CN111335036A - 一种高透气性医用无纺布 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高透气性医用无纺布，由改性海藻纤维和粘胶纤维制成基布，基布再经整理液整理制成；改性海藻纤维和粘胶纤维的质量比为1:2‑3；将改性海藻纤维和粘胶纤维按照质量比混合后在清梳联设备上开松、除杂、成网后在非织造布针刺小样机上，得到基布；第二步、将基布在整理液中进行整理，得到该无纺布。本发明采用改性海藻纤维和粘胶纤维混合制成的非织造布作为基布，改性海藻纤维和粘胶纤维本身具有极好的透气性和亲肤性，并且采用费织造的方式制成，因此，得到的基布具有极高的透气性；将基布经过特制的整理液整理，能够有效提高无纺布的抗菌性能和柔软度；得到一种具有优异抑菌效果的高透气型无纺布，适用于医学领域。

Description

一种高透气性医用无纺布
技术领域
本发明属于无纺布领域，具体地，涉及一种高透气性医用无纺布。
背景技术
无纺布是一种非织造布，它是直接利用高聚物切片、短纤维或长丝将纤维通过气流或机械成网，然后经过水刺，针刺，或热轧加固，最后经过后整理形成的无编织的布料。具有柔软、透气和平面结构的新型纤维制品，优点是不产生纤维屑，强韧、耐用、丝般柔软，也是增强材料的一种，而且还有棉质的感觉，和棉织品相比，无纺布的袋子容易成形，而且造价便宜。医用无纺布产品是利用化学纤维包括聚酯、聚酰胺、聚四氟乙烯(PTFE)、聚丙烯、碳纤维和玻璃纤维制成的医疗卫生用纺织品。包括一次性口罩、防护服、手术衣、隔离衣、实验服。
专利号为CN201711384013.3的中国发明专利公开了一种抗菌型医用涂布无纺布的制备方法，包括如下步骤：S1、向丙烯酸酯共聚乳液中依次加入纳米银、壳聚糖、钛白粉、艾蒿提取物后，搅拌得到涂料；S2、将无纺布样品在紫外下辐照后，浸泡于丙酮溶液中40-45min后，用去离子水反复冲洗，烘干待用；S3、采用干法直接涂层的方法将步骤1制得的涂料刮涂于步骤2烘干待用的无纺布上；S4、将刮涂后的无纺布在室温下干燥5-10min；S5、将步骤4中干燥后的无纺布在100-130℃的烘道内干燥18-30min。获得的涂布无纺布具有极佳的抗菌性能。但是该无纺布中抗菌有效物质是通过涂刮的方式附着在无纺布表面，会随着水洗的次数增多缓慢掉落，不具有持久性。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高透气性医用无纺布，采用改性海藻纤维和粘胶纤维混合制成的非织造布作为基布，改性海藻纤维和粘胶纤维本身具有极好的透气性和亲肤性，并且采用费织造的方式制成，因此，得到的基布具有极高的透气性；其中的海藻纤维经过改性处理后，不仅具有较高的耐水洗性能和断裂强度，而且具有持久的抗菌性能；将基本经过特制的整理液整理，整理液中包含有改性壳聚糖和氨基聚硅氧烷等有效成分，经过整理后，能够有效提高无纺布的抗菌性能和柔软度，提高无纺布的使用感受；本发明得到一种具有优异抑菌效果的高透气型无纺布，适用于医学领域。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种高透气性医用无纺布，由改性海藻纤维和粘胶纤维制成基布，基布再经整理液整理制成；其中，改性海藻纤维和粘胶纤维的质量比为1:2-3；
所述高透气性无纺布由如下方法制备：
第一步、将改性海藻纤维和粘胶纤维按照质量比混合后在清梳联设备上开松、除杂、成网后在非织造布针刺小样机上，制成面密度为0.1kg/m2的非织造布，得到基布；
第二步、将整理液升温至40-45℃，按照浴比为1：20将润湿的基布投入整理液中，保温55-65min，加入碳酸钠，使溶液中碳酸钠的质量浓度为15g·L-1，升温至95-98℃，保温28-30min，降温后水洗，102-110℃条件下烘干，得到所述高透气性医用无纺布。
进一步地，所述改性海藻纤维由如下方法制备：
