CN105233329B - 完全生物降解的婴童纸尿裤 - Google Patents

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马学所
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本发明涉及一种完全生物降解的婴童纸尿裤，属于高分子材料技术领域。所述的婴童纸尿裤，从上至下依次由透水层、吸水层和阻水层构成；透水层为聚乳酸接枝聚乙二醇热风无纺布；吸水层为75～89.5wt％纸浆纤维、5～10wt％羟甲基纤维素钠、5～10wt％淀粉接枝丙烯酸钠和0.5～5wt％天然植物粉末的组合物；阻水层为聚乳酸纺粘无纺布淋涂聚对苯二甲酸‑己二酸‑丁二醇酯薄膜。本发明在纸尿裤的透水层、吸水层和阻水层上分别引入完全生物降解材料，而且引入了超细的天然植物粉末用于抑菌剂，得到一种完全生物降解的婴童纸尿裤。本发明透气性好、亲水性好、锁水性好，手感绵软，亲肤性极佳，吸水后的强度高，极其适合婴童使用。

Description

完全生物降解的婴童纸尿裤
技术领域
本发明涉及一种完全生物降解的婴童纸尿裤，属于高分子材料技术领域。
背景技术
近年来，随着经济的快速发展和人民物质生活水平的提高以及生活节奏的加快，各种各样的一次性商品进入了人们的生活。一次性纸尿裤的出现给人们的生活带来了巨大的方便，由于它具有使用简单、防侧漏、防渗出、用后即抛等诸多特点，成为婴幼儿不可或缺的日用品。
但是，随着纸尿裤用量的陡增和纸尿裤不易降解而带来的环境问题也日益显著。传统纸尿裤在生产过程中能耗高，在使用过后若不能妥善处理，会给大气、土壤及水体造成二次污染。要解决纸尿裤生产过程及废弃后的环境污染问题，要么寻找新的生产原料，要么改进后期的处理技术，或者彻底改变消费观念，否则，一次性纸尿裤给环境造成的污染问题会越来越严重。
塑料导致的白色污染问题日益严重，使得人们对绿色环保材料的重视越来越多，尤其是生物降解塑料的出现，拓展了一条新的解决白色污染的途径。近年来，一些生物降解塑料陆续实现商品化，例如聚乳酸PLA、聚丁二酸丁二醇酯PBS、聚对苯二甲酸-己二酸-丁二醇酯PBAT等。聚乳酸作为一种绿色环保的生物降解塑料，可用于注塑、吹膜、吸塑等各个领域。由于聚乳酸规整的分子结构，其纺纤性也较好，聚乳酸纤维也可用于衣服、购物袋、湿巾、纸尿裤等领域。
CN103349592A公开一种吸水性好的纸尿裤，吸收层为纤维素微胶粉。虽然纤维素微胶粉可以生物降解，但是其制备方法非常复杂，难以实现产业化，而且无纺布及底膜均为普通塑料，并非完全生物降解。CN104338171A和CN104338172A公开聚乳酸纤维纸尿裤，填充层用了聚乳酸短纤维，显然无法保证高吸水性功能，而且聚乳酸纤维也无法充当阻隔层。由此可见，目前国内外还未见完全生物降解纸尿裤的相关文献和报道。
发明内容
本发明的目的是提供一种透气性高、亲水性强、锁水性好，手感绵软，亲肤性极佳，吸水后强度高的完全生物降解的婴童纸尿裤。
本发明所述的完全生物降解的婴童纸尿裤，从上至下依次由透水层、吸水层和阻水层构成；透水层为聚乳酸接枝聚乙二醇热风无纺布；吸水层为75～89.5wt％纸浆纤维、5～10wt％羟甲基纤维素钠、5～10wt％淀粉接枝丙烯酸钠和0.5～5wt％天然植物粉末的组合物；
阻水层为聚乳酸纺粘无纺布淋涂聚对苯二甲酸-己二酸-丁二醇酯薄膜。
其中：
所述的聚乳酸接枝聚乙二醇为95wt％、分子量≥10万的聚乳酸与5wt％、分子量400的聚乙二醇形成的接枝共聚物。聚乳酸分子量优选10～20万。
所述的聚乳酸接枝聚乙二醇是在双叔丁基过氧化二异丙基苯的催化下，于160～180℃下反应1～1.5小时得到的接枝共聚物。双叔丁基过氧化二异丙基苯的质量，是以聚乳酸、聚乙二醇总质量100％计。
所述的聚乳酸接枝聚乙二醇热风无纺布的克重为15～40g/m2。
所述的羟甲基纤维素钠目数为5000～10000目。
所述的淀粉接枝丙烯酸钠为90wt％淀粉与10wt％丙烯酸钠的接枝共聚物，目数5000～10000目。淀粉接枝丙烯酸钠是在2wt％过氧化二异丙基苯的催化下，于120～140℃下反应1.5～2小时得到的接枝共聚物。过氧化二异丙基苯的质量，是以淀粉、丙烯酸钠总质量100％计。
所述的天然植物粉末为薄荷叶、茶叶、艾草叶、橘子皮、柠檬皮经过液氮脆冷、研磨、过筛得到的粉末，目数5000～10000目。液氮脆冷、研磨、过筛均按照常规工艺进行。
所述的吸水层的质量占透水层、吸水层与阻水层总质量的30～70％。
所述的聚乳酸纺粘无纺布由D-乳酸含量≤0.1wt％的分子量≥15万的聚乳酸制成，克重为20～50g/m2。
所述的淋涂聚对苯二甲酸-己二酸-丁二醇酯薄膜的克重为10～50g/m2。
所述的聚乳酸纺粘无纺布淋涂对苯二甲酸-己二酸-丁二醇酯薄膜，是由熔指≤10的对苯二甲酸-己二酸-丁二醇酯在淋膜机上，于170～190℃下淋膜到聚乳酸纺粘无纺布上得到。
本发明中：
聚乳酸是一种刚性材料，其纤维的强度和刚性也较强，但其柔韧性较差，缺乏一定弹性，因此，聚乳酸无纺布的手感较差。然而，婴童的皮肤比较娇嫩，为了使得聚乳酸无纺布达到较好的手感和舒适度，适合婴童皮肤接触，我们将聚乳酸做成短纤，梳理后通过热风无纺布的生产工艺将聚乳酸短纤做成热风无纺布，而且将其克重控制在15～40g/m2，从而使聚乳酸无纺布获得了较好的手感和舒适度。
