一种高吸水性医用非织造复合材料及其制备方法与流程

1.本发明涉及面料技术领域，具体为一种高吸水性医用非织造复合材料及其制备方法。


背景技术：

2.高吸水合成树脂是一种树脂状功能高分子材料,可吸收自重数十至数千倍的水。与传统吸水材料如脱脂棉、纤维素纤维相比,它不但拥有极强的吸水能力,而且保水性强,即使在较高外压作用下也几乎不失水。就形态而言,高吸水合成树脂是由粉状或粒状高吸水树脂加工制成的又一种新型的功能复合材料。
3.丙烯酸类聚合物含有大量亲水性基团,是制备高吸水树脂的重要原料之一。将含梭基、轻基和酞胺基的乙烯基单体与丙烯酸共聚后,纺丝成形制得聚丙烯酸类高吸水复合材料,其吸水性和吸盐水性优良。
4.由于高吸水合成树脂具有良好的吸水、保水、吸氨等性能,因而适于用作一次性尿布、卫生巾、医用敷料等。它不仅可使生理卫生用品保持较快、较强的吸水性,还可使上述制品更薄、更柔软,无粒状物泄出,避免或减轻皮肤湿疹等。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种高吸水性医用非织造复合材料及其制备方法，以解决现有技术中存在的问题。
6.为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种高吸水性医用非织造复合材料，其特征在于，按重量份数计，主要包括30～45份合成树脂，30～45吸水纤维和5～8份交联剂。
7.作为优化，所述合成树脂是由改性蒙脱石和改性甲壳素溶液制得，所述改性蒙脱石是由十六烷基二甲基苄基氯化铵和细化蒙脱石共混制得，所述改性甲壳素是由丙烯酸和甲壳素溶液共混制得；
8.作为优化，所述吸水纤维是由丙烯酸和丙烯酰胺共混制得。
9.作为优化，所述交联剂为间苯二胺、甲醛、环氧氯丙烷和戊二醛中的一种或几种混合。
10.作为优化，所述高吸水性医用非织造复合材料，主要包括以下重量份数的原料组分：40份合成树脂，40份吸水纤维，8份交联剂。
11.作为优化，一种高吸水性医用非织造复合材料及其制备方法，主要包括以下制备步骤：
12.(1)将预处理蒙脱石放入氢氧化钠溶液中，搅拌，抽滤后得滤饼，将滤饼洗涤至中性后烘干，研磨，得到细化蒙脱石；将细化蒙脱石用醋酸酸化后离心除杂，再配置成蒙脱石浆料；将十六烷基二甲基苄基氯化铵与无水乙醇混合，搅拌均匀后，加入到蒙脱石浆料中，搅拌，烘干，煅烧，得改性蒙脱石；
13.(2)将丙烯酸与甲壳素溶液混合于烧杯中，并向烧杯中加入去离子水和硫酸钾，在搅拌反应后，得改性甲壳素溶液；
14.(3)将步骤(1)所得改性蒙脱石与步骤(2)所得改性甲壳素溶液混合，高速搅拌后，加入交联剂，搅拌反应后得合成树脂胚料，将合成树脂胚料挤住入氢氧化钾溶液中，老化，干燥，研磨，得合成树脂；
15.(4)将丙烯酸和丙烯酰胺共混后加入去离子水中，搅拌，再加入硫酸钾，加热搅拌，静置脱泡后，注模，固化，得到合成纤维，将步骤(3)所得合成树脂与合成纤维通过黏连剂黏连在一起，经过裁剪，缝合，制得高吸水性医用非织造复合材料。
16.作为优化，所述高吸水性医用非织造复合材料及其制备方法，主要包括以下制备步骤：
