CN116942425B - 一种含强吸水性纤维的婴儿纸尿裤及其生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及护理用品技术领域，公开了一种含强吸水性纤维的婴儿纸尿裤及其生产方法，该纸尿裤有亲肤层、吸液层和防漏层组成，其中亲肤层是通过将具有抗菌效果的壳聚糖凝胶热喷粘附在PET纤维表面，经纺织工艺制备而成，该无纺布具有良好的抗菌、吸水性能，作为纸尿裤的亲肤层，可快速吸收尿液，使婴儿皮肤长期处于干燥的环境中，同时增强了纸尿裤的亲肤性，更有利于呵护婴儿肌肤，使纸尿裤的舒适性得到提高，使纸尿裤具有良好的抗菌消炎和吸水性能，另外，本发明制备纸尿裤的原料可降解，有利于环境保护。
Description
技术领域
本发明涉及护理用品技术领域，具体涉及一种含强吸水性纤维的婴儿纸尿裤及其生产方法。
背景技术
随着生活节奏的加快和年轻父母消费观念的改变，使用便捷的婴儿纸尿裤替代传统尿布，可极大的减轻护理人员的负担，因此逐渐成为年轻父母的主流选择。当前市面上使用的纸尿裤主要由直接与皮肤接触的亲肤层，负责吸收尿液的吸收层和防止尿液渗出的防漏层组成，目前，针对于纸尿裤的改进，大多数着眼于吸收层，通过提高吸收层的尿液吸收效果，可以避免因未及时更换导致尿液流出的现象，对亲肤层的改进较少，但是由于亲肤层直接与皮肤接触，如果亲肤层材料吸水性能较差，会使婴儿皮肤一直处于尿液的潮湿环境中，不仅容易使婴儿皮肤发生细菌感染，还可能会引发炎症反应，不利于婴儿发育，因此，研发具有良好吸水性能的亲肤层材料具有重要意义。
由于纸尿裤为一次性产品，而目前纸尿裤使用的无纺布大多为难以降解的聚烯烃类无纺布，不利于环境保护，因此，使用能够降解的材料制备纸尿裤，对环境保护意义重大，公开号为CN110960720B的发明专利公开了一种抗菌可降解复合材料及其在制备纸尿裤中的用途，通过制备具有吸水性的聚天冬氨酸/木质纤维素聚合物网络和具有抗菌型的壳寡糖粘胶纤维，使用水刺或者针刺工艺将其制备成无纺布复合材料，该无纺布复合材料具有抗菌性能好、吸液量大且可生物降解性能，可弥补现有技术的不足，因此，使用生物质作为制备纸尿裤的原料，是较为理想的选择。
发明内容
本发明的目的在于提供一种含强吸水性纤维的婴儿纸尿裤及其生产方法，通过制备具有抗菌效果的壳聚糖凝胶，再将其热喷粘附在PET纤维表面，经纺织工艺，制备成具有良好的抗菌、吸水性能的无纺布，作为纸尿裤的亲肤层，可使纸尿裤具有良好的抗菌消炎、吸水和降解性能。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种含强吸水性纤维的婴儿纸尿裤，由内到外包括亲肤层、吸液层和防漏层；所述亲肤层为含强吸水纤维的无纺布；所述吸液层是以聚乳酸纤维、高吸水树脂和绒毛浆为原料制成；所述防漏层是以锦纶纤维为原料，经纺丝工艺制得。
进一步地，所述含强吸水纤维的无纺布的制备方法具体包括以下步骤：
步骤一：将壳聚糖与体积分数为2％的醋酸溶液混合，搅拌均匀后，加入二烯丙基氨基甲酰氯混合，通氮气保护，室温搅拌4-6h后，出料，获得可聚合壳聚糖中间体；
步骤二：将丙烯酰胺、丙烯酸与去离子水混合搅匀，加入氢氧化钠，调节体系pH至7.5-8.0，继续加入可聚合壳聚糖中间体，搅拌分散均匀后，加入引发剂以及交联剂，于60-70℃的温度条件下搅拌6-12h，出料，经冷冻干燥处理，获得壳聚糖凝胶；
步骤三：将壳聚糖凝胶热喷粘附在PET纤维表面，形成强吸水纤维，经织造工艺，制得含强吸水纤维的无纺布。
