CN103435848B - 一种纤维素医用海绵的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种海绵的制备方法，特别是指一种纤维素医用海绵的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：以剑麻或/和马尼拉麻纤维为原料，依次经酶处理、水洗、粉碎、烘干备用；将质量分数50%-60%的NMMO溶液与质量分数5%的尿素溶液按体积比1:1混合，调整混合溶液温度为10～15℃，然后加入处理好的纤维，搅拌至纤维溶解，加入抗菌剂，降温至4-6℃，加入海绵成孔剂，最后将所有溶液倒入模具中，成型，生成海绵产品。本发明制备的海绵产品，在吸水性、拉伸强度和抗菌性等方面较传统海绵有显著提升。

Description

一种纤维素医用海绵的制备方法

技术领域：

本发明涉及一种医用海绵，确切的说是涉及一种纤维素医用海绵的制备方法。

背景技术：

目前，医用海绵主要有聚氨酯海绵（pu）和聚乙烯醇缩甲醛（PVF）两类。由于国家还未制定医用海绵的标准，所以普通的聚氨脂海绵价格极低，其生产过程类似于一般工业用发泡填充材料的生产过程，不遵循严格的卫生条件限制和空气洁净要求，更谈不上符合无菌产品的生产要求。同时，由于自身的网状结构和外界的静电作用，海绵很容易吸附尘埃粒子和细菌，造成严重的初始污染。现在应用最广的是PVF海绵，具有瞬时虹吸和高液体保有能力为特征，以聚乙烯醇缩甲醛为基材，在制备过程中主要采用了聚乙烯醇、甲醛、硫酸、水、发泡剂以及少量的表面活性剂。但是PVF海绵在干态下硬度较大，医用产品又不允许改性剂的残留，，在用作止血材料时往往只能通过预先吸收一定量水分以保证其柔韧性，这就使得产品在包装和保存中必须要密封保水，这样牺牲了PVF海绵的吸水性，如果密封不严还会滋生大量细菌。因此，它的应用有所限制。

专利CN 101829353 B介绍了医用止血海绵及其制备方法。它提供了一种长链二醛( 链长为6～12个碳原子)取代部分甲醛发生分子间交联，加大聚乙烯醇交联点之间的长度，增加交联网孔的尺寸，增加最终发泡体在干态下的韧性，从而使得海绵在干燥状态下也很柔软。但是该海绵还存在一些问题：1、所加入成份均参与反应，但仍不可避免会残留一些醛类，危害环境，而且配方添加了大量的化工助剂，如果没洗净，会引起外伤创口感染。2、对于市场上流行的PVF合成海绵，由于成本不是很高，不具有抗菌效果，大多为一次性使用，容易产生很多医疗废弃物，处理困难。如果采用后整理的技术添加抗菌剂，牢度不好会造成二次污染。本发明采用纤维素作为海绵原料，首先保证与PVF海绵特性相匹配，其次环保可降解，再者溶解海绵的原液由NMMO和尿素组成，结合两种溶剂的优点，发挥快速溶解的特性，并在溶解过程中成功加入抗菌剂，分散性和牢度较好，可多次使用，节省了原材料。

发明内容：

为了解决上述问题，本发明提供一种制备简单、抗菌性好、环保性好的纤维素医用海绵的制备方法。

本发明采用的技术方案如下：

一种纤维素医用海绵的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）原料处理：

以剑麻或/和马尼拉麻纤维为原料，依次经酶处理、水洗、粉碎、烘干备用；

优选地：

所述的剑麻和马尼拉麻纤维优选采用两种纤维废弃物，经过筛选处理后，进行后续处理。采用废弃的天然纤维，一方面使废弃物得以回收，有利于环境保护，另一方面，也可有效降低生产成本。

本发明选择剑麻和马尼拉麻纤维废弃物的一种或两种为原料，这两种原料纤维强度高，易风干，吸水性强。同时，针对上述两种纤维的特性，本发明选择采用特殊的酶处理工艺,在不损伤强力的情况下改善手感。

所述的酶处理工艺：采用复合酶进行处理，酶处理温度45℃，时间30min。通过酶处理，可以有效去除纤维中的木质素和果胶。

所述的复合酶包括按重量百分比的下述组成：纤维素酶含量为30%，果胶酶为40%，木质素酶为20%，酶活稳定剂5%，酶活稳定剂为山梨酸钾，余量为pH缓冲液和去离子水。

所述的纤维原料经复合酶处理后，水洗至中性，然后粉碎、烘干备用。

（2）制取海绵：

将质量分数50%-80%的NMMO溶液与质量分数5%-20%的尿素溶液按体积比1:1混合，调整混合溶液温度为10～15℃，然后加入步骤1处理好的纤维，搅拌至纤维溶解，加入抗菌剂，降温至4-6℃，加入海绵成孔剂，最后将所有溶液倒入模具中，成型，生成海绵产品。

