CN110478131A - 一种pH响应变色的纱布及其制备方法和该纱布的应用 - Google Patents

Abstract

本发明涉及生活用品中吸收制品的技术领域，特别涉及一种pH响应变色的纱布及其制备方法和该纱布的应用，所述pH响应变色的纱布包括基层布料和间隔设置于基层布料上的若干指示条，每一指示条均含有聚乙烯醇、一种缓冲体系和一种变色剂，且所述缓冲体系通过离子键或共价键接枝于聚乙烯醇。该纱布使用聚乙烯醇作为基材，既可以直接与皮肤乃至私密处直接接触，又能促使水快速进入至分子结构中而实现对pH的准确响应，从而便于人们更好的了解人体分泌物或排泄物的菌群情况。该纱布通过水洗精制、溶解、接枝混合、过滤消泡和纺丝的方式，具有操作方便、便于批量生产的特点，制得的纱布能够较好的适用于护理垫、卫生巾、失禁垫和内裤裆区中。

Description

一种pH响应变色的纱布及其制备方法和该纱布的应用

技术领域

本发明涉及生活用品中吸收制品的技术领域，特别涉及一种pH响应变色的纱布及其制备方法和该纱布的应用。

背景技术

日常生活中，吸收制品随处可见，诸如护理垫、卫生巾、失禁垫、内裤档位区等，其通常需要与人体的私密或敏感部位直接接触，用于吸收来自人体的排泄物(例如，月经、尿液)或分泌物(例如，伤口处流出的液体)，以减少其对衣服的污染。

众所周知，健康人体的菌群为一个动态平衡状态，譬如女性的阴道，被许多微生物自然定值，其每毫升的阴道物质中含有超过10⁴个嗜酸性乳酸菌，使得阴道维持在弱酸性环境，抑制病原微生物入侵。然而，倘若女性感染病原微生物，则会破坏阴道的弱酸性环境，进而导致妇科疾病的产生。

目前，环境中的酸碱度通常以氢离子浓度的负对数即pH值来表示，而pH值对微生物的生命活动影响很大，主要作用在于：先引起细胞膜电荷的变化，从而影响了微生物对营养物质的吸收和代谢过程中酶的活性，最后改变其生长环境中营养物质的可给性以及有害物质的毒性。每种微生物都有其最适pH值和一定的pH范围，在最适范围内酶活性最高，微生物的生长速率也最高。

现有的病原微生物有淋病奈瑟菌、链球菌、金黄色葡萄球菌、肠球菌、大肠杆菌、滴虫等。当人体感染这些病原微生物后，这些病原微生物便会大量繁殖，影响人体本身定值的微生物的生长。其中，单株细菌代谢的峰值为：嗜酸性乳酸菌pH值3.0、淋病奈瑟菌pH值7.5、链球菌pH值7.0、金黄色葡萄球菌pH值8.4、肠球菌pH值9.0、滴虫pH值5.4。

由此可见，通过对pH变化情况的观察，可以对人体排泄物或分泌物的菌群情况做出初步的了解，有助于较好的解决疾病因初期难察觉而错失最佳治疗时间的技术难题。为此，研发一种新型的吸收制品，利用观察pH的变化情况来定性了解人体排泄物或分泌物的菌群情况，具有良好的市场应用前景。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的第一个目的在于提供一种pH响应变色的纱布，结合不同微生物最优生长pH存在不同的原理以及不同指示条的显色情况，以此获知人体排泄物或分泌物中微生物的具体品种，有助于人们更好的了解人体排泄物或分泌物的菌群情况。

本发明的第二个目的在于提供一种pH响应变色的纱布的制备方法，其具有步骤简单、制备方便的特点。

本发明的第三个目的在于提供一种pH响应变色的纱布的应用，其能较好的适用于护理垫、卫生巾、失禁垫、内裤裆区中，较好的了解人体排泄物或分泌物的菌群情况。

为实现上述第一个目的，本发明提供了如下技术方案：

一种pH响应变色的纱布，其特征在于，包括基层布料和间隔设置于基层布料上的若干指示条，每一指示条均含有聚乙烯醇、一种缓冲体系和一种变色剂，且所述缓冲体系通过离子键或共价键接枝于聚乙烯醇。

