìn)展，分析其合成策略、性能特點以及在不同領(lǐng)域的應(yīng)用潛力。本征自修復(fù)水性聚氨酯自修復(fù)機(jī)制主要基于動態(tài)共價鍵和動態(tài)非共價鍵，不同鍵能和特性的動態(tài)共價鍵可以賦予水性聚氨酯不同程度的自修復(fù)能力，不同的動態(tài)非共價鍵也存在各自的優(yōu)點和局限性。盡管在合成工藝、成本效益和長期穩(wěn)定性方面仍面臨挑戰(zhàn)，但通過不斷地研究和創(chuàng)新，本征自修復(fù)水性聚氨酯有望在未來的材料科學(xué)和工業(yè)應(yīng)用中發(fā)揮更大的作用。

 

關(guān)鍵詞：

 

自修復(fù)；水性聚氨酯；動態(tài)共價鍵；動態(tài)非共價鍵

 

自修復(fù)材料作為智能材料的一個重要分支，因其獨特的自我修復(fù)功能而備受關(guān)注。水性聚氨酯（WPU）不僅具有傳統(tǒng)聚氨酯的優(yōu)良性能，且以水作為分散介質(zhì)大大降低有機(jī)溶劑的使用，從而減少環(huán)境污染和對人體的危害，提高了材料的綠色環(huán)保性。近年來，相關(guān)研究通過引入不同的自修復(fù)機(jī)制賦予自修復(fù)WPU不同程度的自愈合能力，取得了顯著進(jìn)展。目前的自修復(fù)機(jī)制分為外援型自修復(fù)和本征型自修復(fù)。在外援型自修復(fù)中，常用微膠囊策略。通過在材料中嵌入含有修復(fù)劑的微膠囊，當(dāng)材料受到損傷導(dǎo)致微膠囊破裂，修復(fù)劑釋放出來填充到損傷區(qū)域從而實現(xiàn)自修復(fù)。外援型自修復(fù)存在難以克服的成本高和修復(fù)次數(shù)有限的缺點。本征型自修復(fù)主要為通過可逆的動態(tài)共價鍵[二硫鍵、二硒鍵、Diels-Alder（DA）反應(yīng)等]和非共價鍵作用（氫鍵、金屬配位鍵、離子鍵等）實現(xiàn)材料的自修復(fù)。相比之下，本征型自修復(fù)具有比外援型自修復(fù)設(shè)計方式更豐富、修復(fù)次數(shù)更多等優(yōu)勢。這些自修復(fù)機(jī)制的探索不僅提升了WPU的性能，也為材料的可持續(xù)性和多功能性開辟了道路。本文主要對本征型自修復(fù)WPU研究展開討論，并按照動態(tài)化學(xué)作用的不同類型綜述自修復(fù)WPU的研究進(jìn)展。

 

1、 基于動態(tài)共價鍵的自修復(fù)WPU

 

1.1 二硫鍵

 

二硫鍵作為備受關(guān)注的可以提供自修復(fù)能力的動態(tài)共價鍵，主要得益于其較低的鍵能（約240 kJ/mol）和可以對多種刺激做出響應(yīng)的特性。Huang等以聚四氫呋喃二醇（PTMG）、2，2-二羥甲基丙酸（DMPA）和異佛爾酮二異氰酸酯（IPDI）作為反應(yīng)原料，2-氨基苯基二硫化物作為擴(kuò)鏈劑，成功將二硫鍵引入WPU 中，制備出的WPU 具有11.0 MPa 的拉伸強(qiáng)度和52.1 MJ/m3的韌性。將具有30~70 μm寬劃痕的WPU 在25 ℃下放置48 h 后劃痕可自修復(fù)。將切割后樣品放置48 h后，其力學(xué)性能可以恢復(fù)到斷裂前的83%，在加熱下可以達(dá)到更高修復(fù)效率，如在60 ℃下放置3 h，力學(xué)性能可以恢復(fù)91%。Xue等用PTMG、DMPA、IPDI和雙（2-烷基乙基）二硫化物作為反應(yīng)原料，同時在成膜過程中引入了纖維素納米晶（CNC），制備出了具有自修復(fù)能力的柔性光子薄膜（FPFS），在該材料的斷裂處加入去離子水，膜的狀態(tài)會偏向瞬時水凝膠。這種狀態(tài)有利于二硫鍵的結(jié)合，使用手術(shù)刀在該薄膜中刮出的0.5 mm深的裂紋可以隨著去離子水的蒸發(fā)在2 h內(nèi)實現(xiàn)劃痕自修復(fù)，而從凝膠狀態(tài)恢復(fù)到薄膜狀態(tài)時，薄膜的整體性能可以得到恢復(fù)。