我们知道，纸尿裤的透水层是跟婴童的皮肤直接接触的，因此，透水层对无纺布的要求主要有两方面：一是手感舒服，二是亲水性好。而热风无纺布的纤维结构为短纤维，比较蓬松，透气性好，利于尿液快速渗入到吸水层。同时，由于聚乳酸的亲水性较差，我们又在其分子链上接枝上聚乙二醇，大大提高了其亲水性。所以，我们从物理结构—热风无纺布方面和化学组成—接枝聚乙二醇方面改进了透水层的材料。
普通纸尿裤的吸水层一般为纸浆纤维和SAP的组合物。由于SAP不能生物降解，吸水后体积膨胀，反而污染了环境。因此，我们选择了吸水性很好的羟甲基纤维素钠和淀粉接枝丙烯酸钠的组合物替代SAP，不仅达到了高吸水性，又能实现完全生物降解。
目前，抑菌剂有无机的、有机的，几乎都是化学合成的，然而我们知道很多天然植物本身就含有抑菌成分，比如，薄荷叶对蚊虫叮咬皮肤有脱敏、消炎和抗菌的作用；茶叶中茶多酚有较强的抗氧化清除自由基的功能，也有一定的抑菌作用，丁香、桂皮等也有抑菌防腐、抗氧除臭的作用。考虑到婴童的皮肤比较娇嫩，纸尿裤长时间使用会滋生大量细菌，影响孩子的健康，我们在吸水层引入了薄荷叶、艾草、橘子皮、柠檬皮等天然植物粉末，不仅天然环保，又能起到抑菌的效果。
至于纸尿裤的阻水层，主要功能就是将吸水层的水锁住，而不会溢出渗漏。由于吸水层吸水后不仅体积增大，重量也会明显增大，而且婴童喜欢多动，因此，阻水层要求机械强度高，而且阻水性要好。纺粘无纺布的纤维结构为长纤维，强度好，利于保证纸尿裤吸水后的强度，非常适合用作阻水层的强度材料。我们选择聚乳酸纺粘无纺布作为阻水层的强度层，淋涂柔韧的PBAT薄膜用作阻水层，这样就得到了手感好，锁水性好，完全生物降解的阻水层。
本发明的有益效果如下：
本发明在纸尿裤的透水层、吸水层和阻水层上分别引入完全生物降解材料，而且引入了超细的天然植物粉末用于抑菌剂，得到一种完全生物降解的婴童纸尿裤。本发明透气性高、亲水性强、锁水性好，手感绵软，亲肤性极佳，吸水后的强度高，非常适合婴童使用。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明做进一步描述。
实施例1
实施例1的完全生物降解的婴童纸尿裤，从上至下依次由透水层、吸水层和阻水层构成；
透水层为聚乳酸接枝聚乙二醇热风无纺布，克重15g/m2；吸水层为75wt％纸浆纤维、10wt％羟甲基纤维素钠(5000目)、10wt％淀粉接枝丙烯酸钠(5000目)和5wt％薄荷叶粉末(5000目)；阻水层为克重20g/m2聚乳酸纺粘无纺布淋涂克重10g/m2PBAT薄膜。
吸水层的吸水率为652g水/g，吸水层的质量占透水层、吸水层与阻水层总质量的70％。
聚乳酸防粘无纺布淋涂PBAT薄膜的拉伸强度为：纵向32.5MPa，横向30.8MPa。
实施例2
实施例2的完全生物降解的婴童纸尿裤，从上至下依次由透水层、吸水层和阻水层构成；
透水层为聚乳酸接枝聚乙二醇热风无纺布，克重40g/m2；吸水层为89.5wt％纸浆纤维、5wt％羟甲基纤维素钠(10000目)、5wt％淀粉接枝丙烯酸钠(10000目)和0.5wt％柠檬皮粉末(10000目)；阻水层为克重50g/m2聚乳酸纺粘无纺布淋涂克重50g/m2PBAT薄膜。
吸水层的吸水率为543g水/g，吸水层的质量占透水层、吸水层与阻水层总质量的40％。
聚乳酸防粘无纺布淋涂PBAT薄膜的拉伸强度为：纵向45.1MPa，横向43.3MPa。
实施例3
实施例3的完全生物降解的婴童纸尿裤，从上至下依次由透水层、吸水层和阻水层构成；
透水层为聚乳酸接枝聚乙二醇热风无纺布，克重20g/m2；吸水层为82wt％纸浆纤维、7wt％羟甲基纤维素钠(6000目)、8wt％淀粉接枝丙烯酸钠(8000目)和3wt％艾草叶粉末(10000目)；阻水层为克重25g/m2聚乳酸纺粘无纺布淋涂克重25g/m2PBAT薄膜。
吸水层的吸水率为595g水/g，吸水层的质量占透水层、吸水层与阻水层总质量的50％。
聚乳酸防粘无纺布淋涂PBAT薄膜的拉伸强度为：纵向37.0MPa，横向35.9MPa。
实施例4
实施例4的完全生物降解的婴童纸尿裤，从上至下依次由透水层、吸水层和阻水层构成；
透水层为聚乳酸接枝聚乙二醇热风无纺布，克重25g/m2；吸水层为80wt％纸浆纤维、6wt％羟甲基纤维素钠(5000目)、10wt％淀粉接枝丙烯酸钠(9000目)和4wt％茶叶粉末(6000目)；阻水层为克重30g/m2聚乳酸纺粘无纺布淋涂克重20g/m2PBAT薄膜。
吸水层的吸水率为620g水/g，吸水层的质量占透水层、吸水层与阻水层总质量的60％。
聚乳酸防粘无纺布淋涂PBAT薄膜的拉伸强度为：纵向35.6MPa，横向38.3MPa。
实施例中：
聚乳酸接枝聚乙二醇是由95wt％分子量20万的聚乳酸与5wt％分子量400的聚乙二醇，在1wt％双叔丁基过氧化二异丙基苯的催化下，170℃下反应1小时得到的接枝共聚物。
淀粉接枝丙烯酸钠是由90wt％淀粉与10wt％丙烯酸钠，在2wt％过氧化二异丙基苯的催化下，130℃下反应2小时得到的接枝共聚物。
聚乳酸纺粘无纺布淋涂PBAT薄膜，是由熔指为8的PBAT在淋膜机上，180℃下淋膜到聚乳酸纺粘无纺布上而得到的。聚乳酸纺粘无纺布由D-乳酸含量0.08wt％的分子量20万的聚乳酸制成。

