Page 37 - 《精细化工》2022年第3期
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第 3 期                      刘   超，等:  基于可逆共价键自修复聚氨酯的研究进展                                  ·459·


            性具有重要影响。LI 等         [47] 基于动态二硫键合成了自              知，因而设计解离和降解后产物生物相容性好的自
            修复聚氨酯（AL-PU），并以 AL-PU 为基体构建了                       修复聚氨酯，并深入探究其产物结构与生物毒性和
            自修复电子皮肤。研究发现，体系中动态芳香二硫                             代谢水平的对应关系成为未来研究的重点。
            键不仅具有自我修复的能力，还具有消除自由基的
            抗老化功能；同时，电子皮肤可以在碱性溶液                               3   结束语与展望
            （pH=14）中降解回收，实现环保和可持续发展。
            YING 等   [48] 通过一锅合成法制备了含多分散硬段、                        基于可逆共价键自修复聚氨酯材料的出现可以
                                                               极大地延长产品的使用寿命，减少资源浪费，在涂
            疏水软段和动态芳香二硫键的聚氨酯（BS-PU），向
            其中加入镓铟锡合金液态金属，制备了一种自修复                             层、柔性电子和生物医学等领域有广泛的应用潜力。
                                                               但是距离其实际应用仍面临诸多问题亟待解决，主
            电子皮肤。研究发现，制备的电子皮肤具有优异的
                                                               要有：
            疏水性和自修复性能，在水中浸泡 3 d，其形状、微
                                                                  （1）材料的自修复效率与分子链的运动能力密
            观结构和导电性能均能保持稳定。此外，将浸湿的
                                                               切相关，而材料的力学强度依赖于分子链的刚性，
            导线经过切割和自我修复过程后，其机械强度和导
            电性能均可以完全恢复。                                        因而开发兼具优异自修复性能与机械性能的材料是
                 自修复聚氨酯在柔性电子领域具有广泛的应用                          其面临的问题。
                                                                  （2）大部分本征型自修复聚氨酯材料都需要外
            前景，但其本身电学性能较差且导电材料通常不具
                                                               界条件（光照、高温、pH 或氧化剂/还原剂等）刺
            备自修复功能，从而对其柔性电子器件的性能造成
                                                               激才能进行自修复，该类响应条件严苛且容易对材
            极大的限制。因此，未来应致力于将导电材料以沉
                                                               料本身造成二次伤害（如：加热会导致损伤外围因
            积、嵌入或化学修饰等方法与自修复聚氨酯基材进
                                                               受热发生变形；紫外光照射导致材料内部不饱和键
            行组装，从而研发出具有优异导电性能的自修复聚
                                                               断裂，材料性能急剧降低），从而很大程度上限制了
            氨酯。
                                                               其应用范围，因而修复条件是其面临的问题。
            2.3   生物医学领域
                                                                  （3）自修复功能单体价格昂贵，导致其生产成
                 聚氨酯因其具有耐磨、成本低廉、耐化学稳定
                                                               本较高，因而开发廉价的功能单体是其面临的问题。
            和生物相容性好等性能使其广泛地应用在生物医学
            领域   [49-50] 。但是，生物医学材料在使用过程中难免                       （4）原料来源严重依赖石化资源，且其产品难
                                                               以自然降解，废弃后对环境造成极大污染，因而开
            因外力、拉伸/压缩或温度等作用影响而发生损伤或
                                                               发可降解的聚氨酯材料是其面临的问题。
            破裂，从而给患者生命健康造成极大危害。赋予生
                                                                   基于以上问题与前人研究结果，未来基于可逆
            物医学材料自修复功能不仅能延长其使用寿命，而
                                                               共价键自修复聚氨酯的开发可望从以下几方面重点
            且对于保障其应用安全性具有重要意义。LIN 等                     [51]
                                                               研究：
            利用醛基封端的聚氨酯（DFPU）和壳聚糖上的氨基
                                                                  （1）将多重可逆非共价键或纳米填料与可逆共
            （CS）发生席夫碱反应，制备了具有可生物降解的
                                                               价键同时引入聚氨酯体系中，有望在提升其自修复
            自修复冻凝胶(CS-PU)。研究发现，CS-PU 具有优异
                                                               性能的同时提升其机械性能。
            的自修复性能和细胞增殖能力，将神经干细胞
                                                                  （2）开发新的自修复结构单元或通过配位作用
            （NSCs）放入 CS-PU 培养 7 d，发现其细胞活力为
                                                               降低自修复单元解离/重组所需的活化能，以获得温
            空白对照的 571%。此外，该冻凝胶具有良好的可降
                                                               和条件下实现自修复功能的体系。
            解能力和可注射性能，将 CS-PU 注入大鼠体内 28 d                         （3）利用生物质材料绿色环保、节能减排、原
            可完全降解。EOM 等        [52] 基于动态芳香二硫键合成了
                                                               料可再生的特点，寻求具有自修复功能的生物质原
            自修复碳酸盐型聚氨酯（C-IPSS）。研究发现，C-IPSS
                                                               料，开发具有自修复功能的生物质聚氨酯材料。
            具有良好的生物相容性和自修复能力，将 C-IPSS 浸
                                                                   上述问题的解决将有助于推动自修复聚氨酯的
            入细胞培养皿中，发现 C-IPSS 对细胞的毒性可忽略
                                                               开发与应用拓展，以快速实现其产业化与实际应用
            不计。此外，将 C-IPSS 植入大鼠体内 12 周，也没
                                                               的需求。
            有明显的发炎现象。
                 随着聚氨酯材料在生物医学领域应用愈加广                           参考文献：
            泛，其生物毒性和可生物降解性也受到研究者的广                             [1]   QIAN Y, DONG  F, GUO L,  et al. Terpene  derivative-containing
            泛关注。但自修复聚氨酯材料在完成自我修复过程                                 silicone two-component waterborne polyurethane for coatings[J].
                                                                   Progress in Organic Coatings, 2021, 153(6): 106137-106146.
            中会经历分子链段的解离和重组，且在生物体内发                             [2]   JIA Y P, SUN R Z, PAN A M, et al. Flexible and thin multifunctional
            生降解，而其解离产物和降解产物对细胞的毒性未                                 waterborne polyurethane/Ag film for high-efficiency electromagnetic
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