17.(1)将预处理蒙脱石与1mol/l的氢氧化钠溶液按质量比1：1.2混合，在25℃下，以300rpm搅拌30分钟，然后抽滤，得预处理蒙脱石滤饼，将预处理蒙脱石滤饼用去离子水洗涤3次后在200℃下干燥6小时，再研磨至粒径为200～300nm的细化蒙脱石，将细化蒙脱石与质量分数为0.2％的醋酸溶液按质量比1：1混合，在25℃下，以300rpm搅拌2小时，抽滤，得酸化蒙脱石滤饼，将酸化蒙脱石滤饼用去离子水洗涤3次，将所得产物在25℃干燥24小时，得到蒙脱石胚料；将十六烷基二甲基苄基氯化铵与无水乙醇按照质量比为2：1混合，在3000rpm转速下搅拌30分钟，得到活性剂溶液，将蒙脱石胚料与活性剂溶液按质量比1：0.2～1：0.3混合，在25℃下，以300rpm搅拌2小时后，在105℃下干燥12小时，然后在350℃下焙烧2小时后，得改性蒙脱石；
18.(2)将丙烯酸与甲壳素溶液按质量比为1：0.5～1：2混合于烧杯中，并向烧杯中加入甲壳素溶液质量1倍的去离子水和甲壳素溶液质量0.1倍的引发剂硫酸钾，在25℃下，以350rpm转速搅拌2小时，在70℃条件下聚合5小时，得改性甲壳素溶液；
19.(3)将改性蒙脱石分散于水中，再用质量分数为5％的醋酸调节ph到4，配置成质量分数为3％的蒙脱石浆料，再将蒙脱石浆料与改性甲壳素溶液按质量比为1：1～1：1.2混合，在25℃下，以500rpm搅拌3小时，再加改性蒙脱石质量的0.1～0.2倍的交联剂甲醛，在25℃下，以500rpm搅拌1小时，得合成树脂胚料，再将合成树脂胚料挤注入合成树脂胚料质量10的氢氧化钾溶液中，老化24小时，得合成树脂；
20.(4)将丙烯酸和丙烯酰胺按质量比为1：1共混后加入到丙烯酸质量5倍的去离子水中，再加入丙烯酸质量0.1倍的氢氧化钠，在350rpm转速下搅拌2小时，再加入丙烯酸质量0.2倍的硫酸钾，在80℃下，以600rpm转速下搅拌3小时，然后在25℃下静置2小时，倒入模具中，固化12小时，脱模，得到合成纤维，再通过合成纤维质量0.2倍的黏连剂将合成纤维与合成树脂按质量比为1：1黏连起来，经过裁剪，缝合，制得高吸水性医用非织造复合材料。
21.作为优化，步骤(1)所述预处理蒙脱石中的制备方法是将蒙脱石在260～300℃的温度下焙烧2小时，冷却至25℃后，放入粉碎机中粉碎3小时后过200目筛，得预处理蒙脱石。
22.作为优化，步骤(2)所述甲壳素溶液由甲壳素与质量分数为3％的醋酸溶液按质量比为3：100～4：100混合配制而成。
23.作为优化，步骤(3)所用氢氧化钾溶液为质量分数为0.3％～0.45％的氢氧化钾溶液。
24.与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：
25.本发明在制备高吸水性医用非织造复合材料时使用合成树脂，并将合成树脂与吸水纤维结合。首先，用丙烯酸接枝甲壳素得到改性甲壳素，再将改性蒙脱石与改性甲壳素共混得到合成树脂，因为蒙脱石通过十六烷基二甲基苄基氯化铵的活化后使其晶体构造层中含有丰富的游离态阳离子，导致改性蒙脱石具有很强的阳离子吸附性，可以与带正电的改性甲壳素结合并且在交联剂的作用下形成稳定的交联体，这种交联体在合成树脂中以三维网状结构的形式存在，可以促进复合材料的吸水性，而且，由于合成树脂中改性甲壳素的存在，使得合成树脂具有很好的离子交换作用，这种作用使得水分子进入合成纤维的晶层内引起的合成树脂膨胀，导致合成树脂晶层的间距加大，促进了合成树脂吸附非结构水的能力，进一步提高复合材料的吸水性。
