一种高吸水抑菌纸尿裤复合芯体材料及其制备方法与流程

本发明属于卫生用品吸收芯体材料，具体涉及一种高吸水抑菌纸尿裤复合芯体材料及其制备方法。

背景技术：

1、纸尿裤作为婴幼儿和失禁护理领域常用的一次性卫生用品，其核心性能主要取决于复合芯体材料的吸液速度、扩散能力、保液能力、抗返渗能力以及湿态结构稳定性。现有纸尿裤复合芯体通常以绒毛浆和聚丙烯酸钠高吸水树脂为主要吸收组分，绒毛浆能够提供一定的蓬松支撑和导流空间，高吸水树脂能够在吸液后形成凝胶并储存液体，两者配合可以满足基本吸收需求。然而，在实际使用过程中，尿液进入芯体后往往会优先集中在局部区域，高吸水树脂快速吸液膨胀后容易形成局部凝胶团，阻碍后续液体向芯体纵深和周向扩散，导致芯体利用率不足，出现吸收速度下降、表层潮湿感增强、受压返渗增加等问题。尤其是在多次排尿或长时间穿着情况下，普通复合芯体更容易发生液体分布不均、凝胶堵塞和局部硬块现象，影响纸尿裤的干爽性、柔软性和穿着舒适性。

2、为了改善上述问题，现有技术中常通过调整绒毛浆与高吸水树脂比例、增加导流层、加入热粘结纤维或改变芯体分层结构等方式提高液体传导和芯体完整性，但这些方法通常只能改善物理结构，对高吸水树脂局部凝胶堵塞和湿态返渗的改善有限。若单纯提高高吸水树脂用量，虽然可提高理论吸收量，但会增加芯体成本和硬挺感，并可能降低芯体透气性；若增加绒毛浆用量，则会导致芯体厚度增加，不利于轻薄化设计。部分技术采用无机填料、常规亲水粉体或普通纤维素衍生物改善吸液扩散，但这些材料与绒毛浆和高吸水树脂之间的结合稳定性不足，受压或运输过程中容易迁移分层，吸液后也可能发生溶散或团聚，难以在芯体内部长期维持均匀导流和保液辅助作用。因此，仍需要一种能够与高吸水树脂协同作用、兼具吸液缓冲、液体扩散和湿态稳定功能的功能微粒，以提高复合芯体的整体吸收效率和抗返渗性能。

3、此外，纸尿裤在使用过程中长期处于温热潮湿环境，尿液、汗液及皮肤代谢物容易为细菌滋生提供条件，进而产生异味并增加皮肤刺激风险。现有抑菌纸尿裤常通过添加银系抗菌剂、季铵盐抗菌剂、无机纳米抗菌粉体或植物提取物实现抑菌效果，但银系材料成本较高，季铵盐类材料可能存在迁移和刺激性顾虑，普通无机抗菌粉体在芯体中分散性和附着稳定性较差，植物提取物又容易受热加工和储存条件影响而降低稳定性。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种高吸水抑菌纸尿裤复合芯体材料，其特征在于，包括以下重量份的组分：

2、绒毛浆45-60份、聚丙烯酸钠高吸水树脂32-48份、pe/pp皮芯型es纤维2-6份、植酸钙镁海藻酸羧甲基纤维素微粒3-8份、单宁锌壳聚糖抑菌微粉1.0-4.0份、脂肪醇聚氧乙烯醚0.15-0.60份。

3、根据本发明的优选实施方式，所述植酸钙镁海藻酸羧甲基纤维素微粒的制备方法包括：

4、a1、以重量份计，将10-18份食品级羧甲基纤维素钠和2-5份食品级海藻酸钠加入220-300份去离子水中，在50-60℃下搅拌，加入3-7份食品级植酸钠，继续搅拌，得到植酸海藻酸羧甲基纤维素复合液；

5、a2、将4-8份无水氯化钙和1-3份六水氯化镁溶解于80-120份去离子水中，得到钙镁复合交联液；将植酸海藻酸羧甲基纤维素复合液滴加至钙镁复合交联液中，在20-30℃下交联，过滤，用去离子水洗涤，得到湿态微粒；将湿态微粒干燥，粉碎、筛分。

