聚氨酯作为一种广泛应用的高分子材料，虽具有诸多优良性能，但在实际使用中易受损害，导致性能下降乃至报废，加剧能源与环境问题。同时，现有自修复聚氨酯存在自修复性能依赖外界刺激、机械性能与自修复性能难以平衡以及生物基聚氨酯力学性能不足等问题。 近日，湖北理工学院公布一项专利，一种可自修复的蓖麻油基聚氨酯及其制备方法与应用。专利号为 202411457009.5，申请人为湖北理工学院，发明人包括卢小菊、孟鸳、杨翔宇、张定邦、汪召豪等。 蓖麻油基聚氨酯制备方法包含三步：首先合成蓖麻油基硅烷（SCO），即在充满氩气的样品瓶中加入蓖麻油、巯丙基三甲氧基硅烷及安息香二甲醚光引发剂（质量占比 1% - 4%），经紫外灯（300 - 400nm，1200 - 1500mW）照射过夜反应；接着以聚己内酯为软段、异佛尔酮二异氰酸酯为硬段、丁二酮肟为扩链剂、蓖麻油基硅烷为交联剂，在二月桂酸二丁基锡催化下，于 75 - 80℃反应 4 - 6h 制备蓖麻油基聚氨酯（DSCPU）；最后将其倒入纺锤形聚四氟乙烯模具，在 50 - 70℃真空干燥 10 - 24h，去除残留溶剂得到产品，且原料质量比为蓖麻油：巯丙基三甲氧基硅烷：异佛尔酮二异氰酸酯：聚己内酯：丁二酮肟 = 1.56 - 6.22:0.98 - 3.92:8:8 - 15:1.97（优选 1.56:0.98:8:15:1.97）。 该成果有效解决了现有问题。分子结构中的蓖麻油基硅烷形成双重交联，增强了机械性能；聚己内酯软段提升生物相容性与耐水性；大量动态肟 - 氨基甲酸酯键提供优异自修复性；有机 - 无机杂化结构增强耐水耐热性。制备工艺简单、成本低且可大规模生产，所得聚氨酯材料可广泛应用于生物医学、电子设备、纺织品、涂料等众多领域，为材料科学的发展提供了有力支持，推动相关行业技术进步。 1. 蓖麻油基硅烷（SCO）的合成 在充满氩气的样品瓶中，按特定质量比加入蓖麻油、巯丙基三甲氧基硅烷以及适量安息香二甲醚光引发剂（其在混合物中的质量占比为 1% - 4%），获得第一混合物。例如在实施例 1 中，加入 1.56g 蓖麻油、0.98g 巯丙基三甲氧基硅烷和 0.08g 安息香二甲醚。 将装有第一混合物的样品瓶置于波长为 300 - 400nm（实施例中多为 365nm）、光强度为 1200 - 1500mW（实施例中多为 1400mW）的紫外灯下照射，过夜反应后得到蓖麻油基硅烷（SCO）。 2. 蓖麻油基聚氨酯（DSCPU）的制备（一锅法） 按质量比准确称取二月桂酸二丁基锡（0.1 - 0.2mL，实施例中多为 0.1mL）、异佛尔酮二异氰酸酯、聚己内酯、合成的蓖麻油基硅烷以及丁二酮肟，混合获得第二混合物。如实施例 1 中，将 0.1mL 二月桂酸二丁基锡、8g 异佛尔酮二异氰酸酯、15g 聚己内酯、上一步合成的蓖麻油基硅烷以及 1.97g 丁二酮肟混合。 在反应过程中，添加 2 - 丁酮作为溶剂调节反应体系至质量浓度为 25 - 35%（实施例中多为 30%）。 将第二混合物在 75 - 80℃反应 4 - 6h（实施例中不同情况有不同反应温度和时间组合，如实施例 1 为 75℃反应 5h，实施例 2 为 80℃反应 4h 等），至异氰酸酯基团达到理论值，即获得含有大量肟氨酯单元和硅氧烷单元的蓖麻油基聚氨酯（DSCPU）溶液。 3. 可自修复的蓖麻油基聚氨酯薄膜 将上述制备的蓖麻油基聚氨酯（DSCPU）溶液倒入定制纺锤形聚四氟乙烯模具中。 然后将模具置于 50 - 70℃（实施例中多为 60℃）真空环境下，罩上干燥 10 - 24h（实施例中多为 12h），去除残留溶剂，得到无气泡的一定厚度（如 0.4mm）的蓖麻油基聚氨酯（DSCPU）薄膜。如实施例 1 中得到的薄膜记为 DSCPU5，实施例 2 中得到的薄膜记为 DSCPU10 等，不同实施例通过改变原料用量来制备不同特性的薄膜产品。 1. 动态肟 - 氨基甲酸酯键的作用 这种聚氨酯分子结构中含有大量的动态肟 - 氨基甲酸酯键，它就像是一个个小 “开关”。在正常情况下，这些键保证了材料具有一定的强度和稳定性，让聚氨酯能正常使用。 当聚氨酯材料受到损伤，比如出现划痕或者断裂时，这些动态肟 - 氨基甲酸酯键就开始发挥神奇的作用啦。它们可以在室温下发生动态可逆的裂解 - 交换反应，就好比键 “断开” 又重新 “连接”，使得分子链能够在一定程度上自由移动，去填补损伤的部位。就像一群小工人，哪里坏了就去哪里修补，从而让材料实现自修复。从实验中可以看到，像 DSCPU 系列薄膜在室温下放置一段时间后，划痕会变窄甚至消失，这就是动态肟 - 氨基甲酸酯键在起作用，让材料自己慢慢 “愈合” 伤口。 2. 双重交联结构的辅助 一方面，蓖麻油的多羟基结构在合成过程中形成内交联，就像是在材料内部搭建了一个稳固的 “骨架”，让分子链之间连接得更紧密，增强了材料的机械性能，使材料在受损时不容易完全崩塌，为自修复提供了一个稳定的基础。 另一方面，蓖麻油基硅烷（SCO）侧链引入的大量硅氧烷基团在成膜过程中发生水解形成硅羟基（Si - OH），进而缩合形成 Si - O - Si 结构，以及在聚氨酯内部形成聚硅氧烷，这就像是在 “骨架” 上又加了一些 “加固件”。这些结构不仅增强了材料的强度，而且在材料受损时，它们也能帮助分子链更好地调整位置，促进自修复过程。例如，从 DSCPU 薄膜的截面修复实验中可以发现，即使薄膜从中间剪断，在一定条件下也能迅速粘合，这就得益于双重交联结构对分子链的作用，让它们在损伤后能够快速重新组合，实现修复。