CN115212339A

CN115212339A - 一种活性炭聚氨酯泡沫敷料及其制备方法

Info

Publication number: CN115212339A
Application number: CN202210857430.XA
Authority: CN
Inventors: 郦道义; 金杭羽; 曾菊红; 陈冠华; 陈利民; 傅海燕; 吴晨康
Original assignee: Zhejiang Hongyu Medical Commodity Co ltd
Current assignee: Zhejiang Hongyu Medical Commodity Co ltd
Priority date: 2022-07-20
Filing date: 2022-07-20
Publication date: 2022-10-21

Abstract

本发明公开了一种活性炭聚氨酯泡沫敷料及其制备方法，本发明的活性炭聚氨酯泡沫敷料包括枝接活性炭颗粒的泡沫基体和防水透气的背衬层。活性炭颗粒经过水相预混保护，再与聚氨酯预聚物、发泡助剂混合液三相同时混合发泡而枝接到聚氨酯泡沫基体上，活性炭颗粒与泡沫基体结合牢固、不落屑，且二者呈弱表面枝接状态，聚氨酯预聚物及其泡沫基体基本未进入活性炭颗粒内部通孔，活性炭颗粒吸附性能保存良好，生物毒性残留低，用该方法制备的功能敷料可以广泛适用于湿性愈合伤口或创面的治疗。

Description

一种活性炭聚氨酯泡沫敷料及其制备方法

技术领域

本发明涉及医用功能敷料领域，具体涉及一种活性炭聚氨酯泡沫敷料及其制备方法。

背景技术

上世纪70年代，Dr.Rovee提出“湿性创面愈合”理论，认为在湿润环境下，创面上皮细胞可以加速移动并增长，从而促进伤口的愈合。在之后的研究及医学实践过程中，都证明湿性愈合相比干性愈合具有明显优势，并随之产生了许多具共性或非共性的湿性愈合基理研究。以此，人们对伤口愈合过程的理解和认识日渐深入和完善，伤口“湿性愈合”理论及其技术被临床广泛接受。

随着现代医学的发展，一系列湿性愈合敷料产品陆续开发并投入临床使用，如藻酸盐敷料、水胶体敷料、水凝胶敷料、聚氨酯泡沫敷料等等。这些敷料可以在自身或与创面渗出液的作用下，在创面表面形成并保持一个湿润的弱液相环境，以促进肉芽组织生长，加快创面再上皮化。

但是，随着湿性敷料在创面贴敷时间的增加，液相中溶解的坏死组织、纤维蛋白、炎症产出物质、病原微生物及其尸体等含量也不断升高，液相环境持续污染。这些有害物质在液相中不断积累至一定水平后，就会延长伤口的炎症期，阻碍伤口的愈合。特别是中高渗的适用湿性愈合的慢性创面，需要及时且频繁地更换敷料，这造成病人护理期的延长和较高的医疗资源浪费。

如何净化湿性愈合液相环境，保证湿性愈合过程的有效性和持续性，减少伤口敷料的更换频次，提高敷料的使用效率，降低病人痛苦和医疗费用，是湿性愈合功能敷料发展的方向之一。

活性炭是一种黑色多孔的固体炭质，主要由果壳、煤、木材等原料经炭化、活化制得，其表面布满微孔，且内部通孔相连，比表面积大，具有优异的吸附性能，更为重要的是其在液相环境中仍具有极强的净化吸附性能。

申请公开号为CN102961775A的发明公开了一种活性炭纤维医用敷料及其制备方法，该专利采用了活性炭纤维布、海藻酸纤维膜、活性炭纤维毡三层复合的制备方式。其中海藻酸纤维膜被活性炭纤维布层隔开，未直接接触创面，同时为防止吸附性能更好的活性炭纤维毡落屑，其内层用结构致密的活性炭纤维布代替，这都导致复合敷料湿性愈合效果和吸附性能下降。

