CN115746411A

CN115746411A - 一种抗菌防螨海绵的生产工艺

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Publication number: CN115746411A
Application number: CN202211231691.7A
Authority: CN
Inventors: 吴永城; 张德彬
Original assignee: Huizhou Yongxingtai Garment Accessories Co ltd
Current assignee: Huizhou Yongxingtai Garment Accessories Co ltd
Priority date: 2022-10-10
Filing date: 2022-10-10
Publication date: 2023-03-07

Abstract

本发明公开了一种抗菌防螨海绵的生产工艺，其属于海绵生产工艺的技术领域，本发明一种抗菌防螨海绵的生产工艺以壳聚糖及瓜尔胶两种生物高分子多糖作为主要组分，在添加甘油作为增塑剂后将其组分进行冷冻干燥以制备一种具有抗菌防螨功能的海绵产品。该种抗菌防螨海绵的外观呈乳白色，厚度均匀，成型性优良，柔软性较好，受到外力的挤压、弯折作用时仍能恢复原状，不出现裂痕；且，该种海绵还具有良好的抗菌性能及防螨性能。所以，本发明解决了如何制备一种抗菌防螨且成型性优良、柔软性较好以及回弹性佳的海绵的技术问题。

Description

一种抗菌防螨海绵的生产工艺

技术领域

本发明涉及海绵生产工艺的技术领域，特别是涉及一种抗菌防螨海绵的生产工艺。

背景技术

海绵是一种多孔材料，其具有良好的吸水性，因而其常用于清洁物品。现有的海绵通常由木纤维素纤维或发泡塑料聚合物制成。另外，也有由海绵动物制成的天然海绵，大多数的天然海绵被用于身体清洁或绘画的领域。另外，还有三类常见的材料可用于合成海绵，分别为：低密度聚醚、聚乙烯醇以及聚酯。当下的医学研究表明，空气中带负电的微粒可以使血中含氧量增加，有利于血氧输送、吸收和利用，从而其具有促进人体新陈代谢，提高人体免疫能力，增强人体肌能以及调节肌体功能平衡的作用。基于此，中国专利CN113881193A公开了一种负离子抗菌防螨海绵的配方，其由以下比例的原料制备而成：85～90％的海绵溶液、6～7％的抗菌剂、2～6％的负离子粉和1～3％的发泡助剂。其中，海绵溶液由以下比例的原料制备而成：5～10％的硅油、75～80％的聚酯树脂、3～10％的纤维、2～5％的树脂粘合剂使由此配方所制作出的海绵，其表面更加平滑，有利于减少海绵中的气泡的孔径，从而使海绵的弹性更好。

然而，根据现有的海绵配方所生产出的海绵在使用时容易滋生细菌；且，当该种海绵被制作成床垫、头枕等生活用品时，会危害人身的健康。具体的，在抗菌类海绵合成工艺的发展趋势中，以壳聚糖为主要原料的多孔海绵在抗菌领域颇受研究者和消费者的重视。因为壳聚糖海绵具有高吸水性和天然抗菌性，因此，其可以用于抵挡细菌、螨虫等微生物的侵入，故为目前抗菌海绵上应用较多的材料。但是，单纯的壳聚糖海绵存在质地较硬、柔性较差、易断裂等缺点。因此，如何利用壳聚糖的抗菌特性以制备一种质地柔软且吸水性佳的海绵为目前亟待解决的技术问题。

发明内容

基于此，有必要针对如何制备一种抗菌防螨且成型性优良、柔软性较好以及回弹性佳的海绵的技术问题，提供一种抗菌防螨海绵的生产工艺。

一种抗菌防螨海绵的生产工艺，其包括如下步骤：

S1：分别配制质量分数为1%的稀乙酸溶液以及质量分数为1%的稀氢氧化钠溶液；

S2：然后，称取2份的壳聚糖粉末加入到容量为100份的第一器皿中；再往第一器皿中滴加质量分数为1%的稀乙酸溶液，边滴加边用玻璃棒搅拌，直到壳聚糖粉末完全溶解为淡黄色粘稠液；

S3：继续向第一器皿内滴加质量分数为1%的稀氢氧化钠溶液至体系显中性，以析出乳白色的壳聚糖凝胶；再将该壳聚糖凝胶过滤后加蒸馏水加热并搅拌；然后，将其配成质量分数为2%的壳聚糖凝胶液；