 

二硫鍵賦予WPU快速的自修復(fù)能力，但其引入量過多會破壞性能平衡，二硫鍵對于環(huán)境的敏感性和引入二硫鍵所用的芳香族二硫化物單體高昂的價格限制了其大規(guī)模的工業(yè)生產(chǎn)。

 

1.2 二硒鍵

 

二硒鍵與二硫鍵相比，能量更低，約為172 kJ/mol。更低的鍵能意味著二硒鍵可以表現(xiàn)出比二硫鍵更強(qiáng)的動力學(xué)性質(zhì)。二硒鍵在可見光下可以發(fā)生斷裂生成硒自由基，通過自由基的交換可以實現(xiàn)二硒鍵的重組。Fan等使用PTMG、DMPA、IPDI作為原料，用二（1-羥基）二硒醚（DiSe）作為擴(kuò)鏈劑，在WPU中引入二硒鍵，制備的涂層具有良好的光敏性。該WPU涂層在切割后經(jīng)可見光照射48 h后可以修復(fù)斷裂界面處的溝壑。將其斷裂的樣品在5 W的臺燈下照射48 h后力學(xué)性能可以恢復(fù)90.4%。二硒鍵可以使材料實現(xiàn)多次損傷自修復(fù)，含二硒鍵的樣品可以在經(jīng)歷3次的修復(fù)過程中保持良好的恢復(fù)率。為了進(jìn)一步提高材料的力學(xué)性能，F(xiàn)an等對方案進(jìn)行了改進(jìn)，在原來的基礎(chǔ)上引入柔性氟化硅氧烷單元，制備出來的樣品拉伸強(qiáng)度可達(dá)16.31 MPa，由于含有柔性氟化硅氧烷單元的大分子鏈可以高效促進(jìn)可見光誘導(dǎo)下的二硒化物復(fù)分解，斷裂后的樣品在臺燈照射2 h后機(jī)械性能的恢復(fù)率可以達(dá)到80.5%。二硒鍵對可見光敏感的特性使含二硒鍵的WPU樣品有望實現(xiàn)遠(yuǎn)程可控的自修復(fù)，這對于一些難以直接接觸的物體有著重要意義。

 

含二硒鍵的WPU的合成中會涉及到二硒化物的合成，硒作為一種重金屬元素，盡管在材料科學(xué)中的應(yīng)用可以經(jīng)過特殊處理以減少其毒性，但在某些情況下可能會對環(huán)境以及人體健康構(gòu)成潛在的風(fēng)險。

 

1. 3 DA 反應(yīng)

 

Diels-Alder（DA）反應(yīng)是有機(jī)化學(xué)中重要的反應(yīng)之一，[4+2]的環(huán)加成DA反應(yīng)通常以二烯和親二烯體作為反應(yīng)前體，反應(yīng)產(chǎn)生環(huán)己烯衍生物。由于反應(yīng)產(chǎn)生的環(huán)己烯衍生物在受熱的情況下不穩(wěn)定，在溫度升高時可以通過逆DA反應(yīng)生成對應(yīng)的二烯和親二烯體。DA反應(yīng)的自修復(fù)系統(tǒng)具有簡單高效的特點，基于DA和逆DA反應(yīng)的自修復(fù)聚合物研究較多。

