专利名称：一种智能透湿聚合物复合薄膜的制备和应用的制作方法
技术领域：
本发明属智能聚合物及功能复合材料制备和应用领域，特别是涉及一种智能透湿聚合物复合薄膜的制备和应用。
背景技术：
膜科学技术自50年代发展以来，已在工业、农业、医学等领域获得广泛应用，成为结构与功能材料的一个分支。透湿薄膜一般可分为微孔薄膜、单组分薄膜(致密的亲水性薄膜)、双组分或多组分薄膜(两种或多种单组分薄膜复合而成)三种，这些薄膜通常也具有防水的功效，因此称为防水透湿薄膜。但这些薄膜透湿性比较稳定，即使温度升高，透湿性也不会显著增加。
形状记忆聚氨酯的出现，使透湿性能具备了一定的智能性，即随着温度升高到设定温度区域内，薄膜的透湿性能发生显著变化，但形状记忆聚氨酯薄膜只对气态水的透湿具有智能型，不适用于液态水的透湿。
近年来，具有纳米或亚纳米尺寸的聚合物空心球受到了很大关注。张幼维等将PCL-PNiPAAm经核降解后，得到了一系列由NPiPAAm交联网络构成了具有温度响应性的空心球。鉴于在纳米尺寸具有温度响应性聚合物空心球制备的成功，我们提出将其引入聚合物膜材料中，通过这种结构设计来制备智能型透湿聚合物复合薄膜，其透湿性能够随温度升高发生显著变化，在高温下具有较好的透湿性能，低温下具有较好的防水性能，响应速度和幅度均显著优于形状记忆聚氨酯薄膜。纳米空心小球制备的聚合物透湿薄膜可以适用于气态水和液态水的透湿，且具有温度智能性。
到目前为止，国内外尚未见关于通过将温度响应性聚合物空心球引入聚合物膜材料中来制备智能透湿薄膜的报道和专利。
发明内容
本发明的目的在于提供一种智能透湿聚合物复合薄膜制备和应用，通过将温度响应性聚合物空心球引入聚合物膜材料中，制备出透湿量在27～35℃温度范围内会发生显著变化的聚合物复合薄膜。该聚合物复合薄膜用于服用材料、体育用品、帐篷类、材料工程材料和军事与航天用材料。
本发明的一种智能透湿聚合物复合薄膜制备方法，包括下列步骤将重量比0.1～70wt％具有温度响应性的聚合物空心球，以物理混合的方式加入高性能聚合物膜材料中，在15℃加入溶剂DMF搅拌15～30min，通过低温或冷冻成膜工艺，制备出智能透湿聚合物复合薄膜。
所述的具有温度响应性的聚合物空心球是PCL-NiPAAm空心球，粒径在1nm-1000nm之间，重量比在0.1％-70％，可在27～35℃温度范围内快速、高效收缩膨胀。
所述的高性能聚合物膜材料选自聚乙烯、聚四氟乙烯、聚氯乙烯、聚氨酯、聚乙二醚、纤维素、共混纤维素等聚合物膜材料。
所述的智能透湿聚合物复合薄膜，厚度为12～100μm，平方米重量10～40g/m2。
由于聚合物空心球随温度升高会发生显著收缩，在小球周围产生空隙，从而使膜的透湿性显著提高，当温度降低时，空心球膨胀，空隙关闭，透湿性能下降，因而该薄膜在高温下具有良好的透湿性，低温下优异的防水性能。薄膜的透湿性可由加入空心球比例、粒径加以调整，以便制备不同程度的智能透湿聚合物薄膜。
本发明的有益效果(1)透湿性能在27～35℃温度范围内发生显著变化，优于现有聚合物薄膜，且该膜对气态水和液态水的透湿均具有温度智能性；(2)聚合物复合薄膜在27～35℃及以上温度时具有优异的透湿性能，15℃以下具备优异的防水性能；(3)功能合理、性能优良，通过调节复合膜的组分可制备不同程度的智能透湿薄膜；(4)组合成形方便，制作简单，适用领域广，可用于工业用透湿防水薄膜或织物，可与织物复合，用于人体穿着(衣服、手套、鞋帽类)等。