26.其次，将丙烯酸和丙烯酰胺共聚制成吸水纤维，然后将吸水纤维通过黏连剂黏连在合成树脂外侧制得复合材料，复合材料在亲水基团作用下，水分子向内侧合成树脂内部扩散，合成树脂中羧酸金属离子基团遇水发生解离，使得三维网络结构内部的金属离子浓度升高，导致合成树脂内外产生渗透压，促进交联结构进一步伸展，进而推动水分子涌入复合材料中，加大了复合材料与水分子发生溶剂化作用，提升了复合材料的吸水性。
27.最后，当温度升高时，丙烯酰胺和丙烯酸形成的共聚物长链会发生断裂，导致复合材料的锁水性能下降，水分子会从三维结构中蒸发而带走大量的热，使得复合材料具备优异的热防护功能和透气性；另外，复合材料在吸水后会呈凝胶状，即使加压水分也不会流出，并且改性蒙脱石在交联体中以片层状排列结构存在，使得复合材料具备的良好的力学性能的同时还具有良好的保水性，当复合材料接触到伤口渗液时合成树脂会释放出钙离子，从而促进凝血酶原激活物的形成，加速血凝过程，同时会与渗液发生钙离子和钠离子互换，在创口表面形成一层稳定的网状凝胶，为伤口营造一个利于阻止生长的微环境，从而保护神经末梢，防止伤口黏连，而且，吸水后的复合材料中羧酸水解呈酸性，使得血液中中性粒子发挥作用，促进伤口愈合。
具体实施方式
28.下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
29.为了更清楚的说明本发明提供的方法通过以下实施例进行详细说明，在以下实施例中制作的高吸水性医用非织造复合材料的各指标测试方法如下：
30.力学性能：将各实施例所得高吸水性医用非织造复合材料与对比例所得产品裁切成厚度为15mm的材料，测量压缩强度。
31.吸水性能：将各实施例所得高吸水性医用非织造复合材料与对比例所得产品放入潮湿环境中2天后，计算各自的吸湿率。
32.实施例1
33.一种高吸水性医用非织造复合材料，按重量份数计，主要包括40份合成树脂，40吸水纤维和8份交联剂。
34.一种高吸水性医用非织造复合材料，所述高吸水性医用非织造复合材料的制备方
法主要包括以下制备步骤：
35.(1)将预处理蒙脱石与1mol/l的氢氧化钠溶液按质量比1：1.2混合，在25℃下，以300rpm搅拌30分钟，然后抽滤，得预处理蒙脱石滤饼，将预处理蒙脱石滤饼用去离子水洗涤3次后在200℃下干燥6小时，再研磨至粒径为300nm的细化蒙脱石，将细化蒙脱石与质量分数为0.2％的醋酸溶液按质量比1：1混合，在25℃下，以300rpm搅拌2小时，抽滤，得酸化蒙脱石滤饼，将酸化蒙脱石滤饼用去离子水洗涤3次，将所得产物在25℃干燥24小时，得到蒙脱石胚料；将十六烷基二甲基苄基氯化铵与无水乙醇按照质量比为2：1混合，在3000rpm转速下搅拌30分钟，得到活性剂溶液，将蒙脱石胚料与活性剂溶液按质量比1：0.3混合，在25℃下，以300rpm搅拌2小时后，在105℃下干燥12小时，然后在350℃下焙烧2小时后，得改性蒙脱石；
36.(2)将丙烯酸与甲壳素溶液按质量比为1：2混合于烧杯中，并向烧杯中加入甲壳素溶液质量1倍的去离子水和甲壳素溶液质量0.1倍的引发剂硫酸钾，在25℃下，以350rpm转速搅拌2小时，在70℃条件下聚合5小时，得改性甲壳素溶液；