 

IPDI和DA二醇為原料制得淡黃色的WPU-DA乳液。為了滿足DA反應(yīng)的條件，將斷裂后的材料在130 ℃下熱處理30 min后再在65 ℃下熱處理24 h以評價材料的自修復(fù)能力。修復(fù)效率隨DA二醇含量增加而提升，DA二醇含量最高的WPU-DA-6樣品修復(fù)后可以得到92.5%的修復(fù)率。使用手術(shù)刀在WPU-DA-6膜上劃出的0.3 mm 深的裂紋經(jīng)過130 ℃下的5 min處理可以很好地自修復(fù)。為了改善DA鍵的引入對WPU機(jī)械性能產(chǎn)生的不利影響，F(xiàn)ang等在原來的基礎(chǔ)上引入了N-（2，3-二羥丙基）-馬來酰亞胺（MOH）或2-[N，N-雙（2-甲基−2-羥乙基）氨基]糠基（F-2OH），分別對應(yīng)制備出了M-OH 改性的WPU-M 和F-2OH改性的WPU-F乳液；再將WPU-M與WPU-F混合澆鑄成具有不同DA交聯(lián)密度的2K-WPU-DA-x薄膜，其中x 代表M-OH與F-2OH的物質(zhì)的量比；當(dāng)x 從0 增加到1，拉伸強(qiáng)度從1. 0 MPa 顯著增加到了21. 9 MPa；斷裂樣品經(jīng)過125 ℃ 30 min 的熱處理和65 ℃下4 h的熱處理后，自修復(fù)效率可達(dá)到95.2%。

 

DA反應(yīng)制備的WPU雖有良好的自修復(fù)效果，但需特定條件和額外熱量引入，這與未來智能材料的室溫快速自修復(fù)需求相違背。

 

2、 基于動態(tài)非共價鍵的自修復(fù)WPU

 

2.1 多重氫鍵

 

氫鍵通常表達(dá)成X—H···Y，其中X表示具有強(qiáng)電負(fù)性的X原子（質(zhì)子給體），X原子可以穩(wěn)定負(fù)電荷因此氫容易解離，Y表示具有孤對電子的Y原子（質(zhì)子受體），Y原子有較高的電子密度，容易吸引氫質(zhì)子。氫鍵的鍵能為25~40 kJ/mol，屬于弱的動態(tài)可逆非共價鍵，這個特性使得氫鍵在室溫下可以發(fā)生斷裂和重組。WPU普遍具有由N—H作為質(zhì)子給體和C=O作為質(zhì)子受體形成的氫鍵，但這些氫鍵多為單氫鍵，依靠這些單氫鍵不足以給WPU提供足夠的機(jī)械強(qiáng)度和快速且良好的自修復(fù)效果。為了解決這個問題，多重氫鍵是構(gòu)建室溫自修復(fù)WPU的優(yōu)選，可以提供更多交聯(lián)點，實現(xiàn)快速斷裂重組，從而增強(qiáng)機(jī)械性能和自修復(fù)能力。Peng等用PPG2000、IPDI和單寧酸（TA）制備了陽離子自修復(fù)WPU/TAx，其中x 代表WPU薄膜中TA的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。改性后的WPU具有更高的氫鍵密度。樣品WPU/TA5.1表現(xiàn)出32 MPa的拉伸強(qiáng)度和871%的斷裂伸長率。WPU/TA5.1被刀片從中間切割產(chǎn)生的劃痕在50 ℃條件下放置3 h可以接近完全修復(fù)。除了使用脲鍵形成的多重氫鍵外，2-脲基−4-嘧啶酮（UPy）也常用于在聚合物的主鏈、側(cè)鏈上引入四重氫鍵，以此為基礎(chǔ)構(gòu)建自修復(fù)聚合物。Fan等以PTMG、DMPA和IPDI為形成預(yù)聚物原料，通過二（1-羥基乙烯）二硒醚（DiSe-DiOH）和2-甲基-2-（1-（6 -甲基-嘧啶酮）-1，6-二脲基六亞甲基）-1，3-丙二醇在WPU鏈上引入二硒鍵和四重氫鍵，隨著UPy基團(tuán)含量的增加，材料的拉伸強(qiáng)度降低，因為UPy基團(tuán)在聚合物網(wǎng)絡(luò)中具有“增塑劑”作用。得益于可逆的四重氫鍵，斷裂樣品在室溫下愈合2 h后的力學(xué)性能可以恢復(fù)到初始樣品的83.9%。Yang等用PTMG、DMPA、IPDI、UPy和甲基丙烯酸羥乙酯（HMEA）合成了自修復(fù)光固化WPU-UxHy，其中x∶y對應(yīng)于UPy和HMEA的物質(zhì)的量比。通過調(diào)節(jié)分級氫鍵和強(qiáng)共價鍵之間的比例可以實現(xiàn)材料在剛度和韌性方面的良好平衡。氫鍵網(wǎng)絡(luò)的斷裂可以有效地實現(xiàn)能量耗散，有助于WPU 抵抗外力造成的破壞。WPU-U7H3可以在80 ℃下放置24 h實現(xiàn)劃痕的修復(fù)。

