一种能吸水凝胶化的含海藻纤维的水刺织物及其制备方法和应用
技术领域
本发明属于纺织材料领域，具体涉及一种能吸水凝胶化的含海藻纤维的水刺织物及其制备方法和应用。
背景技术
海藻纤维是以海藻中提取的水溶性海藻酸钠(钾)为原料，金属盐的水溶液为凝固浴，通过湿法纺丝制备的一种高性能纤维材料。采用不同的金属盐水溶液为凝固浴，制备得到的海藻纤维，其化学结构和性能有一定的差异，海藻纤维是这一类纤维的统称。常用的海藻纤维有海藻酸钙纤维、海藻酸铜纤维、海藻酸锌纤维、海藻酸钡纤维、海藻酸钠纤维等，这类纤维具有优异的吸湿性、高透氧性、可生物降解性、生物相容性和吸附重金属等一系列优异性能，可用于制作医用敷料和护肤面膜基布。海藻纤维制成的医用敷料，能吸收伤口渗出液，形成凝胶体，将伤口保护在湿润的环境中，加速伤口愈合。海藻纤维对人体皮肤有自然养护、保湿、美容的功效，同时对皮肤病治疗也具有特殊用途，非常适合用于制作美容护肤的面膜基布。但是，目前常用的海藻纤维敷料和面膜基布，只能在含有钠盐的水溶液中发生凝胶化，而在水溶液中不发生凝胶化，且吸水量较小，吸收的水分蒸发流失过快，导致保湿时间短，限制了海藻纤维制品的应用。
中国专利公开号为CN 104338173 A，公开日为2015年2月11日，发明名称为一种快速吸液凝胶化海藻止血敷料的生产方法和用途，该申请案将海藻酸钙纤维的纺织品或无纺布制品浸泡在含一价金属盐的醇水溶液中处理一段时间，再采用醇与水混合溶液漂洗处理，然后经干燥、裁切、包装、消毒制得成品。该申请案的制备方法复杂，处理时间较长，效率低，成本较高，而且吸水量＜20g/g，保湿时间在30min左右，效果不是很理想。中国专利公开号为CN 108179546 A，公开日为2018年6月19日，发明名称为一种海藻纤维无纺布及其生产工艺和应用，该申请案将含海藻酸钠和海藻酸钙的海藻纤维与骨架纤维、功能纤维共混梳理成网，然后采用有机溶剂进行射流缠结，烘干后制成吸水倍数为15～40倍的无纺布。由于水刺非织造布加固过程中，高压射流会喷溅和挥发，该申请案采用有机溶剂射流对纤维网进行加固，存在安全隐患，且有机溶剂的毒性和挥发性较大，成本较高，不适宜产业化量产。
中国专利公开号为CN 109010095 A，公开日为2018年12月18日，发明名称为一种用于海藻纤维面膜布的面膜液及其制备方法，海藻纤维面膜布吸收该申请案提供的精华液，形成啫喱状凝胶，有助于皮肤吸收面膜液中的成分，且该凝胶与人体皮肤接触，有重金属吸附极强、微创愈合、保湿锁水、抗菌防辐射等功效。但是，乳酸钠有一定的刺激性，其含量不易太高，否则使用者面部有刺痛灼烧感，非常不舒适。因此该申请案制备的面膜液，虽然可以使海藻纤维面膜形成凝胶，但是由于生成的凝胶量少，面膜基布的吸液量在10～18g/g，面膜的敷用时间为15～25min，精华液中的功效成分不能被皮肤充分吸收，造成浪费。更重要的是，乳酸钠与面膜精华液中的功效成份间的相容性可能存在问题，致面膜精华液的功效减弱。中国专利公开号为CN 109577003 A，公开日为2019年4月5日，发明名称为海藻纤维面膜基布及其制备方法，该申请案将羧甲基纤维素纤维与海藻酸钙纤维共混梳理成网，水刺加工成非织造布，然后浸渍海藻酸钠水溶液，干燥，得到海藻纤维面膜布，只要有液体就可以实现该面膜基布的凝胶化，精华液中无需添加含有钾离子或钠离子的成分。上述方法，通过在纤维表面沉积水溶性的海藻酸钠，赋予海藻纤维面膜基布吸水凝胶性能。该技术方案制备的面膜，只有纤维表层的海藻酸钠涂层吸水后形成凝胶，而纤维基体形不成凝胶，因此凝胶量非常少，吸水量为7.88～11.4g/g，护肤效果有限。另外，采用该申请案制备的面膜基布，其吸水量越大，手感越硬，透气性越差，敷用舒适性越差。
中国专利公开号为CN 109629114 A，公开日为2019年4月16日，发明名称为一种凝胶面膜材料及其制备方法，该申请案以胶性纤维或其与非成胶纤维混合为原料，采用非织造布的工艺制成面膜材料，优选方案是选用针刺非织造布工艺，生产的面膜材料能形成凝胶。采用该申请案公开的技术方案，制成的针刺无纺布，比较厚重，且布面粗糙，作为面膜使用时，舒适性较差。另外，采用该申请案的技术方案，并结合现有公开技术制成水刺非织造布，水刺加固过程中，胶性纤维将吸水形成凝胶体，并随高压水流冲刷流失，无法成布，或者制成的非织造布的凝胶效果较差，且手感发硬，布面不匀。
