CN115850533A - 一种海藻酸材料及其制备方法、应用 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种海藻酸材料及其制备方法、应用，包括如下步骤；a:将正戊醇加入容器中，将海藻酸树脂加入正戊醇中，从室温下升温，搅拌条件下充分反应；b:将步骤a中溶液降至室温，将阳离子表面活性剂加入步骤a的溶液中，升温，在搅拌条件下充分反应，得到改性海藻酸树脂。将海藻酸和正戊醇进行酯化反应，处理后亲脂性大大增强；酯化反应结束后添加阳离子表面活性剂进行改性反应，在酯化的基础上，引入表面活性剂增加浸润性，提高材料的吸酯速率。该方法简单，成本低，制备得到的海藻酸材料具有良好的吸酯性能，能够用于医用敷料中，并解决敷料表面因酯类物质堆积而导致病菌滋生的问题。

Description

一种海藻酸材料及其制备方法、应用

技术领域

本发明涉及材料技术领域，具体而言，涉及一种海藻酸材料及其制备方法、应用。

背景技术

现有的医用敷料产品多数是吸水的。产品材质包括海藻酸钠或者海藻酸钙。

海藻酸盐护理伤口时，吸收渗出液，渗出液中含有水，海藻酸盐可以吸附；伤口渗出液中，还含一些酯，未处理的海藻酸盐吸收酯的能力很差。伤口渗出液的成分主要为水，除此之外还含有乳酸乙脂、葡萄糖、蛋白质、肌酸酐、尿素、钙、钠离等。尽管水是伤口渗出液中的主要成分，但是水不能代表渗出液的性质，这是因为，渗出液中的乳酸乙脂、蛋白质、肌酸酐含有疏水亲酯基团。考察传统敷料仅对吸水性进行量化，而忽略亲脂性，然而敷料的亲脂性同样重要。亲水敷料的吸水层接触到渗出液时，水与极性材料(葡萄糖、亲水型蛋白质、尿素和钠)迅速被吸附敷料界面。而多数的酯(乳酸乙脂、蛋白质、肌酸酐和钙)会残留在敷料表面。敷料表面堆积酯类物质常常造成病原微生物滋生，造成感染等不良事件。

公开号为CN106519062A的现有技术公开了一种高酯化度海藻酸乙酯的制备方法，其制备方法包括如下步骤：在无水乙醇中，加入海藻酸，开动搅拌，加入与海藻酸含水量等摩尔的脱水剂，加入催化剂，搅拌升温至回流，达到回流温度后，开始滴加剩余脱水剂，在2-4小时内均匀滴加完毕后，继续回流反应6～18小时，结束反应，冷却至室温后，用碱液调pH＝6.5～7.0，过滤、滤饼用质量浓度高于60％的乙醇水溶液洗涤，并在40℃下干燥，得海藻酸乙酯。该现有技术中的海藻酸酯类产物的生成反应复杂、反应时间长，且生成的海藻酸酯类产物吸酯性能差、机械强度低，因此很难应用于医用敷料产品。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提出一种海藻酸材料及其制备方法、应用。以解决现有技术中海藻酸酯类产物的生成反应复杂、反应时间长，且生成的海藻酸酯类产物吸油性能差、机械强度低，因此很难应用于医用敷料产品的问题。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种海藻酸材料的制备方法，具体包括如下步骤：

a：将正戊醇加入容器中，将海藻酸树脂加入正戊醇中，从室温下升温，搅拌条件下充分反应；

b:将步骤a中溶液降至室温，将阳离子表面活性剂加入步骤a的溶液中，升温，在搅拌条件下充分反应，得到改性海藻酸树脂；

本发明提供的海藻酸材料的制备方法，将海藻酸和正戊醇进行酯化反应，海藻酸和正戊醇相似相容，空间立构大，使得海藻酸的部分羧基与正戊醇的羟基反应得到海藻酸酯，处理后亲脂性大大增强；酯化反应结束后添加阳离子表面活性剂进行改性反应，海藻酸与阳离子表面活性剂发生取代反应，使得海藻酸的部分羧基与阳离子表面活性剂反应，在酯化的基础上，引入表面活性剂增加浸润性，提高材料的吸酯速率。该方法简单，成本低，制备得到的海藻酸材料具有良好的吸酯性能，能够用于医用敷料中，并解决敷料表面因酯类物质堆积而导致病菌滋生的问题。

