CN104497198A

CN104497198A - 银抑菌吸水丙烯酸酯泡沫材料及其制备方法和应用

Info

Publication number: CN104497198A
Application number: CN201410701272.4A
Authority: CN
Inventors: 梁永江
Original assignee: FOSHAN LIANSU WANJIA NEW SANITARY MATERIAL CO LTD
Current assignee: FOSHAN LIANSU WANJIA NEW SANITARY MATERIAL CO LTD
Priority date: 2014-11-28
Filing date: 2014-11-28
Publication date: 2015-04-08

Abstract

本发明公开了一种银抑菌吸水丙烯酸酯泡沫材料及其制备方法和应用，制得的泡沫材料的泡孔尺寸微小，其平均吸去离子水率、平均吸盐水率、平均吸人造尿率、平均吸人造血率均大于18g/g，1小时的保水率都在85%以上，适合于分散和储存含水流体；另外，本发明由于银抑菌微粒的加入，使所述泡沫材料具有良好的抑菌性能，对大肠杆菌和金黄葡萄球菌的抑菌率最高达95%以上。因此本发明的块状柔软吸水材料特别适用于卫生用品领域。

Description

银抑菌吸水丙烯酸酯泡沫材料及其制备方法和应用

技术领域

本发明属于吸水材料领域，具体涉及一种银抑菌吸水丙烯酸酯泡沫材料及其制备方法和应用。

背景技术

现在的卫生用品，里面的吸水材料主要是具有颗粒状的合成树脂，吸水、吸尿或吸血以后会形成凝胶，容易成团，导致较难固定在一个位置，实际使用过程中令人很不舒服。因此开发块状的柔软吸水材料有着重要的意义。

通常的血液是由血细胞、血浆等组成的。血细胞的直径为8μm左右，而丙烯酸分子的直径远小于血细胞的直径。因此血细胞不易被凝胶状的高吸水性树脂所吸收，只能停留在高吸水性树脂的表面，吸收的只是血液中的血浆等成分。所以开发多孔型聚合物，以扩大比表面积，提高渗透性，加快液体的吸收速度与吸收率等方面具有重要的技术经济效益和社会效益。

申请人已经研究了一种具有合适孔径的丙烯酸酯泡沫材料201410147721.5，其具有高的吸水率及较佳的保水性能，可以用于制作卫生用品。然而卫生用品被尿液等体液污染后，容易滋生细菌，引发皮肤过敏等问题。

有鉴于此，研究一种具有抑菌性能的吸水丙烯酸酯泡沫材料可以进一步提升该泡沫材料在卫生用品的应用价值。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种抑菌吸水丙烯酸酯泡沫材料的制备方法；本发明制备的丙烯酸酯泡沫材料除了具有较高的吸水率和较佳的保水性能，同时由于添加了具有抑菌作用的微粒，具有抑菌性能，提升该泡沫材料在卫生用品的应用价值。

本发明的另一个目的是提供由本发明制备方法制备得到的抑菌吸水丙烯酸酯泡沫材料。

本发明的另一个目的是提供所述抑菌吸水丙烯酸酯泡沫材料在卫生用品中的应用。

本发明的上述目的通过如下技术方案予以实现：

银抑菌吸水丙烯酸酯泡沫材料的制备方法，包括如下步骤：

S1. 配制油相体系：按重量百分数计称取50%～85%单官能丙烯酸酯类单体、2%～40%交联剂、5%～10%的银抑菌微粒、5%～8%乳化剂搅拌混匀；

S2. 配制水相体系：配制质量分数为0.01～3%的电解质水溶液；

S3. 在60～80℃下将水相体系分2～4次加入油相体系中，搅拌均匀，最终水相与油相的质量比为10～50：1；

S4. 向步骤S3的混合体系中加入水溶性引发剂进行乳液聚合反应；

S5. 将步骤S4所得聚合产物置于80～100℃下恒温固化、洗涤、脱水干燥即得产品；

所述单官能丙烯酸酯类单体为单官能丙烯酸烷基酯和单官能甲基丙烯酸烷基酯的混合物；其中，所述单官能丙烯酸烷基酯与单官能甲基丙烯酸烷基酯的质量比为7：1～10：1；

所述交联剂为多官能丙烯酸烷基酯或多官能甲基丙烯酸烷基酯中的一种或多种。

本发明中，所述的银抑菌微粒是指抑菌有效成份仅为银的抑菌微粒。银抑菌微粒已经被应用在其它领域制备具有抑菌功能的产品。而发明人发现，对于丙烯酸酯发泡材料，银抑菌微粒的添加会对发泡过程泡孔的形成有影响。因此需要对单体比例、抑菌微粒的添加量等进行调节，才有可能获得具有较高的吸水率和较佳的保水性能，并且具有抑菌作用的丙烯酸酯发泡材料。发明人发现，如果体系中银抑菌微粒的添加量少于5%，则无法达到明显的抑菌效果，同时，如果银抑菌微粒的添加量大于10%，则会导致产品的泡孔尺寸变小，吸水和保水性能下降。同时，控制丙烯酸酯单体的混合比例，也有助于对维持抑菌发泡材料的泡孔尺寸，使其不至于因为银抑菌微粒的加入导致吸水和保水性能下降。

