医用棉纱布的羧甲基化改性

结果表 明：随着第一步烧碱浓度和第二步烧碱 与氯 乙酸的摩 尔比的增加 ，羧 甲基 化医用棉纱布 的取代度和吸水性
均呈现 明显 的上升趋势。 当第一步加碱 的烧碱 浓度 为２ ％ ０ ，烧碱 与氯 乙酸 的摩尔比为２７１ ．： 时，样 品的拉伸断裂强 力及伸长率上升到最大值 ，羧 甲基化 医用棉纱布表现 出良好 的柔韧性 ，同时也具 有较好 的透 气性。此 时，样 品的 取代度为０１ ，吸水率达到１ ０９ ％ ．７ ． ，纱布表面形成 了均匀有效 的水凝胶保护层。 ７ ８ 关键词 ：羧 甲基化；医用棉 纱布 ；湿性敷料 ；吸水性 中图分类号 ：Ｔ ４ ＋８ Ｑ ３２ ． ７ 文献标识码 ：Ａ 文章编号 ：１０ ～５ ６ （０ ２ ３ ０ ２ ５ ０ ９ １０２ １） —０ １ —０ ０
１ 实验 部 分
１１ 实验 材 料 、药 品及 仪 器 ．
材 料 ：医用 脱脂 棉纱 布 （ 支 ：２ ×２ 纬度 ：１０ ０ 根／０ 纱 １ １；经 ２ ×１０ １０ ｍｍ；规 格 ：１ ２ｃ ０ ； ０ｍＸ８ ｘ５０ｇ ｍ
康盛卫生用品有限责任公司 ） 。 药品： 氢氧 化钠 （ 析纯 ，国药 集 团化 学试 剂有 限公 司 ） 氯 乙酸 （ 分 、 分析纯 ， 津市 大茂化 学试 剂 厂 ） 天 。 仪器 ：Ｙ ０５ 电子式织物强力机 （ Ｇ ６Ｈ 莱州市电子仪器有限公司 ） Ｙ Ｐ Ｔ 、Ｘ — Ｒ 偏光显微镜 （ 浙江舜宇有限 责任公 司 ） Ｇ （ ） ６ —／ 、Ｙ Ｂ ４ １ Ｉ Ｄ 数字式织物透气量仪 （ 温州市大荣纺织仪器有 限公 司 ） 。
的Ｃ ｒｆ ｌ等 。 国内 ，北 京纺织 科学 研究 所 对水溶 性纤 维素 醚化 衍生 物用 于止 血材 料进 行 了大量 研 究 ，并 ｏ ｅ＠ ｎ ｅ
且通过抗菌改性 ，进一步拓展 了该类医用敷料的应用范围 ；秦益民等人在羧 甲基纤维素 ～ 医用敷料方面 进行 了探讨。随着人们生活水平的提高和我国医疗卫生条件的改善 ，Ｃ Ｃ Ｍ 医用敷料的需求 日益明显 ，进行 可控制备 以其取代度影响因素的研究显得尤为重要 ，但 由于 目前 国内外有关制备工艺研究 的相关报道很 少 。本文 采用 两步 加碱 水媒法 ，并通 过浸 轧 的方式 对 医用棉纱 布进 行羧 甲基 化改性 ，研究 了烧 碱浓 度 、烧 碱与氯乙酸的配 比对样品的取代度 、吸水性 、透气性和力学性能的影响，确定 了最佳工艺条件 ，为Ｃ Ｃ Ｍ 医 用敷料的推广应用奠定了理论基础。
由表 １ 知 ，样 品 的吸水 性随着 其取 代度 的提 高逐 渐增 强 ，当烧碱 浓度 为２ ｔ 可 ０ｗ． ，样 品的 吸水 率 为 ％时