中国专利公开号为CN 110106629 A，公开日为2019年8月9日，发明名称为一种遇水凝胶型海藻纤维非织造布及其制备方法和应用，该申请案将海藻纤维与骨架纤维共混梳理成网，水刺加固成非织造布，然后再浸渍改性溶液，并用乙醇洗涤，制成能吸水凝胶的非织造布。该申请案中海藻纤维的用量较高，且改性剂的浓度较高，改性时间较长，效率低，不适宜连续化生产；另外，改性和清洗过程需要消耗大量的乙醇，导致产品的成本较高，不利于产品的应用推广。
中国专利公开号为CN 110787067 A，公开日为2020年2月14日，发明名称为一种不含防腐剂和增稠剂的深度补水面膜及其制备方法，该申请案通过选用特定规格的海藻纤维与其它纤维复合，制成具有双层结构的水刺布，并通过浸轧钠盐和多元醇溶液，制成了能吸水凝胶的面膜。该申请案制备的面膜正面吸水形成凝胶，敷用时间≥40min，可以深度补水。但是该申请案的工艺复杂，只适用于特定规格的海藻纤维和特定结构的面膜基布，导致面膜的成本较高，而且该产品不搭配其它精华，主要用于补水，功能单一，应用领域受到局限。
发明内容
针对上述存在的问题，本发明的目的在于提供一种能吸水凝胶化的含海藻纤维的水刺织物及其制备方法和应用。该含海藻纤维的水刺织物吸水即发生凝胶化，吸水量≥30g/g，保湿时间≥40min。该水刺织物制成面膜基布，任意搭配各种功效成分的精华液使用，延长面膜敷用时间，增强护肤效果；亦可制成医用敷料，快速吸收和清除伤口渗液，并为伤口愈合提供一个持续的湿润环境，促进伤口愈合，减少敷料的更换次数。另外，这种能吸水凝胶化的含海藻纤维的水刺织物，其制备方法简单，可在现有产业化设备上实现，效率高，成本合适。
为了实现上述目的，本发明的构思：以市售普通海藻酸钙纤维和其它亲水性纤维为原料，采用水刺非织造布的连续化生产设备，通过工艺创新，制备能吸水凝胶化的含海藻纤维的水刺织物。首先将海藻酸钙纤维原料和其它亲水性纤维原料均匀共混和梳理，制成具有互穿网络结构的纤维网，然后采用高压钠盐水溶液射流穿刺加固成水刺非织造布。钠盐水溶液射流作用下，纤维网加固形成水刺非织造布，与此同时纤维网中的海藻酸钙纤维和射流溶液中的Na+反应，原位生成海藻酸钠纤维，从而得到海藻酸钠纤维与其它亲水性纤维组成的水刺织物，其中海藻酸钠纤维组分吸水发生凝胶化，而其它组分吸水不发生凝胶化，起到支撑作用。通过改进纤维的共混工艺和控制海藻酸钙纤维的用量，从而制得能吸水凝胶化的含海藻纤维的水刺织物，且织物的强度较好，方便揭取和使用。另外，通过钠盐水溶液浓度和后续清洗工艺的优选设计，避免水刺织物在加工过程中发生凝胶化，从而保持水刺织物的手感、布面风格和透气性，提高这种能吸水凝胶化的含海藻纤维的水刺织物的使用舒适性。最后，将清洗干净的水刺织物热风烘干，得到能吸水凝胶化的含海藻纤维的水刺织物。该含海藻纤维的水刺织物吸水即发生凝胶化，且吸水量≥30g/g，保湿时间≥40min，可制成面膜基布和医用敷料。
为了实现上述目的，本发明提供了一种能吸水凝胶化的含海藻纤维的水刺织物的制备方法，具体如下：
(1)将海藻酸钙纤维与其它亲水性纤维均匀共混梳理，并铺叠成具有互穿网络结构的纤维网。
纤维网中两类纤维的功能不同，其中海藻酸钙纤维经后续处理转变成海藻酸钠纤维，能吸水发生凝胶化，赋予含海藻酸纤维水刺织物较好的吸水凝胶性能；其它亲水性纤维，吸水不发生凝胶化，作为水刺织物的骨架，增强织物的力学性能，便于揭取和使用。由于两种组分的功能不同，纤维网采用互穿网络结构设计，两种纤维之间相互作用，由此制成的含海藻纤维的水刺织物既能吸水凝胶化，同时力学性能较好，可用于制作护肤面膜基布和医用敷料。
(2)采用高压钠盐水溶液射流对纤维网进行穿刺加固，制成水刺织物。
现有公开技术制备能吸水凝胶化的含海藻纤维的水刺织物，先将海藻纤维与其它纤维复合后水刺加固制成非织造布，然后采用钠盐水溶液浸渍处理。由于水刺非织造布中的海藻纤维与其它纤维交缠在一起，且结构致密，导致钠盐溶液的浓度高，处理时间长，后续清洗负担重，属于间歇式生产，效率低，成本高。