优选地，所述单官能丙烯酸烷基酯与单官能甲基丙烯酸烷基酯的质量比为8：1。

S3.中，水相与油相的比例，同样会影响发泡孔径的大小；优选地，所述水相与油相的质量比为20~40:1。

添加电解质可以改善发泡材料的吸水性能，并且材料的柔韧性更好，不易裂开。

本发明所述电解质为本领域常规可溶性电解质，目的是提高体系的盐离子浓度降低油溶性的单体、共聚单体在水相中的溶解度，优选地，所述电解质为金属离子化合物中的一种或多种。

优选地，所述金属离子化合物的阳离子为钾离子、钠离子、钙离子、镁离子、铝离子、锌离子或铁离子，阴离子为氯离子、硝酸根离子、硼酸根离子、磷酸根离子或碳酸根离子；上述阳离子和阴离子组合的离子化合物不溶于水或微溶于水的除外。

优选地，所述金属离子化合物为氯化钙、硝酸钙、氯化铝、硝酸铝、氯化镁、硝酸镁、磷酸钾、磷酸钠、硼酸钾、硼酸钠、碳酸钾或碳酸钠。上述电解质包含强碱弱酸盐或强酸软碱盐，这些盐具有一定的pH值缓冲性能，更有利于乳液聚合的顺利进行。此外，本领域技术人员可根据常识排除多种金属离子化合物组合使用产生沉淀的情况。

优选地，所述金属离子化合物为氯化钙、硝酸钙或氯化铝。

优选地，所述电解质水溶液的质量分数为0.5%～1%。

所述银抑菌微粒可以是市售的抑菌微粒，可以是银与基体树脂形成的微粒，或者是纳米银。银抑菌微粒的大小对泡沫发泡过程有一定影响，优选地，所述银抑菌微粒的平均直径小于5μm。

本发明加入乳化剂的作用一方面是使单体在水中形成乳液，为乳液聚合提供条件，另一方面，则是为了使银抑菌微粒更均匀地分散在体系中。优选地，所述乳化剂为聚山梨酯类乳化剂或聚甘油脂肪酸酯类乳化剂。

优选地，所述聚山梨酯类乳化剂优选为吐温-20、吐温-40、吐温-60或吐温-80。

优选地，所述聚甘油脂肪酸酯类乳化剂为聚甘油硬脂酸类乳化剂。更优选地，所述聚甘油脂肪酸酯类乳化剂为聚甘油-3双异硬脂酸酯。

采用上述乳化剂均能达到较好的分散效果，而发明人发现，采用聚甘油-3双异硬脂酸酯作为乳化剂时，对银微粒尤其能起到好的分散作用，当选用聚甘油-3双异硬脂酸酯作为乳化剂时，意外地，产品的抑菌性能得到进一步提高。

优选地，所述单官能丙烯酸烷基酯为丙烯酸异辛酯、丙烯酸异癸酯、丙烯酸十八烷基酯或丙烯酸月桂酯，所述单官能甲基丙烯酸烷基酯为甲基丙烯酸异辛酯、甲基丙烯酸异癸酯、甲基丙烯酸十八烷基酯或甲基丙烯酸月桂酯。

进一步优选地，所述单官能丙烯酸酯类单体为丙烯酸异辛酯和甲基丙烯酸异辛酯的混合物。

所述多官能丙烯酸烷基酯为二丙烯酸己二醇酯、三乙二醇二丙烯酸酯、二丙二醇二丙烯酸酯或三丙二醇二丙烯酸酯，所述多官能甲基丙烯酸烷基酯为二甲基丙烯酸乙二醇酯、三乙二醇二甲基丙烯酸酯、二丙二醇二甲基丙烯酸酯或三丙二醇二甲基丙烯酸酯。