１０ ８ 与处理前 的棉纱布相比， ７ ． ％， ９ 提高了３ ５ ；当烧碱浓度大于２ ｔ ．倍 ３ ５ ． ， ｗ ％时 样品的取代度为０ ８７ 样 ．７， ３ 品已经无 法保持棉纱 布的原貌 ，其 中大部分溶解 在水 中 ，其余 部分 以絮状 形式分散 。根据美 国专利 Ｗ０ ３ ２７ ， ９／ ２５ 羧甲基纤维素医用敷料 的取代度范围通常处于０ — ． １ ． ０ 之间 ， ２ ５ 才能保证其经过润湿后结构完整 并且 具有 良好 的吸水 性 。
Ｎ＝ｍ－ ） （ ｍｏｍ口 ／ １ ． 力 学性 能 ．３ ３ （ ３）
采用 电子式 织 物强力 机对 试样 进行 拉伸 断裂 性能 测试 ，样 品裁剪成 拆边 纱 条样 ，尺 寸为５ ｉ ０ ０ ｍＸ１０ ｈ ｍ ｍ，夹持 长度 为５ ｍ，拉 伸速 度为 １０ｍ ／ ｉ。 ０ｍ ０ ｍ ｍｎ
比来考 察其 对样 品取代 度 、吸水性 和力 学性 能 的影 响 。
（０ ｎ 一醚化 （０ ， 一 中和 （ Ｎ酸 ， ０ 精 ） １ ） ｍｉ ７ ５ ｈ） ２ ｍＥ ６ ｍ —洗 涤 （０ Ｊ ４ 嘴 精 ） １ ｋ， ０ ｍＩ ｍ —哄 干 （０ ｏ 。 ７ Ｃ）
通 过改变 烧碱 的浓 度 （ ％、１ ％、１％、２ ％、２ ％、３ ％ ） 整烧碱 与氯 乙酸 的摩 尔 比 （ ． １ ：、 ５ ０ ５ ０ ５ ０ 、调 １ ：、２１ ７
（ 武汉纺织大学 新型纺织材料绿色加工及其 功能化教育部重点实验室 ，湖北 武汉 ４ ０７ ） ３０３
摘
要 ：采用两步加碱水媒 法，并通过浸轧 的方式对 医用棉纱布进行羧 甲基化改性 ，制备 高吸水性 医用敷料 。考
察 了烧碱浓度 、烧碱 与氯 乙酸 的配 比对样 品的取代度 、吸水性 、 气性和 力学性能的影 响，确定 了最佳 工 Ｚ条件 。 透 －
・ 通讯作者 ：朱平 （ ９７ ，男 ，教授，湖北省 “ １５一） 楚天学者” ，研究方向：功能纤维及功能纺织品． 基金 项 目：围家 自然科 学 基金 资助项 目 （ １７ １２ ，湖北 省 自然科学 基金 重点 项 目 （ ０９ Ｄ ０ ３ ５０ ３２ ） ２０ Ｃ Ａ ３ ）
第 ３ 期
如果取代 程 度太高 ，纤 维在 吸收 伤 口渗 出液 时会 溶解 因此 ，我 们进行 了医用纱 布 羧 甲基 化处 理工 艺优 。
化 的研究 。
２１ 烧 碱 浓度 的 影 响 ．１ ．
两 步加碱 法制 备工艺 中 ，第 一 步加入 烧碱 ，烧碱 与纤 维素 反应 首先 生成碱 纤维 素 ，主要起 到促 进纤维
（ ） １
（ ２）
１３ 性 能 测试 ．
１ ． 取代度 ．１ ３
称取约１ 试样 ，精确至０ ｇ ｇ ．ｍ ，置于蒸发皿中，在电炉上炭化至不 冒烟 ，放Ａ３ ０ ｏ高温炉 ，升温至 ２ ０ Ｃ ７０ ℃ ±２ ｃ，保温 １ ｉ，关 闭 电源 ，冷却 至２ ０ ｃ以下 ，移人 ２０ｍＬ 杯 内 ，加 １０ｍ 水 和５ ０ ５ｃ ５ ｎ ａ ｒ Ｏ ｃ ５ 烧 ０ Ｌ ０ｍＬ± ０５ Ｌ ． 硫酸标准滴定溶液 ， ０ｍ 将烧杯置于电炉上加热 ， 缓缓沸腾１ ｉ，加２ ３ ０ ｎ ｍ — 滴甲基红指示液 ，冷却 ，用