通过采用上述技术方案，聚乙烯醇是以一种极安全的高分子有机物，对人体无毒和副作用，具有良好的生物相容性，由其制成的指示条对人体无伤害，能够较好的被人们接受和使用。每个指示条对应一种变色剂，变色剂能够对人体排泄物或分泌物的pH加以指示，以此使得纱布形成一个指示系统，结合不同微生物最优生长pH存在不同的原理以及不同指示条的显色情况，以此获知人体排泄物或分泌物中微生物的具体品种，以此保证了纱布的pH响应的准确性，具有操作简单、检测准确的特点，有助于人们更好的了解人体排泄物或分泌物的菌群情况。

另外，聚乙烯醇具有优异的亲水性，从而便于人体排泄物或分泌物中的水分快速有效的进入至分子结构中，促使水中的OH^—和H⁺更好的与变色剂接触而使pH响应更为灵敏，进而有效提高了指示条的检测灵敏度。若是采用PP、PVC等其他材料替代本申请的聚乙烯醇，则无法达到本申请的技术效果。

其中的缓冲体系能够有效扩大排泄物或分泌物的pH响应程度，从而有助于变色剂更好的进行显色，提高各个指示条指示的准确性。该缓冲体系通过离子键或共价键接枝于聚乙烯醇上，使得缓冲体系能够稳定存在于指示条上，同时降低聚乙烯醇被水解的可能性，再结合聚乙烯醇自身具备的粘结性，使得制得的指示条中各组分具有良好的稳定性。

进一步地，所述缓冲体系由柠檬酸和三乙醇胺组成。

通过采用上述技术方案，聚乙烯醇的分子上含有大量的羟基，柠檬酸分子上具有羧基，两者能够发生酯化反应形成交联结构，与此同时，接枝到聚乙烯醇上的柠檬酸结构上还具有多余的羧基结构，其与三乙醇胺配合为聚乙烯醇提供一个稳定的缓冲体系，能够较好的对人体排泄物或分泌物的pH响应程度扩大，便于变色剂的显色。此外，柠檬酸和三乙醇胺对人体的伤害均极小，由此制得的指示剂具有良好的亲肤效果，能够较好的适用于人体的私密处以及伤口处。

进一步地，所述变色剂为植物色素，所述植物色素取自月季花、紫色卷心菜、苋菜、牵牛花中的一种。

通过采用上述技术方案，植物色素安全无毒，对人体无危害，其中月季花、紫卷心菜、苋菜乃至牵牛花均是人们常见的含有丰富植物色素的植物，便于获得原材料和提取，且其制得的植物色素能够较好的对人体排泄物或分泌物的pH加以指示。

进一步地，所述指示条包括以下重量份数的组分：聚乙烯醇90-95份、缓冲体系2-3份、变色剂0.5-1.0份。

通过采用上述技术方案，按照上述重量份数，聚乙烯醇作为基材，缓冲体系和变色剂作为辅材，以此制得的指示条具有良好的指示效果。

进一步地，还包括有机硅抗菌剂1-3份，且所述有机硅抗菌剂为有机硅季铵盐化合物和/或二氧化硅。

通过采用上述技术方案，有机硅抗菌剂一方面能够提高纱布的抗菌效果，减少纱布被微生物降解的可能性，以此保证纱布的结构强度以便于pH的响应变色；另一方面该有机硅抗菌剂能够抑制人体在与纱布接触部分的微生物的继续繁殖，在一定程度上减小有害微生物对人体的危害。其中，有机硅季铵盐化合物和二氧化硅均具有优异的抑菌效果，将其混合使用或单独使用均能有效提高纱布的抑菌效果，此外，有机硅季铵盐化合物和二氧化硅上的硅氧基能够稳定的结合于聚乙烯醇上，从而使得其抑菌效果能够持续发挥作用，减缓纱布被微生物的分解。其中，当有机硅季铵盐化合物与二氧化硅的重量比为4:1时，其抑菌效果和持续性达到最佳状态。