S4：接着，将2份的瓜尔胶粉末加入到容量为100份的第二器皿内，并使用去离子水将其配成质量分数为2%的瓜尔胶溶液；

S5：然后，将第一器皿中配制好的质量分数为2%的壳聚糖凝胶液与第二器皿中配制好的质量分数为2%的瓜尔胶溶液按预设的体积比混合均匀于第三器皿内；再向第三器皿中加入预设量的甘油及防螨整理剂SCJ-999，并使用磁力搅拌；待其静置脱泡后倒入洗净烘干的培养皿中，放置冰箱中预冻；

S6：最后，将成型的预冻体放入冷冻干燥机内进行冷冻干燥处理后得到一种抗菌防螨的海绵。

具体的，在步骤S5中，甘油的添加量为1%至5%。

具体的，在步骤S5中，甘油的添加量为3%。

具体的，在步骤S5中，壳聚糖凝胶液与瓜尔胶溶液的体积比为9:1、8:2、7：3或6:4。

具体的，在步骤S5中，防螨整理剂SCJ-999的添加量为1%至5%。

具体的，在步骤S5中，防螨整理剂SCJ-999的添加量为1%。

具体的，在步骤S2中，壳聚糖的脱乙酰度大于90%。

综上所述，本发明一种抗菌防螨海绵的生产工艺以壳聚糖及瓜尔胶两种生物高分子多糖作为主要组分，在添加甘油作为增塑剂后将其组分进行冷冻干燥以制备一种具有抗菌防螨功能的海绵产品。该种抗菌防螨海绵的外观呈乳白色，厚度均匀，成型性优良，柔软性较好，受到外力的挤压、弯折作用时仍能恢复原状，不出现裂痕。此外，本发明通过系列的实验揭示了：稀醋酸浓度、甘油用量、壳聚糖与瓜尔胶的配比都对抗菌防螨海绵的基本性能存在一定的影响。当稀醋酸浓度为1%时，所制成的海绵产品成孔均匀；而当稀醋酸浓度升高则会使得海绵的孔隙变形的同时使其黄色加深。当甘油的添加量为3%时，甘油小分子在壳聚糖与瓜尔胶两种高分子的混合体系中发挥调节作用，故该种配方下所制备的海绵各项性能均在较好的水平。此外，抗菌防螨海绵的最佳壳聚糖：瓜尔胶配比为7:3。进一步的，由琼脂平皿扩散法抗菌结果显示，本发明所制备的海绵对大肠杆菌的抑菌圈宽度为2.5mm，对金黄葡萄球菌的抑菌圈宽度是1.1mm，使其表现出较好的抗菌活性。即与壳聚糖复合后，瓜尔胶克服了其原有的易被微生物分解、不易保存的问题。另外，通过防螨整理剂的引入，使该种海绵具有良好抗菌性能的同时还具备良好的防螨性能。所以，本发明一种抗菌防螨海绵的生产工艺解决了如何制备一种抗菌防螨且成型性优良、柔软性较好以及回弹性佳的海绵的技术问题。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合实施例对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

本发明一种抗菌防螨海绵的生产工艺，其包括如下步骤：

S1：分别配制质量分数为1%的稀乙酸溶液，即HAc溶液以及质量分数为1%的稀氢氧化钠溶液；

S3：继续向第一器皿内滴加质量分数为1%的稀氢氧化钠溶液至体系显中性，以析出乳白色的壳聚糖凝胶；将该壳聚糖凝胶过滤后加蒸馏水加热并搅拌；然后，将其配成质量分数为2%的壳聚糖凝胶液；

S5：然后，将第一器皿与第二器皿中的溶液按预设的体积比混合均匀于第三器皿内；再向第三器皿中加入预设量的甘油及防螨整理剂SCJ-999，并使用磁力搅拌；待其静置脱泡后倒入洗净烘干的培养皿中，放置冰箱中预冻；

具体的，在上述步骤中，壳聚糖的脱乙酰度需要大于90%，以使其能与瓜尔胶进行反应；而所应用到的壳聚糖、冰醋酸以及氢氧化钠的规格均为分析纯。而瓜尔胶的规格需要达到食品级。