当然，人们也一直在尝试直接在湿性敷料中掺附吸附性物质，使二者有机结合直接接触创面，又赋予湿性敷料吸附能力，例如在聚氨酯泡沫敷料中添加活性炭、多孔石墨等吸附性无机材料。但是，这些吸附性材料与聚氨酯单体及其预聚物混合发泡时，存在以下技术问题：1)这些吸附性材料与聚氨酯单体及其预聚物混合发泡时，会大量吸附毒性的聚氨酯单体及其预聚物到其表面及内部通孔中，导致泡沫基体伸入并填塞无机吸附性材料内部孔道，降低了无机吸附材料的吸附性能。2)聚氨酯单体及其预聚物被深度吸附到无机颗粒内部孔道中，导致其进行非充分的发泡反应，材料毒性残留严重。3)这些无机颗粒枝接到有机基体上，材料容错性不足，若无机材料加入过量，就会使聚氨酯泡沫基体柔软度下降，材料板结发硬，吸液性能减弱，甚或发生落屑，若加入量过少，则其吸附能力有限，从而严重影响此类新型敷料在临床的使用和推广。

因此，在适量加入无机吸附性颗粒的情况下，尽量的保护无机颗粒的微孔结构，特别是其内部通孔不被堵塞或破坏，保存无机颗粒自身强大的吸附特性，以提升此类功能敷料的性能，是本领域技术人员目前亟需解决的问题之一。

发明内容

鉴于以上背景技术提出的技术问题，本发明提供了一种活性炭聚氨酯泡沫敷料及其制备方法，可以保护活性炭颗粒的微孔结构，特别是其内部通孔不被堵塞或破坏，保证活性炭颗粒强大的净化吸附性能。

为实现上述目的，本发明提供的技术方案为：

一种活性炭聚氨酯泡沫敷料，包括枝接活性炭颗粒的泡沫基体和防水透气的背衬层；所述枝接活性炭颗粒的泡沫基体是以发泡聚氨酯作为敷料基体，将活性炭颗粒通过水相预混保护的方式枝接到泡沫基体上。

作为本发明的进一步限定，所述活性炭颗粒的粒径范围为1～500μm，优选1～100μm。

作为本发明的进一步限定，所述泡沫基体以聚氨酯预聚物、发泡助剂混合液、活性炭颗粒水相混悬液三相混合发泡制备。

所述聚氨酯预聚物至少含有脂肪族或芳香族异氰酸酯、聚酯或聚醚多元醇及催化剂。如本发明的聚氨酯预聚物可以为市售科思创的Baymedix FP504。

所述发泡助剂包括泡沫稳定剂、开孔剂等能够实现聚氨酯预聚物发泡功能的助剂。所述泡沫稳定剂可以为丙二醇嵌段聚醚PE6800、PE6400中的任意一种。

所述开孔剂可以为碳酸氢钠、柠檬酸钠、磷酸氢二钠、磷酸氢二钾中的任一种。

作为对本发明的进一步限定，涂胶聚氨酯膜的水蒸气透过率应≥1000g/(m²·24h)。

为实现上述目的，本发明提供活性炭聚氨酯泡沫敷料的制备方法，包括以下步骤：

⑴将活性炭颗粒预先与水混合，充分持续搅拌，形成混悬液A；将发泡助剂与水充分混合，形成混合液B；

⑵将聚氨酯预聚物与步骤⑴中混悬液A、混合液B三相同时混合搅拌发泡，获得枝接活性炭颗粒的聚氨酯泡沫基体。

⑶将步骤⑵所得聚氨酯泡沫基体过烘道干燥后，覆上涂胶聚氨酯膜，得活性炭聚氨酯泡沫敷料。

所述步骤⑴中，混悬液A中活性炭颗粒的质量百分比为5％～35％，作为优选的，活性炭颗粒质量百分比为10％～25％。

所述步骤⑴中，发泡助剂中开孔剂与泡沫稳定剂的质量比为1:2～1:3，作为优选的，二者质量比为2:5。

所述步骤⑴中，混合液B发泡助剂质量百分比为10％～40％，作为优选的，发泡助剂质量百分比为20％～25％。

所述步骤⑵中，聚氨酯预聚物、混悬液A、混合液B按比例混合发泡时，三相质量百分比分别为:70％～88％、10％～20％、2％～10％，作为优选的，三相质量百分比分别为:78％～84％、12％～16％、4％～6％。

