本發明涉及高分子膜材料領域，尤其涉及具有濕度管理功能的聚合物材料及其制備方法。
背景技術：
長期以來防水透濕材料深受消費者，尤其是戶外運動者的喜愛。戶外運動服裝首先要具備防水功能，以避免雨水接觸運動者皮膚使運動者喪失體溫。戶外運動服還需要需要具有透氣的功能，以保證運動者出汗時的濕氣及時排出衣外，讓汗水輕易蒸發。另外，戶外運動服還需要具有防風功能來避免刮風使運動者體溫下降。使用防水透濕材料制作的戶外運動服裝可以防止雨水侵入織物內部，同時可以將人體所散發的濕氣輸送到織物外，從而保持人體干燥舒爽。
現有技術的防水透濕材料主要有Gore－Tex和TPU薄膜兩種，其中Gore－Tex使用具有微孔的四氟乙烯薄膜作為主要防水透濕的材料，其利用含氟材料的超疏水性能來得到防水的性能。同時由于微孔的存在，該材料可以保證水蒸氣較為順暢的排出。但是也是由于微孔的存在，該材料在穿著和洗滌時很容易破損，從而降低其性能。用于防水透濕的TPU薄膜材料，其結構中往往會引入親水基團以提高其水蒸氣透過率，而且由于該材料表面無微孔結構，故可以完全拒風，且無需擔心由于穿著導致的孔洞破損及性能下降。
但是現有的防水透濕TPU薄膜具有顯著的不足，其水蒸氣透過率隨濕度的增加而線性的增加。而人體感到最舒適的濕度是在30－60%（ASHRAE Standard 62-2001)。也就是說，理想的防水透濕材料應在保證防水透濕的基本要求下，同時提高穿著者的舒適體驗，即在濕度低于65%時保持較低的水蒸氣透過率，從而維持體表的相對濕度和人體的舒適度，同時在濕度高于65%時水蒸氣透過率顯著提高，從而降低體表的相對濕度到人體感到舒適的范圍。現有棉織物的水蒸氣透過率往往隨著濕度的增加而趨于平衡（飽和），這是由于棉纖維吸水后體積膨脹，使得織物表面的微孔變小，從而導致水蒸氣透過困難。
技術實現要素：
本發明要解決的技術問題是提供一種具有濕度控制功能的聚合物材料，該具有濕度控制功能的聚合物材料具有超分子開關，在低濕度時，超分子開關關閉，水蒸氣不能有效透過；當濕度高于某特定值后，超分子開關被打開，從而使水蒸氣透過率顯著增加。
本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：
一種具有濕度管理功能的聚合物材料，包括：至少一種具有質子受體基團的聚合物和至少一種具有質子供體基團的聚合物，其中質子受體及質子供體占質量百分比大于25%。
所述具有質子受體基團的聚合物是由包含以下組分的混合物反應而制得的：
i）至少一種多異氰酸酯；和
ii）至少一種多元醇或多元胺；
所述至少一種多元醇或多元胺中的一個或多個具有質子受體基團，所述多元醇或多元胺的摩爾分數大于25%。
所述多元醇或多元胺具有吡啶基團或嘧啶基團。
所述具有質子供體基團的聚合物是聚氨酯或聚4-乙烯基苯酚。
優選的，所述多元醇或多元胺的摩爾分數為25%-50%；所述具有質子受體基團的聚合物同時也是具有質子供體基團的聚合物。
更優的，所述至少一種多異氰酸酯選用1，6-己二異氰酸酯。
更優的，所述至少一種多元醇或多元胺選用2，6-二羥甲基吡啶。
所述的具有濕度管理功能的聚合物材料是厚度為10-100微米的薄膜。
與現有技術相比較，本發明提供的具有濕度控制功能的聚合物材料通過在聚合物的主鏈和/或側鏈中引入超分子單元，利用超分子單元間和水蒸氣間的非共價鍵競爭作用達到對濕度的選擇性響應,從而使該聚合物材料在低濕度時水蒸氣透過率低，而在高濕度時水蒸汽透過率高。
具體實施方式
下面通過實施例對本發明做進一步說明。
可以理解的，下文中的聚乙二醇1000和聚乙二醇400中的1000與400是指分子量。
實施例1
原料：
2，6-二羥甲基吡啶（HMP） 1，6-己二異氰酸酯（HDI） 1，4-丁二醇（BDO） 二甲基甲酰胺（DMF） 月桂酸二異丁基錫（催化劑）
制備方法：
I：在一個單口瓶中加入2，6-二羥甲基吡啶、1，6-己二異氰酸酯、1，4-丁二醇、；然后加入少量二甲基甲酰胺并加熱溶解之后加入月桂酸二異丁基錫。2，6-二羥甲基吡啶的重量百分數為30%，NCO／OH的摩爾比例調節至1.02。
II：維持體系在60℃反應12小時，倒入四氟乙烯模具后放入70℃烘箱內烘干。