本发明使用的引发剂的用量可依据本领域常规乳液聚合选择，通常为单体重量的0.1%～20%。

所述引发剂的种类也可依据本领域聚合单体的种类选择，如过硫酸盐引发剂，优选地，所述引发剂为过硫酸铵、过硫酸钠或过硫酸钾。

本发明在确定水相与油相最终比率的以后，水相分2～4次加入油相中，在乳液变粘稠前再加入下一次的水相，目的是采用多阶段添加的方式可以在相同的混合驻留时间下，制得高水相和油相重量比率的乳液，同时还可以使得产品的泡孔尺寸均匀、一致。优选地，将水相分为2/3和1/3两部分，首先将油相与2/3水相混合均匀，在乳液变粘稠前再加入余下的1/3水相混合均匀。

步骤S5所述固化为将反应后的聚合产物乳液倒入模具中放入恒温烘箱中固化，控制在80～100℃条件下恒温固化的目的是在让丙烯酸酯快速固化的同时保证水不沸腾，避免在材料表面产生大小不一的气孔。

步骤S5所述洗涤目的在于除去残余的初始水相等杂质，所述脱水干燥也在恒温烘箱或真空干燥箱内进行，脱水干燥温度为80～100℃。

根据上述制备方法所获得的抑菌吸水丙烯酸酯泡沫材料。

本发明通过特定的配方，采用特定制备方法制得的抑菌吸水丙烯酸酯泡沫材料具有一定的韧性，泡孔尺寸微小，具有较好的吸水、吸尿、吸血性能，材料的吸收率高；同时由于添加了抑菌微粒，具有抑菌除味的性能，在卫生用品领域具有很大的应用前景。具体制备工艺流程可以参考图1所示。

本发明的丙烯酸酯泡沫材料具有的泡孔尺寸范围为10μm至30μm，所以适合分散和储存含水流体。此外，由于人体血细胞的直径为8μm左右，现有的丙烯酸分子的直径远小于血细胞的直径，因而本发明的丙烯酸酯泡沫材料特别适合应用于吸血材料领域。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

本发明公开了一种抑菌吸水丙烯酸酯泡沫材料的制备方法，通过向油相中加入银抑菌微粒，然后进行合成实验，制备得到的泡沫材料的泡孔尺寸微小，其平均吸去离子水率、平均吸盐水率、平均吸人造尿率、平均吸人造血率均大于18g/g，1小时的保水率都在85%以上，适合于分散和储存含水流体；另外，本发明由于银抑菌微粒的加入，使所述泡沫材料具有良好的抑菌性能，对大肠杆菌和金黄葡萄球菌的抑菌率最高达95%以上。因此本发明的块状柔软吸水材料特别适用于卫生用品领域。

附图说明

图1为抑菌吸水丙烯酸酯泡沫材料制备工艺流程参考图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步的解释说明，但具体实施例并不对本发明作任何限定。除非特别说明，实施例中所涉及的试剂、方法均为本领域常用的试剂和方法。实施例中，所用银抑菌微粒为市售的二氧化硅负载银抑菌剂，其中平均粒径小于5μm。

本发明中按GB15979—2002中记载的方法检测泡沫材料的抗菌效果。

实施例1

S1.配制油相体系，称取丙烯酸异辛酯7.2g、甲基丙烯酸异辛酯0.8g、二甲基丙烯酸乙二醇酯4.8g、二丙烯酸己二醇酯0.4g、1.6g的二氧化硅负载银抑菌剂、吐温-80 1.2g，把油相搅拌均匀待用，其中，丙烯酸异辛酯与甲基丙烯酸异辛酯的质量比为9：1。

S2.配制水相体系，称取氯化钙0.096g，再加水至480g使其溶解，此时，电解液的质量分数为0.02%，待用；配制引发剂相，称取过硫酸铵1.71g，加水至10g使其溶解，待用。

S3.将制得的水相320g转入1000ml的三口烧瓶中，开始搅拌，升温至75℃，搅拌速度在800转以上，然后将搅拌均匀的油相加入三口烧瓶中，等乳液变粘稠前，再滴加160g水相到烧瓶中，使水相与油相的质量比为30:1；

S4.滴加引发剂相至S3的混合体系中，进行乳液聚合反应，把反应后的混合液倒入聚四氟乙烯方盘中，盖上盖子，放入97℃烘箱中0.5小时，成型固化后，拿出来挤压与洗涤，再拿到烘箱里面烘干；形成块状丙烯酸酯泡沫材料。

实施例2

S1.配制油相体系，称取丙烯酸异辛酯7g、甲基丙烯酸异辛酯1g、二甲基丙烯酸乙二醇酯4.8g、二丙烯酸己二醇酯0.4g、1.6g的二氧化硅负载银抑菌剂、吐温-80 1.2g，把油相搅拌均匀待用，其中，丙烯酸异辛酯与甲基丙烯酸异辛酯的质量比为7：1。