进一步地，所述基层布料为棉、麻、涤纶、无纺布中的一种。

通过采用上述技术方案，棉、麻、涤纶和无纺布为常见的布料，购买渠道多易获得，其能为纱布提供良好的支撑作用。

为实现上述第二个目的，本发明提供了如下技术方案：

一种pH响应变色的纱布的制备方法，包括以下步骤：

①、水洗精制：将聚乙烯醇置于水中，经洗涤后进行脱水处理，得到精制聚乙烯醇；

②、溶解：将精制聚乙烯醇溶解于水中，制成浓度为14-18wt％的聚乙烯醇原液；

③、接枝混合：将缓冲体系加入聚乙烯醇原液中，充分搅拌，使缓冲体系接枝到聚乙烯醇上，再加入变色剂和其他加工助剂搅拌均匀后，调节pH至3.6-6.9，得到纺丝原液；

④、过滤消泡：将纺丝原液送入过滤机中，经过滤后进行静置消泡；

⑤、纺丝：将经过滤消泡后的纺丝原液置于纺丝机中进行湿法纺丝，即得pH响应变色的指示条；

⑥、纱布制备：取适量大小的基层布料，将含有不同变色剂的指示条依次间隔排列于基层布料的一侧面，采用缝合或水剌方式将各指示条固定于基层布料上。

通过采用上述技术方案，市面上出售的聚乙烯醇中含有一定含量的杂质，经过水洗后，能够获得较为纯净的聚乙烯醇，随后将缓冲体系接枝到聚乙烯醇上，使得聚乙烯醇具有稳定的pH环境，再加入变色剂和其他加工助剂，使得制得的纺丝原液中各组分具有良好的稳定性，随后将纺丝原液经过滤消泡后再加以纺丝，以此使得纺丝顺利进行，获得纺丝均匀的指示条，最后再将各指示条固定于基层布料上。上述方法操作简单，便于操控，可用于批量生产。

进一步地，步骤②中，精制聚乙烯醇的溶解条件为：90-94℃，溶解3-4h。

通过采用上述技术方案，聚乙烯醇在常温下的溶解速度较慢，但温度过高则会发生变色乃至分解，当温度控制在90-94℃时，其溶解速度基本趋于稳定状态，且此时的聚乙烯醇化学稳定性好，因此优选90-94℃溶解3-4h。

进一步地，步骤④中，纺丝原液置于95-98℃的温度中静置消泡1-2h。

通过采用上述技术方案，纺丝原液在95-98℃的温度下静置消泡1-2h后，能够将纺丝原液中的气泡有效去除；若温度过低，则需要花费较长的消泡时间，若温度较高，则对会破坏聚乙烯醇的化学稳定性，因此优选95-98℃静置消泡1-2h。

为实现上述第三个目的，本发明提供了如下技术方案：

一种pH响应变色的纱布的应用，其通过缝合或水剌方式固定于护理垫、卫生巾、失禁垫、内裤裆区处。

通过采用上述技术方案，制得的纱布具有良好的pH指示功能，缝合或者水剌的方式能够快速将纱布固定于护理垫、卫生巾、失禁垫以及内裤裆区上，实现对人体分泌物或排泄物的pH的测定，便于人们提早了解其待检分泌物或排泄物的菌群变化。

综上所述，本发明具有以下有益效果：

1、本申请通过若干含有聚乙烯醇、一种缓冲体系和一种变色剂的指示条，形成一个直接与皮肤乃至私密处直接接触的指示系统，结合聚乙烯醇优异的亲水性、不同微生物最优生长pH存在不同的原理以及不同指示条的显色情况，从而有助于人们更好的了解人体分泌物或排泄物的菌群情况；

