CN111041833B - 一种亲水膜及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种亲水膜，其特征在于：包括有吸水纤维、涂覆在吸水纤维上的亲水涂层以及保护亲水涂层的离型层；其中，按质量份数计，所述的吸水纤维包括有以下原料：改性纳米纤维20～40份，聚乙烯20～30份，聚丙烯15～25份；所述的改性纳米纤维包括有以下原料：纳米乙基纤维素30～50份，NaOH溶液60～100份，丙烯酸树脂20～30份，引发剂0.5～1份，溶剂30份；所述的亲水涂料包括有以下原料：丙烯酸类共聚物100份，去离子水30～50份，蒙脱土1～5份，聚乙烯醇20～30份。本发明还公开了该亲水膜的制备方法。与现有技术相比，本发明的亲水膜安全健康且吸水效果好。

Description

一种亲水膜及其制备方法
技术领域
本发明涉及吸水材料技术领域，具体指一种亲水膜及其制备方法。
背景技术
众所周知，目前尿不湿、卫生棉、卫生巾和其他卫生用品都是使用高吸水树脂(SAP)作为吸收剂。这些物质能够吸收几倍于自身质量的液体，平均每个尿不湿能吸收自身质量30倍的液体，因此得到广泛使用。
如专利申请号为CN201710648872.2(公告号为CN109320660A)的发明专利《一种医药及高吸水树脂SAP生产工艺》采用水溶液绝热聚合法，以去离子水为熔剂，用碱部分中和丙烯酸后，加入熟化淀粉、交联剂和复合引发剂，在低温下进行交联聚合，制得具有三维空间网状结构SAP，采用流化干燥、二次表面处理、粉碎而制得高吸水树脂。
但是这些材料都是使用高分子树脂经过化学方法合成得到，容易对皮肤产生过敏反应，SAP还会产生中毒性休克综合症这样的健康问题，国外已经开始禁止使用在卫生棉上。因此，开发一款安全健康的吸水材料代替SAP使用在卫生用品上十分必要。
发明内容
本发明所要解决的第一个技术问题是针对现有技术的现状，提供一种安全健康且吸水效果好的亲水膜。
本发明所要解决的第二个技术问题是提供一种上述亲水膜的制备方法。
本发明解决第一个技术问题所采用的技术方案为：一种亲水膜，其特征在于：包括有吸水纤维、涂覆在吸水纤维上的亲水涂层以及保护亲水涂层的离型层；
其中，按质量份数计，所述的吸水纤维包括有以下原料：
改性纳米纤维 20～40份
聚乙烯 20～30份
聚丙烯 15～25份；
按质量份数计，所述的改性纳米纤维包括有以下原料：
Figure BDA0002348472630000011
Figure BDA0002348472630000021
按质量份数计，所述的亲水涂料包括有以下原料：
Figure BDA0002348472630000022
所述的离型层为离型膜。
优选地，所述的丙烯酸树脂为丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸正丁酯、丙烯酸-2-羟基乙酯中的至少一种。
优选地，所述的引发剂为2,2-二甲氧基-苯基甲酮(AIBA)、2,4-二羟基二苯甲酮、偶氮二异丁腈、过氧化苯甲酰中的至少一种。
优选地，所述的溶剂为甲苯、氯仿、***中的至少一种。
优选地，所述NaOH溶液的浓度为10％。
优选地，所述的丙烯酸类共聚物为SK-1170(综研化学株式会社生产)。
优选地，所述聚乙烯醇的醇解度为88％，聚合度为17。
优选地，所述亲水涂层的厚度为1～10μm。
本发明解决第二个技术问题所采用的技术方案为：一种上述亲水膜的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
(1)按质量份数配比，将纳米乙基纤维素加入NaOH溶液中充分搅拌，然后加入丙烯酸树脂、溶剂再加入引发剂，混合均匀后置于在70～90℃下恒温反应20～40min，过滤后在鼓风干燥箱里进行干燥，最后将树脂破碎成颗粒，得到所需的改性纳米纤维；
(2)按质量份数配比，将步骤(1)得到的改性纳米纤维与聚乙烯、聚丙烯混合均匀，然后270～290℃下通过静电纺丝工艺，固化成型得到所需的吸水纤维；
