羧甲基改性纤维素纤维及织物的制备、结构与性能

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随着我国医疗卫生事业的发展,对伤口愈合过程的认识日趋深入,人们对医用敷料的需求趋向多元化,不再仅限于保护创面这一单一功能,还应根据不同创面和愈合阶段开发相应品种的敷料,要求该敷料能够促进伤口生长愈合,减少换药次数,减轻病患换药痛苦,愈合后不留瘢痕,并且具有生物相容及可降解等优良性能。纤维素和纤维素衍生物是医用敷料制备的主要原料,对纤维素纤维或者织物进行羧甲基改性,并控制产物的取代度,能够在保持其原有风格和形貌下使纤维和织物获得高吸湿性。将其制备成敷料应用于创面时,该敷料吸收渗出液后能迅速形成凝胶,不仅能保持伤口湿润环境,促进创面愈合,换药时也不会与伤口沾粘,可以轻松去除,并且与人体相容性好,可降解。虽然羧甲基纤维素医用敷料具有如此优异的性能,但该敷料市场价格高,目前主要应用于烧伤,烫伤及一些临床手术创面愈合,未能得到广泛普及。本研究在原有工作的基础上通过原料筛选,针对涤/棉混纺针织布以及粘胶长丝为实验原料进行羧甲基改性处理,以期通过两种途径降低生产成本,制备出性能优良的羧甲基纤维素医用敷料。通过一浴浸渍法,在有机溶剂中,对不同混纺比例的涤/棉混纺针织布进行羧甲基改性处理,通过考察七个影响反应的因素(乙醇与水体积比、碱液浓度、碱化时间、碱化温度、碱酸摩尔比、醚化温度、醚化时间)对羧甲基改性涤/棉混纺针织布的吸水性和外观的影响,获得制备羧甲基改性涤/棉混纺针织布的最佳工艺参数。其中,混纺比为65:35的涤/棉混纺针织布的最优制备工艺为:乙醇与水体积比为2.5:1、碱液浓度为6wt%、碱化时间为25min、碱化温度50℃、烧碱与氯乙酸摩尔比为1.5:1、醚化温度为70℃、醚化时间为6h,所得样品的取代度为0.54,吸液量为13.15g.g-1;混纺比为50:50的涤/棉混纺针织布的最佳改性工艺为:乙醇与水体积比为3:1、碱液浓度为10wt%、碱化时间为25min、碱化温度为30℃、碱酸摩尔比为2:1、醚化温度为40℃、醚化时间为5h,此时样品的取代度为0.61,吸液量为21.43g.g-1。两种织物进过羧甲基改性处理后均具有良好的吸湿性与手感。参照医用敷料性能测试标准,考察了不同混纺比涤/棉混纺针织布的吸水性、扩散性、透气性、力学性能随取代度的变化规律,并与纯棉针织布的性能进行了对比。结果表明,经过羧甲基改性处理后,羧甲基改性纯棉针织布取代度较高时吸水性能良好,力学性能却较差,但由于涤/棉混纺针织布中涤纶不参与羧甲基化反应,在织物结构中起到架构作用,保持了原有织物的空间结构,故羧甲基改性涤/棉混纺针织布的力学性能及手感都有所改善。其中混纺比为50:50的羧甲基改性涤/棉混纺针织布,在取代度为0.61时,吸液量为21.43g.g-1,保液量为15.53g.g-1,透气性为0.38Kg/(24h m2),扩散性为3.24cm,断裂强力和断裂伸长率分别为76.71N和355.04%,具有良好的外观和手感,综合性能最优。然后通过一浴浸渍工艺,以水作为溶剂,对粘胶长丝进行羧甲基改性处理,考察了六个影响因素(碱液浓度、碱化时间、碱化温度、碱酸摩尔比、醚化温度及醚化时间)对羧甲基改性粘胶长丝的吸水性和外观的影响,获得了制备羧甲基改性粘胶长丝的最佳工艺参数:碱液浓度为10wt%、碱化时间为5min、碱化温度为25℃、烧碱与氯乙酸摩尔比为2.5:1、醚化温度为70℃、醚化时间为5h,改性后纤维的取代度为0.51,吸液量为12.11g.g-1。分别通过红外光谱(IR)、X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)测试研究了反应前后样品的结构变化,且参照医用敷料性能测试标准,测试了羧甲基改性粘胶长丝的吸水性能和力学性能随取代度变化的规律。并通过铜离子改性,制备了抗菌型羧甲基改性粘胶长丝,测试了其抗菌性。结果表明,经羧甲基改性处理后,粘胶纤维的直径变大,结晶度降低,随着取代度的增加,吸水性能显著提高,断裂强力先降低后升高,断裂伸长率变化不明显。当羧甲基改性粘胶长丝的取代度为0.51时,其吸液量为12.11g.g-1,断裂强力与断裂伸长率为8.54cN和15.27%,具有良好的吸水性与可纺性,浸渍浓度为0.10g/L的硫酸铜溶液处理后,其抑菌率达到99.99%,具有优良的抗菌性能。
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