CN110384521A - 一种液体存储芯体及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种液体存储芯体及其制备方法，包括一级拒水层、次级拒水层和由柔性三维材料制成的基体，一级拒水层包裹基体的表面且留有至少一处缺口形成外界液体进入基体的入口，次级拒水层位于一级拒水层和基体之间，一级拒水层的拒水能力强于次级拒水层，芯体通过多次拒水整理制得。本发明的制备方法简单、成本低，易于工业化生产。制得的液体存储芯体与传统储液装置相比，液体可透过性和透气性较好，液体存储的内部具有一定的抗压抗变形能力，可嵌入其它产品中，同时可以在微小、不确定的流量的情况下更方便地采集多种组织液，应用范围广泛。

Description

一种液体存储芯体及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种液体存储芯体及其制备方法，主要用于液体采集和存储领域。
背景技术
液体的采集、存储与分析是医疗健康、液体污染物监测、园艺管理等液体传输与控制领域的重要需求。传统的储液囊和储液袋等液体存储工具的透气性和抗压抗变形能力较差，无法在微小、不确定流量的情况下使用，应用领域比较有限。因此，提出一种透气性好，抗压抗变形能力好，应用范围更广，成本更低的液体存储芯体具有重要的意义。
发明内容
本发明提供了一种液体存储芯体及其制备方法，具体包括以下技术方案：
本发明提供了一种液体存储芯体，包括一级拒水层、次级拒水层和由柔性三维材料制成的基体，所述一级拒水层包裹所述基体的表面且留有至少一处缺口形成外界液体进入基体的入口，所述次级拒水层位于所述一级拒水层和基体之间，所述一级拒水层的拒水能力强于次级拒水层。
优选地，所述次级拒水层自内向外至少包括两个拒水能力递增的次级拒水子层。
优选地，所述基体经过亲水处理。
优选地，所述柔性三维材料为纤维素纤维、聚酯纤维、蛋白质纤维、锦纶纤维、多孔发泡材料、多孔玻璃、金属泡沫和多孔塑料类高分子中的一种或者多种的复合体。
优选地，所述基体为纤维素纤维、聚酯纤维、丙纶纤维、蛋白质纤维和锦纶纤维中的一种或者多种的复合体制成的间隔织物，所述次级拒水层位于所述间隔织物的上、下表面，所述一级拒水层分为包裹部分和覆盖部分，所述覆盖部分包裹所述间隔织物的上、下表面，所述包裹部分包裹间隔织物除上、下表面以外的其余区域，所述包裹部分的一级拒水层材料为纤维素纤维、聚酯纤维、丙纶纤维、蛋白质纤维、锦纶纤维和高分子塑料中的一种或者多种的复合体。
优选地，所述包裹部分与所述间隔织物通过粘合、熔合、契合或缝合固定连接。
本发明还提供了一种液体存储芯体的制备方法，包括以下步骤：
步骤一、准备一个由柔性三维材料制成的基体；
步骤二、将基体的表面进行多次拒水整理，使得基体表面自内向外具有至少两个拒水能力递增的拒水层，基体的表面留有至少一个液体入口，得到所述液体存储芯体。
优选地，在步骤二之前，先将基体进行亲水整理。
优选地，在将基体进行亲水整理之前，先将基体浸入20～95℃的预处理液中1～60min，所述预处理液包括壳聚糖衍生物、生物质表面活性剂和多面体低聚倍半硅氧烷混合物。
有益效果：
(1)本发明的制备方法简单、成本低，无需特种设备，易于工业化生产。制得的液体存储芯体与传统的储液囊和储液袋等外围包裹不透水的液体存储装置相比，液体可透过性和透气性较好且具有一定的抗压抗变形能力，当芯体受到挤压揉搓时，内部梯度拒水结构可保持液体处于中心位置，当受到挤压变大时，芯体中存储的液体会被拒水能力更强的拒水子层所包裹，从而具备较强的抗压抗变形能力。