(3)按质量份数配比，将聚乙烯醇加入到去离子水中，然后在70℃下搅拌溶解完全，冷却至室温，将溶液加入到丙烯酸类共聚物中，再加入蒙脱土，乳化20～40min，得到所需的亲水涂料；
(4)将步骤(3)制得的亲水涂料均匀的涂覆在步骤(2)制得的吸水纤维上，通过50～70℃干燥箱干燥2～4分钟，然后覆上离型膜得到所需的亲水膜。
与现有技术相比，本发明的优点在于：采用丙烯酸树脂接枝改性天然无毒的纳米乙基纤维素，利用其比表面积大的性能，制备具有更高吸水性能的材料，进一步涂上亲水涂层得到制备高档生活用品需要的亲水膜，该亲水膜具有超薄、透气、快干，安全无害，防过敏等优点。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步详细描述。
实施例1：
将30份纳米乙基纤维素加入60份10％的NaOH溶液中充分搅拌，然后加入20份丙烯酸丁酯、30份甲苯，再加入0.5份过氧化苯甲酰，混合均匀后置于在80℃下恒温反应30min。过滤后在鼓风干燥箱里85℃干燥12h，将树脂破碎成颗粒，得到所需改性纳米纤维。
吸水纤维的制备方法：将20份改性纳米纤维、20份聚乙烯、15份聚丙烯混合均匀，然后280℃下通过静电纺丝工艺，固化成型得到所需吸水纤维。
亲水涂料的制备方法：将20份PVA加入到去30份离子水中，然后在70℃下搅拌溶解完全，冷却至室温，将溶液加入到SK-1170中，再加入1份蒙脱土，乳化半小时，到得所需亲水涂料。
亲水膜的制备方法：将上述制得的亲水涂料均匀的涂覆在吸水纤维上，涂层厚度为1～10μm，通过60℃干燥箱干燥3分钟，然后覆上离型膜得到需要的亲水膜。
实施例2：
将50份纳米乙基纤维素加入80份10％的NaOH溶液中充分搅拌，然后加入30份丙烯酸丁酯、30份甲苯，再加入1份过氧化苯甲酰，混合均匀后置于在80℃下恒温反应30min。过滤后在鼓风干燥箱里85℃干燥12h，将树脂破碎成颗粒，得到所需改性纳米纤维。
吸水纤维的制备方法：将40份改性纳米纤维、30份聚乙烯、25份聚丙烯混合均匀，然后280℃下通过静电纺丝工艺，固化成型得到所需吸水纤维。
亲水涂料的制备方法：将25份PVA加入到去30份离子水中，然后在70℃下搅拌溶解完全，冷却至室温，将溶液加入到SK-1170中，再加入5份蒙脱土，乳化半小时，到得所需亲水涂料。
亲水膜的制备方法：将上述制得的亲水涂料均匀的涂覆在吸水纤维上，涂层厚度为1～10μm，通过60℃干燥箱干燥3分钟，然后覆上离型膜得到需要的亲水膜。
实施例3：
将40份纳米乙基纤维素加入100份10％的NaOH溶液中充分搅拌，然后加入25份丙烯酸丁酯、30份甲苯，再加入0.8份过氧化苯甲酰，混合均匀后置于在80℃下恒温反应30min。过滤后在鼓风干燥箱里85℃干燥12h，将树脂破碎成颗粒，得到所需改性纳米纤维。
吸水纤维的制备方法：将30份改性纳米纤维、25份聚乙烯、20份聚丙烯混合均匀，然后280℃下通过静电纺丝工艺，固化成型得到所需吸水纤维。
亲水涂料的制备方法：将30份PVA加入到去30份离子水中，然后在70℃下搅拌溶解完全，冷却至室温，将溶液加入到SK-1170中，再加入4份蒙脱土，乳化半小时，到得所需亲水涂料。
亲水膜的制备方法：将上述制得的亲水涂料均匀的涂覆在吸水纤维上，涂层厚度为1～10μm，通过60℃干燥箱干燥3分钟，然后覆上离型膜得到需要的亲水膜。
比较例1：
将20份纳米乙基纤维素加入80份10％的NaOH溶液中充分搅拌，然后加入20份丙烯酸丁酯、30份甲苯，再加入0.5份过氧化苯甲酰，混合均匀后置于在80℃下恒温反应30min。过滤后在鼓风干燥箱里85℃干燥12h，将树脂破碎成颗粒，得到所需改性纳米纤维。
吸水纤维的制备方法：将25份改性纳米纤维、20份聚乙烯、20份聚丙烯混合均匀，然后280℃下通过静电纺丝工艺，固化成型得到所需吸水纤维。
