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聚合物材料由于质轻、高强、易加工、易功能化等优点而被广泛应用于航空航天、电子电器、汽车制造、建筑工程、运动器件等各个领域。然而,在成型加工或使用过程中,聚合物材料会因受强外力或剐蹭等产生局部损伤或微裂纹,这些微裂纹扩展又会引发宏观裂纹出现,影响材料的整体性和力学性能,导致材料安全性下降、使用寿命缩短。受生物体损伤-自愈合机制的启发,自修复材料应运而生,其由于具有损伤后自愈合的功能,而备受关注。依据是否需要添加修复剂可将自修复材料分为两大类:一是靠添加微胶囊、微脉管等外援型修复剂实现修复功能的外援型自修复材料,二是基于可逆共价键/超分子作用的本征型自修复材料。外援型自修复材料由于使用树脂体系广、可设计性强等特点发展很快,其核心技术是修复剂微胶囊。目前,修复剂微胶囊的制备主要采用传统的原位聚合法和界面聚合法,以上两种方法存在制备过程繁琐、反应时间长、影响因素多,且对乳液稳定性要求高等问题。此外,传统的单腔微胶囊难以实现多次修复。而本征型自修复材料可通过可逆作用实现多次修复,且结构设计性强,但仍存在基体力学性能较差、可逆作用单一、修复需要加热或UV等外界刺激等缺点和不足。针对修复剂微胶囊制备方法的局限性和本征型自修复材料存在的不足,本论文围绕微胶囊的高效制备反应、微胶囊及自修复聚合物结构设计开展了一系列研究,主要内容如下:一、探索高效的微胶囊制备新方法（1）提出了将点击反应与Pickering乳液模板相结合的高效修复剂微胶囊制备方法,简化了制备工艺、缩短了反应时间将高效的巯基-异氰酸酯点击反应与Pickering乳液模板相结合,实现了对烯类物质的快速包覆。采用三羟甲基丙烷三（3-巯基丙酸酯）（TMMP）、异佛尔酮二异氰酸酯（IPDI）、三烯丙基异氰脲酸酯（TTT）混合液作为分散相,水解的聚甲基丙烯酸缩水甘油酯（PGMA）粒子的水分散液作为连续相,乳化后,加入三乙胺（TEA）催化TMMP-IPDI迅速反应,制备得到以聚硫氨酯为囊壁、TTT为芯材的微胶囊。提出并验证了微胶囊的形成机理,对微胶囊的形貌、粒径、化学结构、芯材反应活性、芯材含量等进行了表征,系统研究了影响微胶囊粒径和芯材含量的因素,初步考察了TTT微胶囊的修复性能。研究结果表明,由于硫醇点击反应的正交性和高效性,在碱催化下硫醇选择性地与异氰酸酯反应而使烯得到包覆,且微胶囊制备时间可缩短到10 min;通过调节乳化剂浓度和芯材/壳层单体比例,可制备粒径分布在110238.8μm、壁厚在836μm、芯材含量高达67.8%的一系列微胶囊。向裂纹处注入TMMP和光引发剂时,自修复涂层表现出一定的修复能力。此外,这种高效的点击反应适用于多种烯类修复剂的包覆。采用TMMP、IPDI和TTT混合液作为Pickering乳液的分散相,将反应条件换成紫外光引发,TMMP选择性地与TTT发生高效聚合反应成功实现对高活性组分异氰酸酯的包覆。微胶囊制备可在10 min内完成,极短的制备时间降低了异氰酸酯与水发生副反应的概率,从而保证了微胶囊较高的芯材含量。通过对不同结构硫醇制备的微胶囊壳层形貌进行研究,筛选出合适结构的硫醇单体,并揭示了IPDI微胶囊的形成机理。对所得微胶囊的形貌、粒径、化学结构、芯材反应活性、芯材含量进行表征,系统研究了影响微胶囊粒径和芯材含量的因素。此外,自修复实验表明IPDI微胶囊有望作为单组分修复剂应用于抗腐蚀涂层。（2）提出了悬浮聚合体系中点击反应制备环氧固化剂微胶囊的高效方法以聚乙烯醇（PVA）为稳定剂,采用紫外光引发的巯基-烯点击反应制备了1-苄基-2-甲基咪唑（1B2MZ）固化剂微胶囊。考察了稳定剂浓度和分散相粘度对固化剂微胶囊粒径的影响,研究了固化剂微胶囊对环氧树脂的固化机理,对环氧/咪唑双组份微胶囊的固化行为和自修复能力进行了评估。研究结果表明,巯基-烯点击反应可在20 min内实现1B2MZ的包覆,1B2MZ微胶囊与1B2MZ具有相似的环氧固化能力,可在100oC、1 h内完全固化环氧E-51。锥形双悬臂梁（TDCB）断裂实验结果显示,含有15%环氧微胶囊和3.5%咪唑微胶囊的环氧树脂在100oC修复12 h后,修复效率可达到66.2%。（3）提出了利用聚合物粒子稳定的反相Pickering乳液凝聚制备微胶囊的新方法采用聚（苯乙烯-丙烯酸正丁酯-丙烯酸）（P（St-co-nBA-co-AA））聚合物粒子和Span 80作为共稳定剂,制备了辛醇包水的反相Pickering乳液,通过对乳液体系加热,使乳液发生聚集,制备了一种多壁空心微胶囊,有望实现微胶囊型自修复材料的多次修复作用。从稳定剂粒子的表面电荷、化学组成和玻璃化转变温度（Tg）等多个角度揭示了多壁空心微胶囊的形成机理,研究了共稳定剂Span 80用量、热处理时间和温度对微胶囊形貌的影响。研究结果显示,聚合物粒子的组成是形成多壁空心微胶囊的关键,只有合适的St/nBA配比才能使油包水乳液在加热过程中发生乳液滴的凝聚而形成多壁微胶囊;保持聚合物粒子用量不变的情况下,增加Span 80用量,可使微胶囊尺寸减小、空腔数量减少;热处理温度选在聚合物粒子Tg附近,且处理时间为5 min的情况下,更利于得到闭孔且球形度好的多壁空心微胶囊。二、设计了集成氢键与动态金属配位键的多重修复体系,对其合成制备方法以及影响因素进行了深入研究将具有组装能力的苯基三酰胺（BTA）结构引入聚合物中,结合咪唑/Zn2+动态配位作用,发展了一种同时含有BTA组装单元和动态金属配位作用的新型自修复材料。采用可逆加成断裂链转移（RAFT）聚合合成了一种以BTA为中心、侧链为丙烯酸正丁酯（nBA）和咪唑功能化的丙烯酸酯（IMZa）共聚的三臂聚合物（star-imidazole containing polymer,S-ICP）。研究了聚合物组成、结构、组装特性以及金属络合物的组装性能、力学性能及自修复性能。结果表明,聚合度较低的S-ICP的组装发生的更快,组装结构更明显;S-ICP/Zn2+的络合物可组装成较短的纤维结构。配体/金属（L/M）配比对材料的力学性能具有显著影响,改变L/M值可实现材料在塑料和弹性体之间转变。高分子量可提升材料的力学性能和自修复性能,单臂聚合度达到53材料才具有较好的力学性能;单臂聚合度为71的金属络合物室温条件下的自修复性能优异,拉伸性能在修复2 h后即可完全恢复。