PFS/Mx的自修复机制：保障系统稳定性

对PFS/M x的自修复和氯仿溶剂修复性能进行研究。力学测试结果发现，M 2分子结构对PFS/M的自修复性产生显著的影响。如图4-22，通过1和4交联的PFS/M都显示出较低的自修复性，可以推测短烷烃结构和苯环结构对自修复起到阻碍作用，但当通过短烷烃结构交联的PFS/M经过氯仿溶剂修复和修复率却能够得到明显的提高。PFS/M x的修复率通过拉伸测试测定，并归纳于图4-23中。所有的PFS/M x-2/1样品都没有表现出自修复的能力。但PFS/M2-6/1和PFS/M3-6/1的自修复率分别达到72%和74%。部分PFS/M x-3/1和PFS/M x-4/1样品仅有较弱的自修复性，剩余都不能自修复，或是修复效果不理想以致难以进行拉伸实验。修复性对F/M比的依存性与之前研究基本一致。在PFS/M x-3/1的样品中，仅有通过3交联的样品能够进行自修复，虽然自修复和氯仿溶剂修复实验的修复率都很低。对于4和5，只有当F/M比为6/1时，PFS/M4-6/1和PFS/M5-6/1才显示出比较弱的自修复性。

图4-22　应力-应变曲线为（a）自愈合PFS/M-6/1和（b）氯仿愈合PFS/M-6/1，连续5天，以及与原始样品的曲线

图4-23　自修复和氯仿溶剂修复的PFS/M样品修复5天后的修复率

表4-9　在室温下自修复5天后PFS/M x的力学性能

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续表

a自修复；b通过氯仿修复。

正如所期待的，PFS/M x的氯仿修复比自修复更加有效。氯仿使得断面膨胀，并使断面相互靠近，促进了断面之间的连接。特别是对于PFS/M1-4/1和PFS/M1-6/1，氯仿修复的修复率明显增加，相对于自修复的2%和9%，分别上升到15%和60%。但对于PFS/M5和PFS/M4，氯仿的修复促进作用却不明显，表明M 2分子结构仍然对修复效果起到至关重要的作用。

另一方面，PFS/M2-6/1和PFS/M3-6/1显示出非常优异的自修复性能。自修复实验结果表明通过2和3交联的PFS/M x的自修复率要明显高于通过1和4交联的PFS/M x。这与之前的DA反应程度结果一致。如之前提到的，具有柔软分子结构的2和3相较4和5，能够更好地在PFS分子之间架桥。值得注意的是，通过5交联的PFS/M x，虽然表现出较高的DA反应程度，但自修复率却较低。这表明DA反应的程度主要受M 2的分子长度影响，在聚合物内的狭窄空间内比较容易连接到自由呋喃基团上。然而断面之间的DA反应对分子运动性有更高的需求，在聚合物内能够顺利反应的5，由于刚性的分子结构，难以跨过两个断面之间的距离顺利连接另一断面的PFS上的自由呋喃基团。

对于通过1交联的PFS/M x，氯仿明显提高了其修复率。1的分子结构属于短的烷烃链结构，通过氯仿浸润断面，使得断面相互接触更紧密，自由呋喃和马来酰亚胺之间距离缩短从而更容易进行连接。然而没有氯仿辅助的自修复条件下，修复率就明显下降。对于具有长烷烃结构的2和3，自修复的效果比较理想，这些都表明拥有柔软的长链结构的M 2分子是设计合成自修复材料的理想选择。