CN113150531A - 一种锁水海绵及其制备方法和用途 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种锁水海绵及其制备方法和用途。所述锁水海绵的骨架材料包括发泡材料、吸水树脂和羧甲基纤维素盐。所述锁水海绵是通过将发泡材料、吸水树脂和羧甲基纤维素盐混合，然后发泡的方法制备得到。本发明通过在发泡材料中添加吸水树脂和羧甲基纤维素盐，利用吸水树脂和羧甲基纤维素的协同作用，提高了海绵的抗挤压能力和锁水能力，得到的锁水海绵在挤压后能够保持较高的保水率，可用于冰袋、隔温材料、化妆用品、纺织品填充物或医用敷料等领域。

Description

一种锁水海绵及其制备方法和用途
技术领域
本发明属于泡沫材料技术领域，具体涉及一种锁水海绵及其制备方法和用途。
背景技术
海绵是一种多孔材料，具有良好的吸水性，能够用于清洁物品。根据海绵内部空腔的大小，可具有不同的密度，可根据需要用模塑的方法制成各种形状，大量应用于防震、保温、物料填充、儿童玩具等领域。
传统海绵吸水后用手轻轻按压，海绵内的水分会被挤出流失，传统百洁布，清洁海绵也正好需要海绵的此种特性来清洁物品。但也有些领域是希望海绵吸水后海绵体内的水分不能被挤出，例如凉垫，医用敷料，成人尿布，降温材料等。凉垫中原本所用的普通聚氨酯海绵在受到人体外部压力时，海绵内的水分会往受压处四周扩散，大大降低了凉垫的降温效果；成人尿布采用普通无纺布类加吸水树脂形成较薄的吸水层，其吸水量无法与更为立体感的锁水海绵吸水量相比；医用敷料传统用的纱布等吸水锁水性也较差，如果用锁水海绵吸收液体药剂，并把药剂锁定在锁水海绵内，再敷在人体患处，可以达到长时间的药剂缓释，也不会产生液体药剂受到外力后流出的问题，可为不太方便经常换药的患者减轻换药时带来的痛苦。而且此类海绵也非常环保，无毒，无污染，不会对人体接触造成不良反应。
CN103342994A公开了一种蓄冷导热复合材料为胶芯的凉垫。通过采用凉性植物芦荟液和/或仙人掌液作为原材料，并加入稳定剂、活性硫化剂、聚冷剂和固化剂，混合后得到了导热系数为0.6～1.0的蓄冷导热复合材料。将该蓄冷导热复合材料成型固化后得到的蓄冷导热凉垫，能够较好地解决传统的凉垫导热系数偏低，以至于人体散发的体热不能完全导出的问题，同时也解决了人体热量失恒的问题。
CN202537768U公开了一种超吸水敷料，采用三层结构，包括第一表层、第二表层和位于第一表层与第二表层之间的中间层，其中，第一表层和第二表层均为无纺布层，中间层为高吸水树脂(Super Absorbent Polymer，SAP)复合层。然而，该超吸水敷料的吸水量较低，在使用过程中需要频繁地更换整个敷料，增加了对伤口的刺激，加大患者痛苦。
申请人的在先申请CN 108795012A公开了一种锁水海绵，包括海绵和填充在海绵泡沫骨架中的吸水树脂，通过在海绵骨架中填充吸水树脂颗粒，提高了海绵的锁水能力。但是单一的吸水树脂的锁水能力有限，得到的海绵的锁水能力并不能满足所有领域的要求，有待于进一步提高。
因此，在本领域期望得到一种具有更好锁水能力的海绵，以满足各领域的使用需求。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种锁水海绵及其制备方法和用途。该锁水海绵具有良好的抗挤压能力和锁水能力，在挤压后仍能保持较高的保水率。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
第一方面，本发明提供一种锁水海绵，所述锁水海绵的骨架材料包括发泡材料、吸水树脂和羧甲基纤维素盐。
现有的海绵具有吸水能力强，但是锁水能力差的特点。吸水树脂具有很好的吸水性和锁水性，但是某些领域中，吸水树脂吸水后是流体，不具有固定的形状，抗挤压能力差，其优异的锁水性能在这些领域中无法发挥，吸水树脂也可以发泡，但是需要借助特殊的助剂，工艺复杂，成本高，且单独的吸水树脂只能锁定自身体积40-50％的水，不能满足高锁水的市场要求。