在上述技术方案中，壳聚糖结构中含有活性氨基，可以与二烯丙基氨基甲酰氯结构中的酰氯基团发生酰胺缩合反应，将不饱和烯基官能团引入壳聚糖结构中，以该不饱和烯基官能团为活性引发位点，在过硫酸钾引发剂的作用下，引发丙烯酰胺、丙烯酸单体以及交联剂进行原位聚合，从而在壳聚糖结构中引入具有支化结构的聚合物分子链，再经冷冻干燥处理，制得壳聚糖凝胶，采用热喷粘附工艺，将其粘附在PET纤维表面，再经纺织处理，即可制得含强吸水纤维的无纺布。
进一步地，步骤一中，所述壳聚糖的脱乙酰度为95％、粘度为100-200mPa·s。
进一步地，步骤二中，所述引发剂为过硫酸钾。
进一步地，步骤二中，所述交联剂的制备方法具体包括以下步骤：
步骤①：将环氧丙烷聚醚多元醇与氯仿混合，继续向体系中加入迷迭香酸和复合催化剂，搅拌混匀后，通氮气除氧，室温搅拌6-8h后，减压蒸馏，降温出料，获得聚醚抗菌剂中间料；
步骤②：将聚醚抗菌剂中间料与甲苯混合，搅匀后，继续加入甲基丙烯酸异氰基乙酯和有机锡催化剂混匀，在氮气保护下，升高温度至70-75℃，搅拌8-12h后，出料，获得交联剂。
在上述技术方案中，在复合催化剂的作用下，环氧丙烷聚醚多元醇分子链末端的活性羟基可以与迷迭香酸结构中的羧基发生酯化反应，从而在环氧丙烷聚醚多元醇分子链末端引入天然抗菌剂迷迭香酸，制得聚醚抗菌剂中间料，由于迷迭香酸结构中含有酚羟基，可以在有机锡催化剂的催化作用下，与甲基丙烯酸异氰基乙酯结构中的异氰酸酯基团发生反应，从而将可聚合的不饱和烯基官能团引入聚醚分子链中，制得交联剂。
进一步地，步骤①中，所述环氧丙烷聚醚多元醇的数均分子量为2600。
进一步地，步骤①中，所述复合催化剂为二环己基碳二亚胺和4-二甲氨基吡啶复合物。
进一步地，步骤②中，所述有机锡催化剂为二月桂酸二丁基锡或者辛酸亚锡中的任意一种。
进一步地，步骤三中，所述热喷粘附时，设置喷口气流为5-10m/s，喷口温度为60-80℃。
一种含强吸水性纤维的婴儿纸尿裤的生产方法，包括以下步骤：
第一步：将聚乳酸纤维、高吸水树脂和绒毛浆置于模具中混合均匀后，脱膜，设置施胶温度为120-130℃，使用热熔胶进行粘合，在110-120℃的辊压温度下双光辊压实，切割，形成吸液层；
第二步：将腈纶纤维纺织成疏水无纺布，形成防漏层；
第三步：将亲肤层、吸液层和防漏层依次叠加，使用热压工艺热压成型，获得婴儿纸尿裤。
本发明的有益效果：
a)本发明通过在PET纤维表面热喷粘附壳聚糖气凝胶，利用壳聚糖气凝胶结构中接枝的支化聚合物分子链凝胶网络可以吸液和锁水的特性，不仅能够提高PET纤维的吸水性能，还能防止尿液反渗，有利于婴儿肌肤保持干爽，此外，使用壳聚糖气凝胶对PET纤维进行粘附后，可以利用壳聚糖良好的生物相容性，将其纺织成无纺布，并作为纸尿裤的亲肤层材料，可增强纸尿裤的亲肤性，从而提高纸尿裤的舒适性。
b)本发明采用聚醚型交联剂，参与壳聚糖接枝支化聚合物分子链过程，聚醚分子链具有较强的亲水性，而且聚醚分子链柔韧性良好，可以有利于进一步提升壳聚糖气凝胶的吸水性能，使亲肤层材料在吸收大量液体后能够维持稳定，不会发生破裂，导致液体渗出。此外，交联剂结构中接枝的天然抗菌剂迷迭香酸相较于传统抗菌剂，具有刺激性更小的优点，利用迷迭香酸的抗菌效果，可以使纸尿裤达到祛除异味、抑菌消炎、防止感染的效果，更有利于呵护婴儿肌肤。
c)本发明制备的纸尿裤中，亲肤层使用的原料均为可降解，不仅与亲肤性更好，且更有利于环境保护。
