一种应用于成人纸尿裤的吸水材料及其制备方法与流程

1.本发明属于吸水材料制备技术领域，具体涉及一种应用于成人纸尿裤的吸水材料及其制备方法。


背景技术：

2.成人纸尿裤是一次性使用的纸类尿失禁用品，成人护理产品之一，主要适用于失禁成人使用的一种抛弃式的尿裤。成人纸尿裤的主要性能为吸水量，这主要取决于绒毛浆和高分子吸水剂的量。
3.目前成人纸尿裤用吸水材料一般以聚丙烯酸类的合成聚合物为主，由含强亲水性基团的丙烯酸、丙烯酰胺单体聚合并适度交联形成三维网状结构，可通过水合作用迅速地吸收自身质量十几倍乃至上千倍的水而呈凝胶状，这类材料具有吸收容量大、吸收速度快、保水能力强、无毒无味等优异性能，是一般材料难以比拟的。
4.目前高吸水树脂的制造与生产技术主要有水溶液聚合反应，反相乳液聚合反应，乳液聚合反应，或将单体喷洒涂覆于各种纤维基质表面进行聚合反应。由于上述各种方法均使用不饱和烯烃类单体如丙烯酸类化合物，在制备的高吸水树脂中存在单体、交联剂残留量过高的问题，需要通过水解的方式将其去除，不仅步骤繁琐而增加生产成本，如中国专利cn107474170b公开了一种抗吸湿结团的高吸水树脂的制备方法，包括如下步骤：将丙烯酸、水和交联剂混合后通氮除氧，再加入引发剂，直至温度不上升，然后保温，得到产物；将所得产物进行处理，得到树脂颗粒；向所述树脂颗粒中加入增强剂粉末混合均匀，再加入表面交联液搅拌均匀，于120-200℃保温，得到所述高吸水树脂，该专利采用水溶液聚合反应制备高吸水树脂，存在单体、交联剂残留率较高的问题，而高残留量不仅导致树脂吸水能力下降，且有害于皮肤健康，影响所得纸尿裤的整体品质，因此，有必要提供一种低残留应用于成人纸尿裤的吸水材料。


技术实现要素：

5.针对目前成人纸尿裤用吸水材料中单体和交联剂残留率高，而影响使用者皮肤健康的问题，本发明提供一种用于成人纸尿裤的吸水材料及其制备方法，摒弃传统交联剂的使用，引入淀粉基交联剂，不仅能够发挥共聚交联作用，还能够通过氢键等相互作用稳定丙烯酸单体，减少丙烯酸单体的析出，更重要的是，该淀粉基交联剂分子中含有多个羰基、氨基，能够与尿液中的异味气体(氨、硫化氢)反应，发挥除臭作用。
6.本发明的目的在于提供一种应用于成人纸尿裤的吸水材料。
7.本发明的另一目的在于提供上述吸水材料的制备方法。
8.本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
9.一种应用于成人纸尿裤的吸水材料的制备方法，包括以下步骤：
10.将丙烯酸和去离子水按照质量比1：1-4混合，加入氢氧化钠溶液进行中和，中和度为60-80％，之后加入淀粉基交联剂、引发剂混合均匀后加入绒毛浆混合均匀，氮气保护下，
温度30-50℃下引发聚合反应3h得到凝胶，将凝胶破碎在100-120℃下烘干至水分含量≤5％，粉碎、筛分，得到所得用于成人纸尿裤的吸水材料。
11.作为本发明的一种优选技术方案，淀粉基交联剂用量为丙烯酸质量的6-8％，引发剂用量为丙烯酸质量的0.05-0.15％，绒毛浆用量为丙烯酸质量的0.5-3％。
12.作为本发明的一种优选技术方案，淀粉基交联剂通过以下步骤制成：
13.步骤s1、将木薯淀粉分散于去离子水中形成悬浮液，加入溴化钠和盐酸羟胺，控制温度0-5℃，调节ph为8.0-8.5，滴加nac l o溶液，滴加结束后，恒温搅拌反应10h，反应结束后，调节ph为6-7，将反应产物倒入其体积2-4倍甲醇中析出，过滤，滤饼用甲醇和去离子体积比80：20组成的混合液洗涤直至洗涤液无氯离子为止，冷冻干燥，得到氧化淀粉；
