智能熱敏聚合物是一種能夠?qū)ν饨鐪囟鹊淖兓l(fā)生預(yù)定響應(yīng)的高分子材料，也就是說，外界溫度的變化促使聚合物的微觀結(jié)構(gòu)發(fā)生預(yù)定的響應(yīng)，從而使聚合物特定的宏觀性能隨之發(fā)生相應(yīng)的變化。屬于智能材料的一種。智能熱敏聚合物是一種聚氨酯材料，其智能熱敏性表現(xiàn)在；當(dāng)外界溫度發(fā)生變化時，其透濕性能也發(fā)生相應(yīng)的變化，尤如人體皮膚一樣，能隨著外界溫濕度的改變而調(diào)節(jié)。特別是，通過分子設(shè)計，可以將透氣性能發(fā)生變化的溫度段控制在室溫范圍內(nèi)，更加拓展了智能熱敏聚氨酯在紡織、醫(yī)藥、環(huán)境保護(hù)等領(lǐng)域的應(yīng)用。 　　智能熱敏聚氨酯的研究和發(fā)展1992年，Horii等人在日本申請專利，聲稱發(fā)明了一種聚氨酯高聚物，具有0～60℃的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度，制成薄膜用于紡織品，可在玻璃化轉(zhuǎn)變溫度段通過調(diào)節(jié)透濕量來控制身體汗液向外界的蒸發(fā)量。這是至今所發(fā)現(xiàn)的有關(guān)智能熱敏聚氨酯的第一個公開報道。 　　1993年，其中一位發(fā)明人，三菱重工（MHI）的Hayashi在JournalofcoatedFabrics上發(fā)表文章介紹了一些高透濕聚氨酯材料的微觀結(jié)構(gòu)，并測試了材料的透濕性能，結(jié)果在10～40℃的溫度范圍內(nèi)，該材料的透濕量隨溫度增加了近3倍。作者的解釋是：當(dāng)溫度升高至在玻璃化轉(zhuǎn)變溫度時，由于分子鏈微布朗運(yùn)動驟然加劇，導(dǎo)致自由體積急劇增大，從而為水蒸汽的通過提供更多的途徑，致使該聚氨酯材料透濕量迅速增加；而當(dāng)溫度降低到Tg以下時，分子鏈微布朗運(yùn)動減慢，該材料的透溫量就會隨之減小。因此賦予了該材料透濕性能隨外界溫度的變化而變化的智能特性。 　　1998年，Diaple公司，MHI在美國紐約成立的公司，宣稱開發(fā)了用作室外服裝的智能織物。該織物復(fù)合了一層極薄的無孔的聚合物膜，低溫時該聚合物的分子鏈排列緊密，能夠阻止人體內(nèi)水蒸汽和熱量的向外傳遞，因而達(dá)到了保暖的作用；當(dāng)溫度升高到預(yù)定的范圍時，分子鏈運(yùn)動驟然加劇，導(dǎo)致自由體積急劇增大，從而為人體內(nèi)水蒸汽和熱量的排出提供更多的機(jī)會，這樣就有助于防止在服裝內(nèi)的微環(huán)境中產(chǎn)生不舒適和發(fā)粘的感覺。 　　2001年3月，美國軍隊(duì)的士兵及生化實(shí)驗(yàn)室宣稱設(shè)計了一種陸海兩棲服裝。在水里，該服裝可隔絕水接觸到皮膚并保持體濕，一旦脫離水，該服裝特殊的微觀結(jié)構(gòu)的變化又可使汗液及時排出。這是智能熱敏聚氨酯的又一個應(yīng)用報道。 　　然而，事情總是在變化的。2002年8月，香港理工大學(xué)紡織與制衣學(xué)系胡金蓮博士研究小組通過對Diaple織物透濕性能的研究發(fā)現(xiàn)，該織物的透濕性能在其Tg范圍內(nèi)并沒有發(fā)生特殊的變化。相反，當(dāng)我們根據(jù)ASTME96－00標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)用公司計算透濕量，以消除蒸汽壓隨溫度的增加而增加對透濕性能的影響時，發(fā)現(xiàn)，織物的透濕量隨溫度的增加呈略微下降的趨勢。 　　緊接著，2002年10月，美國軍隊(duì)士兵系統(tǒng)中心的Gibson博士在美國纖維學(xué)會上報道了和我們相同的結(jié)論。測試結(jié)果他認(rèn)為，包括Diaplex織物、Gore－tex織物在內(nèi)的多種織物的透濕量均未隨濕度的變化發(fā)生特殊的轉(zhuǎn)變。 　　然而，智能熱敏聚氨酯研究工作并未到此為止。2002年10～12月，經(jīng)過多方的通力合作，胡金蓮博士研究小組依據(jù)自由體積的原理重新設(shè)計了聚氨酯材料分子結(jié)構(gòu)，合成了新型聚氨酯材料，經(jīng)測試發(fā)現(xiàn)，該材料具備了智能熱敏的特性，即：其透濕量在設(shè)計濕度段隨濕度的變化發(fā)生了特殊的轉(zhuǎn)變。透濕量在10～40℃的溫度范圍內(nèi)隨溫度增加3～5倍。 　　智能熱敏聚氨酯材料的應(yīng)用前景事實(shí)上，三菱重工和美國軍方給我們提供了很好的應(yīng)用思路，智能熱敏聚氨酯在紡織領(lǐng)域?qū)⒂袕V泛的用途。采用這種智能熱敏聚氨酯生產(chǎn)智能防水透濕織物，不僅可使穿著者更加適應(yīng)各種戶外環(huán)境，而且可以減少由于微孔而在使用過程中產(chǎn)生微孔阻塞等缺點(diǎn)。 　　此外，經(jīng)測試，該材料自由體積在室溫下的變化范圍為4.95—5.75A，應(yīng)當(dāng)在醫(yī)藥、分離／過濾工業(yè)領(lǐng)域與環(huán)境保護(hù)等方面有更大的應(yīng)用。例如，在醫(yī)藥領(lǐng)域，可用作智能藥物包覆膜，實(shí)現(xiàn)藥物的定向釋放。即利用體內(nèi)患處的溫度一般會高于其它正常部位這一特點(diǎn)，常溫下，藥品從包覆膜內(nèi)穿出的速率很低，當(dāng)進(jìn)入患區(qū)時，升高的溫度將導(dǎo)致藥品從包覆膜內(nèi)穿出速率的明顯增加，從而可使大多數(shù)藥品直接進(jìn)入患處。這將有利于提高藥效，并避免藥物對人體其它健康部位產(chǎn)生不利影響。在分離／過濾領(lǐng)域，智能聚氨酯膜也應(yīng)有大量的應(yīng)用。