 

多重氫鍵可以強(qiáng)化WPU分子間作用，提升力學(xué)性能和自修復(fù)能力。但氫鍵體系容易受水分子影響，限制其在濕環(huán)境的使用，且部分引入多重氫鍵的原料合成復(fù)雜，成本較高。

 

2. 2 金屬配位

 

金屬配位鍵是典型的動態(tài)非共價鍵，鍵能介于范德華力和共價鍵之間，得益于配體和金屬離子獲取的便捷性，同時由于金屬配位鍵較為合適的鍵能，在給聚合物提供足夠強(qiáng)度的同時也可以實現(xiàn)更快的解離和重組以提供更好的自修復(fù)效果，所以將金屬配位鍵用于自修復(fù)聚合物領(lǐng)域是一個平衡機(jī)械強(qiáng)度和自修復(fù)效果矛盾的可行方法。Sheng等用聚己二酸丁二醇酯（PBA）、DMPA 和IPDI 為原料制備出WPU乳液WPUU-y，其中WPUU代表水性聚（氨酯-脲），y 代表樣品的編號。將WPUU-3乳液涂覆鐵片并干燥，再涂ZnCl2-乙醇溶液固化形成具有梯度離子分布的自修復(fù)WPU。涂層硬度達(dá)73.4 MPa，鉛筆硬度為4H。水促進(jìn)金屬配位鍵動態(tài)交換，加快自修復(fù)，60 ℃濕熱下12 h修復(fù)效率可達(dá)98%。劃痕在60 ℃下1 h 可實現(xiàn)自修復(fù)。Li 等以PTMG、DMPA、IPDI 為原料制備出WPU乳液，將得到的乳液和鋅氨絡(luò)合物（[Zn（NH3）4]2+）緩沖溶液共混制備出WPU-ZN-x 溶液，其中x 代表乳液中Zn2+與羧基的物質(zhì)的量比。作為較強(qiáng)交聯(lián)位點的配位鍵加強(qiáng)了分子鏈之間的相互作用，WPU-ZN-3 的拉伸強(qiáng)度和韌性達(dá)到7.26 MPa 和26.76 MJ/m3。WPU-ZN-3 樣品斷裂后在乙醇輔助下修復(fù)4 h后可以達(dá)到88.3%的修復(fù)效率，同時其斷裂表面上的裂紋也完全消失。

 