(1)称取20g海藻酸钠，投入500mL去离子水中，在40℃下搅拌3h，然后向上述溶液中加入3.2g柠檬酸，继续搅拌60-70min，得到柠檬酸改性海藻酸钠纺丝液；
(2)在上述纺丝液中加入1.5g的NaOH，搅拌均匀后，再加入0.3g的3-氯-2-羟基丙基三甲基氯化铵，加热至80-90℃，搅拌120-130min，制得改性纺丝液；
(3)将改性纺丝液静置冷却脱泡后，以5％的氯化钙溶液为凝固浴，利用湿法纺丝制得初制改性海藻纤维，用去离子水冲洗纤维，将清洗干净的纤维置于60℃的真空烘箱中，干燥至恒重，制得改性海藻纤维。
进一步地，所述整理液由如下方法制备：
(1)将5g壳聚糖溶于15mL甲酸中，加入30mL质量分数为37％的甲醛溶液和45mL水，在70℃下反应118h，用质量分数为40％的NaOH溶液调节pH值至12，抽滤、水洗至中性，真空干燥得N,N-二甲基壳聚糖；
(2)将2g的碳酸二甲酯溶于100mL的N-甲基-2-吡咯烷酮中，加入16mL碘甲烷，40℃反应120h，将其倒入乙醇/乙醚混合溶剂中，沉淀、洗涤，分别用质量分数为1％的NaCl溶液和水透析，冷冻干燥，得到N,N,N-三甲基壳聚糖；
(3)称取1g的N,N,N-三甲基壳聚糖溶于100mL水中，再加入0.4g马来酸酐，搅拌反应120-130min，得到改性壳聚糖溶液；
(4)在上述改性壳聚糖溶液中加入氨基聚硅氧烷乳液，加热至92-95℃搅拌50-60min，再超声分散18-20min，得到整理液；
进一步地，步骤(2)中乙醇/乙醚混合溶剂中乙醇和乙醚的体积比1：1。
进一步地，步骤(4)中改性壳聚糖溶液与氨基聚硅氧烷乳液的体积比为10:1。
本发明的有益效果：
本发明的基布采用改性海藻纤维和粘胶纤维制成，海藻纤维经过改性处理，由于柠檬酸上的-COOH与海藻酸钠中的邻羟基反应，发生交联反应，形成网络结构，使纤维交联度上升，减小了纤维的吸液体积，纤维吸液量下降，同时，交联结构可以束缚改性海藻纤维中的钙离子，阻碍Ca2+-Na+的离子交换作用，纤维钙离子损失降低，使得改性后的海藻纤维不易凝胶化，使纤维性能得到较好的保持，所以改性海藻纤维经生理盐水和洗涤剂浸泡后断裂强度下降幅度小，具有耐洗涤耐浸泡的效果；并且纤维分子间形成共价键交联结构，提高海藻纤维的结晶度，从而提升海藻纤维本身的断裂强度；另外，经过柠檬酸改性后，海藻纤维以及柠檬酸上的-OH在碱性条件下与3-氯-2-羟基丙基三甲基氯化铵发生醚化反应，使得纤维上接枝有3-氯-2-羟基丙基三甲基氯化铵，该物质是一种抗菌剂，能够赋予海藻纤维优异的抗菌能力，并且该抗菌剂是通过化学键作用与纤维结合的，具有结合牢度高的特点，不会随着洗涤次数的增多而降低抗菌性能；
本发明采用特制的整理液对无纺布进行整理，整理液中包含有改性壳聚糖和氨基聚硅氧烷等有效成分，壳聚糖经过甲醛处理后，得到N,N-二甲基壳聚糖，再经过CH3I的碱性处理，得到N,N,N-三甲基壳聚糖，得到的N,N,N-三甲基壳聚糖带有正电荷，带有的正电荷通过与细菌表面的负电荷发生静电作用而起到抗菌作用，进而提高改性壳聚糖的抗菌效果；N,N,N-三甲基壳聚糖表面的-OH再与马来酸酐反应，在分子上引入马来酸酐，即引入了-COOH和双键；最后在整理液中加入了氨基聚硅氧烷乳液，氨基聚硅氧烷乳液上的氨基既能够与壳聚糖上未反应的-OH作用，也能与引入的马来酸酐上的-COOH作用，使氨基聚硅氧烷与改性壳聚糖具有较强的作用，另外，改性壳聚糖上引入的-COOH也能与基布纤维上的-OH作用，氨基聚硅氧烷上的氨基也能与基布纤维上的-OH作用，提高整理液中有效物质与基布纤维的结合牢度，从而增强处理效果、发挥处理液中有效物质作用；氨基聚硅氧烷是一种柔软剂，能够提高无纺布的柔软度和舒适度；