14.步骤s2、将氧化淀粉加入去离子水分散均匀，升温至70℃搅拌5-10min后降温至50℃，滴加水杨醛衍生物的无水乙醇溶液，滴加结束后，用乙酸调节ph为5，氮气保护下，搅拌反应10h，反应结束后，用2mol/l浓度naoh溶液调节ph为7，将反应产物倒入其体积4-8倍甲醇中析出，滤饼用甲醇洗涤，50℃下干燥至恒重，得到所述淀粉基交联剂。
15.作为本发明的一种优选技术方案，步骤s1中木薯淀粉、去离子水、溴化钠、盐酸羟胺和naclo的用量比为20g：100ml：2.1-2.4g：0.24g：1.45-1.68mol，naclo溶液的质量分数为50-60％，调节ph时采用2mol/l浓度hcl溶液和2mol/l浓度naoh溶液。
16.作为本发明的一种优选技术方案，步骤s2中氧化淀粉、去离子水和水杨醛衍生物的用量比为10g：100ml：4-6g，水杨醛衍生物的无水乙醇溶液由水杨醛衍生物和无水乙醇按照用量比1g：5-8ml组成。
17.本技术以naclo为氧化剂，在溴化钠助剂作用下，采用盐酸羟胺调节淀粉的氧化反应，在温和条件下，得到高羰基氧化度的氧化淀粉，之后利用羰基与氨基之间的缩合反应，在氧化淀粉上引入水杨醛衍生物，得到淀粉基交联剂，为生物基高分子材料；以其作为交联剂使用，一方面避免小分子交联剂的引入，造成残留、析出引起使用者皮肤受损，另一方面氧化淀粉自身含有丰富的羰基，通过化学接枝水杨醛衍生物，引入了活性氨基、酚羟基和不饱和双键，赋予淀粉基交联剂优异的除臭性能，除臭机理解释如下：丰富氨基的引入，能够使h2s气体与空气的氧气发生反应，具体为r-nh2+h2s
→
r-nh
3+
+sh-，2r-nh2+sh-+2o2+h
20→
2r-nh
3+
+so4
2-+oh-,r-nh
3+
+oh-→
r-nh2+h2o，从而达到消除硫化氢异味的目的，且存在r-nh2+4nh3+3o2→
r-nh2+2n2+6h2o，从而达到消除氨气异味的目的，且羰基和酚羟基均能够与氨气等臭味物质反应，生产无臭物质，解决纸尿裤吸收尿液后异味大的问题。
18.作为本发明的一种优选技术方案，水杨醛衍生物通过以下步骤制成：
19.将3-烯丙基水杨醛加入无水乙醇中，搅拌升温至70℃，滴加三-(2-氨基乙基)胺的无水乙醇溶液，滴加完毕后，保温搅拌反应3h，冷却至室温，减压蒸馏去除无水乙醇，得到水杨醛衍生物，3-烯丙基水杨醛和三-(2-氨基乙基)胺的摩尔比为1：1，以无水乙醇为溶剂，使3-烯丙基水杨醛和三-(2-氨基乙基)胺发生席夫碱反应，得到含有两个端氨基、酚羟基和烯丙基的水杨醛衍生物。
20.作为本发明的一种优选技术方案，引发剂为过硫酸钾、过硫酸钠和过硫酸铵中的一种或几种组成。
21.一种应用于成人纸尿裤的吸水材料，由上述制备方法制备而成。
22.本发明的有益效果：
23.本发明提供一种用于成人纸尿裤的吸水材料及其制备方法，摒弃传统交联剂的使用，引入淀粉基交联剂，不仅能够发挥共聚交联作用，还能够通过氢键等相互作用稳定丙烯酸单体，减少丙烯酸单体的析出，避免残留单体和小分子交联剂对皮肤产生伤害，更重要的是，该淀粉基交联剂分子中含有多个羰基、氨基，能够与尿液中的异味气体(氨、硫化氢)反应，解决纸尿裤吸收尿液后异味大的问题。
具体实施方式
24.下面将结合本发明实施例，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。