金屬配位鍵的引入可以增強(qiáng)WPU的機(jī)械強(qiáng)度，因為金屬離子與配體之間的配位作用可以作為有效的交聯(lián)點，同時使用的化合物通常是低成本和可商業(yè)化的，有利于降低生產(chǎn)成本。但金屬離子可能會與WPU乳液中的羧基離子發(fā)生強(qiáng)烈的相互作用，導(dǎo)致乳液粒子聚集和破乳，同時某些金屬配位鍵的自修復(fù)需要特定的環(huán)境（如高濕等）才可以達(dá)到較好的效果，這會限制金屬配位鍵交聯(lián)的WPU的應(yīng)用場景。

 

2.3 離子鍵

 

離子鍵由失去電子的陽離子和獲得電子的陰離子通過靜電相互作用形成，離子鍵的特點是無方向性和飽和性，同時相互作用的強(qiáng)度高于氫鍵。Yao等用柔性聚己內(nèi)酯二醇（PCL）和IPDI為原料制備WPU預(yù)聚體，以DMPA和聚（N-丙烯?；拾滨０罚∟AGA）和二乙醇胺（DEA）反應(yīng)得到的T 型擴(kuò)鏈劑OH-NAGA-OH作為親水?dāng)U鏈劑引入預(yù)聚體中，制得由陰離子和陽離子基團(tuán)組成的WPUx，其中x 代表OH-NAGA-OH與PCL二醇的物質(zhì)的量比。WPU2樣品的拉伸強(qiáng)度達(dá)58 MPa，同時表現(xiàn)出456 MJ/m3的高韌性，這說明離子鍵的引入對于增強(qiáng)WPU的力學(xué)性能有顯著作用；WPU2上的劃痕可以在50 ℃下放置24 h進(jìn)行修復(fù)，修復(fù)后劃痕基本消除。斷裂后的樣品在50 ℃下修復(fù)48 h后的力學(xué)性能可以恢復(fù)到初始樣品的90%。Ye 等以PTMG、2，2-二羥甲基丁酸（DMBA）和IPDI制備出WPU預(yù)聚體，然后引入N，N-雙（2-羥乙基）-3-氨基丙?；拾滨０罚∟AGAdiol），NAGA diol中的叔胺堿性中心和DMBA中的羧基離子相互作用，制備出具有發(fā)光特性的自修復(fù)發(fā)光型水性聚氨酯（LWPU）；斷裂的NAGA diol含量為4 mmol的LWPU2樣品在60 ℃下自修復(fù)24 h，力學(xué)性能可以恢復(fù)92.1%。由于叔胺基團(tuán)可以引起LWPU的光致發(fā)光，LWPU可以用于裂紋的早期檢測，樣品表面出現(xiàn)劃痕時，光致發(fā)光強(qiáng)度會增強(qiáng)，隨著表面劃痕的愈合，藍(lán)光發(fā)射會逐漸衰減，從而監(jiān)測裂紋情況，這豐富了基于離子鍵的自修復(fù)WPU的應(yīng)用場景。

 

離子鍵可以給WPU提供良好的自修復(fù)能力，但含有離子鍵的WPU對水較為敏感，這限制了其在高濕度環(huán)境或者水下應(yīng)用的潛力。

 

3、 基于多重動態(tài)共價/非共價的自修復(fù)WPU

 