37.(3)将改性蒙脱石分散于水中，再用质量分数为5％的醋酸调节ph到4，配置成质量分数为3％的蒙脱石浆料，再将蒙脱石浆料与改性甲壳素溶液按质量比为1：1.2混合，在25℃下，以500rpm搅拌3小时，再加改性蒙脱石质量的0.2倍的交联剂甲醛，在25℃下，以500rpm搅拌1小时，得合成树脂胚料，再将合成树脂胚料挤注入合成树脂胚料质量10的氢氧化钾溶液中，老化24小时，得合成树脂；
38.(4)将丙烯酸和丙烯酰胺按质量比为1：1共混后加入到丙烯酸质量5倍的去离子水中，再加入丙烯酸质量0.1倍的氢氧化钠，在350rpm转速下搅拌2小时，再加入丙烯酸质量0.2倍的硫酸钾，在80℃下，以600rpm转速下搅拌3小时，然后在25℃下静置2小时，倒入模具中，固化12小时，脱模，得到合成纤维，再通过合成纤维质量0.2倍的黏连剂将合成纤维与步骤(3)所得合成树脂按质量比为1：1黏连起来，经过裁剪，缝合，制得高吸水性医用非织造复合材料。
39.作为优化，步骤(1)所述预处理蒙脱石中的制备方法是将蒙脱石在300℃的温度下焙烧2小时，冷却至25℃后，放入粉碎机中粉碎3小时后过200目筛，得预处理蒙脱石。
40.作为优化，步骤(2)所述甲壳素溶液由甲壳素与质量分数为3％的醋酸溶液按质量比为4：100混合配制而成。
41.作为优化，步骤(3)所用氢氧化钾溶液为质量分数为0.3％的氢氧化钾溶液。
42.实施例2
43.一种高吸水性医用非织造复合材料，按重量份数计，主要包括40份合成树脂，40吸水纤维和8份交联剂。
44.一种高吸水性医用非织造复合材料，所述高吸水性医用非织造复合材料的制备方法主要包括以下制备步骤：
45.(1)将预处理蒙脱石与1mol/l的氢氧化钠溶液按质量比1：1.2混合，在25℃下，以300rpm搅拌30分钟，然后抽滤，得预处理蒙脱石滤饼，将预处理蒙脱石滤饼用去离子水洗涤3次后在200℃下干燥6小时，再研磨至粒径为300nm的细化蒙脱石，将细化蒙脱石与质量分数为0.2％的醋酸溶液按质量比1：1混合，在25℃下，以300rpm搅拌2小时，抽滤，得酸化蒙脱石滤饼，将酸化蒙脱石滤饼用去离子水洗涤3次，将所得产物在25℃干燥24小时，得到蒙脱
石胚料；
46.(2)将丙烯酸与甲壳素溶液按质量比为1：2混合于烧杯中，并向烧杯中加入甲壳素溶液质量1倍的去离子水和甲壳素溶液质量0.1倍的引发剂硫酸钾，在25℃下，以350rpm转速搅拌2小时，在70℃条件下聚合5小时，得改性甲壳素溶液；
47.(3)将蒙脱石胚料分散于水中，再用质量分数为5％的醋酸调节ph到4，配置成质量分数为3％的蒙脱石浆料，再将蒙脱石浆料与改性甲壳素溶液按质量比为1：1.2混合，在25℃下，以500rpm搅拌3小时，再加蒙脱石胚料质量的0.2倍的交联剂甲醛，在25℃下，以500rpm搅拌1小时，得合成树脂胚料，再将合成树脂胚料挤注入合成树脂胚料质量10的氢氧化钾溶液中，老化24小时，得合成树脂；
48.(4)将丙烯酸和丙烯酰胺按质量比为1：1共混后加入到丙烯酸质量5倍的去离子水中，再加入丙烯酸质量0.1倍的氢氧化钠，在350rpm转速下搅拌2小时，再加入丙烯酸质量0.2倍的硫酸钾，在80℃下，以600rpm转速下搅拌3小时，然后在25℃下静置2小时，倒入模具中，固化12小时，脱模，得到合成纤维，再通过合成纤维质量0.2倍的黏连剂将合成纤维与步骤(3)所得合成树脂按质量比为1：1黏连起来，经过裁剪，缝合，制得高吸水性医用非织造复合材料。