优选地：

本发明的溶液体系优选采用质量分数50%-60%的NMMO水溶液，然后将该溶液与质量分数5%的尿素溶液混合。常规的溶解方法是采用NMMO直接溶解纤维素，但是NMMO需要一定的温度范围诱发（如40℃～90℃），溶解效率较低。而尿素溶解法作为一种新兴方法，对低温控制要求特别严格，操作困难。因此，本发明结合两种溶液的优点，配制成特殊的溶解液，在普通低温（10～15℃）下使纤维素具有更加迅速的溶解性。

将粉碎后的纤维加入到NMMO溶液与尿素溶液的混合溶液中后，采用搅拌使其快速完全溶解，搅拌转数优选为100-150rpm。

待纤维全部溶解后，加入抗菌剂，所述的抗菌剂优选为复合光触媒制剂。抗菌剂的加入量优选为纤维质量的1%-5%，具有最佳的拉伸强度和抗菌性能。

所述的复合光触媒制剂，为Ag⁺/TiO₂/ZnO复合液体纳米材料。可采用如下制备方法获得：在三口瓶中按摩尔比1:1加入钛酸丁酯和乙醇的混合溶液10ml，在转速300rpm下搅拌，然后向上述混合溶液加入1mol/L的醋酸溶液1mL，提高转速至400rpm，形成透明溶胶；继续提高转速至450 rpm，加入氧化锌粉末1g，搅拌30min，最后加入2mol/L的AgNO₃分散液，搅拌1h，制得复合光触媒制剂。

所述的海绵成孔剂优选为易溶于水的盐类，特别优选为钠盐，如氯化钠、硫酸钠、硝酸钠等的任意一种。

所述的海绵成孔剂加入后，提高转速至350-400 rpm，然后将所有溶液倒入模具中，成型，在浸入水中蒸煮，除去成孔剂，生成海绵产品。

优选的，蒸煮后的废液中含有较多纤维杂质、成孔剂和光触媒制剂。可采用蒸馏除盐设备进行三道减压蒸馏，回收的NMMO溶液可进入到下次海绵制取工艺中，蒸馏残渣则进行煅烧后做成填料再次利用。

本发明的有益效果为：

1、采用天然材料制取纤维素纤维海绵，不含游离甲醛，比PVF海绵环保。

    2、纤维素海绵原料采用复合生物酶处理，吸水能力高，可以通过吸取一部分水来保持柔软手感，而且不会损失吸水性。

3、纤维素海绵添加光触媒制剂，可在使用前后采用光照的方式分解有害物质，安全性更高，而且可以重复使用，避免浪费。

4、本发明以NMMO和尿素混合液为溶剂，溶解天然纤维废弃物制备纤维素海绵的，其制造过程简单，不需要添加大量的化工助剂，仅仅加入成孔剂与光触媒复合制剂，同时具有优良的抗菌性和拉伸强度，且可自然降解，与环境有益。且整个工艺流程中溶解废液可回收利用，生产成本较低。

以下结合具体实施例对本发明作进一步详细描述，但本发明不仅仅局限于以下实施例。

具体实施方式：

实施例1：

将1000 g的剑麻进行复合酶处理45℃×30min，然后水洗至中性，粉碎，烘干备用。将质量分数50%的NMMO溶液与质量分数20%的尿素溶液按体积比1:1混合，调整溶液体系温度为10℃，加入处理好的纤维原料，缓慢搅拌，搅拌转数为150rpm。待纤维全部溶解厚，加入10 g的复合光触媒制剂，继续降温至5℃，偏移量为±1℃，此时加入海绵成孔剂30g，海绵成孔剂为氯化钠，提高转速为350rpm。最后将所有溶液倒入模具中，成型，在浸入水中蒸煮，除去成孔剂，生成海绵产品。

本实施例中：

复合光触媒制剂采用如下制备方法获得：在三口瓶中按摩尔比1:1加入钛酸丁酯和乙醇的混合溶液10ml，在转速300rpm下搅拌，然后向上述混合溶液缓慢逐滴加入（约2-3秒1滴）1mol/L的醋酸溶液1mL，提高转速至400rpm，形成透明溶胶；继续提高转速至450 rpm，加入氧化锌粉末1g（缓慢加入，否则易团聚，大概10秒加完），搅拌30min，最后加入2mol/L的AgNO₃分散液，搅拌1h，制得复合光触媒制剂。

实施例2：

将1000 g的马尼拉麻进行酶处理45℃×30min，然后水洗至中性，粉碎，烘干备用。将质量分数80%的NMMO溶液与质量分数5%的尿素溶液按体积比1:1混合，调整体系温度为10℃，加入处理好的纤维原料，缓慢搅拌，搅拌转数为120rpm。待纤维全部溶解，加入30g的复合光触媒制剂，继续降温至5℃，偏移量为±1℃，此时加入海绵成孔剂40g，海绵成孔剂为硫酸钠，提高转速为400rpm。最后将所有溶液倒入模具中，成型，在浸入水中蒸煮，除去成孔剂，生成海绵产品。