当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例中交联剂的红外谱图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中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。
以下实施例中，交联剂的制备方法包括以下步骤：
步骤①：将3.2g数均分子量为2600的环氧丙烷聚醚多元醇与氯仿混合，继续向体系中加入1.33g迷迭香酸、1.5g二环己基碳二亚胺和0.2g的4-二甲氨基吡啶，搅拌混匀后，通氮气除氧，室温搅拌8h后，减压蒸馏，降温出料，获得聚醚抗菌剂中间料；
步骤②：将2.8g聚醚抗菌剂中间料与甲苯混合，搅匀后，继续加入0.5g甲基丙烯酸异氰基乙酯和0.1g二月桂酸二丁基锡混匀，在氮气保护下，升高温度至75℃，搅拌9h后，出料，获得交联剂。
对交联剂进行红外表征，测试结果见图1，其中3318～3497cm-1处为迷迭香酸中酚-OH以及酰胺中N-H键特征吸收峰，3062cm-1处为迷迭香酸中苯环上C-H键伸缩振动峰，3012cm-1处为不饱和碳碳双键中C-H键伸缩振动峰，1738cm-1处为因环氧丙烷聚醚多元醇与迷迭香酸酯化反应产生的酯基特征吸收峰，1631cm-1处为聚醚抗菌剂中间料与甲基丙烯酸异氰基乙酯反应产生的酰胺基团特征吸收峰，1109cm-1处为聚醚多元醇中醚键特征吸收峰。
实施例1
含强吸水纤维的无纺布的制备
步骤一：将2.5g壳聚糖与体积分数为2％的醋酸溶液混合，搅拌均匀后，加入0.8g二烯丙基氨基甲酰氯混合，通氮气保护，室温搅拌4h后，出料，获得可聚合壳聚糖中间体；其中壳聚糖的脱乙酰度为95％、粘度为100mPa·s；
步骤二：将1.2g丙烯酰胺、0.8g丙烯酸与去离子水混合搅匀，加入氢氧化钠，调节体系pH至7.5，继续加入1.5g可聚合壳聚糖中间体，搅拌分散均匀后，加入0.1g过硫酸钾以及0.2g交联剂，于60℃的温度条件下搅拌6h，出料，经冷冻干燥处理，获得壳聚糖凝胶；
步骤三：设置喷口气流为5m/s，喷口温度为60℃，将壳聚糖凝胶热喷粘附在PET纤维表面，形成强吸水纤维，经织造工艺，制得含强吸水纤维的无纺布。
实施例2
含强吸水纤维的无纺布的制备
步骤一：将2.5g壳聚糖与体积分数为2％的醋酸溶液混合，搅拌均匀后，加入1g二烯丙基氨基甲酰氯混合，通氮气保护，室温搅拌5h后，出料，获得可聚合壳聚糖中间体；其中壳聚糖的脱乙酰度为95％、粘度为100mPa·s；
步骤二：将1.2g丙烯酰胺、0.8g丙烯酸与去离子水混合搅匀，加入氢氧化钠，调节体系pH至8.0，继续加入1.5g可聚合壳聚糖中间体，搅拌分散均匀后，加入0.1g过硫酸钾以及0.3g交联剂，于65℃的温度条件下搅拌9h，出料，经冷冻干燥处理，获得壳聚糖凝胶；
步骤三：设置喷口气流为10m/s，喷口温度为70℃，将壳聚糖凝胶热喷粘附在PET纤维表面，形成强吸水纤维，经织造工艺，制得含强吸水纤维的无纺布。
实施例3
含强吸水纤维的无纺布的制备
步骤一：将2.5g壳聚糖与体积分数为2％的醋酸溶液混合，搅拌均匀后，加入1.2g二烯丙基氨基甲酰氯混合，通氮气保护，室温搅拌6h后，出料，获得可聚合壳聚糖中间体；其中壳聚糖的脱乙酰度为95％、粘度为100mPa·s；