本发明采用高压钠盐水溶液作为加固纤维网的射流，纤维网在射流作用下形成非织造布的同时，纤维网中的海藻酸钙纤维和射流溶液中的Na+反应，原位生成海藻酸钠纤维。由于纤维网的结构疏松，射流的压力较大，而且射流连续不断的冲击纤维网，有利于加快反应速度。与现有公开技术的浸渍法相比，本发明采用的技术方案可以降低钠盐水溶液的浓度，反应时间快，可以连续化进行，效率高，且容易清洗，成本较低。
优选的，本发明提供的技术方案制备的能吸水凝胶化的含海藻酸纤维的水刺织物，可制成面膜基布，能任意搭配各种功效成分的精华液使用，均可发生凝胶化，且吸水量≥30g/g，敷用时间达到40min以上，从而增强面膜的敷用舒适性和护肤效果。而且吸收精华后的面膜基布的强度依然较好，便于敷用和揭取。
优选的，本发明提供的技术方案制备的能吸水凝胶化的含海藻纤维的水刺织物，其可用于医疗卫生领域，可以作为医用敷料的原料，或可以搭配抗菌消炎等药物使用。由于该水刺织物具有吸液即发生凝胶化的特点，且吸水量≥30g/g，保湿时间≥40min，能提供伤口稳定长效的湿润愈合环境，有助于伤口快速愈合，减少敷料更换次数，同时敷料的揭取更换也比较方便。
更优选的，本发明提供了一种能吸水凝胶化的含海藻纤维的水刺织物的制备方法，能吸水凝胶化的含海藻纤维的水刺织物的制备方法包括如下步骤：
(1)称取海藻酸钙纤维和其它亲水性纤维，然后分别预开松，再将开松后的纤维进行机械共混。
所述的其它亲水性纤维为铜氨纤维、壳聚糖纤维、甲壳素纤维、黏胶纤维、莫代尔纤维、竹纤维、天丝纤维、棉纤维中的一种或几种。
(2)将共混纤维进行精开松，然后喂入混开棉机处理，再喂入梳棉机进行梳理加工，输出得到混合均匀的纤维网。
本发明制备的能吸水凝胶化的含海藻纤维的水刺织物，是通过织物中的海藻酸钠纤维吸水发生凝胶化而实现的，因此需要纤维网中海藻酸钙纤维的分布均匀，否则裁剪后制成的面膜基布或医用敷料有部分吸水不凝胶，或凝胶效果较差，吸水量＜30g/g。由于海藻酸钙纤维和其它亲水性纤维的形态、结构与性能有较大差异，为了能够均匀共混且减少海藻酸钙纤维的损失，本发明通过对两种纤维分别预开松，然后机械共混，再进行精开松二次混合，以及混开棉机多次混合等工艺方法和技术手段的联合实施，实现了海藻酸钙纤维在纤维网中的均匀分布。
(3)将纤维网喂入铺网机进行交叉铺网，然后由杂乱牵伸机对铺叠后的纤网进行多级牵伸，制成具有互穿网络结构的纤维网。
所述纤维网中海藻酸钙纤维的含量为20％～30％。
水刺非织造布的铺网有直铺、半交叉铺网和交叉铺网等几种不同方式，本发明采用交叉铺网的工艺，将海藻酸钙纤维与其它纤维均匀分布，制成具有互穿网络结构的纤维网，多种纤维间的缠结和相互作用更强。这种结构设计有两方面的优势：纤维网进行射流穿刺加固时，可以防止海藻酸钙纤维转变成海藻酸钠纤维后从纤维网中流失；另外，可以增加制成品含海藻纤维的水刺织物的强度，方便揭取使用，提高水刺织物的综合性能。水刺织物中海藻酸钠纤维的含量对其综合性能有较大影响，当海藻酸钠纤维的含量较少，吸水形成的凝胶量较少，布面较难形成整体凝胶效果，吸水量达不到30g/g，保湿时间较短，和普通海藻纤维水刺织物的性能无明显差别；当海藻酸钠纤维的含量太高时，水刺织物的吸水凝胶化效果好，但是强度差，不便于揭取和敷用。而水刺织物中海藻酸钠纤维的含量，取决于纤维网中海藻酸钙纤维的含量。
(4)采用浓度为4～10g/L的高压硫酸钠水溶液射流对纤维网进行穿刺加固，制成克重为20～40g/m2水刺非织造布。
采用高压钠盐水溶液对纤维网穿刺加固，在纤维网缠结成布的同时，原位生成海藻酸钠纤维。由于水刺加固的时间较短，因此需要海藻酸钙纤维与钠盐水溶液的反应速度较快。本发明选用的硫酸钠与海藻酸钙纤维反应时，生成的硫酸钙的水溶性较小，因此反应速度较快，可以保证水刺过程中海藻酸钙纤维全部转变成海藻酸钠纤维，并固着镶嵌在水刺织物中。另外，钠盐水溶液的浓度太低时，海藻酸钙纤维较难在短时间内完全转变成海藻酸钠纤维；但是浓度太高时，后续水洗负担太重，增加成本。综合考虑，本发明采用浓度为4～10g/L的硫酸钠水溶液作为穿刺的高压射流。
水刺织物的克重越大，其强度越好，但是透气性变差。本发明提供的能吸水凝胶化的含海藻纤维的水刺织物，是克重为20～40g/m2的水刺非织造布，既可以保证水刺织物有足够的强度，同时又比较轻薄，透气性和透光性好，使用舒适。
(5)将水刺非织造布进行超声清洗，再热风烘干，得到能吸水凝胶化的含海藻纤维的水刺织物。