亲水涂料的制备方法：将20份PVA加入到去30份离子水中，然后在70℃下搅拌溶解完全，冷却至室温，将溶液加入到SK-1170中，再加入1份蒙脱土，乳化半小时，到得所需亲水涂料。
亲水膜的制备方法：将上述制得的亲水涂料均匀的涂覆在吸水纤维上，涂层厚度为1～10μm，通过60℃干燥箱干燥3分钟，然后覆上离型膜得到需要的亲水膜。
比较例2：
将60份纳米乙基纤维素加入80份10％的NaOH溶液中充分搅拌，然后加入30份丙烯酸丁酯、30份甲苯，再加入1份过氧化苯甲酰，混合均匀后置于在80℃下恒温反应30min。过滤后在鼓风干燥箱里85℃干燥12h，将树脂破碎成颗粒，得到所需改性纳米纤维。
吸水纤维的制备方法：将40份改性纳米纤维、30份聚乙烯、25份聚丙烯混合均匀，然后280℃下通过静电纺丝工艺，固化成型得到所需吸水纤维。
亲水涂料的制备方法：将25份PVA加入到去30份离子水中，然后在70℃下搅拌溶解完全，冷却至室温，将溶液加入到SK-1170中，再加入5份蒙脱土，乳化半小时，到得所需亲水涂料。
亲水膜的制备方法：将上述制得的亲水涂料均匀的涂覆在吸水纤维上，涂层厚度为1～10μm，通过60℃干燥箱干燥3分钟，然后覆上离型膜得到需要的亲水膜。
比较例3：
将40份纳米乙基纤维素加入100份10％的NaOH溶液中充分搅拌，然后加入25份丙烯酸丁酯、30份甲苯，再加入1份过氧化苯甲酰，混合均匀后置于在80℃下恒温反应30min。过滤后在鼓风干燥箱里85℃干燥12h，将树脂破碎成颗粒，得到所需改性纳米纤维。
吸水纤维的制备方法：将30份改性纳米纤维、10份聚乙烯、20份聚丙烯混合均匀，然后280℃下通过静电纺丝工艺，固化成型得到所需吸水纤维。
亲水涂料的制备方法：将20份PVA加入到去30份离子水中，然后在70℃下搅拌溶解完全，冷却至室温，将溶液加入到SK-1170中，再加入1份蒙脱土，乳化半小时，到得所需亲水涂料。
亲水膜的制备方法：将上述制得的亲水涂料均匀的涂覆在吸水纤维上，涂层厚度为1～10μm，通过60℃干燥箱干燥3分钟，然后覆上离型膜得到需要的亲水膜。
比较例4：
将40份纳米乙基纤维素加入80份10％的NaOH溶液中充分搅拌，然后加入25份丙烯酸丁酯、30份甲苯，再加入1份过氧化苯甲酰，混合均匀后置于在80℃下恒温反应30min。过滤后在鼓风干燥箱里85℃干燥12h，将树脂破碎成颗粒，得到所需改性纳米纤维。
吸水纤维的制备方法：将30份改性纳米纤维、50份聚乙烯、20份聚丙烯混合均匀，然后280℃下通过静电纺丝工艺，固化成型得到所需吸水纤维。
亲水涂料的制备方法：将20份PVA加入到去30份离子水中，然后在70℃下搅拌溶解完全，冷却至室温，将溶液加入到SK-1170中，再加入1份蒙脱土，乳化半小时，到得所需亲水涂料。
亲水膜的制备方法：将上述制得的亲水涂料均匀的涂覆在吸水纤维上，涂层厚度为1～10μm，通过60℃干燥箱干燥3分钟，然后覆上离型膜得到需要的亲水膜。
比较例5：
将50份纳米乙基纤维素加入60份10％的NaOH溶液中充分搅拌，然后加入30份丙烯酸丁酯、30份甲苯，再加入1份过氧化苯甲酰，混合均匀后置于在80℃下恒温反应30min。过滤后在鼓风干燥箱里85℃干燥12h，将树脂破碎成颗粒，得到所需改性纳米纤维。
吸水纤维的制备方法：将40份改性纳米纤维、30份聚乙烯、25份聚丙烯混合均匀，然后280℃下通过静电纺丝工艺，固化成型得到所需吸水纤维。
亲水涂料的制备方法：将10份PVA加入到去30份离子水中，然后在70℃下搅拌溶解完全，冷却至室温，将溶液加入到SK-1170中，再加入5份蒙脱土，乳化半小时，到得所需亲水涂料。
亲水膜的制备方法：将上述制得的亲水涂料均匀的涂覆在吸水纤维上，涂层厚度为1～10μm，通过60℃干燥箱干燥3分钟，然后覆上离型膜得到需要的亲水膜。
比较例6：
将50份纳米乙基纤维素加入80份10％的NaOH溶液中充分搅拌，然后加入30份丙烯酸丁酯、30份甲苯，再加入1份过氧化苯甲酰，混合均匀后置于在80℃下恒温反应30min。过滤后在鼓风干燥箱里85℃干燥12h，将树脂破碎成颗粒，得到所需改性纳米纤维。