25.实施例1
26.一种水杨醛衍生物，通过以下步骤制成：
27.将0.1mol 3-烯丙基水杨醛加入200ml无水乙醇中，搅拌升温至70℃，滴加由0.1mol三-(2-氨基乙基)胺和150ml无水乙醇组成的溶液，滴加完毕后，保温搅拌反应3h，冷却至室温，减压蒸馏去除无水乙醇，得到水杨醛衍生物。
28.实施例2
29.一种淀粉基交联剂，通过以下步骤制成：
30.步骤s1、将20g木薯淀粉分散于100ml去离子水中形成悬浮液，加入2.1g溴化钠和0.24g盐酸羟胺，控制温度0℃，调节ph为8.0，滴加含有1.45mol naclo的naclo溶液，滴加结束后，恒温搅拌反应10h，反应结束后，调节ph为6，将反应产物倒入其体积2倍甲醇中析出，过滤，滤饼用甲醇和去离子体积比80：20组成的混合液洗涤直至洗涤液无氯离子为止，冷冻干燥，得到氧化淀粉，naclo溶液的质量分数为50％，调节ph时采用2mol/l浓度hcl溶液和2mol/l浓度naoh溶液；
31.步骤s2、将10g氧化淀粉加入100ml去离子水分散均匀，升温至70℃搅拌5min后降温至50℃，滴加含有4g水杨醛衍生物的水杨醛衍生物无水乙醇溶液，滴加结束后，用乙酸调节ph为5，氮气保护下，搅拌反应10h，反应结束后，用2mol/l浓度naoh溶液调节ph为7，将反应产物倒入其体积4倍甲醇中析出，滤饼用甲醇洗涤，50℃下干燥至恒重，得到所述淀粉基交联剂，水杨醛衍生物无水乙醇溶液由水杨醛衍生物和无水乙醇按照用量比1g：5ml组成。
32.实施例3
33.一种淀粉基交联剂，通过以下步骤制成：
34.步骤s1、将20g木薯淀粉分散于100ml去离子水中形成悬浮液，加入2.4g溴化钠和0.24g盐酸羟胺，控制温度5℃，调节ph为8.5，滴加含有1.68mol naclo的naclo溶液，滴加结束后，恒温搅拌反应10h，反应结束后，调节ph为7，将反应产物倒入其体积4倍甲醇中析出，过滤，滤饼用甲醇和去离子体积比80：20组成的混合液洗涤直至洗涤液无氯离子为止，冷冻干燥，得到氧化淀粉，naclo溶液的质量分数为60％，调节ph时采用2mol/l浓度hcl溶液和2mol/l浓度naoh溶液；
35.步骤s2、将10g氧化淀粉加入100ml去离子水分散均匀，升温至70℃搅拌10min后降温至50℃，滴加含有6g水杨醛衍生物的水杨醛衍生物无水乙醇溶液，滴加结束后，用乙酸调
节ph为5，氮气保护下，搅拌反应10h，反应结束后，用2mol/l浓度naoh溶液调节ph为7，将反应产物倒入其体积8倍甲醇中析出，滤饼用甲醇洗涤，50℃下干燥至恒重，得到所述淀粉基交联剂，水杨醛衍生物无水乙醇溶液由水杨醛衍生物和无水乙醇按照用量比1g：8ml组成。
36.实施例4
37.一种应用于成人纸尿裤的吸水材料的制备方法，包括以下步骤：
38.将20g丙烯酸和64.4g去离子水混合，加入15.6g 50wt％氢氧化钠溶液进行中和，中和度为70％，之后加入实施例2的淀粉基交联剂、引发剂混合均匀后加入绒毛浆混合均匀，氮气保护下，温度30℃下引发聚合反应3h得到凝胶，将凝胶破碎在100℃下烘干至水分含量≤5％，粉碎、筛分，得到所得用于成人纸尿裤的吸水材料。
39.其中，淀粉基交联剂用量为丙烯酸质量的6％，引发剂用量为丙烯酸质量的0.05％，绒毛浆用量为丙烯酸质量的0.5％，引发剂为过硫酸钾。
40.实施例5