所述的水刺非织造布超声清洗分三步连续进行，第一步浸轧浓度为30％～50％的乙醇/水混合溶液，第二步浸轧浓度为50％～80％的乙醇/水混合溶液，第三步浸轧无水乙醇。
采用高压钠盐水溶液射流穿刺加固得到的水刺非织造布，若清洗不干净，布面有较多的钠盐残留，水刺织物的手感较硬，舒适度很差。更重要的是，水刺织物的吸水凝胶性能差，因此必须清洗干净布面残留的钠盐。采用常规的超声水洗工艺，清洗过程中该水刺织物即发生凝胶化，导致布面风格破坏，无法使用。本发明采用乙醇/水的混合溶液进行清洗，可以防止水洗过程中该水刺织物发生凝胶化。同时，本发明采用浸轧清洗液超声清洗的工艺，并分三步实施，通过逐步提供清洗液中乙醇的浓度，进行梯度清洗，既可以保证清洗效果，同时可以减少乙醇的消耗量，降低生产成本。
根据上述方法，本发明还提供了一种能吸水凝胶化的含海藻纤维的水刺织物，水刺织物具有互穿网络结构，由海藻酸钠纤维与其它亲水性纤维组成，其中海藻酸钠纤维组分的含量为20％～30％，该水刺织物能吸水发生凝胶化，且吸水量≥30g/g。所述的其它亲水性纤维为铜氨纤维、壳聚糖纤维、甲壳素纤维、黏胶纤维、莫代尔纤维、竹纤维、天丝纤维、棉纤维中的一种或几种。能吸水凝胶化的含海藻酸纤维的水刺织物，采用水刺非织造布的连续化生产设备制得：首先将海藻酸钙纤维与其它亲水性纤维共混梳理，并制成具有互穿网络结构的纤维网；然后采用浓度为4～10g/L的硫酸钠水溶液高压射流对制成的纤维网进行穿刺加固，得到克重为20～40g/m2水刺非织造布；再将制成的水刺织物进行三步连续超声清洗，第一步浸轧浓度为30％～50％的乙醇/水混合溶液，第二步浸轧浓度为50％～80％的乙醇/水混合溶液，第三步浸轧无水乙醇；最后热风烘干，得到能吸水凝胶化的含海藻纤维的水刺织物。
本发明还提供了一种能吸水凝胶化的含海藻纤维的水刺织物的用途，具体的，所述的水刺织物在美容护肤和/或医疗卫生领域的应用，该水刺织物可制成护肤面膜基布和/或医用卫生材料，如医用敷料。
本发明还提供了一种能吸水凝胶化的面膜基布，使用本发明所制备的能吸水凝胶化的含海藻纤维的水刺织物经裁剪和/或切割制备得到。
本发明还提供了一种能吸水凝胶化的面膜，使用本发明所制备的能吸水凝胶化的含海藻纤维的水刺织物经裁剪和/或切割制备得到。
本发明还提供了一种能吸水凝胶化的医用敷料，使用本发明所制备的能吸水凝胶化的含海藻纤维的水刺织物经裁剪和/或切割制备得到，或使用本发明制备的能吸水凝胶化的含海藻纤维的水刺织物与其它材料共同制备得到。
由于采用了上述技术方案，本发明一种能吸水凝胶化的含海藻纤维的水刺织物及其制备方法和应用的有益技术效果是：
1、本发明提供的能吸水凝胶化的含海藻纤维的水刺织物，由海藻酸钠纤维与其它亲水性纤维组成，两种组分均匀分布，相互穿插，但作用不同。海藻酸钠纤维组分能吸水发生凝胶化，使得水刺织物的吸水量≥30g/g，保湿时间≥40min；其它亲水性纤维组分吸水不发生凝胶化，是海藻酸钠纤维凝胶的支撑骨架，保证水刺织物具有足够的强度，便于揭取和使用。
2、本发明提供的能吸水凝胶化的含海藻纤维的水刺织物，制成面膜基布时，适用于各种肤质人群的使用。该款面膜基布，可以任意搭配各种功效成分的精华液使用，均能发生凝胶化，且吸水量≥30g/g，敷用时间达到40min以上，通过凝胶成分与功效成分间的协效作用，增强面膜的敷用舒适性和护肤效果。
3、本发明提供的能吸水凝胶化的含海藻纤维的水刺织物，制成医用敷料时，可以搭配抗菌消炎等药物使用。该类医用敷料具有吸液发生凝胶化的特点，且吸水量≥30g/g，保湿时间≥40min，有助于提供伤口长效稳定的湿润环境，加速伤口愈合，减少敷料更换次数，同时敷料的揭取更换也比较方便。
4、本发明提供的一种能吸水凝胶化的含海藻纤维的水刺织物的制备方法，采用市售普通规格的海藻酸钙纤维和其它亲水性纤维为原料，通过对常规水刺非织造布产业化生产工艺的改进，即可实现量产。思路巧妙，制备方法简单，生产效率高，成本合适，便于产品的推广应用。
附图说明
图1：实施例1中样品c水洗残布、样品c中的凝胶物、制备样品c的海藻酸钙纤维原料和铜氨纤维原料的红外光谱；
图2：实施例1中水刺织物a、c、e和市售海藻纤维水刺织物(海藻纤维含量为30％)的持液保湿性能(蒸发率—时间关系曲线)；