S4.滴加引发剂相至S3的混合体系中，进行乳液聚合反应，把反应后的混合液倒入聚四氟乙烯方盘中，盖上盖子，放入80℃烘箱中1小时，成型固化后，拿出来挤压与洗涤，再拿到烘箱里面烘干；形成块状丙烯酸酯泡沫材料。

实施例3

S1.配制油相体系，称取丙烯酸异辛酯12g、甲基丙烯酸异辛酯1.5g、二甲基丙烯酸乙二醇酯0.4g、二丙烯酸己二醇酯0.4g、0.8g的二氧化硅负载银抑菌剂、吐温-80 0.8g，把油相搅拌均匀待用，其中，丙烯酸异辛酯与甲基丙烯酸异辛酯的质量比为8：1。

实施例4

S1.配制油相体系，称取丙烯酸异辛酯9.6g、甲基丙烯酸异辛酯1.2g、二甲基丙烯酸乙二醇酯2.2g、二丙烯酸己二醇酯0.8g、1.6g的二氧化硅负载银抑菌剂、吐温-80 0.8g，把油相搅拌均匀待用，其中，丙烯酸异辛酯与甲基丙烯酸异辛酯的质量比为8：1。

实施例5

S2.配制水相体系，称取氯化钙8g，再加水至800g使其溶解，此时，电解液的质量分数为1%，待用；配制引发剂相，称取过硫酸铵1.71g，加水至10g使其溶解，待用。

S3.将制得的水相530g转入1000ml的三口烧瓶中，开始搅拌，升温至75℃，搅拌速度在800转以上，然后将搅拌均匀的油相加入三口烧瓶中，等乳液变粘稠前，再滴加270g水相到烧瓶中，使水相与油相的质量比为50:1；

S4.滴加引发剂相至S3的混合体系中，进行乳液聚合反应，把反应后的混合液倒入聚四氟乙烯方盘中，盖上盖子，放入90℃烘箱中0.5小时，成型固化后，拿出来挤压与洗涤，再拿到烘箱里面烘干；形成块状丙烯酸酯泡沫材料。

实施例6

S2.配制水相体系，称取氯化钙0.16g，再加水至160g使其溶解，此时，电解液的质量分数为0.1%，待用；配制引发剂相，称取过硫酸铵1.71g，加水至10g使其溶解，待用。

S3.将制得的水相106g转入1000ml的三口烧瓶中，开始搅拌，升温至75℃，搅拌速度在800转以上，然后将搅拌均匀的油相加入三口烧瓶中，等乳液变粘稠前，再滴加54g水相到烧瓶中，使水相与油相的质量比为10:1；

实施例7

S1.配制油相体系，称取丙烯酸异辛酯9.6g、甲基丙烯酸异辛酯1.2g、二甲基丙烯酸乙二醇酯2.2g、二丙烯酸己二醇酯0.8g、1.6g的二氧化硅负载银抑菌剂、吐温-40 0.8g，把油相搅拌均匀待用，其中，丙烯酸异辛酯与甲基丙烯酸异辛酯的质量比为8：1。

实施例8

S1.配制油相体系，称取丙烯酸异辛酯9.6g、甲基丙烯酸异辛酯1.2g、二甲基丙烯酸乙二醇酯2.2g、二丙烯酸己二醇酯0.8g、1.6g的市售纳米银抗菌剂、吐温-80 0.8g，把油相搅拌均匀待用，其中，丙烯酸异辛酯与甲基丙烯酸异辛酯的质量比为8：1。

实施例9

S1.配制油相体系，称取丙烯酸异辛酯9.6g、甲基丙烯酸异辛酯1.2g、二甲基丙烯酸乙二醇酯2.2g、二丙烯酸己二醇酯0.8g、1.6g的市售纳米银抗菌剂、聚甘油-3双异硬脂酸酯 0.8g，把油相搅拌均匀待用，其中，丙烯酸异辛酯与甲基丙烯酸异辛酯的质量比为8：1。

对比例1

S1.配制油相体系，称取丙烯酸异辛酯6.8g、甲基丙烯酸异辛酯1.2g、二甲基丙烯酸乙二醇酯4.8g、二丙烯酸己二醇酯0.4g、1.6g的二氧化硅负载银抑菌剂、吐温-80 1.2g，把油相搅拌均匀待用，其中，丙烯酸异辛酯与甲基丙烯酸异辛酯的质量比为5.7：1。