III：取干燥后的聚合物0.15g溶解于10mL二甲基甲酰胺中，倒入10cm*10cm的四氟乙烯模具中，然后轉移到70℃烘箱12小時，然后取出放入真空烘箱內1h繼續除去溶劑，得具有濕度控制功能的聚合物薄膜。 其他可選擇的成膜方式為：熔融吹塑加工或熔融流延加工。如下式（一）所示，本實施例的聚合物材料的吡啶基團上的氮與氨基上的氫形成分子間氫鍵。
（一）
取出薄膜進行測試，采用干燥劑法測定水蒸氣透過率，所制具有濕度管理功能的聚合物薄膜的主要性能指標為：厚度為15～20um，RH＝65%比RH=45%時的水蒸氣透過率高2倍以上。
實施例2
原料：
2，6-二羥甲基吡啶（HMP） 1，6-己二異氰酸酯（HDI） 1，4-丁二醇（BDO） 二甲基甲酰胺（DMF） 聚4-乙烯基苯酚（PVP） 聚乙二醇1000（PEG1000） 月桂酸二異丁基錫（催化劑）
制備方法：
I：在一個單口瓶中加入2，6-二羥甲基吡啶、1，6-己二異氰酸酯、1，4-丁二醇和聚乙二醇1000；然后加入少量二甲基甲酰胺并加熱溶解之后加入少量月桂酸二異丁基錫。2，6-二羥甲基吡啶的重量百分數為30%，NCO／OH的摩爾比例調節至1.02。
II：維持體系在60℃反應1小時，后加熱到90℃繼續反應11小時，倒入模具后放入90℃烘箱內烘干。
III：取所得聚合物0.135g和聚4-乙烯基苯酚0.015g溶解于20mL二甲基甲酰胺，倒入10cm*10cm的四氟乙烯模具中，置于90℃烘箱內12小時，得具有濕度控制功能的聚合物薄膜。如下式（二）所示吡啶基團上的氮與聚4-乙烯基苯酚的酚羥基上的氫形成分子間氫鍵。
（二）
取出膜進行測試，采用正杯法測定水蒸氣透過率，所制具有濕度管理功能的聚合物薄膜的主要性能指標為：厚度為15～20um，RH＝65%比RH=45%時的水蒸氣透過率高1.5倍以上。
實施例3
原料：1，6-己二異氰酸酯（HDI） 1，4-丁二醇（BDO） 二甲基甲酰胺（DMF） 聚乙二醇400（PEG400） 2-氨基-4-羥基－6-甲基嘧啶 月桂酸二異丁基錫（催化劑）
制備方法：
I: 在一個單口瓶中加入2-氨基-4-羥基－6-甲基嘧啶、1，6-己二異氰酸酯、1，4-丁二醇和聚乙二醇400；然后加入少量二甲基甲酰胺并加熱溶解之后加入少量月桂酸二異丁基錫。2-氨基-4-羥基－6-甲基嘧啶的摩爾百分數為35%，NCO／（OH+NH2)的摩爾比例調節至1.02, 2-氨基-4-羥基－6-甲基嘧啶和PEG400的摩爾比為1:4。
II: 體系加熱至80oC反應3小時，之后轉入烘箱內除去溶劑。
III: 取0.15g聚合物溶解于10mL二甲基甲酰胺中，之后倒入10cm*10cm的模具中成膜.
取出膜進行測試，采用干燥劑法測定水蒸氣透過率。 其中2-氨基-4-羥基－6-甲基嘧啶 與相鄰分子鏈中的2-氨基-4-羥基－6-甲基嘧啶形成四重氫鍵。所制具有濕度管理功能的聚合物薄膜的主要性能指標為：厚度為15～20um，RH＝65%比RH=45%時的水蒸氣透過率高1.5倍以上。
所制備的具有濕度控制功能的聚合物材料具有以下優點：
1）使得材料具有濕度管理功能，提高穿著舒適度，也可用于對濕度有特定要求的環境，實現智能化管理。
2）原料充足，品種多，響應濕度和使用溫度大范圍可控。
3）運輸方便。
4）價格便宜。
5）附加值高。
6）耐腐蝕，絕緣性好。
本發明所制備的聚合物材料具有較大的應用前景：在紡織材料，建筑材料，機械制造，電子通訊，印刷衛生，食品儲存，日常生活，文體娛樂等方面都有著潛在的應用價值。
所述具有濕度控制功能的聚合物材料的轉變濕度和使用溫度可以通過改變聚合物中超分子開關的類型、聚合物的形態、聚合物的硬度來調節。
可以理解的，所述具有濕度控制功能的聚合物材料可以根據需要制作為密實薄膜、微孔薄膜或織物－聚合物復合膜，也可以根據需要制作為彈性體、形狀記憶材料（假彈性體）、非彈性體或及前述三者的混合物。
以上所述僅為本發明的優選實施例，并不用于限制本發明，本發明的保護范圍以權利要求書為準。本領域的普通技術人員可以根據本發明的公開內容，對本發明的具體實施例或參數等作出各種改變以實施本發明，而不必付出創造性的勞動。