本发明的无纺布采用改性海藻纤维和粘胶纤维混合制成的非织造布作为基布，改性海藻纤维和粘胶纤维本身具有极好的透气性和亲肤性，并且采用费织造的方式制成，因此，得到的基布具有极高的透气性；其中的海藻纤维经过改性处理后，不仅具有较高的耐水洗性能和断裂强度，而且具有持久的抗菌性能；将基本经过特制的整理液整理，整理液中包含有改性壳聚糖和氨基聚硅氧烷等有效成分，经过整理后，能够有效提高无纺布的抗菌性能和柔软度，提高无纺布的使用感受；本发明得到一种具有优异抑菌效果的高透气型无纺布，适用于医学领域。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明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作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
一种高透气性医用无纺布，由改性海藻纤维和粘胶纤维制成基布，基布再经整理液整理制成；其中，改性海藻纤维和粘胶纤维的质量比为1:2-3；
改性海藻纤维由如下方法制备：
(1)称取20g海藻酸钠，投入500mL去离子水中，在40℃下搅拌3h，然后向上述溶液中加入3.2g柠檬酸，继续搅拌60-70min，得到柠檬酸改性海藻酸钠纺丝液；
(2)在上述纺丝液中加入1.5g的NaOH，搅拌均匀后，再加入0.3g的3-氯-2-羟基丙基三甲基氯化铵，加热至80-90℃，搅拌120-130min，制得改性纺丝液；
(3)将改性纺丝液静置冷却脱泡后，以5％的氯化钙溶液为凝固浴，利用湿法纺丝制得初制改性海藻纤维(牵伸比1.8)，用去离子水冲洗纤维，将清洗干净的纤维置于60℃的真空烘箱中，干燥至恒重，制得改性海藻纤维；
由于柠檬酸上的-COOH与海藻酸钠中的邻羟基反应，发生交联反应，形成网络结构，使纤维交联度上升，减小了纤维的吸液体积，纤维吸液量下降，同时，交联结构可以束缚改性海藻纤维中的钙离子，阻碍Ca2+-Na+的离子交换作用，纤维钙离子损失降低，使得改性后的海藻纤维不易凝胶化，使纤维性能得到较好的保持，所以改性海藻纤维经生理盐水和洗涤剂浸泡后断裂强度下降幅度小，具有耐洗涤耐浸泡的效果；并且纤维分子间形成共价键交联结构，提高海藻纤维的结晶度，从而提升海藻纤维本身的断裂强度；另外，经过柠檬酸改性后，海藻纤维以及柠檬酸上的-OH在碱性条件下与3-氯-2-羟基丙基三甲基氯化铵发生醚化反应，使得纤维上接枝有3-氯-2-羟基丙基三甲基氯化铵，该物质是一种抗菌剂，能够赋予海藻纤维优异的抗菌能力，并且该抗菌剂是通过化学键作用与纤维结合的，具有结合牢度高的特点，不会随着洗涤次数的增多而降低抗菌性能；
将改性海藻纤维和粘胶纤维按照质量比混合后在清梳联设备上开松、除杂、成网后在非织造布针刺小样机上，制成面密度为0.1kg/m2的非织造布，得到基布；
所述整理液由如下方法制备：
(1)将5g壳聚糖溶于15mL甲酸中，加入30mL质量分数为37％的甲醛溶液和45mL水，在70℃下反应118h，用质量分数为40％的NaOH溶液调节pH值至12，抽滤、水洗至中性，真空干燥得N,N-二甲基壳聚糖；
(2)将2g的碳酸二甲酯溶于100mL的N-甲基-2-吡咯烷酮中，加入16mL碘甲烷，40℃反应120h，将其倒入乙醇/乙醚(体积比1：1)混合溶剂中，沉淀、洗涤，分别用质量分数为1％的NaCl溶液和水透析，冷冻干燥，得到N,N,N-三甲基壳聚糖；
(3)称取1g的N,N,N-三甲基壳聚糖溶于100mL水中，再加入0.4g马来酸酐，搅拌反应120-130min，得到改性壳聚糖溶液；
(4)在上述壳聚糖溶液中加入氨基聚硅氧烷乳液(体积比为10:1)，加热至92-95℃搅拌50-60min，再超声分散18-20min，得到整理液；