进一步的，按上述步骤制成的海绵产品，分别对其进行吸水性测试、保水性测试、水蒸气透过性测试、抗菌性测试以及防螨性能测试。

具体的，在本发明一种抗菌防螨海绵的生产工艺中，其吸水性能的测试方法具体为：先将样品剪成10mm*10mm的尺寸，将其干燥直至恒重；再称量样品的干态的质量为W₀，然后，把待测的海绵样品浸于蒸馏水中吸水平衡直至恒重。接着，使用镊子夹起海绵样品的一角，将其悬空30s后称量样品湿态的质量为W₁。每个样品平行测3次，取平均值。吸水性测试的计算公式为：吸水率=(W₁-W₀)/W₀*1OO%。

具体的，在本发明一种抗菌防螨海绵的生产工艺中，其保水性能的测试方法具体为：先将海绵样品剪成10mm*10mm的尺寸，将其干燥直至恒重；再测定海绵样品的干态的质量为W₂；然后，把海绵样品浸于蒸馏水中吸水平衡直至恒重，再用滤纸吸干海绵样品表面的水分后测定其湿态的质量为W₃。最后，再将海绵样品放在25℃的干燥箱中保持24h，然后，测其质量为W₄。每个海绵样品分别测3次，取平均值。保水性测试的计算公式为：保水率=(W₃-W₂)/(W₄-W₂)*100%。

具体的，在本发明一种抗菌防螨海绵的生产工艺中，其水蒸气透过性能的测试方法具体为：先将海绵样品剪成20mm*20mm*2mm的尺寸；再用皮筋将海绵样品密封在装有10mL蒸馏水的小瓶的瓶口上。先令小瓶在37℃的烘箱中放置24h，以测定小瓶24h失水质量为W₅。再以不封口小瓶的失水质量W₆为对照。每个样品分别测3次，取平均值。水蒸气透过率的计算公式为：水蒸气透过率=W₅/W₆*100%。

具体的，在本发明一种抗菌防螨海绵的生产工艺中，其抗菌性能的测试方法具体为：参照GB/T 20944.1-2007纺织品抗菌性能的评价第1部分：琼脂平皿扩散法对试样进行抗菌性测试。先将冻干菌活化并制备试验菌液、取样，正反各2块，直径均为25mm±5mm、准备下层无菌培养基、准备上层接种培养基；用镊子将海绵试样放于平皿中央，均匀按压使试样与培养基接触良好；再将平皿置于培养箱中，在37℃士2℃的温度条件下培养18h至24h后观察并测量试样抑菌带的宽度，每个试样至少测量3次。其计算公式为：H=(D一d)/2；式中：H为抑菌带的宽度，单位mm；D为抑菌带最外径的平均值，单位mm；d为试样的直径，单位mm。测定完抑菌带宽度后从培养基上移去试样，再用显微镜检查试样下接触区细菌的繁殖情况并记录。

进一步的，按前述步骤所制备的海绵样品，从其外观上看，所制备出的抗菌防螨海绵呈乳白色，厚度均匀，可见其具有优良的成型性能。并且，该种海绵在受到外力挤压及弯折时，均不会发生断裂，且无裂痕、折痕；由此可见其良好的柔韧性能。从其截面照片上看，该种海绵的孔隙分布较为均匀，孔隙大小大多处于100μm至200μm之间。

进一步的，分别配制浓度分别为1%、2%、3%以及4%的稀醋酸水溶液用于溶解壳聚糖，从而制备出使用不同稀醋酸浓度所制备的海绵。由系列实验发现，当使用1%的稀醋酸溶液时，所制备海绵的孔隙相对较为均匀饱满。而随着稀醋酸浓度的增加，所制备海绵的孔隙逐渐变形，不成孔状，且连续性变差。另外，实验中还发现，随着稀醋酸浓度的升高，所制备的海绵会出现泛黄的现象；而且，发黄的颜色还会随着时间的推移逐渐加深。因此，本发明一种抗菌防螨海绵的生产工艺中，海绵的制备过程中选择用质量分数为1%的稀醋酸溶液来溶解壳聚糖为佳。