吸水纤维的制备方法：将40份改性纳米纤维、30份聚乙烯、25份聚丙烯混合均匀，然后280℃下通过静电纺丝工艺，固化成型得到所需吸水纤维。
亲水涂料的制备方法：将50份PVA加入到去30份离子水中，然后在70℃下搅拌溶解完全，冷却至室温，将溶液加入到SK-1170中，再加入5份蒙脱土，乳化半小时，到得所需亲水涂料。
亲水膜的制备方法：将上述制得的亲水涂料均匀的涂覆在吸水纤维上，涂层厚度为1～10μm，通过60℃干燥箱干燥3分钟，然后覆上离型膜得到需要的亲水膜。
比较例7：
将40份纳米乙基纤维素加入100份10％的NaOH溶液中充分搅拌，然后加入25份丙烯酸丁酯、30份甲苯，再加入0.8份过氧化苯甲酰，混合均匀后置于在80℃下恒温反应30min。过滤后在鼓风干燥箱里85℃干燥12h，将树脂破碎成颗粒，得到所需改性纳米纤维。
吸水纤维的制备方法：将30份改性纳米纤维、25份聚乙烯、20份聚丙烯混合均匀，然后280℃下通过静电纺丝工艺，固化成型得到所需吸水纤维。
亲水涂料的制备方法：将30份PVA加入到去30份离子水中，然后在70℃下搅拌溶解完全，冷却至室温，将溶液加入到SK-1170中，再加入0.1份蒙脱土，乳化半小时，到得所需亲水涂料。
亲水膜的制备方法：将上述制得的亲水涂料均匀的涂覆在吸水纤维上，涂层厚度为1～10μm，通过60℃干燥箱干燥3分钟，然后覆上离型膜得到需要的亲水膜。
所有实施例和比较例的反应条件以及性能测试结果如表1所示。
比较例8：
将40份纳米乙基纤维素加入100份10％的NaOH溶液中充分搅拌，然后加入25份丙烯酸丁酯、30份甲苯，再加入0.8份过氧化苯甲酰，混合均匀后置于在80℃下恒温反应30min。过滤后在鼓风干燥箱里85℃干燥12h，将树脂破碎成颗粒，得到所需改性纳米纤维。
吸水纤维的制备方法：将30份改性纳米纤维、25份聚乙烯、20份聚丙烯混合均匀，然后280℃下通过静电纺丝工艺，固化成型得到所需吸水纤维。
亲水涂料的制备方法：将30份PVA加入到去30份离子水中，然后在70℃下搅拌溶解完全，冷却至室温，将溶液加入到SK-1170中，再加入8份蒙脱土，乳化半小时，到得所需亲水涂料。
亲水膜的制备方法：将上述制得的亲水涂料均匀的涂覆在吸水纤维上，涂层厚度为1～10μm，通过60℃干燥箱干燥3分钟，然后覆上离型膜得到需要的亲水膜。
所有实施例和比较例的反应条件以及性能测试结果如表1所示。
注：表1中，亲水膜各项性能的测试方法如下：
(1)扩散直径：将测试材料制成直径为150mm的圆片，用德国dataphysics光学接触角测量仪测试扩散直径；
(2)弹性模量：将测试材料裁样成宽25mm，长200mm的样品，在23℃，50％湿度的环境下放置20分钟后用RTG-1210万能拉力机垂直拉升，测试弹性模量大小；
(3)吸水率：将测试材料裁成长30mm，宽30mm的样品称量质量M1，在23℃纯净水中浸泡10分钟，然后取出，擦干表面水分，称量质量M2。吸水率计算公式为：(M2-M1)÷M1×100％。
由表1可见：
(1)本发明实施例中的亲水膜具有良好的柔软度、亲水性能和吸水性能；
(2)通过实施例1～3和比较例1～2可以看出，加入适量的纳米乙基纤维素可以提升材料的吸水率，过量则会增大弹性模量使材料***；
(3)通过实施例1～3和比较例3～4可以看出，加入适量的聚乙烯可以调整材料的吸水率和弹性模量。少量则会增大材料的弹性模量，材料***，过量则会减小材料的吸水率；
(4)通过实施例1～3和比较例5～6可以看出，加入适量的PVA可以提升材料的吸水率，过量则会减小材料的扩散直径；
(5)通过实施例1～3和比较例7～8可以看出，加入适量的蒙脱土可以提升材料的吸水率，少量则会减小材料的吸水率，过量则会增大材料弹性模量使材料***。