6、本发明中，植酸钙镁海藻酸羧甲基纤维素微粒的形成以食品级羧甲基纤维素钠、食品级海藻酸钠和食品级植酸钠在水相中的多组分复合分散为基础。食品级羧甲基纤维素钠在去离子水中水化后，其分子链上的羧甲基和羟基与水分子形成氢键并展开成为连续的亲水高分子相；食品级海藻酸钠进入该体系后，其古洛糖醛酸单元和甘露糖醛酸单元上的羧酸盐结构与食品级羧甲基纤维素钠分子链之间通过链缠结和氢键作用形成互穿骨架，为后续成粒提供稳定的水相载体；食品级植酸钠含有多个磷酸盐结合位点，其磷酸根通过静电排斥均匀分散于多糖网络中，构成植酸海藻酸羧甲基纤维素复合液。将植酸海藻酸羧甲基纤维素复合液滴加至由无水氯化钙和六水氯化镁形成的钙镁复合交联液后，钙离子首先与食品级海藻酸钠古洛糖醛酸嵌段的羧酸盐结构发生离子交联，多个古洛糖醛酸嵌段协同配位钙离子并形成蛋盒式凝胶骨架；钙离子和镁离子进一步与食品级植酸钠的磷酸盐结构发生多齿螯合，生成难溶性植酸钙镁螯合物，被限制在凝胶骨架内部；食品级羧甲基纤维素钠通过分子缠结、氢键作用和部分羧酸盐的离子相互作用嵌入交联结构中，形成亲水多糖网络。经过滤、去离子水洗涤后去除游离钙离子、镁离子和氯离子，湿态微粒经干燥、粉碎和筛分，得到具有亲水多糖网络和钙镁螯合结构的植酸钙镁海藻酸羧甲基纤维素微粒。

7、根据本发明的优选实施方式，步骤a2中，在20-30℃下交联的时间为30-90min。

8、根据本发明的优选实施方式，步骤a2中，干燥的温度为80-90℃。

9、根据本发明的优选实施方式，所述单宁锌壳聚糖抑菌微粉的制备方法包括：

10、b1、以重量份计，将4-8份食品级壳聚糖加入320-420份质量浓度为1.0-1.8%的冰乙酸水溶液中，在35-45℃下搅拌，得到壳聚糖基液；将4-8份食品级单宁酸溶于60-100份去离子水中，加入壳聚糖基液中，在35-45℃下搅拌，得到单宁壳聚糖络合液；

11、b2、将2.5-6.0份二水合乙酸锌溶于40-80份去离子水中，并加入单宁壳聚糖络合液中，用食品级乙酸钠水溶液调节ph至5.0-5.4，得到单宁锌壳聚糖络合液；将单宁锌壳聚糖络合液离心、用去离子水洗涤，得到湿态络合物；将湿态络合物真空干燥，粉碎、筛分。

12、本发明中，单宁锌壳聚糖抑菌微粉的形成以食品级壳聚糖的质子化溶解、食品级单宁酸的多酚络合以及二水合乙酸锌提供的锌离子固定为基础。食品级壳聚糖加入冰乙酸水溶液后，分子链上的伯氨基在弱酸性环境中接受质子形成铵离子，静电排斥使食品级壳聚糖分子链解缠并均匀分散于水相中，得到壳聚糖基液。食品级单宁酸加入壳聚糖基液后，其没食子酰基上的多酚羟基与食品级壳聚糖分子链上的质子化氨基之间发生氢键和静电吸附，同时多酚羟基与食品级壳聚糖分子链上的羟基之间形成多点氢键，生成聚电解质型单宁壳聚糖络合液。二水合乙酸锌溶于去离子水后加入单宁壳聚糖络合液，锌离子与食品级单宁酸没食子酰基上的邻位多酚羟基发生螯合，形成难溶性多核多酚锌配合物；锌离子同时与食品级壳聚糖分子链上的氨基和羟基发生辅助配位，将食品级壳聚糖分子链连接进入配合物网络。滴加食品级乙酸钠水溶液调节体系酸度至弱酸性缓冲区间，食品级壳聚糖仍保持部分质子化状态而不发生剧烈沉淀失溶，锌离子被食品级单宁酸和食品级壳聚糖共同限制在络合网络内部，形成三元不溶性络合结构。经离心分离和去离子水洗涤后去除游离乙酸根、乙酸钠及未络合的锌盐，湿态络合物经真空干燥、粉碎和筛分，得到食品级壳聚糖提供多糖骨架、食品级单宁酸提供多酚位点、锌离子提供辅助抑菌位点的单宁锌壳聚糖抑菌微粉。

13、根据本发明的优选实施方式，步骤b1中，在35-45℃下搅拌的时间为40-90min。

14、根据本发明的优选实施方式，步骤b2中，真空干燥的温度为55-65℃。

15、本发明还提供一种所述的高吸水抑菌纸尿裤复合芯体材料的制备方法，步骤包括：

16、s1、在搅拌下，将绒毛浆解纤，得到解纤绒毛浆；将聚丙烯酸钠高吸水树脂、植酸钙镁海藻酸羧甲基纤维素微粒和单宁锌壳聚糖抑菌微粉混合，得到功能吸收颗粒混合物；将解纤绒毛浆、pe/pp皮芯型es纤维和功能吸收颗粒混合物进行气流成网，得到复合芯体纤维网；