壳聚糖经过甲醛处理后，得到N,N-二甲基壳聚糖，再经过CH3I的碱性处理，得到N,N,N-三甲基壳聚糖，得到的N,N,N-三甲基壳聚糖带有正电荷，带有的正电荷通过与细菌表面的负电荷发生静电作用而起到抗菌作用，进而提高改性壳聚糖的抗菌效果；N,N,N-三甲基壳聚糖表面的-OH再与马来酸酐反应，在分子上引入马来酸酐，即引入了-COOH和双键；最后在整理液中加入了氨基聚硅氧烷乳液，氨基聚硅氧烷乳液上的氨基既能够与壳聚糖上未反应的-OH作用，也能与引入的马来酸酐上的-COOH作用，使氨基聚硅氧烷与改性壳聚糖具有较强的作用，另外，改性壳聚糖上引入的-COOH也能与基布纤维上的-OH作用，氨基聚硅氧烷上的氨基也能与基布纤维上的-OH作用，提高整理液中有效物质与基布纤维的结合牢度，从而增强处理效果、发挥处理液中有效物质作用；氨基聚硅氧烷是一种柔软剂，能够提高无纺布的柔软度和舒适度；
将整理液升温至40-45℃，按照浴比为1：20将润湿的基布投入整理液中，保温55-65min，加入碳酸钠(使溶液中碳酸钠的质量浓度为15g·L-1)，升温至95-98℃，保温28-30min，降温后水洗，102-110℃条件下烘干，得到所述高透气性医用无纺布。
实施例1
一种高透气性医用无纺布，由改性海藻纤维和粘胶纤维制成基布，基布再经整理液整理制成；其中，改性海藻纤维和粘胶纤维的质量比为1:2；
该高透气性无纺布由如下方法制备：
第一步、将改性海藻纤维和粘胶纤维按照质量比混合后在清梳联设备上开松、除杂、成网后在非织造布针刺小样机上，制成面密度为0.1kg/m2的非织造布，得到基布；
第二步、将整理液升温至40℃，按照浴比为1：20将润湿的基布投入整理液中，保温55min，加入碳酸钠，使溶液中碳酸钠的质量浓度为15g·L-1，升温至95℃，保温28min，降温后水洗，102℃条件下烘干，得到所述高透气性医用无纺布。
实施例2
一种高透气性医用无纺布，由改性海藻纤维和粘胶纤维制成基布，基布再经整理液整理制成；其中，改性海藻纤维和粘胶纤维的质量比为1:2-3；
该高透气性无纺布由如下方法制备：
第一步、将改性海藻纤维和粘胶纤维按照质量比混合后在清梳联设备上开松、除杂、成网后在非织造布针刺小样机上，制成面密度为0.1kg/m2的非织造布，得到基布；
第二步、将整理液升温至43℃，按照浴比为1：20将润湿的基布投入整理液中，保温60min，加入碳酸钠，使溶液中碳酸钠的质量浓度为15g·L-1，升温至96℃，保温29min，降温后水洗，106℃条件下烘干，得到所述高透气性医用无纺布。
实施例3
一种高透气性医用无纺布，由改性海藻纤维和粘胶纤维制成基布，基布再经整理液整理制成；其中，改性海藻纤维和粘胶纤维的质量比为1:3；
该高透气性无纺布由如下方法制备：
第一步、将改性海藻纤维和粘胶纤维按照质量比混合后在清梳联设备上开松、除杂、成网后在非织造布针刺小样机上，制成面密度为0.1kg/m2的非织造布，得到基布；
第二步、将整理液升温至45℃，按照浴比为1：20将润湿的基布投入整理液中，保温65min，加入碳酸钠，使溶液中碳酸钠的质量浓度为15g·L-1，升温至98℃，保温30min，降温后水洗，110℃条件下烘干，得到所述高透气性医用无纺布。
对比例1
将实施例1中的改性海藻纤维换成普通海藻纤维，其余原料及制备过程不变。
对比例2
将实施例1中整理液中的壳聚糖换成普通壳聚糖，其余原料及制备过程不变。
对比例3
将实施例1中的基布不经过整理液整理，直接作为无纺布。
对实施例1-3和对比例1-3制得的无纺布做如下性能测试：
根据GB/T 3923.1-2013测试干断裂强度；根据GB/T 6503-2008测试吸湿性能；测试无纺布对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌的抑菌率；参照GB/T 3921-2008测试耐皂洗牢度；手感：采用触摸法评级，选择5位经验丰富的人员对整理织物的手感进行评价，结果分为1-5级，未整理的棉织物评定为1级，评级结果取5人评级平均值；测试结果如下表：
Figure BDA0002419939620000101