(2)本发明可嵌入其它产品中，例如穿戴的卫生用品和健康管理类贴身制品上，能在微小、不确定流量的情况下采集尿液、血液和汗液等组织液。还可以应用到嵌入园艺植被的供水装置，可储存营养液和药物在供水通道上缓释，同时还可以用于在沙漠地区埋入沙下收集雨水，避免常规液体存储装置局部破裂而不可存储液体的情况。
(3)本发明不仅能够实现液体采集存储等常规功能，还可在特定部位添加检测接口，可直接嵌入特定的鉴定试剂试纸等用于实时监测，同时可接入外部检测设备。
附图说明
图1所示为实施例一中制得的液体存储芯体未进行拒水整理的一面为上表面时的剖视图，其中，001为一级拒水层，002为1号次级拒水子层，003为2号次级拒水子层；
图2所示为实施例一中制得的液体存储芯体未进行拒水整理的一面为上表面时的俯视图，其中，004为液体入口；
图3所示为实施例二中制得的液体存储芯体的剖视图，其中，005为覆盖部分的一级拒水层，006为次级拒水层，007为包裹部分的一级拒水层，008为间隔织物的上表面，009为间隔织物的下表面，010为间隔织物中将上下两层织物连接起来的纱线。
具体实施方式
以下将结合实施例对本发明的构思及产生的技术效果进行清楚、完整的描述，以充分地理解本发明的目的、方案和效果。
实施例一：
采用多孔三维结构的海绵体作为基体，海绵体的大小为20厘米(长)*20厘米(宽)*20厘米(高)，海绵体中心部位空隙相对较大，外部空隙相对较小。将海绵体整体浸入聚氨酯亲水整理剂中1分钟，取出浸轧烘干后，该海绵体具备亲水功能。
然后将海绵体的五个面分别浸入5厘米深的有机硅拒水整理溶液中1分钟，取出后放入至130℃的烘箱中烘干3分钟，烘干过程中保持经过拒水整理的海绵体表面的液滴接触角大于110度。
然后将拒水整理后的五个面再一次分别浸入3厘米深的有机硅拒水整理溶液中1分钟，取出后放入至140℃的烘箱中烘干3分钟，烘干过程中保持经过拒水整理的海绵体表面的液滴接触角大于130度。
最后将拒水整理后的五个面再一次分别浸入1厘米深的有机硅拒水整理溶液中1分钟，取出后放入至150℃的烘箱中烘干3分钟，烘干过程中保持经过拒水整理的海绵体表面的液滴接触角大于140度。
经过这三次拒水整理的海绵体五个面从内到外形成了拒水能力递增的梯度拒水层，如图1所示，距离海绵体表面1厘米的区域为一级拒水层001，距离海绵体表面1厘米至3厘米的区域以及距离海绵体表面3厘米至5厘米为1号次级拒水子层002以及2号次级拒水子层003，1号次级拒水子层002以及2号次级拒水子层003共同构成了次级拒水层。拒水能力上，一级拒水层001强于1号次级拒水子层002，1号次级拒水子层002强于2号次级拒水子层003。如图2所示，始终未进行拒水整理的一面，从该面中心到边缘也呈现出梯度拒水能力，中心的10厘米*10厘米区域未做任何拒水整理，作为存储芯体的液体入口004，实现液体的开放式存储。
实施例二：
采用多空针织间隔织物作为基体，多空针织间隔织物的大小为20厘米(长)*10厘米(宽)*0.2厘米(高)，间隔织物空隙相对较大，外部空隙相对较小。将该间隔织物浸入聚氨酯亲水整理剂中1分钟，取出浸轧烘干后，该间隔织物具备亲水功能。
然后将间隔织物上表面浸入0.02厘米深的含有石蜡为主的拒水整理剂溶液中1分钟，取出后放入至130℃的烘箱中烘干3分钟，烘干过程中保持上表面的液滴接触角大于110度；再把间隔织物下表面浸入0.02厘米深的含有石蜡为主的拒水整理剂溶液中1分钟，取出后放入至130℃的烘箱中烘干4分钟，烘干过程中保持下表面的液滴接触角大于110度。