49.作为优化，步骤(1)所述预处理蒙脱石中的制备方法是将蒙脱石在300℃的温度下焙烧2小时，冷却至25℃后，放入粉碎机中粉碎3小时后过200目筛，得预处理蒙脱石。
50.作为优化，步骤(2)所述甲壳素溶液由甲壳素与质量分数为3％的醋酸溶液按质量比为4：100混合配制而成。
51.作为优化，步骤(3)所用氢氧化钾溶液为质量分数为0.3％的氢氧化钾溶液。
52.实施例3
53.一种高吸水性医用非织造复合材料，按重量份数计，主要包括40份合成树脂，40吸水纤维和8份交联剂。
54.一种高吸水性医用非织造复合材料，所述高吸水性医用非织造复合材料的制备方法主要包括以下制备步骤：
55.(1)将预处理蒙脱石与1mol/l的氢氧化钠溶液按质量比1：1.2混合，在25℃下，以300rpm搅拌30分钟，然后抽滤，得预处理蒙脱石滤饼，将预处理蒙脱石滤饼用去离子水洗涤3次后在200℃下干燥6小时，再研磨至粒径为300nm的细化蒙脱石，将细化蒙脱石与质量分数为0.2％的醋酸溶液按质量比1：1混合，在25℃下，以300rpm搅拌2小时，抽滤，得酸化蒙脱石滤饼，将酸化蒙脱石滤饼用去离子水洗涤3次，将所得产物在25℃干燥24小时，得到蒙脱石胚料；将十六烷基二甲基苄基氯化铵与无水乙醇按照质量比为2：1混合，在3000rpm转速下搅拌30分钟，得到活性剂溶液，将蒙脱石胚料与活性剂溶液按质量比1：0.3混合，在25℃下，以300rpm搅拌2小时后，在105℃下干燥12小时，然后在350℃下焙烧2小时后，得改性蒙脱石；
56.(2)将改性蒙脱石分散于水中，再用质量分数为5％的醋酸调节ph到4，配置成质量分数为3％的蒙脱石浆料，再将蒙脱石浆料与甲壳素溶液按质量比为1：1.2混合，在25℃下，以500rpm搅拌3小时，再加改性蒙脱石质量的0.2倍的交联剂甲醛，在25℃下，以500rpm搅拌1小时，得合成树脂胚料，再将合成树脂胚料挤注入合成树脂胚料质量10的氢氧化钾溶液中，老化24小时，得合成树脂；
57.(3)将丙烯酸和丙烯酰胺按质量比为1：1共混后加入到丙烯酸质量5倍的去离子水中，再加入丙烯酸质量0.1倍的氢氧化钠，在350rpm转速下搅拌2小时，再加入丙烯酸质量0.2倍的硫酸钾，在80℃下，以600rpm转速下搅拌3小时，然后在25℃下静置2小时，倒入模具中，固化12小时，脱模，得到合成纤维，再通过合成纤维质量0.2倍的黏连剂将合成纤维与步骤(2)所得合成树脂按质量比为1：1黏连起来，经过裁剪，缝合，制得高吸水性医用非织造复合材料。
58.作为优化，步骤(1)所述预处理蒙脱石中的制备方法是将蒙脱石在300℃的温度下焙烧2小时，冷却至25℃后，放入粉碎机中粉碎3小时后过200目筛，得预处理蒙脱石。
59.作为优化，步骤(2)所述甲壳素溶液由甲壳素与质量分数为3％的醋酸溶液按质量比为4：100混合配制而成。
60.作为优化，步骤(2)所用氢氧化钾溶液为质量分数为0.3％的氢氧化钾溶液。
61.对比例
62.一种高吸水性医用非织造复合材料，按重量份数计，主要包括40份合成树脂，40吸水纤维和8份交联剂。
63.一种高吸水性医用非织造复合材料，所述高吸水性医用非织造复合材料的制备方法主要包括以下制备步骤：