进一步的，甘油是一种小分子的抗氧化物，其结构中含有了三个活性的经基，使得其吸湿、保湿性好，锁水性强，亲水性高。因而，其在医疗保健、纺织工业及化妆品等方面都具有重要的应用价值。根据现有的实施情况可知，甘油可以促使材料表面的成孔，因此，在海绵材料的制备工艺中添加适量的甘油可以增加材料的透气性能。本发明一种抗菌防螨海绵的生产工艺中加入甘油以作为增塑剂，从而制备甘油含量在0%至5%的抗菌防螨海绵。该种抗菌防螨海绵的吸水性、保水性和透气性测试结果见下表1。

表1：甘油添加量对海绵性能的影响

在上述不同甘油含量的各实施例的系列实验中，所使用的稀醋酸的质量分数为1%；壳聚糖与瓜尔胶的投入比例为1:1；防螨整理剂SCJ-999的添加量为1%。由表1的测试数据可知，当甘油的添加量为0%时，即抗菌防螨海绵中无甘油的存在；此时，海绵在受力弯折时极易发生断裂。抗菌防螨海绵的吸水性和保水性均随着甘油的加入呈现先增后降的趋势。当甘油的添加量为3%时达吸水率及保水率达到最大值，此时，小分子结构的甘油在壳聚糖与瓜尔胶两种大分子的混合体系中发挥着调节作用，因此，在该比例下所制成的抗菌防螨海绵的柔性好、手感佳。此后，若继续提高甘油的加量，海绵的吸水率和水蒸气透过率均逐渐降低，这是因为甘油的强锁水性能和保湿性能导致所制成的海绵产品的部分孔隙己被水分子填充占据，使得海绵外部的水蒸气分子的通过受到一定的阻碍作用。综合以上抗菌防螨海绵的吸水率、保水率及水蒸气透过率这三项性能指标可知，本发明一种抗菌防螨海绵的生产工艺中，最佳的甘油添加量为3%。

进一步的，无规分布的半乳糖支链使得瓜尔胶在水溶液中形成了缠绕的多聚糖。而且，瓜尔胶大分子的活性羟基能与壳聚糖的氨基基团相互作用，以削弱壳聚糖分子内和分子间的氢键，从而提高大分子链段的柔性。本发明一种抗菌防螨海绵的生产工艺通过改变壳聚糖与瓜尔胶两种大分子的物料配比而制备的不同的抗菌防螨海绵的各性能如下表2所示。

表2：壳聚糖与瓜尔胶配比对抗菌防螨海绵性能的影响

在上述不同配比的壳聚糖与瓜尔胶的各实施例的系列实验中，所使用的稀醋酸的质量分数为1%；甘油的添加量为3&；防螨整理剂SCJ-999的添加量为1%。由表2的实验数据可以看出，壳聚糖与瓜尔胶的配比为7:3时，抗菌防螨海绵的吸水率最高，其保水性能也最佳，分别为1952%和915%。此时，抗菌防螨海绵的水蒸气透过率也可以维持在较好的水平。当继续增加瓜尔胶的比例时，海绵的性能均逐渐下降，甚至当瓜尔胶的比例过大时，抗菌海绵在去离子水中会发生部分溶解的现象。这都与瓜尔胶的分子结构有关。如果瓜尔胶比例太大，那么其半乳糖支链上活性羟基与壳聚糖的氨基形成氢键的数量就会变少，导致两者的结合力减弱，从而使得所对应制备的海绵的结构疏松。综上，在本发明一种抗菌防螨海绵的生产工艺中，壳聚糖与瓜尔胶的配比为7:3时所制备的海绵的性能最佳。

进一步的，在抗菌测试中所用的细菌为大肠杆菌与金黄色葡萄球菌。此两种细菌分别为革兰氏阴性菌与革兰氏阳性菌的代表。本发明一种抗菌防螨海绵的生产工艺中对此两种细菌的抗菌测试结果如下表3所示。

表3：抗菌效果测试

由表3的测试结果可知，本发明一种抗菌防螨海绵对大肠杆菌和金黄葡萄球菌的抑菌圈宽度分别是2.5mm与1.1mm，说明其对两种细菌均具有良好的抗菌性。因为瓜尔胶易被细菌分解而变质，所以，瓜尔胶对大肠杆菌和对金黄色葡萄球菌并无抵抗性。但其与壳聚糖大分子复合之后形成的海绵具有明显的抗菌性，这就使得瓜尔胶不易存储，易被微生物分解的技术问题得到了有效的解决。