图3：实施例1中市售海藻纤维水刺织物(海藻纤维的含量为30％，织物的克重为30g/m2)制成的面膜基布吸水前后的外观照片；
图4：实施例1中样品a制成的面膜基布吸水前后的外观照片；
图5：实施例1中样品c制成的面膜吸水前后的外观照片；
图6：实施例2中样品d的SEM形貌；
图7：实施例2中样品f的SEM形貌；
图8：实施例3中三种样品的外观数码照片及SEM照片。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明一种能吸水凝胶化的含海藻纤维的水刺织物及其制备方法和应用作进一步详细描述：
实施例1
分别称取10公斤、15公斤、20公斤、25公斤、30公斤和32公斤的市售海藻酸钙纤维，再分别称取90公斤、85公斤、80公斤、75公斤、70公斤和68公斤的市售铜氨纤维，将两种纤维分别进行预开松，然后将每份海藻酸钙纤维与对应分量的铜氨纤维机械共混，得到六份共混纤维，每份共混纤维的质量均为100公斤；将共混纤维进行精开松，然后喂入混开棉机处理，再喂入梳棉机进行梳理加工，输出得到混合均匀的纤维网；将纤维网喂入铺网机进行交叉铺网，然后由杂乱牵伸机对铺叠后的纤网进行多级小倍数牵伸，制得具有互穿网络结构的纤维网；采用浓度为10g/L的硫酸钠高压水溶液射流对纤维网进行高压水刺加固，制成克重为20g/m2的水刺非织造布；将水刺非织造布依次浸轧浓度为50％的乙醇/水混合溶液、浓度为80％的乙醇/水混合溶液和无水乙醇，进行连续超声清洗；最后热风烘干，得到六种含海藻纤维的水刺织物。按照水刺织物中海藻酸钠纤维的含量从低到高，依次命名为样品a、b、c、d、e和f。
采用如下方法，测试市售海藻纤维水刺织物(海藻纤维的含量为30％，织物的克重为30g/m2)和实施例1制备的六种含海藻纤维的水刺织物的吸水量W和水刺织物中海藻酸钠纤维的含量N。(1)将水刺织物裁剪成尺寸为10cm*10cm的试样，放入烘箱，80℃干燥至恒重，然后放入玻璃干燥器中冷却至室温，迅速称重，记为W1(g)；(2)将称重后的水刺织物试样浸泡在100mL蒸馏水中，处理1min后取出，并离心去除试样中的自由水(离心机转速为500r/min，离心时间为1min)，然后称重，记为W2(g)；(3)采用蒸馏水冲洗步骤(2)处理后的水刺织物试样，去除试样中的粘性凝胶物质；(4)将水洗后的水刺织物试样，置于80℃的烘箱中，干燥至恒重，然后放入玻璃干燥器中冷却至室温，迅速称重，记为W3(g)。按照如下公式，计算试样的吸水量W和试样中海藻酸钠纤维的含量N，每种样品测试五块试样，取平均值。
采用上述方法，测试实施例1制备的能吸水凝胶化的含海藻纤维的水刺织物的吸水量以及水刺织物中海藻酸钠纤维含量，结果见表1。
表1实施例1制备的含海藻纤维水刺织物的性能
从表1可以看出，市售的含海藻纤维水刺织物的吸水量较低，遇水形不成凝胶，织物样品中海藻酸钠纤维的含量为0％。本发明的技术方案制备的六款水刺织物，均可以吸水形成凝胶，且水刺织物样品中海藻酸钠纤维的含量和纤维网中海藻酸钙纤维原料的含量一致，表明海藻酸钙纤维全部转变成海藻酸钠纤维。但是，随着海藻酸钙纤维用量的增大，当纤维网中海藻酸钙纤维的含量达到32％时，制备的水刺织物在水洗过程中破裂，无法测试海藻酸钠纤维的含量。
采用蒸馏水充分水洗，去除样品c中的凝胶，并将水洗液收集在一起，然后干燥至恒重，得到凝胶物；并将水洗去除凝胶的样品c水洗残布，干燥至恒重，待用。采用溴化钾压片法，测试样品c的水洗残布、样品c中的凝胶物、制备样品c的海藻酸钙纤维原料和铜氨纤维原料的红外光谱，结果见图1。从图1可以看出，凝胶物的红外光谱和海藻酸钙纤维原料的红外光谱在波数为2926cm-1和1025cm-1处有差异，由此表明海藻酸钙纤维原料与水刺溶液中的钠离子发生了反应，转变成了水溶性的海藻酸钠纤维，所以本发明制备的含海藻纤维的水刺织物能吸水凝胶化。样品c水洗残布和铜氨纤维原料的红外谱图一致，表明纤维网中的海藻酸钙纤维全部转变成了海藻酸钠纤维，水洗时海藻酸钠纤维被完全去除，水洗残布中只有铜氨纤维一种组分。综上所述，该发明提供的一种能吸水凝胶化的含海藻纤维的水刺织物，其组成为海藻酸钠纤维与其它纤维，其中海藻酸钠纤维组分能吸水形成凝胶，其它纤维吸水形不成凝胶，是面膜基布的骨架。