本发明的工作原理如下：采用丙烯酸树脂接枝改性纳米乙基纤维素，再采用静电纺织技术制备吸水纤维，由于他的比表面积大，因此，比现有的材料具有更高的吸水性能而且通过其制备的卫生用品比现有产品更加轻薄透气，然后在吸水纤维上涂上亲水涂层，制备得到高亲水纤维材料，使用在卫生用品上，能够具有高效的吸收作用，并且具有超薄、透气、快干，安全无害，防过敏等优点。
表1所有实施例的反应条件和性能测试结果
Figure BDA0002348472630000081

Claims (8)

1.一种亲水膜，其特征在于：包括有吸水纤维、涂覆在吸水纤维上的亲水涂层以及保护亲水涂层的离型层；
其中，按质量份数计，所述的吸水纤维包括有以下原料：
改性纳米纤维 20~40份
聚乙烯 20~30份
聚丙烯 15~25份；
按质量份数计，所述的改性纳米纤维包括有以下原料：
纳米乙基纤维素 30~50份
NaOH溶液 60~100份
丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸正丁酯、丙烯酸-2-羟基乙酯中的至少一种20~30份
引发剂 0.5~1份
溶剂 30份；
按质量份数计，所述的亲水涂料包括有以下原料：
丙烯酸类共聚物 100份
去离子水 30~50份
蒙脱土 1~5份
聚乙烯醇 20~30份；
所述的离型层为离型膜；
所述改性纳米纤维的制备方法包括有以下步骤：按质量份数配比，将纳米乙基纤维素加入NaOH溶液中充分搅拌，然后加入丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸正丁酯、丙烯酸-2-羟基乙酯中的至少一种、溶剂再加入引发剂，混合均匀后置于在70~90℃下恒温反应20~40min，过滤后在鼓风干燥箱里进行干燥，最后将树脂破碎成颗粒，得到所需的改性纳米纤维；
所述的吸水纤维通过静电纺丝工艺制得。
2.根据权利要求1所述的亲水膜，其特征在于：所述的引发剂为2,2-二甲氧基-苯基甲酮、2,4-二羟基二苯甲酮、偶氮二异丁腈、过氧化苯甲酰中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的亲水膜，其特征在于：所述的溶剂为甲苯、氯仿、***中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的亲水膜，其特征在于：所述NaOH溶液的浓度为10%。
5.根据权利要求1所述的亲水膜，其特征在于：所述的丙烯酸类共聚物为SK-1170。
6.根据权利要求1所述的亲水膜，其特征在于：所述聚乙烯醇的醇解度为88%，聚合度为17。
7.根据权利要求1所述的亲水膜，其特征在于：所述亲水涂层的厚度为1~10μm。
8.一种权利要求1~7中任一权利要求所述的亲水膜的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
（1）按质量份数配比，将纳米乙基纤维素加入NaOH溶液中充分搅拌，然后加入丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸正丁酯、丙烯酸-2-羟基乙酯中的至少一种、溶剂再加入引发剂，混合均匀后置于在70~90℃下恒温反应20~40min，过滤后在鼓风干燥箱里进行干燥，最后将树脂破碎成颗粒，得到所需的改性纳米纤维；
（2）按质量份数配比，将步骤（1）得到的改性纳米纤维与聚乙烯、聚丙烯混合均匀，然后270~290℃下通过静电纺丝工艺，固化成型得到所需的吸水纤维；
（3）按质量份数配比，将聚乙烯醇加入到去离子水中，然后在70℃下搅拌溶解完全，冷却至室温，将溶液加入到丙烯酸类共聚物中，再加入蒙脱土，乳化20~40min，得到所需的亲水涂料；
（4）将步骤（3）制得的亲水涂料均匀的涂覆在步骤（2）制得的吸水纤维上，通过50~70℃干燥箱干燥2~4分钟，然后覆上离型膜得到所需的亲水膜。
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