Claims (2)

1.一种完全生物降解的婴童纸尿裤，其特征在于：从上至下依次由透水层、吸水层和阻水层构成；透水层为聚乳酸接枝聚乙二醇热风无纺布，聚乳酸做成短纤，梳理后通过热风无纺布的生产工艺将聚乳酸短纤做成热风无纺布；吸水层为75～89.5wt%纸浆纤维、5～10wt%羟甲基纤维素钠、5～10wt%淀粉接枝丙烯酸钠和0.5～5wt%天然植物粉末的组合物；阻水层为聚乳酸纺粘无纺布淋涂聚对苯二甲酸-己二酸-丁二醇酯薄膜；
聚乳酸接枝聚乙二醇为95wt%、分子量≥10万的聚乳酸与5wt%、分子量400的聚乙二醇形成的接枝共聚物；
聚乳酸接枝聚乙二醇是在双叔丁基过氧化二异丙基苯的催化下，于160～180℃下反应1～1.5小时得到的接枝共聚物；
淀粉接枝丙烯酸钠为90wt%淀粉与10wt%丙烯酸钠的接枝共聚物，目数5000～10000目；
羟甲基纤维素钠目数为5000~10000目；
淀粉接枝丙烯酸钠是在过氧化二异丙基苯的催化下，于120～140℃下反应1.5～2小时得到的接枝共聚物；
聚乳酸纺粘无纺布由D-乳酸含量≤0.1wt%的分子量≥15万的聚乳酸制成，克重为20～50g/m2；
聚乳酸纺粘无纺布淋涂聚对苯二甲酸-己二酸-丁二醇酯的克重为10～50g/m2；聚乳酸纺粘无纺布淋涂对苯二甲酸-己二酸-丁二醇酯薄膜，是由熔指≤10的对苯二甲酸-己二酸-丁二醇酯在淋膜机上，于170～190℃下淋膜到聚乳酸纺粘无纺布上得到；吸水层的质量占透水层、吸水层与阻水层总质量的30～70%；
天然植物粉末为薄荷叶、茶叶、艾草叶、橘子皮、柠檬皮经过液氮脆冷、研磨、过筛得到的粉末，目数5000～10000目。
2.根据权利要求1所述的完全生物降解的婴童纸尿裤，其特征在于：聚乳酸接枝聚乙二醇热风无纺布的克重为15～40g/m2。
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