智能热敏聚合物是一种能够对外界温度的变化发生预定响应的高分子材料，也就是说，外界温度的变化促使聚合物的微观结构发生预定的响应，从而使聚合物特定的宏观性能随之发生相应的变化。属于智能材料的一种。智能热敏聚合物是一种聚氨酯材料，其智能热敏性表现在；当外界温度发生变化时，其透湿性能也发生相应的变化，尤如人体皮肤一样，能随着外界温湿度的改变而调节。特别是，通过分子设计，可以将透气性能发生变化的温度段控制在室温范围内，更加拓展了智能热敏聚氨酯在纺织、医药、环境保护等领域的应用。
　　智能热敏聚氨酯的研究和发展1992年，Horii等人在日本申请专利，声称发明了一种聚氨酯高聚物，具有0～60℃的玻璃化转变温度，制成薄膜用于纺织品，可在玻璃化转变温度段通过调节透湿量来控制身体汗液向外界的蒸发量。这是至今所发现的有关智能热敏聚氨酯的第一个公开报道。
　　1993年，其中一位发明人，三菱重工（MHI）的Hayashi在JournalofcoatedFabrics上发表文章介绍了一些高透湿聚氨酯材料的微观结构，并测试了材料的透湿性能，结果在10～40℃的温度范围内，该材料的透湿量随温度增加了近3倍。作者的解释是：当温度升高至在玻璃化转变温度时，由于分子链微布朗运动骤然加剧，导致自由体积急剧增大，从而为水蒸汽的通过提供更多的途径，致使该聚氨酯材料透湿量迅速增加；而当温度降低到Tg以下时，分子链微布朗运动减慢，该材料的透温量就会随之减小。因此赋予了该材料透湿性能随外界温度的变化而变化的智能特性。
　　1998年，Diaple公司，MHI在美国纽约成立的公司，宣称开发了用作室外服装的智能织物。该织物复合了一层极薄的无孔的聚合物膜，低温时该聚合物的分子链排列紧密，能够阻止人体内水蒸汽和热量的向外传递，因而达到了保暖的作用；当温度升高到预定的范围时，分子链运动骤然加剧，导致自由体积急剧增大，从而为人体内水蒸汽和热量的排出提供更多的机会，这样就有助于防止在服装内的微环境中产生不舒适和发粘的感觉。
　　2001年3月，美国军队的士兵及生化实验室宣称设计了一种陆海两栖服装。在水里，该服装可隔绝水接触到皮肤并保持体湿，一旦脱离水，该服装特殊的微观结构的变化又可使汗液及时排出。这是智能热敏聚氨酯的又一个应用报道。
　　然而，事情总是在变化的。2002年8月，香港理工大学纺织与制衣学系胡金莲博士研究小组通过对Diaple织物透湿性能的研究发现，该织物的透湿性能在其Tg范围内并没有发生特殊的变化。相反，当我们根据ASTME96－00标准，应用公司计算透湿量，以消除蒸汽压随温度的增加而增加对透湿性能的影响时，发现，织物的透湿量随温度的增加呈略微下降的趋势。
　　紧接着，2002年10月，美国军队士兵系统中心的Gibson博士在美国纤维学会上报道了和我们相同的结论。测试结果他认为，包括Diaplex织物、Gore－tex织物在内的多种织物的透湿量均未随湿度的变化发生特殊的转变。
　　然而，智能热敏聚氨酯研究工作并未到此为止。2002年10～12月，经过多方的通力合作，胡金莲博士研究小组依据自由体积的原理重新设计了聚氨酯材料分子结构，合成了新型聚氨酯材料，经测试发现，该材料具备了智能热敏的特性，即：其透湿量在设计湿度段随湿度的变化发生了特殊的转变。透湿量在10～40℃的温度范围内随温度增加3～5倍。
　　智能热敏聚氨酯材料的应用前景事实上，三菱重工和美国军方给我们提供了很好的应用思路，智能热敏聚氨酯在纺织领域将有广泛的用途。采用这种智能热敏聚氨酯生产智能防水透湿织物，不仅可使穿着者更加适应各种户外环境，而且可以减少由于微孔而在使用过程中产生微孔阻塞等缺点。
　　此外，经测试，该材料自由体积在室温下的变化范围为4.95—5.75A，应当在医药、分离／过滤工业领域与环境保护等方面有更大的应用。例如，在医药领域，可用作智能药物包覆膜，实现药物的定向释放。即利用体内患处的温度一般会高于其它正常部位这一特点，常温下，药品从包覆膜内穿出的速率很低，当进入患区时，升高的温度将导致药品从包覆膜内穿出速率的明显增加，从而可使大多数药品直接进入患处。这将有利于提高药效，并避免药物对人体其它健康部位产生不利影响。在分离／过滤领域，智能聚氨酯膜也应有大量的应用。
　　作者单位：香港理工大学纺织及制衣学系

中国纺织报 胡金莲 丁雪梅