进一步的，海绵制品的防螨方法主要有三类:一是不让螨虫繁殖，如杀螨法、诱杀法。杀螨法是重要的防螨措施，其中口晒、微波、红外线等方法可使纺织品干燥，破坏螨虫的生活条件。也可用杀虫剂通过触杀、喂毒的方法杀灭螨虫。诱杀法是引诱螨虫然后将其杀灭，有食引诱、性引诱等。二是不让螨虫接近，如驱避法。驱避法是使用驱避剂即带有使螨虫害怕的气味和味道的物质。目前新开发的防螨剂多是以驱避性能为主。三是不让螨虫侵入，如阻断法，其原理是采用致密的织物不让螨虫通过。纺织品主要通过功能性整理、防螨纤维制织、高密织物法来实现防螨功能。在本发明一种抗菌防螨海绵的生产工艺中，其主要利用了驱避法来进行防螨。防螨测验方法的具体评价指标如下表4所示。

表4：防螨测验标准

具体的试验方法为：将抗菌防螨海绵剪成直径为58mm的圆形作为一个试样；分别取3嘅试样和3个对照样，将样品置于65℃±5℃的干热条件下保持10min。试验的步骤为：1）在有盖的容器内放入一块厚lOmm，边长约200mm的海绵，注入适量的饱和食盐水，水的高度以恰好浸没海绵为准。2)取7个培养皿，其中1个放在粘板中央作为中心培养皿，其余6个培养皿围绕中心培养皿成花瓣状均匀放置，并在每个培养皿之间的边缘处用相同宽度的透明胶带粘住，以起到桥梁作用。3）在外围的6个培养皿内，分别间隔地放入试样和对照样，并在试样的中央放入O.O5g螨虫饲料。4）在中心培养皿上放入2000只士200只存活的螨虫。5）将已放入试验螨虫和饲料的粘板组合件放在海绵上，盖上容器盒的上盖，置于恒温恒湿培养箱中，温度为25℃士2℃，相对湿度为75%士5%。5）培养24h后，用体视显微镜观察并记录试样培养皿内和对照样培养皿内存活的螨虫成虫和若虫数。按取避率公式计算试验结果，并以百分率表示：Q=(B-T)/B*100%。式中：B为三块对照样存活螨虫数的平均值，单位，只；T为三块试样存活螨虫数的平均值，单位，只。按前述的抗菌防螨海绵的生产工艺，改变防螨整理剂SCJ-999的添加量，其测试结果如下表5所示。

表5：海绵的防螨测试结果

由表5可知，当防螨整理剂添加量为0%时，即在本发明一种抗菌防螨海绵的生产工艺中不添加防螨整理剂，此时，海绵试样的驱螨率为46.67%，也即，该种实施例的海绵产品无法起到防螨的效果。此外，随着防螨整理剂添加量的增多，海绵试样的驱螨率呈现先升后降的趋势，也即，从药剂投入性价比的角度分析，所述防螨整理剂的最佳添加量为1%。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims

1.一种抗菌防螨海绵的生产工艺，其特征在于，其包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种抗菌防螨海绵的生产工艺，其特征在于：在步骤S5中，甘油的添加量为1%至5%。

3.根据权利要求2所述的一种抗菌防螨海绵的生产工艺，其特征在于：在步骤S5中，甘油的添加量为3%。

4.根据权利要求1所述的一种抗菌防螨海绵的生产工艺，其特征在于：在步骤S5中，壳聚糖凝胶液与瓜尔胶溶液的体积比为9:1、8:2、7：3或6:4。

5.根据权利要求1所述的一种抗菌防螨海绵的生产工艺，其特征在于：在步骤S5中，防螨整理剂SCJ-999的添加量为1%至5%。

6.根据权利要求5所述的一种抗菌防螨海绵的生产工艺，其特征在于：在步骤S5中，防螨整理剂SCJ-999的添加量为1%。

7.根据权利要求1所述的一种抗菌防螨海绵的生产工艺，其特征在于：在步骤S2中，壳聚糖的脱乙酰度大于90%。