本发明在海绵的骨架材料中添加吸水树脂和羧甲基纤维素盐，然后共同发泡制备锁水海绵，得到的锁水海绵中吸水树脂和羧甲基纤维素盐一部分溶解在海绵骨架材料中，一部分附着在海绵的孔壁上。其中，吸水树脂吸水后体积变大，会撑满海绵的孔状腔体，使水难以被挤出；羧甲基纤维素盐遇水后形成凝胶，使水变得粘稠，增加了水被挤出的阻力。通过吸水树脂和羧甲基纤维素盐的协同作用，从而使得到的海绵的具有较强的锁水能力和抗挤压能力。
作为本发明的优选技术方案，所述吸水树脂占所述发泡材料重量的20-60％；例如可以是20％、22％、25％、28％、30％、32％、35％、38％、40％、42％、45％、48％、50％、52％、55％、58％或60％等，进一步优选为40-50％。
优选地，所述吸水树脂为聚丙烯酸钠、聚丙烯酰胺或聚氧乙烯中的任意一种或至少两种的组合。
当吸水树脂的添加量过少时，其对海绵锁水能力的提升作用不明显；当吸水树脂的添加量过多时，虽然吸水量较多，但是由于羧甲基纤维素盐相对量变少，使得其中水不能变的那么粘稠，挤压时水易于被挤出，抗挤压能力差。
作为本发明的优选技术方案，所述羧甲基纤维素盐占所述吸水树脂重量的10-50％；例如可以是10％、12％、15％、18％、20％、22％、25％、28％、30％、32％、35％、38％、40％、42％、45％、48％或50％等，进一步优选为20-30％。
当羧甲基纤维素盐的添加量过少时，挤压时水易于被挤出，抗挤压能力差；当羧甲基纤维素盐的添加量过多时，虽然起到了良好的锁水功效，但是其会影响海绵的蓬松柔软性，为其应用带来不便。
作为本发明的优选技术方案，所述发泡材料包括聚醚型发泡材料或聚酯型发泡材料。
优选地，所述发泡材料包括发泡树脂、发泡剂和发泡助剂。
优选地，所述发泡树脂选自乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、聚醚型聚氨酯、聚酯型聚氨酯或聚氯乙烯中的任意一种。
优选地，所述发泡剂为碳酸氢钠。
优选地，所述发泡助剂为硬脂酸和/或油酸。
优选地，所述发泡剂的用量为发泡树脂重量的1-2％，例如1％、1.2％、1.5％、1.7％、1.9％或2％。
优选地，所述发泡助剂的用量为发泡树脂重量的0.5-1％，例如0.5％、0.6％、0.7％、0.8％、0.9％或1％。
作为本发明的优选技术方案，所述吸水树脂选自聚丙烯酸钠、聚丙烯酰胺或聚氧乙烯中的一种或至少两种的组合；所述组合典型但非限制性实例有：聚丙烯酸钠与聚丙烯酰胺的组合、聚丙烯酸钠与聚氧乙烯的组合、聚丙烯酰胺与聚氧乙烯的组合等。
作为本发明的优选技术方案，所述羧甲基纤维素盐为去离子型羧甲基纤维素盐。
去离子型羧甲基纤维素盐是速溶型羧甲基纤维素盐，常规的羧甲基纤维素盐有疏水离子，遇水后会产生抱团现象，不利于羧甲基纤维素盐的溶胀。
优选地，所述羧甲基纤维素盐为羧甲基纤维素钠和/或羧甲基纤维素钙。
作为本发明的优选技术方案，所述锁水海绵的表观密度为20-40kg/m3，例如20kg/m3、23kg/m3、25kg/m3、28kg/m3、30kg/m3、35kg/m3、38kg/m3或40kg/m3。
第二方面，本发明提供一种上述锁水海绵的制备方法，包括如下步骤：
(1)将发泡树脂、发泡剂和发泡助剂混合，得到发泡材料；
(2)将步骤(1)得到的发泡材料和吸水树脂及羧甲基纤维素盐混合；
(3)将步骤(2)得到的混合物进行发泡，得到所述锁水海绵。
需要说明的是，本发明对发泡的工艺没有特殊限定，本领域技术人员可采用与所述发泡树脂相同的发泡工艺。