可知，实施例1-3制得的无纺布的经向拉伸断裂强力为318.67-320.35N，玮向拉伸断裂强力为225.08-227.32N，说明本发明制得的无纺布具有良好的力学性能；实施例1-3制得的无纺布的回潮率为23.16-23.37％，手感均达到了4-5级，说明本发明制得的无纺布具有较好的亲水性和柔软的手感；实施例1-3制得的无纺布对大肠杆菌的抑菌率为96.3-96.4％，对金黄色葡萄球菌的抑菌率为96.6-96.7％，说明本发明制得的无纺布具有优异的抑菌性能；经过洗涤后，实施例1-3的无纺布对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抑菌率分别为95.8-95.9％、96.2-96.3％，说明本发明制得的无纺布具有较高的耐水洗性能，抑菌有效物质不易随着水洗而脱落，具有持久的抑菌性能；结合对比例1，说明通过对海藻纤维进行改性处理，不仅能够增强海藻纤维的断裂能力，还能增强其抑菌性能；结合对比例2，说明整理液中壳聚糖经过改性处理后，能提高抑菌性能以及耐水洗性能；结合对比例3，说明基布经过整理液整理后，能明显提高柔软度和抗菌性能，并且整理液中的有效物质和基布结合牢固。
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (5)

1.一种高透气性医用无纺布，其特征在于，由改性海藻纤维和粘胶纤维制成基布，基布再经整理液整理制成；其中，改性海藻纤维和粘胶纤维的质量比为1:2-3；
所述高透气性无纺布由如下方法制备：
第一步、将改性海藻纤维和粘胶纤维按照质量比混合后在清梳联设备上开松、除杂、成网后在非织造布针刺小样机上，制成面密度为0.1kg/m2的非织造布，得到基布；
第二步、将整理液升温至40-45℃，按照浴比为1：20将润湿的基布投入整理液中，保温55-65min，加入碳酸钠，使溶液中碳酸钠的质量浓度为15g·L-1，升温至95-98℃，保温28-30min，降温后水洗，102-110℃条件下烘干，得到所述高透气性医用无纺布。
2.根据权利要求1所述的一种高透气性医用无纺布，其特征在于，所述改性海藻纤维由如下方法制备：
(1)称取20g海藻酸钠，投入500mL去离子水中，在40℃下搅拌3h，然后向上述溶液中加入3.2g柠檬酸，继续搅拌60-70min，得到柠檬酸改性海藻酸钠纺丝液；
(2)在上述纺丝液中加入1.5g的NaOH，搅拌均匀后，再加入0.3g的3-氯-2-羟基丙基三甲基氯化铵，加热至80-90℃，搅拌120-130min，制得改性纺丝液；
(3)将改性纺丝液静置冷却脱泡后，以5％的氯化钙溶液为凝固浴，利用湿法纺丝制得初制改性海藻纤维，用去离子水冲洗纤维，将清洗干净的纤维置于60℃的真空烘箱中，干燥至恒重，制得改性海藻纤维。
3.根据权利要求1所述的一种高透气性医用无纺布，其特征在于，所述整理液由如下方法制备：
(1)将5g壳聚糖溶于15mL甲酸中，加入30mL质量分数为37％的甲醛溶液和45mL水，在70℃下反应118h，用质量分数为40％的NaOH溶液调节pH值至12，抽滤、水洗至中性，真空干燥得N,N-二甲基壳聚糖；
(2)将2g的碳酸二甲酯溶于100mL的N-甲基-2-吡咯烷酮中，加入16mL碘甲烷，40℃反应120h，将其倒入乙醇/乙醚混合溶剂中，沉淀、洗涤，分别用质量分数为1％的NaCl溶液和水透析，冷冻干燥，得到N,N,N-三甲基壳聚糖；
(3)称取1g的N,N,N-三甲基壳聚糖溶于100mL水中，再加入0.4g马来酸酐，搅拌反应120-130min，得到改性壳聚糖溶液；
(4)在上述改性壳聚糖溶液中加入氨基聚硅氧烷乳液，加热至92-95℃搅拌50-60min，再超声分散18-20min，得到整理液。
4.根据权利要求3所述的一种高透气性医用无纺布，其特征在于，步骤(2)中乙醇/乙醚混合溶剂中乙醇和乙醚的体积比1：1。
5.根据权利要求3所述的一种高透气性医用无纺布，其特征在于，步骤(4)中改性壳聚糖溶液与氨基聚硅氧烷乳液的体积比为10:1。
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