步骤二：将1.2g丙烯酰胺、0.8g丙烯酸与去离子水混合搅匀，加入氢氧化钠，调节体系pH至8.0，继续加入1.5g可聚合壳聚糖中间体，搅拌分散均匀后，加入0.1g过硫酸钾以及0.4g交联剂，于70℃的温度条件下搅拌12h，出料，经冷冻干燥处理，获得壳聚糖凝胶；
步骤三：设置喷口气流为10m/s，喷口温度为80℃，将壳聚糖凝胶热喷粘附在PET纤维表面，形成强吸水纤维，经织造工艺，制得含强吸水纤维的无纺布。
对比例1
含强吸水纤维的无纺布的制备
步骤一：将2.5g壳聚糖与体积分数为2％的醋酸溶液混合，搅拌均匀后，加入1g二烯丙基氨基甲酰氯混合，通氮气保护，室温搅拌5h后，出料，获得可聚合壳聚糖中间体；其中壳聚糖的脱乙酰度为95％、粘度为100mPa·s；
步骤二：将1.2g丙烯酰胺、0.8g丙烯酸与去离子水混合搅匀，加入氢氧化钠，调节体系pH至8.0，继续加入1.5g可聚合壳聚糖中间体，搅拌分散均匀后，加入0.1g过硫酸钾以及0.3g的N,N’-亚甲基双丙烯酰胺，于65℃的温度条件下搅拌9h，出料，经冷冻干燥处理，获得壳聚糖凝胶；
步骤三：设置喷口气流为10m/s，喷口温度为70℃，将壳聚糖凝胶热喷粘附在PET纤维表面，形成强吸水纤维，经织造工艺，制得含强吸水纤维的无纺布。
对比例2
含强吸水纤维的无纺布的制备
步骤一：将2.5g壳聚糖与体积分数为2％的醋酸溶液混合，搅拌均匀后，加入1g二烯丙基氨基甲酰氯混合，通氮气保护，室温搅拌5h后，出料，获得可聚合壳聚糖中间体；其中壳聚糖的脱乙酰度为95％、粘度为100mPa·s；
步骤二：将1.2g丙烯酰胺、0.8g丙烯酸与去离子水混合搅匀，加入氢氧化钠，调节体系pH至8.0，继续加入1.5g可聚合壳聚糖中间体，搅拌分散均匀后，加入0.1g过硫酸钾，于65℃的温度条件下搅拌9h，出料，经冷冻干燥处理，获得壳聚糖凝胶；
步骤三：设置喷口气流为10m/s，喷口温度为70℃，将壳聚糖凝胶热喷粘附在PET纤维表面，形成强吸水纤维，经织造工艺，制得含强吸水纤维的无纺布。
对本发明实施例1-实施例3以及对比例1-对比例2制备的无纺布进行以下性能测试：
1)将本发明实施例1-实施例3以及对比例1-对比例2制备的无纺布裁剪成规格为10cm×10cm的样布，称重，记为m1，将其放置于去离子水中，室温下放置10min后取出，悬挂放置，直至不再有液体滴落，称量此时样布质量，记为m2，利用公式(m2-m1)/m1，计算样布的吸水倍率，其中PET无纺布购买自山东浩强新材料有限公司，测试结果见下表：
从数据来看，本发明实施例1-实施例3制备的无纺布均具有良好的吸水性能，对比例1中N,N’-亚甲基双丙烯酰胺作为交联剂，制备壳聚糖凝胶，因此结构中不含聚醚分子链，无法利用聚醚分子链的亲水性和柔韧性，增强壳聚糖气凝胶的吸水性能，因此将其热喷粘附在PET纤维表面制备形成的无纺布吸水性能相对较弱。对比例2制备壳聚糖凝胶过程中未添加交联剂，不含支化聚合物结构，因此导致制备的无纺布吸水性能更差。未粘附壳聚糖凝胶的PET无纺布吸水性能较差。
2)参考标准GB/T 20944.3-2008，对本发明实施例1-实施例3以及对比例1-对比例2制备的无纺布进行抑菌性能测试，测试菌种为大肠杆菌，测试结果见下表：
由上表可知，本发明实施例1-实施例3制备的无纺布均具有良好的抑菌性能，而对比例1和对比例2未使用聚醚型交联剂制备壳聚糖凝胶，因此结构中不含天然抗菌剂迷迭香酸，可能是由于壳聚糖的存在，使制备的无纺布存在一定的抗菌性能。未粘附壳聚糖的纯PET无纺布抗菌性能较差。
采用本发明实施例2制备含强吸水性纤维的无纺布，制备婴儿纸尿裤，生产方法包括以下步骤：