第三方面，本发明提供一种上述锁水海绵的用途，所述锁水海绵用于冰袋、隔温材料、化妆用品、纺织品填充物或医用敷料。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明在海绵的骨架材料中添加吸水树脂和羧甲基纤维素盐，通过二者的协同作用，使海绵获得了较高的锁水能力和抗挤压能力。本发明提供的锁水海绵吸水后体积增长率为28％-40％，饱水吸水量达到25-38倍，承重5kg失水率为4.22％以下，承重10kg失水率为6.37％以下，承重30kg失水率为8.46％以下，挤压失水率较低，可用于冰袋、隔温材料、化妆用品、纺织品填充物或医用敷料等。
具体实施方式
下面通过具体实施例来进一步说明本发明的技术方案。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅是帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。
实施例1
本实施例提供一种锁水海绵，其制备方法如下：
(1)将发泡树脂聚酯型聚氨酯(德国拜耳5377)，以及用量为发泡树脂重量的1％的碳酸氢钠和用量为发泡树脂重量的1％的硬脂酸混合，得到发泡材料；
(2)将步骤(1)得到的发泡材料100重量份、吸水树脂聚丙烯酸钠(购自山东万华化工，下同)20重量份和羧甲基纤维素钠10重量份混合；
(3)将步骤(2)得到的混合物进行发泡，得到锁水海绵，其表观密度为20kg/m3。
实施例2
本实施例提供一种锁水海绵，其制备方法如下：
(1)将发泡树脂聚酯型聚氨酯(德国拜耳5377)，以及用量为发泡树脂重量的2％的碳酸氢钠和用量为发泡树脂重量的1％的油酸混合，得到发泡材料；
(2)将步骤(1)得到的发泡材料100重量份、吸水树脂聚丙烯酸钠30重量份和羧甲基纤维素钠12重量份混合；
(3)将步骤(2)得到的混合物进行发泡，得到锁水海绵，其表观密度为23kg/m3。
实施例3
本实施例提供一种锁水海绵，其制备方法如下：
(1)将发泡树脂聚酯型聚氨酯(德国拜耳5377)，以及用量为发泡树脂重量的1.5％的碳酸氢钠和用量为发泡树脂重量的0.5％的油酸混合，得到发泡材料；
(2)将步骤(1)得到的发泡材料100重量份、吸水树脂聚丙烯酰胺(购自信达化工，下同)40重量份和羧甲基纤维素钠12重量份混合；
(3)将步骤(2)得到的混合物进行发泡，得到锁水海绵，其表观密度为20.7kg/m3。
实施例4
本实施例提供一种锁水海绵，其制备方法如下：
(1)将发泡树脂聚醚型聚氨酯(巴斯夫1185A)，以及用量为发泡树脂重量的1％的碳酸氢钠和用量为发泡树脂重量的0.5％的油酸混合，得到发泡材料；
(2)将步骤(1)得到的发泡材料100重量份、吸水树脂聚丙烯酰胺50重量份和羧甲基纤维素钠10重量份混合；
(3)将步骤(2)得到的混合物进行发泡，得到锁水海绵，其表观密度为30kg/m3。
实施例5
本实施例提供一种锁水海绵，其制备方法如下：
(1)将发泡树脂乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(南通润丰石油化工有限公司)，以及用量为发泡树脂重量的1％的碳酸氢钠和用量为发泡树脂重量的0.5％的油酸混合，得到发泡材料；
(2)将步骤(1)得到的发泡材料100重量份、吸水树脂聚氧乙烯(OLETH-24,成都长信佳化工有限公司)60重量份和羧甲基纤维素钠6重量份混合；
(3)将步骤(2)得到的混合物进行发泡，得到锁水海绵，其表观密度为40kg/m3。
对比例1
与实施例4的区别在于，不添加吸水树脂，羧甲基纤维素钠的用量为60重量份，其他条件与实施例4相同。
对比例2
与实施例4的区别在于，不添加羧甲基纤维素钠，吸水树脂的用量为60重量份，其他条件与实施例4相同。
对比例3
与实施例4的区别在于，步骤(2)中发泡材料100重量份、吸水树脂聚丙烯酰胺10重量份和羧甲基纤维素钠10重量份，其他条件与实施例4相同。
对比例4