图1聚合物空心球的温度响应性。
图2温度-透湿性能示意图。
曲线A代表传统聚合物薄膜的透湿性能，曲线B代表智能透湿聚合物复合薄膜的透湿性能。
具体实施例方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。通过以下的实例有利于理解本发明，但不限制本发明的内容。
实施例1采用本发明的智能透湿聚合物复合薄膜为亲水性聚氨酯材料，在5wt.％的聚氨酯稀释溶液中加入PCL-NiPAAm聚合物空心球比例为15％(按重量)，空心球平均孔径在400nm，低速磁力搅拌器搅拌10min，均匀混合，倒入模具中在10℃低温条件下缓慢干燥成膜，膜的厚度为30μm，平方米重为26g/m2；其透湿效果如下表所示。
注GB/T 12704-1991织物透湿量测定方法B法(透湿杯法)实施例2采用实例一中的聚氨酯复合薄膜，与织物复合成为层压织物。所用基布织物为经过拒水整理的柔软、质轻、防结霜、凝露的超细涤纶织物，厚度为0.4mm，平方米重为82g/m2；薄膜材料为实例一中制备的智能透湿聚氨酯复合薄膜，厚度为30μm，平方米重为26g/m2；中间粘合层采用改性聚乙烯醇，涂胶量为12g/m2通过粉点方法将其固定在织物上，其透湿效果如下表所示。
权利要求
1.一种智能透湿聚合物复合薄膜的制备方法，包括下列步骤将重量比0.1～70％具有温度响应性的聚合物空心球，以物理混合的方式加入高性能聚合物膜材料中，加入溶剂N，N-二甲苯甲酰胺DMF，在15℃混合搅拌15～30min，通过低温或冷冻成膜工艺，制备出智能透湿聚合物复合薄膜。
2.根据权利要求1所述的一种智能透湿聚合物复合薄膜的制备方法，其特征在于所述的具有温度响应性的聚合物空心球是PCL-NiPAAm空心球，粒径在1nm-1000nm，重量比在0.1％-70％。
3.根据权利要求1所述的一种智能透湿聚合物复合薄膜的制备方法，其特征在于所述的高性能聚合物膜材料选自聚乙烯、聚四氟乙烯、聚氯乙烯、聚氨酯、聚乙二醚、纤维素或共混纤维素。
4.根据权利要求1所述的一种智能透湿聚合物复合薄膜的制备方法，其特征在于膜的厚度为12-100μm，平方米重量10-40g/m2。
5.根据权利要求1所述的一种智能透湿聚合物复合薄膜的制备方法，其特征在于所述的薄膜的透湿性通过调整具有温度响应性聚合物空心球的混合比例、空心球粒径大小来加以控制。
6.一种智能透湿聚合物复合薄膜的应用，用于制备智能透湿织物、智能防水透湿织物、保鲜膜、特殊要求包装材料。
7.根据权利要求6所述的一种智能透湿聚合物复合薄膜的应用，其特征在于制备各种材料的衬层、基层。
全文摘要
本发明涉及一种智能透湿聚合物复合膜的制备，包括通过具有温度响应性的聚合物空心球，以物理混合的方式加入高性能聚合物膜材料中，加入溶剂混合搅拌，通过低温或冷冻成膜制备出智能透湿聚合物复合薄膜。本发明的聚合物复合薄膜应用于透湿性要求较高的特殊场合使用，也可与织物复合，制备透湿性能极为优良的智能透湿织物或智能透湿防水织物，适于服用材料、体育用品、帐篷类、材料工程材料和军事与航天用材料。
文档编号C08L75/04GK101037510SQ20071003893
公开日2007年9月19日 申请日期2007年3月30日 优先权日2007年3月30日
发明者黄鹤, 张丹, 毛志平, 严灏景, 于伟东 申请人:东华大学