本实施例中：

所述复合光触媒制剂采用如下制备方法获得：在三口瓶中按摩尔比1:1加入钛酸丁酯和乙醇的混合溶液10ml，在转速300rpm下搅拌，然后向上述混合溶液缓慢逐滴加入（约2-3秒1滴）1mol/L的醋酸溶液1mL，提高转速至400rpm，形成透明溶胶；继续提高转速至450 rpm，加入氧化锌粉末1g（缓慢加入，否则易团聚，大概10秒加完），搅拌30min，最后加入2mol/L的AgNO₃分散液，搅拌1h，制得复合光触媒制剂。

实施例3：

将1000 g经过筛选的剑麻和马尼拉麻纤维废弃物，先进行酶处理45℃×30min，然后水洗至中性，粉碎，烘干备用。将质量分数60%的NMMO溶液与质量分数10%的尿素溶液按体积比1:1混合，调整体系温度为10℃，加入处理好的纤维废弃物，缓慢搅拌，搅拌转数为100rpm。待纤维全部溶解，加入50g的复合光触媒制剂，继续降温至5℃，偏移量为±1℃，此时加入海绵成孔剂50g，海绵成孔剂为硝酸钠，提高转速为400rpm。最后将所有溶液倒入模具中，成型，在浸入水中蒸煮，除去成孔剂，生成海绵产品。

本实施例中：

复合光触媒制剂采用如下制备方法获得：在三口瓶中按摩尔比1:1加入钛酸丁酯和乙醇的混合溶液10ml，在转速300rpm下搅拌，然后向上述混合溶液缓慢逐滴加入（约2-3秒1滴）1mol/L的醋酸溶液1mL，提高转速至400rpm，形成透明溶胶；继续提高转速至450 rpm，加入氧化锌粉末1g（缓慢加入，否则易团聚，大概10秒加完），搅拌30min，最后加入2mol/L的AgNO₃分散液，搅拌1h，制得复合光触媒制剂。

性能检测：

将实施例1-3所制得海绵产品，与常规PVF海绵进行性能检测，对比如表1所示。

表1：

由表1可以看出：

本发明的三种实施例制成的海绵，与常规海绵相比，在吸水性、拉伸强度和抗菌性等方面具有显著的提升。

Claims (10)

1.一种纤维素医用海绵的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）、原料处理：

以剑麻或/和马尼拉麻纤维为原料，依次经酶处理、水洗、粉碎、烘干备用；

所述的酶处理：采用复合酶进行处理，酶处理温度45℃，时间30min；

所述复合酶包括按重量百分比的下述组成：纤维素酶30%，果胶酶40%，木质素酶20%，酶活稳定剂5%，酶活稳定剂为山梨酸钾，余量为pH缓冲液和去离子水；

（2）、制取海绵：

将质量分数50%-60%的NMMO溶液与质量分数5%的尿素溶液按体积比1:1混合，调整混合溶液温度为10～15℃，然后加入步骤1处理好的纤维，搅拌至纤维溶解，加入抗菌剂，降温至4-6℃，加入海绵成孔剂，最后将所有溶液倒入模具中，成型，生成海绵产品。

2.根据权利要求1所述的一种纤维素医用海绵的制备方法，其特征在于：所述的剑麻或/和马尼拉麻纤维为纤维废弃物，经过筛选处理后，进行酶处理。

3.根据权利要求1所述的一种纤维素医用海绵的制备方法，其特征在于：将粉碎后的纤维加入到NMMO溶液与尿素溶液的混合溶液中后，采用搅拌使其快速完全溶解，搅拌转速为100-150rpm。

4.根据权利要求1所述的一种纤维素医用海绵的制备方法，其特征在于：所述的抗菌剂为复合光触媒制剂，抗菌剂的加入量为纤维质量的1%-5%。

5.根据权利要求1所述的一种纤维素医用海绵的制备方法，其特征在于：所述的复合光触媒制剂，采用如下制备方法获得：在三口瓶中按摩尔比1:1加入钛酸丁酯和乙醇的混合溶液10mL，在转速300rpm下搅拌，然后向上述混合溶液加入1mol/L的醋酸溶液1mL，提高转速至400rpm，形成透明溶胶；继续提高转速至450 rpm，加入氧化锌粉末1g，搅拌30min，最后加入2mol/L的AgNO₃分散液，搅拌1h，制得复合光触媒制剂。

6.根据权利要求1所述的一种纤维素医用海绵的制备方法，其特征在于：所述的海绵成孔剂为易溶于水的盐类。

7.根据权利要求6所述的一种纤维素医用海绵的制备方法，其特征在于：所述的海绵成孔剂为钠盐。

8.根据权利要求7所述的一种纤维素医用海绵的制备方法，其特征在于：所述的海绵成孔剂选自氯化钠、硫酸钠、硝酸钠的任意一种。

9.根据权利要求1所述的一种纤维素医用海绵的制备方法，其特征在于：所述的海绵成孔剂加入后，提高转速至350-400 rpm，然后将所有溶液倒入模具中，成型，再浸入水中蒸煮，除去成孔剂，生成海绵产品。

10.根据权利要求9所述的一种纤维素医用海绵的制备方法，其特征在于：蒸煮后的废液，采用三道减压蒸馏，回收的NMMO溶液进入到下次海绵制取工艺中，蒸馏残渣则进行煅烧后回收利用。