所述步骤⑶中，烘道温度为50℃～95℃，作为优选的技术方案，烘道温度为55℃～65℃。

本发明，所述活性炭颗粒与水搅拌混合时应保持较好的混悬性，作为优选的，活性炭颗粒的粒径范围为1～100μm。

本发明的活性炭颗粒应预混在水中并搅拌，使其孔洞结构中填充水相保护，而不是与聚氨酯预聚物或发泡助剂预混，以避免泡沫基体混合发泡时，活性炭颗粒因深度吸附聚氨酯预聚物及其助剂而导致的毒性残留，同时也可防止发泡基体过于深入活性炭颗粒表面及其内部通孔而导致孔洞闭塞或狭窄，影响活性炭颗粒的净化吸附性能。

本发明的活性炭颗粒的粒径范围为1～500μm，颗粒过大或过小均会影响本发明的技术效果。若粒度过大，活性炭颗粒在敷料正常使用过程中因挤压碎裂而落屑，引起伤口异物反应。若活性炭颗粒粒度过小，活性炭颗粒孔洞被泡沫基体过于包覆堵塞而减弱吸附效果。

本发明工艺稳定、实用，制备得到的聚氨酯泡沫敷料中活性炭颗粒与基体结合牢固、不落屑，且二者呈弱表面枝接状态，聚氨酯预聚物及其泡沫基体基本未进入活性炭颗粒内部通孔，同时，本发明利用利用活性炭颗粒表面多孔的特征，使之牢牢地附着在泡沫基体上。活性炭颗粒吸附性能良好，生物毒性残留低，可以广泛适用于湿性愈合伤口或创面的治疗。本发明能尽量的保护无机颗粒的微孔结构，特别是其内部通孔不被堵塞或破坏，保存无机颗粒自身强大的吸附特性，以提升此类功能敷料的性能。

本发明克服传统聚氨酯泡沫敷料二相发泡工艺使活性炭颗粒易于过度吸附聚氨酯单体及其预聚物而导致的活性炭颗粒微孔堵塞和敷料毒性残留的问题。

本发明可以优化保留活性炭颗粒表面及内部微孔构造，减少因泡沫基体过度包覆或伸入活性炭表面及内部孔洞而导致的活性炭吸附性能下降，以此在保证活性炭敷料吸附性能的前提下减少活性炭颗粒的加入量，提高活性炭无机颗粒与敷料基体的相容性。

附图说明

图1为本发明制备工艺中聚氨酯和活性炭颗粒水相保护发泡示意图。

图2为本发明制备得到的活性炭聚氨酯泡沫敷料的局部显微结构图。

具体实施例

下面结合具体的实施例对发明内容作进一步的解释和说明，但是，它们并不构成对本发明范围的限制或限定。

本发明的实施例所用的原料和实验设备可通过商业化购买渠道获得。如以下实例中使用的聚氨酯预聚物为市售科思创的Baymedix FP504，泡沫稳定剂为市售巴斯夫的Pluronic PE6800。其他的原料和实验设备均可通过在申请日或其以前的商业化购买渠道获得。

实施例1活性炭聚氨酯泡沫敷料，其工艺流程为：

⑴物料预混

称取粒径为1～100μm的活性炭2.0KG，加入装有12KG水的搅拌容器A中持续搅拌。然后分别称取PE68000.5KG、柠檬酸钠0.2KG，加入装有2.5KG水的搅拌容器B中充分搅拌，关闭搅拌器。再称取聚氨酯预聚物Baymedix FP504重量10KG，装入容器C中，待用。

⑵三相发泡

通过管道使容器A、容器B、容器C与静态混合器相连，调节三者的管道流量为：80g/min、30g/min、400g/min，静态混合器转速调至1800r/min三相发泡。发泡液流延到格拉辛纸上，过刮刀控制厚度，再上覆一层格拉辛纸，待其发泡成型后送入烘道。

