解决PLA韧性与多功能性问题的研究：呋喃与马来酰亚胺之间的反应

近年来，由于人们对环境问题的日益重视，开发生物质高分子越来越受到研究者的关注[21-23]。其中，PLA作为少有的既属于非石油来源又属于生物可降解材料及其良好的生物相容性等优点，是目前被广泛研究的明星材料之一。PLA具有脆性等不足之处，为了改进PLA的韧性，通过共混与PLA相容性较好的第二组分，形成能明显对增韧有益的相分离结构；共聚引入柔软大分子进入PLA链段等。这些都是有效对PLA增韧的手段，但目前很少有研究报道在改进PLA韧性的同时，赋予PLA多功能性的研究。

另一方面，自修复高分子能够对自身受到的物理创伤自行修复，这大大增加了材料的耐久性、安全性和使用寿命。这对提高资源利用率和减轻环境负担都有不可忽视的作用。呋喃与马来酰亚胺之间的DA反应被广泛用于高分子的合成中，特别是具有高性能的高分子，如室温自修复高分子[164-166]。因为DA反应是一种可逆反应，并且正反应无需溶剂、催化剂，反应条件也非常温和并且无副产物。正反应在低温下进行，逆反应在高温下或者外力作用下进行。所以，被破坏的聚合物网络可以通过这种DA反应进行修复[40，64]。

在PLA中通过DA反应引入可逆的交联点有效改善PLA韧性的同时，赋予PLA高性能的手段，如自修复性和形状记忆功能。因为这种可逆的交联结构是通过共价键构成，对于形状记忆方面，可为形状回复提供足够的回复力，保证形状记忆高分子具有良好的形状保持率和形状回复率。(www.xing528.com)

目前，大多数关于SMP的研究还是基于非生物质的自修复高分子材料和形状记忆材料之上[167-171]，或者是同时拥有两种性能的非生物质材料[41]。但是基于DA反应的PLA基自修复材料或形状记忆材料的相比报道却很少。交联PLA具有比如耐热、耐溶剂、高强度、韧性的改进等，但是传统的交联PLA有一个普遍的问题，就是交联PLA的可加工性和再加工性不理想。因为大部分的PLA交联聚合物都依靠多功能团的多元醇或多元酸构建而成，具有星形结构嵌段共聚物为单元形成具有网络结构的高分子，以致它们在一般PLA的加工温度下（T m以上）仍然很稳定，是典型的热固性高分子。若进一步提高温度则破坏网络化学键的可能性增加，这大大限制了交联PLA的应用。对于通过DA可逆化学交联点来说，可逆交联点为聚合物提供了高温下的可塑性，但常温的使用温度下却保持着热固性高分子的优异性能，如耐溶剂、高强度和韧性等；同时，可逆交联点为聚合物提供了多次回收利用和改变固有形状的可能性。在前面的研究中，通过一种简单的合成方法制备了基于DA反应的生物质自修复材料PFS/M。原料为来源于纤维素的HMF，通过还原反应得到可用于高分子合成的BHF单体。通过BHF与SA的缩合反应得到主链上具有呋喃基团的聚合物PFS，值得一提的是，PFS的两个聚合物组分都可以从生物质中获得。最后经过PFS与M2的交联反应得到自修复网络聚合物PFS/M。这种聚合物具有可控的力学性能和优异的自修复性能。因此，考虑将PFS链段引入PLA会是一种有效赋予PLA高性能的手段，如可控的力学性能、自修复性能和形状记忆功能等。