自修復聚合物的出現，有效延長了塑料制品的使用壽命，還在一定程度上減少了資源的浪費。一般而言，熱固性材料的自修復過程可分為兩個階段：（1）材料在損傷表面實現接觸；（2）通過固化等反應實現修復。常見的自修復可以分為兩類：外植型和本征型。外植型自修復聚合物，其修復劑在損傷出現后可以迅速流動到損傷處并實現固化，但由于粘接力、機械強度的不同或特定環境下持續的損傷，修復后的材料性質無法交聯材料相比。而本征型自修復聚合物則可實現由交聯到流動的轉變從而進行修復，其中往往需要一定的外界刺激如加熱、氧化/還原、pH等，光修復體系由于更環保可控程度更高而受到越來越多的關注。
近日，澳大利亞蒙納士大學的George P. Simon和Kei Saito通過引入光可逆二聚作用，使環氧聚合物實現從硬交聯結構到可流動狀態的轉變，這有利于損傷的修復以及交聯結構的再固化。該研究先合成了帶有蒽和胺基結構的化合物，后利用蒽結構的[4+4]環加成得到二胺化合物，最后通過該二胺化合物與商用環氧進行固化得到交聯結構。由于光可逆環加成的作用，可通過紫外光對該交聯結構進行性能的調節，如玻璃化轉變溫度Tg的可控調節、聚合物網絡的解交聯及再交聯、機械性能的調控等等。利用紅外、紫外、DSC、GPC、NMR及其自修復的機理等進行了較為詳細的研究，相關成果以題目為“Light-Healable Epoxy Polymer Networks via Anthracene Dimer Scission of Diamine Crosslinker”的研究論文發表在《ACS Applied Materials & Interfaces》上。
【圖文解析】
圖1 光可逆環加成作用及其交聯網絡合成示意圖
表1 光照前后的玻璃化轉變溫度的比較
四種交聯網絡經254nm波長照射后發生解交聯，利用DSC對照射前后進行掃描。
圖2 光照前后的紅外譜圖比較
按次序分別為AMAD/DER332、APAD/BDE、APAD/P6DE及APAD/P10DE，黑色線為光照前，紅色線為光照后。
圖3 解交聯與再交聯過程的監控
由于光可逆環加成的作用，使得交聯網絡中的共軛結構發生變化，為更好觀察該過程，利用紫外對特定波長進行檢測。(a)為解交聯過程，以254nm波長照射；(b)為再交聯過程，以365nm波長照射，從上往下分別為AMAD/DER332、APAD/BDE、APAD/P6DE及APAD/P10DE。
圖4 光照后網絡結構完整性的表征
將聚合物置于DMF溶液中，并進行光照使其溶解，以固體質量變化百分比與溶液的GPC對網絡結構的完整性及溶解進行評價。條形圖按次序為AMAD/DER332、APAD/BDE、APAD/P6DE及APAD/P10DE。GPC左圖為光照前，右圖為光照后。由于存在未固化或部分反應而形成預聚物仍然可溶，因此該評價方式存在一定的系統誤差。
表2 聚合物在不同狀態下的維氏硬度（Vickers hardness）
圖5 自修復性能比較
以APAD/P10DE為例子，對同一區域進行多次的劃傷/修復，第一次劃傷的寬度為16μm，第二次為28μm。
總結與展望
通過引入光可逆環加成作用，使商用環氧樹脂得到光修復性質。由于該二聚作用處在交聯點，因此聚合物可由硬變軟甚至可流動，當損傷處被再次填充時又可重新形成交聯網絡，修復效果好，該自修復過程得到驗證。此外，較高的硬度與玻璃化轉變溫度使該聚合物可用于商用涂料。目前正在進行進一步的工作，以確定在多大程度上可以實現這一概念，使聚合物網絡具有更大的潛在性能和進一步的可能應用。