⑶烘道烘干

烘道温度预设为60℃，烘干时间10min～15min，控制敷料基体含水率＜5％。

⑷覆膜成型

先将敷料基体分切成卷材，再将敷料基体卷材、涂胶聚氨酯膜卷材分别上架到模切机上，敷料基体经涂胶聚氨酯膜复膜后模切成型。

对实施例1所制得的自净化活性炭湿性愈合功能敷料的液体吸透量、液体吸收量及水蒸气透过率进行检测，其性能指标如表1所示。

产品性能测试方法：

1.仪器准备：

a)测试圆筒：取一只清洁、干燥的圆筒，其内径为35.7mm，截面积为10cm²，两端各有一凸缘。圆筒的一端是一个环形的夹板，开孔面积为10cm²，为防止敷料边缘试验液蒸发，可使用阻水密封剂密封；圆筒的另一端，是一直径与凸缘直径相等的金属盖板，盖板与凸缘有密封环，使用时盖板和环形夹板夹紧。

b)干燥箱：有循环风并能使温度保持在37±1℃，能使空气均匀分布，在整个试验过程中，保持相对湿度(RH)低于20％。

2.试验液的制备：

称取8.298g氯化钠0.368g的二水氯化钙放入烧杯中，加纯化水溶解，溶解后转移至1L容量瓶中，加纯化水定容至刻度。

3.液体吸透量：

切一片圆形敷料样品，使聚氨酯膜面向外贴于圆筒的上凸缘，注意合适夹持并固定，以防泄漏。

对圆筒连同夹具一起称量(W1)，翻转圆简，加约20mL试验液,安装金属盖板，再称量(W2)。然后将圆筒置于干燥箱中24h后取出，于室温平衡30min再次称量(W3)，去除圆筒的金属盖板，轻轻倒出液体，使圆筒在该翻转位排液(15土2)min，再次对圆筒连同其所有组件(包括敷料)一起称量(W4)。

计算24h由敷料透失的水蒸气质量W2-W3和材料吸收的液体质量W4-W1，记录敷料透失的水蒸气和材料吸收的液体，记录两项之和值。

液体吸透量＝(W2-W3)+(W4-W1)

4.液体吸收量：

切一片5cm×5cm方形敷料样品，称重并记录(m)，将样品放置于一培养皿内，并加入预热至(37℃±1℃)质量为待检样品约40倍的试验液后，将其移入干燥箱内30min。

用镊子夹持样品一角或一端，悬垂30s后，称量并记录(M)，记录(M-m)值。

液体吸收量＝M-m

5.水蒸气透过率：

按夹板凸缘大小，切一圆形敷料样品，并将样品盖在圆筒凸缘上。然后在室温下向圆筒中加足量的水，使液面与放置后的样品之间的空气间隙为5±1mm，再夹紧样品并确保样品不变形，并使夹板与盖板之间形成水密封，称量并记录圆筒、样品和液体的质量(W1)。

将容器反置于干燥箱中，使水接触样品，确保样品表面与干燥箱隔架之间有足够的间隔，以使充分的气流穿过样品表面。约18h～24h后从干燥箱中取出圆筒，记录试验时间T，再次称量并记录圆筒、样品和液体的质量(W2)。

水蒸气透过率＝(W1-W2)×1000×24/T

表1

性能指标	自净化活性炭湿性愈合功能敷料
		水蒸气透过率(g/(m<sup>2</sup>·24h))	≥800
液体吸收量(与自身重量倍数)	8.0-9.5
		液体吸透量(g/24h)	10.5-11.5

实施例2

一种活性炭聚氨酯泡沫敷料的制备方法，其工艺流程为：

⑴物料预混

称取粒径为1～100μm的活性炭5g，加入装有25g水的玻璃烧杯A中持续搅拌。然后分别称取PE68001g、NaHCO₃0.4g，加入装有5g水的烧杯B中充分搅拌均匀。再称取聚氨酯预聚物Baymedix FP504重量100g，装入烧杯C中，待用。

⑵三相发泡

将烧杯A、烧杯B、烧杯C中所容物同时倒入烧杯D中并用增力电动搅拌器快速搅拌，待充分搅拌10S～15S后，将发泡液刮涂到格拉辛纸上并上覆一层格拉辛纸，待其发泡成型后放入烘箱。

⑶烘箱烘干

烘箱温度预设为60℃，烘干时间10min～15min，控制敷料基体含水率＜5％。

⑷覆膜成型

将敷料基体一面复合涂胶聚氨酯膜后，送入模切机模切成型。

本实施例所制得的自净化活性炭湿性愈合功能敷料的性能指标如表2所示。

表2

性能指标	自净化活性炭湿性愈合功能敷料
		水蒸气透过率(g/(m<sup>2</sup>·24h))	≥800
液体吸收量(与自身重量倍数)	7.5-8.5
		液体吸透量(g/24h)	10.0-10.5