水刺织物的持液保湿性能由其蒸发率衡量，蒸发率越大，水刺织物的持液保湿性能越差；反之，水刺织物的持液保湿性能越好。采用如下方法，测试实施例1制备的水刺织物a、c、e和市售海藻纤维水刺织物(海藻纤维含量为30％，织物的克重为30g/m2)的蒸发率F。(1)将水刺织物裁剪成尺寸为10cm*10cm的试样，放入烘箱，80℃干燥至恒重，然后放入玻璃干燥器中冷却至室温，迅速称重，记为m0(g)；(2)将水刺织物试样在蒸馏水中浸泡1min，取出后竖直静置1min至无液滴滴下，然后称重，并记为M(g)；(3)将称重后的湿润试样平铺于水袋上，同时开始计时，贴敷5min后将试样剥离水袋，并称重，记为mt(g)；(4)将称重后的湿润试样继续敷于水袋上，每5min重复以上操作。按照公式(3)计算试样的蒸发率F，每种样品测试五块试样，取平均值。
采用上述方法，测试实施例1制备的水刺织物a、c、e和市售海藻纤维水刺织物(海藻纤维含量为30％，织物的克重为30g/m2)的持液保湿性能，结果见图2。从图2可以看出，贴敷时间为15min时，市售海藻纤维水刺织物的蒸发率已达到50％以上，考虑到面膜在实际使用时，皮肤同时吸收面膜基布中的水分，将进一步的加快面膜基布中水分的流失，所以该水刺织物制成的面膜基布，实际使用时间一般都控制在10～15min。样品a的吸水量为20.2g/g，从图2可以看出，敷用时间为20min时，其蒸发率达到50％以上，所以样品a制成的面膜基布的敷用时间为20min左右，无法实现本发明的目的。样品c的吸水量为30g/g，从图2可以看出，其制成的面膜基布的敷用时间可以达到40min；样品e的吸水量为41.2g/g，从图2可以看出，其制成的面膜基布的敷用时间可以达到60min。
从表1和图2，可以看出，当制备的吸水凝胶化的含海藻纤维的水刺织物中海藻酸钠纤维的含量达到20％时，其吸水量为30g/g，敷用时间可以达到40min，补水效果明显；当海藻酸钠纤维的含量达到30％时，其含水量为43.2g/g，敷用时间长达60min。随着海藻酸钠纤维含量的进一步增加，制备的水刺织物的的强度变差，不便于敷用。因此，本发明提供的一种能吸水凝胶化的含海藻纤维的水刺织物，织物中海藻酸钠纤维的含量为20％～30％，此时织物的综合性能最佳。
将市售海藻纤维水刺织物和实施例制备的样品a、样品c，进行裁剪和切割，制成三款面膜基布，三款面膜基布吸水前后的外观如图3、图4和图5所示。市售海藻纤维水刺织物制成的面膜基布，吸水不发生凝胶化，透光度差；样品a和样品c制成的面膜基布，吸水发生凝胶化，面膜基布转变成透明的凝胶体；随着海藻酸钠纤维含量的增加，面膜基布吸水后的透光性增加，表面粘性增加，凝胶量增多，但是强度变差。
实施例2
分别称取20公斤市售海藻酸钙纤维和80公斤天丝纤维，将两种纤维分别进行预开松，然后机械共混；将共混纤维进行精开松，然后喂入混开棉机处理，再喂入梳棉机进行梳理加工，输出得到混合均匀的纤维网；将纤维网喂入铺网机进行交叉铺网，然后由杂乱牵伸机对铺叠后的纤网进行多级小倍数牵伸，制得具有互穿网络结构的纤维网；然后分别采用浓度为2g/L、4g/L、6g/L、8g/L、10g/L和12g/L的硫酸钠水溶液对纤维网进行高压水刺加固，制成克重为40g/m2的六种水刺非织造布；将制成的六种水刺非织造布依次浸轧浓度为30％的乙醇/水混合溶液、浓度为50％的乙醇/水混合溶液和无水乙醇，进行连续超声清洗；采用热风烘干，得到六种含海藻纤维的水刺织物。按照硫酸钠水溶液的浓度从低到高，依次命名为样品a、b、c、d、e和f。
对比例2
分别称取20公斤市售海藻酸钙纤维和80公斤天丝纤维，将两种纤维分别进行预开松，然后机械共混；将共混纤维进行精开松，然后喂入混开棉机处理，再喂入梳棉机进行梳理加工，输出得到混合均匀的纤维网；将纤维网喂入铺网机进行交叉铺网，然后由杂乱牵伸机对铺叠后的纤网进行多级小倍数牵伸，制得具有互穿网络结构的纤维网；然后分别采用浓度为2g/L、4g/L、6g/L、8g/L、10g/L和12g/L的氯化钠水溶液对纤维网进行高压水刺加固，制成克重为40g/m2的六种水刺非织造布；将制成的六种水刺非织造布依次浸轧浓度为30％的乙醇/水混合溶液、浓度为50％的乙醇/水混合溶液和无水乙醇，进行连续超声清洗；再采用热风烘干，得到六种含海藻纤维的水刺织物。按照氯化钠水溶液的浓度从低到高，依次命名为样品A、B、C、D、E和F。