41.一种应用于成人纸尿裤的吸水材料的制备方法，包括以下步骤：
42.将30g丙烯酸和50g去离子水混合，加入20g 50wt％氢氧化钠溶液进行中和，中和度为60％，之后加入实施例2的淀粉基交联剂、引发剂很混合均匀后加入绒毛浆混合均匀，氮气保护下，温度40℃下引发聚合反应3h得到凝胶，将凝胶破碎在110℃下烘干至水分含量≤5％，粉碎、筛分，得到所得用于成人纸尿裤的吸水材料。
43.其中，淀粉基交联剂用量为丙烯酸质量的7％，引发剂用量为丙烯酸质量的0.1％，绒毛浆用量为丙烯酸质量的1％，引发剂为过硫酸钠。
44.实施例6
45.一种应用于成人纸尿裤的吸水材料的制备方法，包括以下步骤：
46.将25g丙烯酸和56.9g去离子水混合，181g 50wt％加入氢氧化钠溶液进行中和，中和度为65％，之后加入实施例3的淀粉基交联剂、引发剂很混合均匀后加入绒毛浆混合均匀，氮气保护下，温度50℃下引发聚合反应3h得到凝胶，将凝胶破碎在120℃下烘干至水分含量≤5％，粉碎、筛分，得到所得用于成人纸尿裤的吸水材料。
47.其中，淀粉基交联剂用量为丙烯酸质量的8％，引发剂用量为丙烯酸质量的0.15％，绒毛浆用量为丙烯酸质量的3％，引发剂为过硫酸钾和过硫酸钠按照质量比1：1组成。
48.对比例1
49.与实施例4相比，将实施例4中淀粉基交联剂替换成为n，n-亚甲基双丙烯酰胺，其余原料及制备过程同实施例4。
50.对实施例4-实施例6和对比例1进行性能测试，测试内容如下：
51.一、按照标准gb/t22905-2008《纸尿裤高吸收性树脂》检测吸收倍率、保水倍率、0.3ps i加压吸收、通液性；
52.二、分别称取1g实施例4、实施例5、实施例6和对比例1所得吸水材料置于250ml锥形瓶中，瓶中装有200g0.9wt生理盐水，加入磁力棒于600转/分钟旋蒸1h，然后沉淀5mi n，取上层液进行液相色谱检测，并计算单体残留量；
53.三、对氨的除臭效果测试：取4个10ml比色管，分别加入100mg/kg的氨水溶液1ml，将实施例和对比例所得1g吸水材料装入小布袋中，分别塞住比色管口，同时设置不加吸水
材料的空白对照组，分别于24小时后测定比色管中残留的氨含量，并计算除臭率；
54.四、对硫化氢的除臭效果测试方法为：取4个10ml比色管，分别加入100mg/kg的硫氢酸溶液1ml，将实施例和对比例所得1g吸水材料装入小布袋中，分别塞住比色管口，同时设置不加吸水材料的空白对照组，分别于24小时后测定比色管中残留的氨含量，并计算除臭率；
55.结果如表1所示：
56.表1
57.项目实施例4实施例5实施例6对比例1吸收倍率(g/g)64656760保水倍率(g/g)394245360.3psi加压吸收(g/g)34363731通液性(s)30252438单体残留量(ppm)18131035氨除臭率(％)68717515硫化氢除臭率(％)5963678
58.由表1可以看出，相比例1而言，实施例4-6所制备的吸水材料不仅具有良好的吸收性能、低残留，并且还具有优异的除臭性能，非常适用于成人纸尿裤的制备。
59.需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
60.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

技术特征：