对比例2

S1.配制油相体系，称取丙烯酸异辛酯7.4g、甲基丙烯酸异辛酯0.6g、二甲基丙烯酸乙二醇酯4.8g、二丙烯酸己二醇酯0.4g、1.6g的二氧化硅负载银抑菌剂、吐温-80 1.2g，把油相搅拌均匀待用，其中，丙烯酸异辛酯与甲基丙烯酸异辛酯的约为12.3：1。

对比例3

S1.配制油相体系，称取丙烯酸异辛酯7.2g、甲基丙烯酸异辛酯0.8g、二甲基丙烯酸乙二醇酯4.8g、二丙烯酸己二醇酯0.4g、1.6g的二氧化硅负载银抑菌剂、吐温-80 1.2g，把油相搅拌均匀待用，其中，丙烯酸异辛酯与甲基丙烯酸异辛酯的为9：1。

S2.配制水相体系，称取氯化钙0.192g，再加水至960g使其溶解，此时，电解液的质量分数为0.02%，待用；配制引发剂相，称取过硫酸铵1.71g，加水至10g使其溶解，待用。

S3.将制得的水相640g转入1000ml的三口烧瓶中，开始搅拌，升温至75℃，搅拌速度在800转以上，然后将搅拌均匀的油相加入三口烧瓶中，等乳液变粘稠前，再滴加320g水相到烧瓶中，使水相与油相的质量比为60:1；

对比例4

S1.配制油相体系，称取丙烯酸异辛酯7.2g、甲基丙烯酸异辛酯0.8g、二甲基丙烯酸乙二醇酯4g、二丙烯酸己二醇酯0.4g、2.4g的二氧化硅负载银抑菌剂、吐温-80 1.2g，把油相搅拌均匀待用，其中，丙烯酸异辛酯与甲基丙烯酸异辛酯的为9：1。

对比例5

S1.配制油相体系，称取丙烯酸异辛酯7.2g、甲基丙烯酸异辛酯0.8g、二甲基丙烯酸乙二醇酯4.8g、二丙烯酸己二醇酯0.72g、0.48g的二氧化硅负载银抑菌剂、吐温-80 1.2g，把油相搅拌均匀待用，其中，丙烯酸异辛酯与甲基丙烯酸异辛酯的为9：1。

各实施例及对比例制备的产品的吸水效果如表1所示：

表1

各实施例及对比例制备的产品的抑菌效果如表2所示：

表2

从表1的对比例1~3可以看出，单体中的混合比例、水相与油相的比例，对本发明所述的泡沫材料的孔径有影响，从而影响其吸水率、吸盐率、吸尿率、吸血率以及保水性能。从表1对比例4可以看出，当银微粒的加入量过大，会严重影响泡沫材料的吸水性能。从表2的对比例5可以看出，银抑菌微粒添加量过低，则不具有抑菌效果；并且虽然对比例1~4均显示出较强的抑菌性，但其吸水性能有限，难以应用于卫生用品中。采用本发明所述的技术方案制备得到的泡沫材料，具有较高的吸水率和较佳的保水性能，显示出抑菌性能，能符合GB15979卫生标准的要求。

Claims

1.银抑菌吸水丙烯酸酯泡沫材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

S2. 配制水相体系：配制质量分数为0.01～3%的电解质水溶液；

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述单官能丙烯酸烷基酯与单官能甲基丙烯酸烷基酯的质量比为8：1。

3. 根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述电解质水溶液的质量分数为0.5%～1%。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述银抑菌微粒的平均粒径小于5μm。

5. 根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，所述乳化剂为聚山梨酯类乳化剂或聚甘油脂肪酸酯类乳化剂。

6.根据权利要求1或2所述制备方法，其特征在于，所述电解质为金属离子化合物中的一种或多种，所述金属离子化合物的阳离子为钾离子、钠离子、钙离子、镁离子、铝离子、锌离子或铁离子，阴离子为氯离子、硝酸根离子、硼酸根离子、磷酸根离子或碳酸根离子。

7.根据权利要求1或2所述制备方法，其特征在于，所述单官能丙烯酸烷基酯为丙烯酸异辛酯、丙烯酸异癸酯、丙烯酸十八烷基酯或丙烯酸月桂酯，所述单官能甲基丙烯酸烷基酯为甲基丙烯酸异辛酯、甲基丙烯酸异癸酯、甲基丙烯酸十八烷基酯或甲基丙烯酸月桂酯；

8.根据权利要求1或2所述制备方法，其特征在于，所述水溶性引发剂为过硫酸铵、过硫酸钠或过硫酸钾。

9.权利要求1至8任意权利要求所述制备方法制备得到的银抑菌吸水丙烯酸酯泡沫材料。

10.权利要求9所述银抑菌吸水丙烯酸酯泡沫材料在制备卫生用品中的应用。