2、本申请通过限定缓冲体系、变色剂以及指示条的组分用量，其对应制得的指示条的各组分具有良好的稳定性，从而保证指示条的指示效果，具备亲肤、安全、无毒的特点；

3、本申请的指示条中添加有有机硅抗菌剂，一方面能够减缓指示条的降解速率，另一方面能对人体与其接触部位的微生物加以抑制，一定程度上减小有害微生物对人体的伤害；

4、本申请通过水洗精制、溶解、接枝混合、过滤消泡和纺丝的方式，其操作简单方便，便于实现纱布的批量生产；

5、本申请的纱布能够较好的适用于护理垫、卫生巾、失禁垫和内裤裆区中，实现对人体分泌物或排泄物的pH的测定，便于人们提早了解其待检分泌物或排泄物的菌群变化。

附图说明

图1为pH响应变色的纱布的结构示意图；

图2为制备pH响应变色的纱布的工艺流程图。

图中，1、基层布料；2、第一指示条；3、第二指示条；4、第三指示条；5、第四指示条。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细说明。

本申请中除植物色素为自制外，其余的试剂均为外购。

实施例1

一种pH响应变色的纱布，参见图1，包括基层布料1以及间隔设置于基层布料一侧面上的第一指示条2、第二指示条3、第三指示条4和第四指示条5，每一指示条均含有聚乙烯醇、一种缓冲体系和一种变色剂，且缓冲体系通过共价键接枝于聚乙烯醇，除此之外缓冲体系还可以采用离子键的方式与聚乙烯醇接枝。

上述pH响应变色的纱布的制备方法，参见图2，包括以下步骤：

①、水洗精制：将聚乙烯醇置于水中，经洗涤后至于80℃的温度下进行脱水处理，至聚乙烯醇中的含水量为4.8％(＜5％)，得到精制聚乙烯醇。

②、溶解：取90kg的精制聚乙烯醇投入水中，在92℃的温度下溶解3h，制成浓度为15wt％的聚乙烯醇原液。

③、接枝混合：将1kg的柠檬酸加入至聚乙烯醇原液中，于70℃充分搅拌2h，使得柠檬酸全部接枝到聚乙烯醇上后，再加入1kg的三乙醇胺和1kg的尿素搅拌均匀20min；最后加入0.8kg植物色素搅拌均匀后，调节pH至4.0，得到纺丝原液。

其中，本实施例中的植物色素包括取自月季花的植物色素、取自紫色卷心菜的植物色素、取自苋菜的植物色素和取自牵牛花的植物色素，且每种植物色素均单独添加，即本实施例中得到四种纺丝原液。除上述四种植物色素之外，本申请的变色剂还可以采用中性红、石蕊等对人体损害较小的指示剂。

取自月季花的植物色素的提取步骤为：将月季花切碎后置于95％酒精中浸泡1h，过滤后取其滤液，将滤液置于70℃环境中至酒精挥发完全，得到粉末状的植物色素；

取自紫色卷心菜的植物色素的提取步骤为：取紫色卷心菜，洗净后切碎，放在水中加热煮沸10min，并不断搅拌菜叶，随后将滤去残渣收集菜汁，继续煮沸至水完全蒸干，即得粉末状的植物色素；

取自苋菜的植物色素的提取步骤为：取红色苋菜，洗净后切碎，放在水中加热煮沸10min，并不断搅拌菜叶，随后将滤去残渣收集菜汁，继续煮沸至水完全蒸干，即得粉末状的植物色素；