64.(1)将预处理蒙脱石与1mol/l的氢氧化钠溶液按质量比1：1.2混合，在25℃下，以300rpm搅拌30分钟，然后抽滤，得预处理蒙脱石滤饼，将预处理蒙脱石滤饼用去离子水洗涤3次后在200℃下干燥6小时，再研磨至粒径为300nm的细化蒙脱石，将细化蒙脱石与质量分数为0.2％的醋酸溶液按质量比1：1混合，在25℃下，以300rpm搅拌2小时，抽滤，得酸化蒙脱石滤饼，将酸化蒙脱石滤饼用去离子水洗涤3次，将所得产物在25℃干燥24小时，得到蒙脱石胚料；
65.(2)将改性蒙脱石分散于水中，再用质量分数为5％的醋酸调节ph到4，配置成质量分数为3％的蒙脱石浆料，再将蒙脱石浆料与甲壳素溶液按质量比为1：1.2混合，在25℃下，以500rpm搅拌3小时，再加改性蒙脱石质量的0.2倍的交联剂甲醛，在25℃下，以500rpm搅拌1小时，得合成树脂胚料，再将合成树脂胚料挤注入合成树脂胚料质量10的氢氧化钾溶液中，老化24小时，得合成树脂；
66.(3)将丙烯酸和丙烯酰胺按质量比为1：1共混后加入到丙烯酸质量5倍的去离子水中，再加入丙烯酸质量0.1倍的氢氧化钠，在350rpm转速下搅拌2小时，再加入丙烯酸质量0.2倍的硫酸钾，在80℃下，以600rpm转速下搅拌3小时，然后在25℃下静置2小时，倒入模具中，固化12小时，脱模，得到合成纤维，再通过合成纤维质量0.2倍的黏连剂将合成纤维与步骤(2)所得合成树脂按质量比为1：1黏连起来，经过裁剪，缝合，制得高吸水性医用非织造复合材料。
67.作为优化，步骤(1)所述预处理蒙脱石中的制备方法是将蒙脱石在300℃的温度下焙烧2小时，冷却至25℃后，放入粉碎机中粉碎3小时后过200目筛，得预处理蒙脱石。
68.作为优化，步骤(2)所述甲壳素溶液由甲壳素与质量分数为3％的醋酸溶液按质量比为4：100混合配制而成。
69.作为优化，步骤(2)所用氢氧化钾溶液为质量分数为0.3％的氢氧化钾溶液。
70.效果例
71.下表1给出了采用本发明实施例1至3与对比例的一种高吸水性医用非织造复合材料的性能分析结果。
72.表1
[0073][0074]
从表1中实施例1与对比例1的实验数据比较可发现，实施例1制备的高吸水性医用非织造复合材料力学性能和防水性能比对比例1制备的高吸水性医用非织造复合材料强，说明在制备高吸水性医用非织造复合材料时加入改性蒙脱石和改性甲壳素溶液时可有效提高产品的力学性能和防水性能；从实施例1与对实施例2的实验数据比较可发现，实施例1制备的高吸水性医用非织造复合材料力学性能和防水性能比实施例2制备的玻璃用防水变色涂料强，说明在高吸水性医用非织造复合材料时，不对蒙脱石改性，使得蒙脱石与甲壳素和丙烯酰胺基体之间的界面结合力下降，导致产品吸水性和力学性能下降；从实施例1与对实施例3的实验数据比较可发现，实施例1制备的高吸水性医用非织造复合材料力学性能比实施例3制备的高吸水性医用非织造复合材料强，说明在制备高吸水性医用非织造复合材料时，使用不改性的甲壳素溶液，使得合成树脂没有均匀分散在产品中，从而使得产品的力学性能显著下降。
[0075]
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何标记视为限制所涉及的权利要求。