17、s2、将脂肪醇聚氧乙烯醚与去离子水混合，得到亲水整理液；将亲水整理液喷至复合芯体纤维网上，进行热风定型，冷却、复合、分切。

18、本发明中，高吸水抑菌纸尿裤复合芯体材料的形成包括纤维网络构建、功能颗粒分散和热风定型固定。绒毛浆经解纤后其木质纤维分散并相互交叠形成蓬松三维纤维网络，该网络凭借纤维之间形成的毛细通道，提供液体的纵向渗入和横向扩散路径，并为聚丙烯酸钠高吸水树脂及功能微粉提供机械承载空间。聚丙烯酸钠高吸水树脂分布于绒毛浆纤维之间，其分子链上的羧酸钠基团在吸液后水化解离并释放钠离子，主链之间的静电排斥推动交联网络溶胀形成储液凝胶，作为复合芯体纤维网的主要吸液和保液组分。植酸钙镁海藻酸羧甲基纤维素微粒分布于绒毛浆纤维和聚丙烯酸钠高吸水树脂之间，在液体进入初期依靠其亲水多糖网络快速溶胀，形成局部吸液缓冲区，减缓液体向聚丙烯酸钠高吸水树脂表面的瞬时集中，从而降低聚丙烯酸钠高吸水树脂局部快速膨胀引起的凝胶阻塞。单宁锌壳聚糖抑菌微粉随功能吸收颗粒混合物均匀分散于复合芯体纤维网中，在吸液后的湿态环境下，食品级壳聚糖分子链的质子化氨基通过静电吸附作用与细菌细胞壁上的酸性磷脂结合，食品级单宁酸的多酚羟基通过与细菌胞外蛋白和酶的络合作用干扰细菌代谢，锌离子通过与细菌膜蛋白的配位作用产生辅助抑菌效果，三者协同形成复合抑菌结构。pe/pp皮芯型es纤维在热风定型过程中，其低熔点聚乙烯皮层软化并在纤维交点处形成点状热粘结，将绒毛浆、聚丙烯酸钠高吸水树脂、植酸钙镁海藻酸羧甲基纤维素微粒和单宁锌壳聚糖抑菌微粉固定在复合芯体纤维网中；脂肪醇聚氧乙烯醚aeo-9喷加至复合芯体纤维网表面后，其亲水聚氧乙烯链段朝向水相取向排列，降低纤维与液体的界面张力，改善液体进入芯体的润湿性能。上述结构和作用协同形成兼具吸液扩散、保液储存、抗返渗和持久抑菌功能的高吸水抑菌纸尿裤复合芯体材料。

19、根据本发明的优选实施方式，步骤s1中，所述解纤绒毛浆的含水率为6-10%。

20、根据本发明的优选实施方式，步骤s2中，热风定型的温度为115-135℃，热风定型的时间为30-90s；所述脂肪醇聚氧乙烯醚为脂肪醇聚氧乙烯醚aeo-9。

21、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

22、（1）本发明以绒毛浆和聚丙烯酸钠高吸水树脂作为主要吸收体系，绒毛浆形成蓬松纤维网络，能够提供液体进入芯体后的毛细传导通道，聚丙烯酸钠高吸水树脂分散于纤维网络中后能够吸收并保持液体。植酸钙镁海藻酸羧甲基纤维素微粒分布于绒毛浆与聚丙烯酸钠高吸水树脂之间，在液体进入初期发生亲水溶胀，形成吸液缓冲和液体扩散区域，减弱聚丙烯酸钠高吸水树脂局部集中吸液造成的凝胶堵塞，使芯体内部液体分布更加均匀，提高高吸水抑菌纸尿裤复合芯体材料的吸收效率和有效利用率。

23、（2）本发明采用植酸钙镁海藻酸羧甲基纤维素微粒作为辅助吸水和导流功能组分，植酸钙镁海藻酸羧甲基纤维素微粒由食品级羧甲基纤维素钠、食品级海藻酸钠、食品级植酸钠、无水氯化钙和六水氯化镁形成复合结构，兼具亲水溶胀能力和湿态结构稳定性。植酸钙镁海藻酸羧甲基纤维素微粒在吸液后不易完全溶散，可在绒毛浆网络中维持颗粒支撑作用，有利于保持芯体湿态孔隙和导流空间，降低受压状态下液体回渗风险。pe/pp皮芯型es纤维在热风定型过程中形成点状粘结，能够固定绒毛浆、聚丙烯酸钠高吸水树脂和植酸钙镁海藻酸羧甲基纤维素微粒，减少功能颗粒在加工、运输和使用过程中的偏移分层，提高高吸水抑菌纸尿裤复合芯体材料的整体稳定性。

24、（3）本发明引入单宁锌壳聚糖抑菌微粉，使高吸水抑菌纸尿裤复合芯体材料在吸液后的潮湿环境中具备抑菌作用。单宁锌壳聚糖抑菌微粉由食品级壳聚糖、食品级单宁酸和二水合乙酸锌形成络合结构，食品级壳聚糖提供多糖骨架和附着作用，食品级单宁酸提供多酚络合和抑菌作用，二水合乙酸锌提供锌离子来源并形成辅助抑菌作用，能够降低芯体潮湿状态下细菌滋生和异味产生。脂肪醇聚氧乙烯醚aeo-9用于改善芯体表面润湿性能，促进液体进入复合芯体纤维网，使高吸水抑菌纸尿裤复合芯体材料同时具有吸水扩散、保液、抗返渗、湿态稳定和抑菌效果。