与实施例4的区别在于，步骤(2)中发泡材料100重量份、吸水树脂聚丙烯酰胺75重量份和羧甲基纤维素钠10重量份，其他条件与实施例4相同。
对比例5
与实施例4的区别在于，步骤(2)中发泡材料100重量份、吸水树脂聚丙烯酰胺50重量份和羧甲基纤维素钠5重量份，其他条件与实施例4相同。
将上述实施例和对比例提供的海绵吸水至饱和，进行锁水性能测试，结果如下表1所示：
表1
Figure BDA0003057670490000081
表1中饱水吸水量是指干海绵吸水饱和后重量增加的倍数。
由表1的结果可知，本发明通过在发泡材料中添加吸水树脂和羧甲基纤维素盐，利用二者的协同作用，提高了海绵的抗压能力和锁水能力。当单独添加吸水树脂或羧甲基纤维素盐时(对比例1与对比例2)，得到的海绵受挤压后失水率较大，锁水能力下降，当吸水树脂的添加量过少时(对比例3)，其对海绵锁水能力的提升作用不明显；当吸水树脂的添加量过多时(对比例4)，虽然吸水量较多，但是由于羧甲基纤维素盐相对量变少，使得其中水不能变的那么粘稠，挤压时水易于被挤出，抗挤压能力差；当羧甲基纤维素盐的添加量过少时(对比例5)，挤压时水易于被挤出，抗挤压能力差。
申请人声明，以上所述仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，所属技术领域的技术人员应该明了，任何属于本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

Claims (10)

1.一种锁水海绵，其特征在于，所述锁水海绵的骨架材料包括发泡材料、吸水树脂和羧甲基纤维素盐。
2.根据权利要求1所述的锁水海绵，其特征在于，所述吸水树脂占所述发泡材料重量的20-60％，优选为40-50％；
优选地，所述吸水树脂为聚丙烯酸钠、聚丙烯酰胺或聚氧乙烯中的任意一种或至少两种的组合。
3.根据权利要求1或2所述的锁水海绵，其特征在于，所述羧甲基纤维素盐占所述吸水树脂重量的10-50％，优选为20-30％。
4.根据权利要求1-3任一项所述的锁水海绵，其特征在于，所述发泡材料包括聚醚型发泡材料或聚酯型发泡材料。
5.根据权利要求4所述的锁水海绵，其特征在于，所述发泡材料包括发泡树脂、发泡剂和发泡助剂；
优选地，所述发泡树脂选自乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、聚醚型聚氨酯、聚酯型聚氨酯或聚氯乙烯中的任意一种；
优选地，所述发泡剂为碳酸氢钠；
优选地，所述发泡助剂为硬脂酸和/或油酸；
优选地，所述发泡剂的用量为发泡树脂重量的1-2％；
优选地，所述发泡助剂的用量为发泡树脂重量的0.5-1％。
6.根据权利要求1-5任一项所述的锁水海绵，其特征在于，所述吸水树脂选自聚丙烯酸钠、聚丙烯酰胺或聚氧乙烯中的一种或至少两种的组合。
7.根据权利要求1-6任一项所述的锁水海绵，其特征在于，所述羧甲基纤维素盐为去离子型羧甲基纤维素盐；
优选地，所述羧甲基纤维素盐为羧甲基纤维素钠和/或羧甲基纤维素钙。
8.根据权利要求1-7任一项所述的锁水海绵，其特征在于，所述锁水海绵的表观密度为20-40kg/m3。
9.一种如权利要求1-8任一项所述的锁水海绵的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：
(1)将发泡树脂、发泡剂和发泡助剂混合，得到发泡材料；
(2)将步骤(1)得到的发泡材料和吸水树脂及羧甲基纤维素盐混合；
(3)将步骤(2)得到的混合物进行发泡，得到所述锁水海绵。
10.一种如权利要求1-7任一项所述的锁水海绵的用途，其特征在于，所述锁水海绵用于冰袋、隔温材料、化妆用品、纺织品填充物或医用敷料。
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