润 的环境 ，有 利于 伤 口的愈合 。
目 ，国内外关于天然纤维素类纺织品进行部分羧甲基化改性处理 ， 前 用以制备医用敷料方面的研究多 见于专利报到Ｈ 。已有商品牌号的羧甲基化医用敷料有Ｃ ｎａ ｅ公司￣Ａ ｕｃｌ￣Ｄ ｏ ｅ ｏ ｐ ｓ ｏｖＴ ｅ ｑ ａｅ ＇ ｕｄｒ 、Ｃ ｌ ｌ ｔ ｌ ｌ ｍ ｏ ａ 公司
第２ ５卷 第 ３期
２ ２ 年 ０ 月 ０１ ６
武
汉
Hale Waihona Puke 纺织大学
学
报
Ｖ＿ ． ５ Ｎｏ ３ ｏ ２ ． 】
Ｊｕｎ． ２０ １２
Ｊ Ｕ ＲＮ Ａ Ｌ ＯＦ Ｏ Ｗ ＵＨ Ａ Ｎ ＴＥＸ ＴＩ ＵＮ Ｉ ＬＥ ＶＥＲＳＩ ＴＹ
医用棉 纱 布 的羧 甲基 化 改性
张楠楠 ，赵瑾朝 ，张传 杰 ，冉建华 ，朱 平
氢氧 化钠 标准滴 定溶 液滴 定 至红色恰 褪 。
１３２ 吸 水 性 ．．
取一 定量 的试样 并称 重（ ，室温放 人蒸 馏水 中 ，试样 必须 浸没 达到 充分 润湿 ，１ｈ 蚴） 后取 出 ，在 自然状 态下 排水 ２ ３ｍｎ — ｉ。再将 试样 放人 离心 机（ 为３ ０ ｍｎ脱 水４ ５ｒｎ 转速 ５０ｒ ｉ） ／ — ｉ，取 出试 样 ，迅速 称重 （ 。试 样 的 ａ 吸水 性用 吸水率 朦 示 ｒ ｓ 。
２ ：、２ ：、３１ 制备不同取代度的羧 甲基纤维素织物 。反应方程式如下所示 ： ． １ ． １ ：） ３ ７
【６ ２ Ｈ ３＋ Ｎ Ｏ － ［６ Ｔ ２ Ｈ） Ｎ ］ ｉ ０ ＣＨ ０ （ ） ｎ ａ Ｈ － ＣＨ Ｏ （ ２ ａ ＋ｎ ２ Ｏ ］ ＊ Ｏ Ｏ ｎ ｌ ［ ： Ｈ ｚ Ｎ ］ ｎ １Ｈ２Ｏ Ｎ － ＣＨｖ２ ＨＩ Ｃ ２ Ｏ Ｎ ］ Ｎ Ｃ ＣＨ ０ （ ） ａ ＋ ＣＣ Ｃ Ｏ ａ ＊［６ Ｏ （ ） Ｈ Ｃ Ｏ ａ ＋ｎ ａ １ ０ Ｏ － Ｏ ２ ０ ．
新型医用敷料的发展起源于 １６ 年 Ｇ ｒｅ ． ｎ ｒ ９２ ｏ Ｗｉ ｅ 博士提出的 “ ｇＤ ｔ 湿润环境愈合理论”，与传统的干 性敷料 （ 如脱脂棉纱 ） 相比，湿性敷料能够让受伤创面保持在潮湿环境 中，改善创面的微环境 ，抑制细菌 的生长 ， 加速伤 口的愈合 ，并且不会造成伤 口粘连 ， 从而缓解患者在换药时的痛苦Ⅲ 。早在 １８ 年 ，市场 ９９ 上就 出现 了具有上述功能的海藻酸盐创面敷料 ，但这类敷料的成本高 ，市场价格贵 ，大部分产品出口到 欧美市场 ，在国内市场较难推广使用 。纤维素是 自 然界存量最丰富的天然高分子材料 ，具有来源广泛 、 价 格低廉 、良好 的生 物相容性和可 降解 性等优异性 能 ，将其进行羧 甲基化改性后 ，制备羧 甲基纤维素 （ ａ ｏｖ ｅ ｖ ｔ ｅｕ ｓ，Ｃ Ｃ）医用敷料 ，能够吸收高于 自身多倍 的液量 并形成水凝胶 ，营造湿 ｃｒ ｘｍ ｔ ｌｅ ｃｌ ｌ ｅ Ｍ ｈ ｈ ａ ｄ ｌｏ ，