本发明实现了活性炭颗粒和泡沫敷料基体同时接触创面，不落屑，不影响泡沫敷料基本性能(如表1、表2所示)，同时，令人惊讶的发现，本发明的敷料在吸附性和透气性两方面均具有优异性能，取得了预料不到的技术效果。同时，泡沫敷料基体和活性炭颗粒(如图2所示)边界明显，显示二者是弱表面枝接而非包覆式枝接，活性炭颗粒吸附性基本保存完整，毒性反应物残留低，适合于临床使用。

本具体实施方式的实施例均为本发明的较佳实施例，并非依此限制本发明的保护范围，故：凡依本发明所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种活性炭聚氨酯泡沫敷料，包括枝接活性炭颗粒的泡沫基体和背衬层；所述活性炭颗粒通过水相预混保护的方式枝接到聚氨酯泡沫基体上。

2.如权利要求1所述的活性炭聚氨酯泡沫敷料，所述活性炭颗粒的粒径范围为1～500μm，优选1～100μm。

3.如权利要求1或2所述的活性炭聚氨酯泡沫敷料，所述泡沫基体以聚氨酯预聚物、发泡助剂混合液、活性炭颗粒水相混悬液三相混合发泡制备。

4.如权利要求1或2所述的活性炭聚氨酯泡沫敷料，所述聚氨酯预聚物包含脂肪族或芳香族异氰酸酯、聚酯或聚醚多元醇和催化剂；

所述发泡助剂包括泡沫稳定剂和开孔剂；

所述泡沫稳定剂为丙二醇嵌段聚醚PE6800和PE6400中的任意一种；

所述开孔剂为碳酸氢钠、柠檬酸钠、磷酸氢二钠和磷酸氢二钾中的任意一种。

5.如权利要求1或2所述的活性炭聚氨酯泡沫敷料，所述背衬层为涂胶聚氨酯膜，其水蒸气透过率应≥1000g/(m²·24h)。

6.一种活性炭聚氨酯泡沫敷料的制备方法，包括以下步骤：

(1)将活性炭颗粒预先与水混合，充分持续搅拌，形成混悬液A；将发泡助剂与水充分混合，形成混合液B；

(2)将聚氨酯预聚物与步骤(1)中混悬液A、混合液B三相同时混合充分搅拌发泡，获得枝接活性炭颗粒的聚氨酯泡沫基体；

(3)将步骤(2)所得聚氨酯泡沫基体过烘道干燥后，覆上涂胶聚氨酯膜，得活性炭聚氨酯泡沫敷料。

7.如权利要求6所述的活性炭聚氨酯泡沫敷料的制备方法，所述步骤⑴中，混悬液A中活性炭颗粒的质量百分比为5％～35％；优选的，活性炭颗粒质量百分比为10％～25％。

8.如权利要求6所述的活性炭聚氨酯泡沫敷料的制备方法，所述步骤⑴中，发泡助剂中开孔剂与泡沫稳定剂的质量比为1:2～1:3；优选的发泡助剂中开孔剂与泡沫稳定剂的质量比为2:5。

9.如权利要求6所述的活性炭聚氨酯泡沫敷料的制备方法，所述步骤⑴中，混合液B发泡助剂质量百分比为10％～40％；优选的，发泡助剂质量百分比为20％～25％。

10.如权利要求6所述的活性炭聚氨酯泡沫敷料的制备方法，所述步骤⑵中，聚氨酯预聚物、混悬液A、混合液B按比例混合发泡时，三相质量百分比分别为:70％～88％、10％～20％、2％～10％；优选的，三相质量百分比分别为:78％～84％、12％～16％、4％～6％。

11.如权利要求6所述的活性炭聚氨酯泡沫敷料的制备方法，所述步骤⑶中，烘道温度为50℃～95℃，作为优选的技术方案，烘道温度为55℃～65℃。

12.如权利要求6所述的活性炭聚氨酯泡沫敷料的制备方法，所述活性炭颗粒与水搅拌混合时应保持较好的混悬性，作为优选的，活性炭颗粒的粒径范围为1～100μm。