第一步：将质量比为2:2:4的聚乳酸纤维、高吸水树脂和绒毛浆置于模具中混合均匀后，脱膜，设置施胶温度为125℃，使用热熔胶进行粘合，在115℃的辊压温度下双光辊压实，切割，形成吸液层；
第二步：将腈纶纤维纺织成疏水无纺布，形成防漏层；
第三步：将亲肤层、吸液层和防漏层依次叠加，使用热压工艺热压成型，即可。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
以上内容仅仅是对本发明的构思所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明的构思或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种含强吸水性纤维的婴儿纸尿裤，其特征在于，由内到外包括亲肤层、吸液层和防漏层；所述亲肤层为含强吸水纤维的无纺布；所述吸液层是以聚乳酸纤维、高吸水树脂和绒毛浆为原料制成；所述防漏层是以锦纶纤维为原料，经纺丝工艺制得；
所述含强吸水纤维的无纺布的制备方法具体包括以下步骤：
步骤一：将壳聚糖与体积分数为2％的醋酸溶液混合，搅拌均匀后，加入二烯丙基氨基甲酰氯混合，通氮气保护，室温搅拌4-6h后，出料，获得可聚合壳聚糖中间体；
步骤二：将丙烯酰胺、丙烯酸与去离子水混合搅匀，加入氢氧化钠，调节体系pH至7.5-8.0，继续加入可聚合壳聚糖中间体，搅拌分散均匀后，加入引发剂以及交联剂，于60-70℃的温度条件下搅拌6-12h，出料，经冷冻干燥处理，获得壳聚糖凝胶；
步骤三：将壳聚糖凝胶热喷粘附在PET纤维表面，形成强吸水纤维，经织造工艺，制得含强吸水纤维的无纺布；
所述引发剂为过硫酸钾；
所述交联剂的制备方法具体包括以下步骤：
步骤①：将环氧丙烷聚醚多元醇与氯仿混合，继续向体系中加入迷迭香酸和复合催化剂，搅拌混匀后，通氮气除氧，室温搅拌6-8h后，减压蒸馏，降温出料，获得聚醚抗菌剂中间料；
步骤②：将聚醚抗菌剂中间料与甲苯混合，搅匀后，继续加入甲基丙烯酸异氰基乙酯和有机锡催化剂混匀，在氮气保护下，升高温度至70-75℃，搅拌8-12h后，出料，获得交联剂；
所述复合催化剂为二环己基碳二亚胺和4-二甲氨基吡啶复合物。
2.根据权利要求1所述的一种含强吸水性纤维的婴儿纸尿裤，其特征在于，步骤一中，所述壳聚糖的脱乙酰度为95％、粘度为100-200mPa·s。
3.根据权利要求1所述的一种含强吸水性纤维的婴儿纸尿裤，其特征在于，步骤①中，所述环氧丙烷聚醚多元醇的数均分子量为2600。
4.根据权利要求1所述的一种含强吸水性纤维的婴儿纸尿裤，其特征在于，步骤②中，所述有机锡催化剂为二月桂酸二丁基锡或者辛酸亚锡中的任意一种。
5.根据权利要求1所述的一种含强吸水性纤维的婴儿纸尿裤，其特征在于，步骤三中，所述热喷粘附时，设置喷口气流为5-10m/s，喷口温度为60-80℃。
6.一种如权利要求1所述的含强吸水性纤维的婴儿纸尿裤的生产方法，其特征在于，包括以下步骤：
第一步：将聚乳酸纤维、高吸水树脂和绒毛浆置于模具中混合均匀后，脱膜，设置施胶温度为120-130℃，使用热熔胶进行粘合，在110-120℃的辊压温度下双光辊压实，切割，形成吸液层；
第二步：将腈纶纤维纺织成疏水无纺布，形成防漏层；
第三步：将亲肤层、吸液层和防漏层依次叠加，使用热压工艺热压成型，获得婴儿纸尿裤。
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