溶胀以及破坏棉纤维晶区的作用 ， 有利于第二步醚化反应的进行。同时 ， 采用浸轧的方式通过外力作用将 烧碱压入纤维内部 ，能够促进碱液 的渗透和扩散 ，进一步提高碱液处理的效果 。 表１ 为不 同浓度 烧碱溶 液处 理后 样 品的性 能测试 数 据结果 。 表 １ 从 中可 以看 出 ， 随着 烧碱 溶液 浓度 升高 ， 样 品取代 度逐 渐提 高 。随着 烧碱 溶液 浓度 的升 高 ，碱 分子在 棉纤 维 中的渗 透和膨 润会 呈现 由晶胞 间向 晶胞 内过渡的反应趋势 。当碱溶液浓度达到ｌ— ９ ｔ ３ １ ． ｗ ％时，碱分子渗入纤维素晶胞内部 ，一方面会扩大晶胞 内 纤维素大分子链 间距 ； 另一方面与纤维素反应形成碱纤维素晶体结构 ， 从而改变 了原有的纤维素晶体结构 ， 此 时 ，纤 维素 与碱 分子充 分反应 ，纤 维素溶 胀程 度 达到最 大 ，有利 于后续 醚化 反应 的充 分进行 ，从 而进一 步提 高产 物 的取代 度 。
１ ４
武
汉
纺
织
大
学
学
报
从表１ 可以看出，随着碱溶液浓度的升高，样品的经向、纬向的断裂强力和断裂伸长率均呈现先升高 后降低的趋势。当烧碱浓度为１ ｗ． ５ｔ ％，经向、纬向断裂强力达到最大值 ， 继续升高烧碱浓度至２ ｗ． ， Ｏｔ ％时 其值略有降低。经向、纬向断裂伸长率分别在烧碱浓度为２ ｔ ０ ． ｗ ％和１ ｔ ５ ． ｗ ％时达到峰值 。碱溶液处理后 ， 纱布的结构变得致密 ，有利于消除棉纤维中弱点 ，减少应力集中，从而提高纤维的力学性能”。另外 ，碱 化过程 中纤维素大分子问的氢键和分子间作用力受到破坏 ， 而且醚化后形成 的羧甲基的空间位阻较大削弱 了纤维大分子问的作用力 ，随着碱浓度和取代度的升高 ， 这种作用越明显 ，从而造成纱布强力的下降。 综合羧 甲基化后纱布的各项性能 ， 本文选取的碱浓度为２ ｔ 并通过进一步改变烧碱与氯 乙酸的配 ０ ． ｗ ％，
１ ． 透 气性 ．４ ３
采用 数 字式织 物透气 量 仪对试 样进 行透 气性 能测 试 ，选 用 ０号 喷嘴 ，调整 压差 为 １０Ｐ 。 ７ ０ ａ
２ 实验 结 果 与讨 论
２１ 制 备 工 艺 的优 化 ．
羧甲基纤维素作为医用敷料使用时， 需要具备高吸水性 ， 同时保持纤维状结构 ， 其取代度通常小于０ ， ． ５
张楠楠 ，等 ：医用棉纱布的羧甲基化改性
１ 医用棉纱布 的羧 甲基化改性 ． ２
采用两步加碱水媒法，并通过浸轧工艺对医用棉纱布进行羧甲基化改Ｉ处理 ， 生 具体步骤见制备工艺流程如 下： 烧碱溶液处理 （ 二浸二轧， 轧余率２ｏ 轧速６ ｍｎ 一常温下堆Ｎ１ ｍｎ ４％， ．ｒ ｉ） ６ｒ ｄ ５ ｉ —烧碱， 氯乙酸混合溶液浸泡