实施例2主要研究了硫酸钠水溶液的浓度对制备的含海藻纤维水刺织物的性能影响。通过对比例2和实施例2，研究水刺射流溶液中钠盐的种类对含海藻纤维水刺织物的性能影响。采用实施例1的方法，测试实施例2和对比例2制备的能吸水凝胶化的含海藻纤维的水刺织物的吸水量以及水刺织物中海藻酸钠纤维含量，结果见表2。
表2实施例2和对比2制备的含海藻纤维水刺织物的性能
从表2可以看出，采用硫酸钠水溶液射流穿刺加固得到的织物，其吸水凝胶性能较好，且随着硫酸钠水溶液浓度的增加，制成的水刺织物中海藻酸钠纤维的含量越高，吸水量越大，当硫酸钠水溶液的浓度达到4g/L时，海藻酸钙纤维全部转变成海藻酸钠纤维，吸水量即可达到30g/g；而采用氯化钠水溶液射流穿刺加固得到的水刺织物，其吸水凝胶性能较差，只有少量的海藻酸钙纤维转变成海藻酸钠纤维，吸水量达不到30g/g。这是由于海藻酸钙纤维与硫酸钠反应生成水溶性较差的硫酸钙，可以加速反应的进行；而海藻酸钙纤维与氯化钠反应生成水溶性较好的氯化钙，反应速度慢，只有部分海藻酸钙纤维转变成海藻酸钠纤维，若全部转变成海藻酸钠纤维，需要继续增大氯化钠的浓度。
采用扫描电镜，观察样品d和样品f的表观形貌，结果见图6和图7。从图6可以看出，本发明提供的技术方案制备的能吸水凝胶化的含海藻纤维的水刺织物，由两种纤维组成的具有互穿网络结构的水刺非织造布，其中具有锯齿状表面的是海藻酸钠纤维，具有光滑圆柱状表面的是天丝纤维。从图7可以看出，样品f的表面有颗粒状固体留存，这是未清洗干净的硫酸钠。采用本发明提供的技术方案制备的含海藻纤维的水刺织物，当硫酸钠的浓度较低时，织物的表面洁净，无钠盐残留，但是吸水凝胶性能不佳；当硫酸钠浓度大于10g/L时，清洗困难，织物表面有大量的钠盐颗粒，需要更充分清洗(增加清洗次数，延长清洗时间)，这将增加生产成本。因此，本发明提供的一种能吸水凝胶化的含海藻纤维的水刺织物的制备方法，硫酸钠盐水溶液的优选浓度为4～10g/L。
将实施例2制备的含海藻纤维的水刺织物，裁剪成10cm×10cm的规格，经包装、消毒后即制成外科创伤、烧烫伤以及其它急、慢性伤口敷料。将实施例2制备的含海藻纤维的水刺织物，裁切成4cm×20cm的规格，然后贴在单面有医用胶的9cm×25cm的透明薄膜的带胶面，并在带胶面贴上硅纸，经包装、消毒即可制得手术敷贴。
吸液凝胶时间是水凝胶型敷料的重要指标之一，凝胶快则可以加速止血，且能快速吸收伤口渗液，方便伤口清理和护理。采用如下方法，测试市售海藻纤维水刺织物(海藻纤维的含量为30％，织物的克重为30g/m2)和实施例2制备的六种含海藻纤维的水刺织物的吸液凝胶时间T。(1)将试样裁剪成5cm×5cm的规格，待用；(2)称取8.30g氯化钠和0.37g氯化钙，溶解于1000mL蒸馏水中，制成试验溶液，并置于37℃的恒温水浴中，保温，待用；(3)将培养皿放置于37℃的恒温水浴中，并注入10mL预热好的试验溶液；(4)将裁剪好的试样浸入培养皿溶液中，同步开始计时，待样品外观完全转为透明，停止计时，记录吸液凝胶时间T(s)，每个样品测试5次，取平均值。
采用上述方法，测试实施例2制备的六种水刺织物和市售海藻纤维水刺织物(海藻纤维含量为30％，织物的克重为30g/m2)的吸液凝胶时间，结果见表3。
表3实施例2制备的含海藻纤维水刺织物的吸液凝胶时间
从表3可以看出，样品a的吸液凝胶时间为62秒，其它样品的吸液凝胶时间为45秒左右，而市售含海藻纤维水刺织物(海藻纤维含量为30％，织物的克重为30g/m2)在5分钟的测试时间内未完全凝胶化。由此可见，采用本发明提供的能吸水凝胶化的含海藻纤维的水刺织物制成的医用敷料，可以快速吸收伤口渗出液，转变成透明的凝胶体，凝胶化的时间较短，止血快，方便伤口清理和护理，可用于外科创伤、烧烫伤以及其它急、慢性伤口的治疗。
实施例3
分别称取22公斤市售海藻酸钙纤维、23公斤铜氨纤维和55公斤天丝纤维，将三种纤维分别进行预开松，然后机械共混；将共混纤维进行精开松，然后喂入混开棉机处理，再喂入梳棉机进行梳理加工，输出得到混合均匀的纤维网；将纤维网喂入铺网机进行交叉铺网，然后由杂乱牵伸机对铺叠后的纤网进行多级小倍数牵伸，制得具有互穿网络结构的纤维网；采用浓度为7g/L的硫酸钠水溶液对纤维网进行高压水刺加固，制成克重为25g/m2的水刺非织造布；然后按照如下三种方式进行清洗：(1)采用蒸馏水超声清洗，然后热风干燥，得到样品a；(2)先采用蒸馏水超声清洗，再采用乙醇清洗，然后热风烘干，得到样品b；(3)依次浸轧浓度为40％的乙醇/水混合溶液、浓度为70％的乙醇/水混合溶液和无水乙醇，进行连续超声清洗，再采用热风烘干，得到样品c。