弱動態(tài)鍵易重組，提升自修復(fù)效率，但不足以增強(qiáng)WPU機(jī)械強(qiáng)度。強(qiáng)動態(tài)鍵提供剛性，但自修復(fù)需更多時間。單一動態(tài)鍵難以兼顧自修復(fù)和機(jī)械強(qiáng)度。引入多種動態(tài)鍵是解決此矛盾的有效策略。在多重動態(tài)鍵構(gòu)成的自修復(fù)WPU中，較強(qiáng)的鍵可以支撐材料結(jié)構(gòu)并形成堅固的分子網(wǎng)絡(luò)，較弱的鍵在其中扮演犧牲鍵的角色，在受到外力作用時優(yōu)先發(fā)生斷裂，使外力更好地耗散以減緩材料的結(jié)構(gòu)崩潰從而提高材料的韌性。Zeng 等以PTMG、IPDI、DMPA、三羥甲基丙烷、二-（1-羥乙基）聯(lián)碲（DiTe-DiOH）為原料，合成了主鏈上含有二碲鍵的多功能WPU 化學(xué)交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)（DTe-WPU）；再通過在DTe-WPU分散體中添加鋅離子，制備出含有二碲鍵和離子鍵的雙交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)WPU（DTe-WPU-Zn-x，其中x 代表樣品中Zn2+與羧基物質(zhì)的量比）。DTe-WPU-Zn-4拉伸強(qiáng)度達(dá)39.35 MPa，鋅離子與聚合物鏈上的懸掛羧基形成強(qiáng)離子鍵從而提高了材料的力學(xué)性能；而相對較弱的二碲鍵則為材料提供了良好的自修復(fù)能力，斷裂的DTe-WPU-Zn-3樣品經(jīng)過乙醇和可見光處理90 min后，自愈合效率達(dá)84.42%，在愈合完成后材料表面的切口劃痕幾乎不可見。Han 等用PTMG、DMPA、IPDI、甘氨酰胺（GCa）制備出WPUGx（x 代表每摩爾WPU中GCa物質(zhì)的量），再把通過鋯酸四丙酯（TPOZ）、3-氨丙基三乙氧基硅烷（APTES）、冰醋酸（GAA）反應(yīng)得到的A-ZrO2添加到WPUGx中得到穩(wěn)定的WPUGx /A-ZrO2分散體，由該方法制備的WPU中包含了多重氫鍵和強(qiáng)動態(tài)共價鍵；該材料韌性達(dá)119.5 MJ/m3，同時，斷裂的樣品在70 ℃、相對濕度70% 的環(huán)境下加熱8 h 后愈合效率可達(dá)92.58%；WPUG2.0/A-ZrO2 涂層的表面劃痕在40 ℃下1 h 可以完全愈合?？梢姡嘀貏討B(tài)鍵為WPU提供了良好的機(jī)械強(qiáng)度和自修復(fù)能力。

 

4、 自修復(fù)WPU 涂層的應(yīng)用

 

4. 1 防腐涂層

 

自修復(fù)WPU中所引入的動態(tài)鍵如二硫鍵等被證明有助于增強(qiáng)涂層的防腐性能，Li等以PPG、IPDI、DMPA為原料，2-羥乙基二硫化物為擴(kuò)鏈劑制備了二硫鍵改性WPU（HWPU），HWPU涂層不僅在80 ℃下處理60 min可以實現(xiàn)表面劃痕的自修復(fù)，而且引入抑制劑后的涂層在3.5％NaCl溶液中浸泡50 d后低頻阻抗仍在108 Ω·cm2以上，二硫鍵和填料的協(xié)同作用可以顯著提高復(fù)合涂層的長期防腐效果。Yu等用PTMG、IPDI、DMPA合成預(yù)聚體，以DA加合物和六亞甲基二異氰酸酯三聚體擴(kuò)鏈劑制備出基于DA反應(yīng)的自修復(fù)PUDA，PUDA 涂層可以在110 ℃下40 s實現(xiàn)表面劃痕的自修復(fù)。除了快速的劃痕自修復(fù)能力，PUDA涂層也表現(xiàn)出良好的防腐性，PUDA涂層在經(jīng)歷損傷修復(fù)后由于涂層與金屬表面之間的黏合強(qiáng)度增強(qiáng)，顯示出比原始涂層更好的防腐性能。將自修復(fù)WPU用于防腐不僅可以通過動態(tài)鍵的作用增強(qiáng)涂層的長期防腐效果，還可以延長涂層的使用壽命。

 