进一步地，所述海藻酸树脂的线密度为2.0～3dtex。

进一步地，步骤a中海藻酸、正戊醇的质量比为(8～12):(18～26)，优选为10:22。

进一步地，所述阳离子表面活性剂为十六烷基三甲基溴化铵。

该设置使得海藻酸与十六烷基三甲基溴化铵的取代反应，能够进一步提高材料的吸酯性能，提高吸酯速率。

进一步地，步骤a中海藻酸和正戊醇在搅拌条件下发生酯化反应。

进一步地，阳离子表面活性剂占总溶液质量的0.01％～0.3％。优选为0.2％。

进一步地，步骤a中的反应温度为80～95℃，优选为90℃。

进一步地，步骤b中的反应温度为25～33℃。优选为30℃。

进一步地，步骤a中的反应时间为25～35min，优选为30min。

进一步地，所述改性反应时间为8～12min，优选地，10min。

该设置通过对改性条件的进一步地优化和调整，进一步地提高材料的吸酯性能。

进一步地，在步骤a中，需要不断搅拌，搅拌装置可以使用磁力搅拌器。

该设置通过优化酯化反应条件，制备更多的海藻酸正戊酯，缩短反应时间。

进一步地，步骤b中还包括通过静电吸附将海藻酸材料与其他组分分离开来，且静电吸附方法经济、高效。

进一步地，静电吸附后还包括干燥、洗涤。进一步地，所述洗涤为采用乙醇进行洗涤，以去除其他有机溶剂杂质，提高产品纯度。

一种海藻酸材料，使用上述所述的制备方法。

一种海藻酸材料的应用，使用上述所述的海藻酸材料，所述海藻酸材料在医用敷料的应用。

本发明提供的海藻酸材料具有良好的吸酯性能，将其用于医用敷料，能够解决敷料表面因酯类物质堆积而导致病菌滋生的问题，能够用于医用敷料中。

进一步地，该海藻酸树脂可以替换为海藻酸纤维。

进一步地，所述海藻酸树脂可以是海藻酸盐纤维经过海藻酸溶液处理得到的海藻酸树脂。

进一步地，所述海藻酸盐纤维可以是海藻酸钠或海藻酸钙或海藻酸锌的一种。

相对于现有技术，本发明所述的海藻酸材料及其制备方法、应用。具有以下优势：

1)本发明提供的海藻酸材料的制备方法，海藻酸树脂放入正戊醇中，使海藻酸的羧基与正戊醇的羟基进行酯化反应，如图1所示，海藻酸的化学式包括G嵌段和M嵌段，其中G嵌段的羧基与正戊醇的羟基酯化反应如图2所示，该酯化反应后亲脂性大大增强；酯化反应结束后添加阳离子表面活性剂进行改性反应，在酯化的基础上，M嵌段的羧基与十六烷基三甲基溴化铵发生取代反应如图3所示，通过引入表面活性剂增加浸润性，提高材料的吸酯速率，最终通过静电吸附制备出海藻酸材料。通过在海藻酸上酯化和取代反应，该方法简单，成本低，制备得到的海藻酸材料具有良好的吸酯性能，能够用于医用敷料中，并解决敷料表面因酯类物质堆积而导致病菌滋生的问题。

2)本发明制备的海藻酸材料，反应时间短、操作简单，以及吸脂、机械性能好。

附图说明

图1为现有技术中的海藻酸的化学式；

图2为本发明的海藻酸和正戊醇进行酯化反应的反应式；

图3为本发明的海藻酸和十六烷基三甲基溴化铵进行改性处理的反应式。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。