1.一种应用于成人纸尿裤的吸水材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：第一步、将氧化淀粉加入去离子水中，70℃搅拌5-10min后降温至50℃，滴加水杨醛衍生物的无水乙醇溶液，滴加结束后，用乙酸调节ph为5，氮气保护下，搅拌反应10h，得到淀粉基交联剂；第二步、将丙烯酸和去离子水按照质量比1：1-4混合，加入氢氧化钠溶液进行中和，中和度为60-80％，之后加入淀粉基交联剂、引发剂混合均匀后加入绒毛浆混合均匀，氮气保护下，温度30-50℃下引发聚合反应3h得到凝胶，将凝胶破碎，100-120℃下烘干至水分含量≤5％，粉碎、筛分即可。2.根据权利要求1所述的一种应用于成人纸尿裤的吸水材料的制备方法，其特征在于，氧化淀粉、去离子水和水杨醛衍生物的用量比为10g：100ml：4-6g，水杨醛衍生物的无水乙醇溶液由水杨醛衍生物和无水乙醇按照用量比为1g：5-8ml组成。3.根据权利要求1所述的一种应用于成人纸尿裤的吸水材料的制备方法，其特征在于，淀粉基交联剂用量为丙烯酸质量的6-8％，引发剂用量为丙烯酸质量的0.05-0.15％，绒毛浆用量为丙烯酸质量的0.5-3％。4.根据权利要求1所述的一种应用于成人纸尿裤的吸水材料的制备方法，其特征在于，氧化淀粉通过以下步骤制成：将木薯淀粉分散于去离子水中形成悬浮液，加入溴化钠和盐酸羟胺，控制温度0-5℃，调节ph为8.0-8.5，滴加naclo溶液，滴加结束后，恒温搅拌反应10h，反应结束后，调节ph为6-7，将反应产物倒入其体积2-4倍甲醇中析出，过滤，滤饼用甲醇和去离子体积比80：20组成的混合液洗涤直至洗涤液无氯离子为止，冷冻干燥，得到氧化淀粉。5.根据权利要求4所述的一种应用于成人纸尿裤的吸水材料的制备方法，其特征在于，木薯淀粉、去离子水、溴化钠、盐酸羟胺和naclo的用量比为20g：100ml：2.1-2.4g：0.24g：1.45-1.68mol，naclo溶液的质量分数为50-60％。6.根据权利要求1所述的一种应用于成人纸尿裤的吸水材料的制备方法，其特征在于，水杨醛衍生物通过以下步骤制成：将3-烯丙基水杨醛加入无水乙醇中，搅拌升温至70℃，滴加三-(2-氨基乙基)胺的无水乙醇溶液，滴加完毕后，保温搅拌反应3h，冷却至室温，减压蒸馏去除无水乙醇，得到水杨醛衍生物。7.根据权利要求6所述的一种应用于成人纸尿裤的吸水材料的制备方法，其特征在于，3-烯丙基水杨醛和三-(2-氨基乙基)胺的摩尔比为1：1。8.一种应用于成人纸尿裤的吸水材料，其特征在于，由权利要求1-7任意一项所述制备方法制备而成。

技术总结
本发明公开了一种应用于成人纸尿裤的吸水材料及其制备方法，属于吸水材料制备技术领域，包括以下步骤：将氧化淀粉加入去离子水中，70℃搅拌后降温至50℃，滴加水杨醛衍生物的无水乙醇溶液，滴加结束后，用乙酸调节pH为5，氮气保护下，搅拌反应10h，得到所述淀粉基交联剂；将丙烯酸和去离子水混合，加入氢氧化钠溶液进行中和，中和度为60-80％，之后加入淀粉基交联剂、引发剂混合均匀后加入绒毛浆混合均匀，氮气保护下，温度30-50℃下引发聚合反应3h得到凝胶，将凝胶破碎在100-120℃下烘干至水分含量≤5％，粉碎、筛分即可，本发明所得吸水材料不仅具有良好的吸收性能、低残留，还具有优异的除臭性能。优异的除臭性能。


技术研发人员：窦克俊 王雪玲
受保护的技术使用者：安徽舒源妇幼用品有限公司
技术研发日：2023.05.09
技术公布日：2023/8/4