4. 2 光學(xué)領(lǐng)域應(yīng)用

 

最近研究表明，WPU具有本征發(fā)光特性，將此特性和自修復(fù)結(jié)合，可以實現(xiàn)自修復(fù)WPU在發(fā)光涂料、LED路標(biāo)和光學(xué)防偽等領(lǐng)域的應(yīng)用。Yuan等通過PTMG、IPDI和DMPA共聚，以聚亞胺（PEI）為擴(kuò)鏈劑制備出羧基型水性聚氨酯（CWPU）材料兼具光致發(fā)光和自修復(fù)特性，PEI結(jié)構(gòu)中的伯胺、仲胺和叔胺基團(tuán)與WPU分子鏈形成的離子鍵和氫鍵賦予CWPU良好的自修復(fù)能力。CWPU用作涂層時擁有高于75%的可見光透過率，在此基礎(chǔ)上引入了碳量子點制備了WPU/CQs，涂覆在石英玻璃上的發(fā)光WPU/CQs涂層在受到紫外光激發(fā)時可以發(fā)出藍(lán)色熒光，表明自修復(fù)WPU 涂層在光學(xué)領(lǐng)域的良好應(yīng)用前景。Zhu等以PTMG、IPDI和DMPA為原料合成預(yù)聚體，引入了由3，3'-二硫代雙丙酰肼和水楊醛為原料合成的PD 擴(kuò)鏈劑，制備了含有不同動態(tài)鍵的自修復(fù)涂層WPU-PD，WPU-PD在紫外光照射下可以顯示出強(qiáng)烈的綠色熒光，同時該涂層在可見光范圍內(nèi)透過率約為80%，該自修復(fù)WPU涂層在光學(xué)防偽領(lǐng)域具有巨大的潛力。

 

5、 結(jié)　語

 

本征型自修復(fù)WPU可以通過引入不同的動態(tài)共價/非共價鍵制備，自修復(fù)特性使其在涂層領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用價值，如實現(xiàn)表面劃痕的快速修復(fù)等，這可以很大程度減少資源的浪費，同時，研究者已將自修復(fù)WPU涂層應(yīng)用研究拓展到多個領(lǐng)域，如防腐、光學(xué)防偽等。自修復(fù)WPU 涂層的研究仍面臨一些挑戰(zhàn)，例如，WPU的修復(fù)過程中引入的外部刺激有可能導(dǎo)致材料的結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，如何在保持WPU原有性能的同時實現(xiàn)快速自修復(fù)；WPU中引入的動態(tài)化學(xué)鍵對環(huán)境條件很敏感，如何優(yōu)化WPU在不同環(huán)境中的穩(wěn)定性；多重動態(tài)化學(xué)鍵的WPU可以在具備良好機(jī)械性能的同時保持較高的自修復(fù)效率，但多重化學(xué)鍵的WPU的合成方法一般較為復(fù)雜，如何實現(xiàn)可規(guī)?；a(chǎn)。未來的研究需要在分子設(shè)計、材料合成和應(yīng)用開發(fā)等方面進(jìn)入更深入的探索。對于聚氨酯同時進(jìn)行水性改性和自修復(fù)改性時，水性改性可能會影響聚氨酯的自修復(fù)性能，因為水性改性過程中使用的水溶性增稠劑或水可能會干擾自修復(fù)機(jī)制中的化學(xué)反應(yīng)，由于在聚氨酯預(yù)聚體分散于水的過程中，水也參與擴(kuò)鏈，自修復(fù)改性中使用的某些化學(xué)鍵或添加劑可能與水性改性中的水不相容，所以在工藝路徑上需要特別設(shè)計以確保兩者的相容性。自修復(fù)WPU作為一種具有巨大應(yīng)用潛力的智能材料，通過不斷的研究和創(chuàng)新，其有望在柔性電子、生物醫(yī)學(xué)、智能材料等領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)更多的突破。