实施例1

1.在烧瓶中加入10g海藻酸树脂和22g正戊醇，搅拌均匀，搅拌均匀后，加热至90℃，磁力搅拌30min。

2.待上述烧瓶内物料温度降低至25℃，加入20mg十六烷基三甲基溴化铵进行改性反应，反应10min后进行静电吸附。

3.改性好的材料沥干后，用无水乙醇洗涤3次，制备得到海藻酸材料。

实施例2

1.在烧瓶中加入8g海藻酸树脂和26g正戊醇，搅拌均匀，搅拌均匀后，加热至85℃，磁力搅拌35min。

2.待上述烧瓶内物料温度降低至29℃，加入16mg十六烷基三甲基溴化铵进行改性反应，反应8min后进行静电吸附。

3.改性好的材料沥干后，用无水乙醇洗涤3次，制备得到海藻酸材料。

实施例3

1.在烧瓶中加入12g海藻酸树脂和18g正戊醇，搅拌均匀，搅拌均匀后加热至95℃，磁力搅拌30min。

2.待上述烧瓶内物料温度降低至33℃，加入24mg十六烷基三甲基溴化铵进行改性反应，反应12min后进行静电吸附。

3.改性好的材料沥干后，用无水乙醇洗涤3次，制备得到海藻酸材料。

实施例4

本实施例与实施例3的区别在于，将制备的海藻酸材料进行以下处理，还包括如下步骤：预处理→亲油增强改性→烘干。

预处理：重量12g改性海藻酸树脂，首先对其进行如下预清洗处理，去除树脂表面原有的油性物质和其他杂质：依次浸泡于40％(体积分数)丙酮溶液和40％(体积分数)乙醇溶液中各1小时；转移至去离子水中超声清洗20分钟，沥干备用。将预清洗处理后的改性海藻酸树脂转移至20％(质量分数)的硫酸溶液溶液中浸泡1小时。硫酸溶液处理后，将改性海藻酸树脂取出，依次利用30％(体积分数)乙醇溶液和去离子水冲洗3次，并在恒温箱中，60℃条件下烘干。

通过硫酸溶液对改性海藻酸树脂表面进行微孔处理，在赋予海藻酸树脂微孔储油特性的同时，提升海藻酸树脂比表面积，为后续改性附着提供良好的表面基础。

亲油增强改性：将3dtex、重量12g的海藻酸材料与100g吸油增强剂混合，在80℃超声浸泡1.5h，90℃干燥，得到具有超强吸油性能的海藻酸材料；

由于海藻酸经过预处理具有微孔结构，通过在微孔结构内吸附更多的吸油增强剂，是的海藻酸具有较强的吸油性能。

其中，吸油增强剂的制备过程包括如下步骤：取50g固体石蜡、10g与甲苯二异氰酸酯、5g二丁基二月桂酸锡催化剂、100g水置于反应器中，每3分钟1℃升至50℃，静置30min后，以每2分钟1℃升温，搅拌固体石蜡和与甲苯二异氰酸酯完全溶解，加入10g乳化剂，继续搅拌并以每1分钟1℃升温至75℃，保持30min，即得到亲油增强剂；其中所述乳化剂为5.75g1,4-氧氮杂环己烷,4.25g脂肪醇与环氧乙烷缩合物；

该吸油增强剂溶液均一，能够长时间放置，将实施例3制备的海藻酸材料与吸油增强剂混合，能够大面积制备出超吸油的海藻酸材料。

烘干：将上述产物依次用清洗、40％(体积分数)丙酮、30％(体积分数)无水乙醇洗涤3次，放入烘箱中干燥，恒温80℃干燥24h，制得具有超强吸油的海藻酸材料，该海藻酸材料具有极好的吸油性能和保油能力。