取自牵牛花的植物色素的提取步骤为：将牵牛花切碎后置于95％酒精中浸泡1h，过滤后取其滤液，将滤液置于70℃环境中至酒精挥发完全，即得粉末状的植物色素。

④、过滤消泡：将四种纺丝原液分别送入过滤机中，经过滤后置于96℃的烘箱内静置消泡1.5h。

⑤、纺丝：将经过滤消泡后的四种纺丝原液分别置于纺丝机中进行湿法纺丝，即得四种pH响应变色的指示条。

其中，取自月季花的植物色素对应制得的指示条，记为第一指示条2，在pH值1.0-5.6显红色，pH值5.6-7.2显黄色，pH值7.2-10显浅绿色；

取自紫色卷心菜的植物色素对应制得的指示条，记为第二指示条3，在pH值1.0-8.0显紫红色，pH值8.0-10.0显蓝黑色；

取自苋菜的植物色素对应制得的指示条，记为第三指示条4，在pH值1.0-8.6显黄色，pH值8.6-10.0显黄绿色；

取自牵牛花的植物色素对应制得的指示条，记为第四指示条5，在pH值1.0-3.5显浅紫色，pH值3.5-6.0显紫红色，pH值6.0-10.0显红色。

本实施例中，四种指示条对应形成一个指示系统，其针对人体排泄物或分泌物的菌种情况的显色情况参见下表一。

表一 人体排泄物或分泌物的菌种情况对应的显色情况

⑥、纱布制备：取5cm×10cm大小的基层布料1，将步骤⑤制得的四种指示条依次间隔排列于基层布料的一侧面，采用缝合的方式将各指示条固定于基层布料上；

其中，本实施例的基层布料为棉布，除此之外还可以为麻、涤纶、无纺布等，其对应pH响应变色的差异较小。另外，指示条除了缝合的方式还可以采用水剌的方式加以固定。

实施例2-6

实施例2-6在实施例1的方法基础上，对纱布的组分及含量加以调整，具体调整结果参见下表二，单位为kg。

表二 实施例1-6的纱布组分及含量参数表

实施例7-9

实施例7-9在实施例1的方法基础上，对精制聚乙烯醇的溶解条件和纺丝原液的静置消泡条件加以调整，具体调整结果参见下表三。

表三 实施例1以及实施例7-9的制备工艺参数表

	实施例1	实施例7	实施例8	实施例9
					溶解温度/℃	92	90	94	95
溶解时间/h	3	4	3.5	3.5
					聚乙烯醇原液浓度/wt％	15	14	18	20
聚乙烯醇原液的pH	4.0	3.6	6.9	4.0
					静置消泡温度/℃	96	95	98	100
静置消泡时间/h	1.5	2	1	1

性能测定

pH响应变色的吸收制品

将上述实施例1-9制得的纱布通过缝合或水剌方式固定于护理垫、卫生巾、失禁垫、内裤裆区处。具体可以缝合在与人体接触的一面(女性卫生巾需要缝合在卫生巾吸水层的外侧，并使用过滤经血的纱布对经血加以过滤，以此减少经血的颜色对纱布的pH响应产生影响)，即得pH响应变色的吸收制品，依次记作吸收制品1-9。本申请中吸收制品以卫生巾为例，除此之外还可用在护理垫、失禁垫和内裤裆区上。

将上述吸收制品1-9进行性能测试，测试结果参见下表四。

从健康人体的志愿者中获取经血，分成三等份，第一份不添加任何菌群，模拟人体环境培养获得正常菌群组；第二份接入等重的淋病奈瑟菌、链球菌、葡萄球菌按1:1:1重量比配置的混合菌群，模拟人体环境培养获得异常菌群组1；第三份接入等重的滴虫，模拟人体环境培养获得异常菌群组2。

测试步骤：将每种吸收制品分成4组，吸收制品1中未添加任何物质，用作空白对照，吸收制品2-3分别加入10ml的正常菌群组、异常菌群组1和异常菌群组2，用洁净的胶布贴服于吸收制品用于实验的一面，保持4h后扯下胶布，观察吸收制品的颜色变化和菌种存活情况(用吸收制品2-3的菌种存活率平均数加以表示)，并使用分光测色计测定胶片以判断有无天然变色剂的渗出(其中有渗出的天然变色剂为微量，且对人体无危害)。