样品c的外观、手感以及吸水凝胶等各方面性能均较好，但是样品a和样品b的外观和手感等各方面和样品c有较大差异。样品a和样品b的布面结构致密，失去水刺非织造布的外观风格，和膜材料的外观风格更接近，且非常不平整，手感比较硬。
实施例3制备的三种样品的外观数码照片及SEM照片如图8所示。从图8可以看出，在清洗过程中发生，样品a和样品b中的海藻酸钠纤维发生溶胀变形，干燥后黏连在非织造布表面，甚至有部分海藻酸钠纤维发生溶解而冲洗流失，导致成品布的手感较硬，外观失去了水刺布的风格。
实施例4
分别称取28公斤市售海藻酸钙纤维和72公斤天丝纤维，将两种纤维分别进行预开松，然后机械共混；将共混纤维进行精开松，然后喂入混开棉机处理，再喂入梳棉机进行梳理加工，输出得到混合均匀的纤维网；将纤维网喂入铺网机进行交叉铺网，然后由杂乱牵伸机对铺叠后的纤网进行多级小倍数牵伸，制得具有互穿网络结构的纤维网；采用浓度为5g/L的硫酸钠水溶液对纤维网进行高压水刺加固，制成克重为28g/m2的水刺非织造布；然后按照如下四种方式进行清洗：(1)浸轧浓度为30％的乙醇/水混合溶液连续超声清洗，然后热风干燥，得到样品a；(2)浸轧浓度为50％的乙醇/水混合溶液连续超声清洗，然后热风干燥，得到样品b；(3)浸轧浓度为80％的乙醇/水混合溶液连续超声清洗，然后热风干燥，得到样品c；(4)浸轧无水乙醇溶液连续超声清洗，然后热风干燥，得到样品d；(5)依次浸轧浓度为30％的乙醇/水混合溶液、浓度为50％的乙醇/水混合溶液和无水乙醇，进行连续超声清洗，再采用热风烘干，得到样品e。
样品a，b和c的手感都比较硬，且布面不平整，没有水刺非织造布的外观风格。样品a，b和c三个对比，可以发现随着乙醇浓度的增加，布面的手感相对柔软，平整度改善。究其原因，是由于清洗后的样品a，b和c非织造布中的海藻酸钠纤维处于溶胀状态，干燥后纤维之间相互黏连成片，导致布面发硬。制备的含海藻纤维的水刺织物若保持水刺非织造布的风格，手感柔软，使用舒适，关键在于控制清洗后样品的含水率。
样品d和样品e的外观、手感以及吸水凝胶等各方面性能均较好，但是样品d的工艺对乙醇的消耗量非常大，导致成本增加。因此本发明采用浸轧清洗液超声清洗的工艺，并分三步实施，通过逐步提供清洗液中乙醇的浓度，进行梯度清洗，既可以保证清洗效果，同时可以减少乙醇的消耗量，降低生产成本。
实施例5
分别称取25公斤市售海藻酸钙纤维、75公斤壳聚糖纤维，将两种纤维分别进行预开松，然后机械共混；将共混纤维进行精开松，然后喂入混开棉机处理，再喂入梳棉机进行梳理加工，输出得到混合均匀的纤维网；将纤维网喂入铺网机进行交叉铺网，然后由杂乱牵伸机对铺叠后的纤网进行多级小倍数牵伸，制得五种面密度的具有互穿网络结构的纤维网；采用浓度为9g/L的硫酸钠水溶液对五种纤维网进行高压水刺加固，制成克重为分别为15、20、30、40和45g/m2的五种水刺非织造布；将制成的五种水刺非织造布依次浸轧浓度为50％的乙醇/水混合溶液、浓度为70％的乙醇/水混合溶液和无水乙醇，进行连续超声清洗；再采用热风烘干，得到五种含海藻纤维的水刺织物。按水刺织物的克重从低到高，依次命名为样品a、b、c、d和e。
实施例5主要研究了水刺非织造布的克重对制备的含海藻纤维的水刺织物的性能影响，采用实施例1的方法，测试实施例5制备的水刺织物的吸水量W和水刺织物中海藻酸钠纤维含量N，结果见表4。
表4实施例5制备水刺织物的性能
从表4可以看出，由于五种水刺织物中海藻酸钠纤维的含量一样，但是，随着克重的增加，水刺织物的吸水量逐渐增加。这是由于除了海藻酸钠纤维吸水凝胶之外，还有一部分水分吸收在纤维之间，水刺织物的克重越大，纤维密度越大，纤维之间吸收存储的水分越多，吸水量越大。当水刺织物的克重太大时，透气性变差，吸水后太沉重，敷用舒适性变差。综合考虑，本发明提供的一种能吸水凝胶化的含海藻纤维的水刺织物的制备方法，水刺织物的克重为20～40g/m2。