实施例5

本实施例与实施例4的区别在于不包括预处理步骤。

实施例6

本实施例与实施例4的区别在于不包括亲油增强改性步骤。

对比例1

本对比例与实施例3的区别在于不加入十六烷基三甲基溴化铵，具体步骤如下；

1.在烧瓶中加入12g海藻酸树脂和18g正戊醇，搅拌均匀，搅拌均匀后加热至95℃，磁力搅拌30min。

2.将步骤1中的材料沥干后，用无水乙醇洗涤3次，制备得到海藻酸材料。

对比例2

本对比例与实施例3的区别在于将正戊醇替换成乙醇，具体步骤如下；

1、在烧瓶中加入12g海藻酸树脂和18g乙醇，搅拌均匀，搅拌均匀后加热至95℃，磁力搅拌30min。

2.待上述烧瓶内物料温度降低至33℃，加入24mg十六烷基三甲基溴化铵进行改性反应，反应12min后进行静电吸附。

3.改性好的材料沥干后，用无水乙醇洗涤3次，制备得到海藻酸材料。

对比例3

本对比例与实施例3的区别在于，采用公开号为CN106519062A的制备工艺，制备海藻酸材料。

对比例4

本对比例与实施例3的区别在于，海藻酸树脂未经过正戊醇和十六烷基三甲基溴化铵处理。

试验例1

记录实施例1-6和对比例1-3制备的材料的所需时间，同时对实施例1-6和对比例1-4得到的材料的吸酯性和断裂强度进行检测。其中，被吸收液的配制(％)包括：纯化水77；植物油6.5；鸡蛋清16.5。测试参考《GB/T 24218.6-2010纺织品非织造布试验方法第6部分：吸收性的测定》；对实施例1-6提供的海藻酸材料和对比例1-4中的材料，采用单纤强力仪(LLY-06ED，莱州市电子仪器公司)，测试材料的断裂强度，测试方法为：取20mm标准长度的材料，拉伸速率为10mm/min；测试在20℃，65％R.H下进行；取10次测试的平均值；吸脂性和断裂强度测试结果如表1所示。

表1测试结果

通过目测得知，植物油、鸡蛋清随纯化水一起被均匀的吸收到实施例1-6制备的海藻酸材料中，未发现首先接触界面的脂肪、蛋白聚集现象，通过实施例4和对比例1对比可知，十六烷基三甲基溴化铵的加入明显提高了海藻酸材料的吸脂速率，通过以上数据可得知，本发明所制备的海藻酸材料能够在1s内吸收大量液体，其中实施例4制备的海藻酸材料吸液量最多；同时海藻酸树脂经过反应得到的海藻酸材料，断裂强度明显提高，因此，本发明所制备的海藻酸材料具有较好的吸酯性能、而且还具有吸水性能，力学性能好，可以应用于医用敷料。

虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims (10)

1.一种海藻酸材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤；

a:将正戊醇加入容器中，将海藻酸树脂加入正戊醇中，从室温下升温，搅拌条件下充分反应；

b:将步骤a中溶液降至室温，将阳离子表面活性剂加入步骤a的溶液中，升温，在搅拌条件下充分反应，得到改性海藻酸树脂。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，海藻酸树脂和正戊醇的质量比为(8～12)：(18～26)。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述阳离子表面活性剂为十六烷基三甲基溴化铵。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤a中海藻酸树脂和正戊醇在搅拌条件下发生酯化反应。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，阳离子表面活性剂占总溶液质量的0.01％～0.3％。

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤a中的反应温度为80～95℃，反应时间为24～35min。

7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤b中的反应温度为25～33℃，反应时间为8～12min。

8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤b中还包括通过静电吸附将海藻酸材料从溶液中分离。

9.一种海藻酸材料，其特征在于，使用权利要求1-8任一项所述的制备方法。

10.一种海藻酸材料的应用，使用权利要求9所述的海藻酸材料，其特征在于，所述海藻酸材料在医用敷料的应用。

Images