表四 吸收制品1-9的检测结果

结合表四，本申请制得的吸收制品能够为pH的变化提供准确的指示作用，有助于人们更好的了解人体排泄物或分泌物的菌群情况。

将吸收制品1-3与吸收制品4-6的检测结果进行比较，可以得到，添加有机硅抗菌剂能够有效抑制微生物的继续生长，且当有机硅抗菌剂为有机硅季铵盐化合物和二氧化硅按4:1的重量比复配而成时，其对应制得的吸收制品的抑菌效果更为突出，因此将上述的有机抗菌剂作为优选。

将吸收制品1-3与吸收制品5-6的检测结果进行比较，可以得到，缓冲体系由柠檬酸和三乙醇胺组成时，其对应制得的吸收制品在保证检测准确度的同时，还能减少变色剂的渗出，从而在一定程度上增加了变色剂的稳定性，因此将上述的缓冲体系作为优选。

将吸收制品1和吸收制品7-9的检测结果进行比较，可以看出，当限定“精制聚乙烯醇的溶解条件为：90-94℃，溶解3-4h；纺丝原液置于95-98℃的温度中静置消泡1-2h”时，其对应制得的吸收制品的变色剂更加稳定，因此将其作为优选。

本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (10)

1.一种pH响应变色的纱布，其特征在于，包括基层布料(1)和间隔设置于基层布料上的若干指示条，每一指示条均含有聚乙烯醇、一种缓冲体系和一种变色剂，且所述缓冲体系通过离子键或共价键接枝于聚乙烯醇。

2.根据权利要求1所述的一种pH响应变色的纱布，其特征在于，所述缓冲体系由柠檬酸和三乙醇胺组成。

3.根据权利要求1所述的一种pH响应变色的纱布，其特征在于，所述变色剂为植物色素，所述植物色素取自月季花、紫色卷心菜、苋菜、牵牛花中的一种。

4.根据权利要求1所述的一种pH响应变色的纱布，其特征在于，所述指示条包括以下重量份数的组分：聚乙烯醇90-95份、缓冲体系2-3份、变色剂0.5-1.0份。

5.根据权利要求4所述的一种pH响应变色的纱布，其特征在于，还包括有机硅抗菌剂1-3份，且所述有机硅抗菌剂为有机硅季铵盐化合物和/或二氧化硅。

6.根据权利要求1所述的一种pH响应变色的纱布，其特征在于，所述基层布料为棉、麻、涤纶、无纺布中的一种。

7.根据权利要求1至6中任意一种所述的一种pH响应变色的纱布的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

①、水洗精制：将聚乙烯醇置于水中，经洗涤后进行脱水处理，得到精制聚乙烯醇；

②、溶解：将精制聚乙烯醇溶解于水中，制成浓度为14-18wt％的聚乙烯醇原液；

③、接枝混合：将缓冲体系加入聚乙烯醇原液中，充分搅拌，使缓冲体系接枝到聚乙烯醇上，再加入变色剂和其他加工助剂搅拌均匀后，调节pH至3.6-6.9，得到纺丝原液；

④、过滤消泡：将纺丝原液送入过滤机中，经过滤后进行静置消泡；

⑤、纺丝：将经过滤消泡后的纺丝原液置于纺丝机中进行湿法纺丝，即得pH响应变色的指示条；

⑥、纱布制备：取适量大小的基层布料(1)，将含有不同变色剂的指示条依次间隔排列于基层布料的一侧面，采用缝合或水剌方式将各指示条固定于基层布料上。

8.根据权利要求7所述的一种pH响应变色的纱布的制备方法，其特征在于，步骤②中，精制聚乙烯醇的溶解条件为：90-94℃，溶解3-4h。

9.根据权利要求7所述的一种pH响应变色的纱布的制备方法，其特征在于，步骤④中，纺丝原液置于95-98℃的温度中静置消泡1-2h。

10.一种pH响应变色的纱布的应用，将权利要求1至6中任意一项所述的纱布通过缝合或水剌方式固定于护理垫、卫生巾、失禁垫、内裤裆区处。