然后将间隔织物上表面再一次浸入0.04厘米深的含有石蜡为主的拒水整理剂溶液中1分钟，取出后放入至150℃的烘箱中烘干3分钟，烘干过程中保持上表面的液滴接触角大于130度；再把间隔织物下表面再一次浸入0.04厘米深的含有有机硅为主的拒水整理剂溶液中1分钟，取出后放入至150℃的烘箱中烘干2分钟，烘干过程中保持下表面的液滴接触角大于130度。
然后将间隔织物上表面再一次浸入0.02厘米深的含有有机硅为主的拒水整理剂溶液中1分钟，取出后放入至150℃的烘箱中烘干3分钟，烘干过程中保持上表面的液滴接触角大于140度；然后再把间隔织物下表面再一次浸入0.02厘米深的含有有机硅为主的拒水整理剂溶液中1分钟，取出后放入至150℃的烘箱中烘干3分钟，烘干过程中保持下表面的液滴接触角大于140度，形成拒水梯度层，最后在间隔织物的四周采用不透水的密封薄膜进行密封，形成包裹部分的一级拒水层，从而得到液体存储芯体，液体通过外界机械开口方式接入液体导流通道，实现液体存储，如图3所示，间隔织物包括两层织物以及将上下两层织物连接起来的纱线010，距离间隔织物上、下表面0.02厘米的区域为覆盖部分的一级拒水层005，距离间隔织物上、下表面0.02厘米至0.04厘米的区域为次级拒水层006，间隔织物的四周为包裹部分的一级拒水层007。

Claims (9)

1.一种液体存储芯体，其特征在于，包括一级拒水层、次级拒水层和由柔性三维材料制成的基体，所述一级拒水层包裹所述基体的表面且留有至少一处缺口形成外界液体进入基体的入口，所述次级拒水层位于所述一级拒水层和基体之间，所述一级拒水层的拒水能力强于次级拒水层。
2.根据权利要求1所述的芯体，其特征在于，所述次级拒水层自内向外至少包括两个拒水能力递增的次级拒水子层。
3.根据权利要求1所述的芯体，其特征在于，所述基体经过亲水处理。
4.根据权利要求1所述的芯体，其特征在于，所述柔性三维材料为纤维素纤维、聚酯纤维、蛋白质纤维、锦纶纤维、多孔发泡材料、多孔玻璃、金属泡沫和多孔塑料类高分子中的一种或者多种的复合体。
5.根据权利要求4所述的芯体，其特征在于，所述基体为纤维素纤维、聚酯纤维、丙纶纤维、蛋白质纤维和锦纶纤维中的一种或者多种的复合体制成的间隔织物，所述次级拒水层位于所述间隔织物的上、下表面，所述一级拒水层分为包裹部分和覆盖部分，所述覆盖部分包裹所述间隔织物的上、下表面，所述包裹部分包裹间隔织物除上、下表面以外的其余区域，所述包裹部分的一级拒水层材料为纤维素纤维、聚酯纤维、丙纶纤维、蛋白质纤维、锦纶纤维和高分子塑料中的一种或者多种的复合体。
6.根据权利要求5所述的存储芯体，其特征在于，所述包裹部分与所述间隔织物通过粘合、熔合、契合或缝合固定连接。
7.一种液体存储芯体的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、准备一个由柔性三维材料制成的基体；
步骤二、将基体的表面进行多次拒水整理，使得基体表面自内向外具有至少两个拒水能力递增的拒水层，基体的表面留有至少一个液体入口，得到所述液体存储芯体。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，在步骤二之前，先将基体进行亲水整理。
9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，在将基体进行亲水整理之前，先将基体浸入20～95℃的预处理液中1～60min，所述预处理液包括壳聚糖衍生物、生物质表面活性剂和多面体低聚倍半硅氧烷混合物。
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