本发明属于卫生吸收材料制备领域，具体涉及一种经血吸收材料。
背景技术：
现有以吸收经血为目的的卫生用品例如卫生巾、卫生护垫、经期裤等，大多采用以木浆纤维、高分子吸收树脂单独构成或者以混合形式组成的吸收体，贴身穿着舒适性不佳，在使用过程中容易出现结团、硬化等现象。
考虑到经血吸收卫生用品贴身穿着的要求，柔软、轻薄透气的多孔吸收泡沫显然是一种更优的吸收结构形式；较多研究团队在探索以丙烯酸类单体为原料、聚合合成一种具有高效吸收能力的连续型泡沫材料；国内外部分团队在这一领域已经取得重大进展，例如2007.03.14公开的专利“由高内相乳液来制备泡沫材料”（埃里克·p·格兰伯格等人，cn1930222a），2014.07.23公开的专利“吸水性丙烯酸酯泡沫材料及其制备方法和应用”（林艳芬，cn103936918a），2017.05.10公开的专利“与聚氨酯泡沫相关联的高内相乳液泡沫”（w·m·小哈伯德，cn106659816a）等，均提到了以丙烯酸酯类单体为主要原料、通过高内相乳液模板法来制备多孔吸收性泡沫材料，应用于经血吸收卫生用品领域。
但是现在已公开的以丙烯酸酯类单体为主要原料、通过高内相乳液模板法来制备的泡沫材料，均存在以下明显缺陷：
第一，受到丙烯酸类高分子交联结构的限制，丙烯酸酯泡沫材料拉伸强度低，最大拉伸力仅为8.2-10.5n，在泡沫材料工业化生产实现过程中和下游卫生用品生产制造过程中极易发生断裂，生产效率低下，材料报废率高，经济效益差；
第二，受到高内相乳液模板法制备工艺的限制，丙烯酸酯类单体与交联剂交联聚合形成多孔结构时，亲水官能团主要向泡沫材料孔内分布，材料外表面亲水官能团不足且不具有类似于高分子吸水树脂的支链舒展延长特性，液体受到表面张力影响，浸润性和渗透性差，导致在卫生用品实际使用中液体吸收速率较低，同样单位重量材料对经血模拟液吸收时间指标和对生理盐水吸收时间指标均超过含有高分子吸水颗粒吸收材料一倍以上；
第三，经血组成成分较为复杂，既包含有游离的血细胞，也包含有集聚成块的血细胞和其他生理组织，已公开的泡沫材料对游离的血细胞有一定的吸收作用，然而因为不具备纤维性材料的结构特性、对结块的血细胞和较大的生理组织无法吸收，只能任其吸附在材料表面，不能充分达到经血吸收性卫生用品的吸收要求；
第四，现在已公开的泡沫材料在受到压力挤压时，回渗量较高。
因此，对现有基于高内相乳液模板法制备丙烯酸泡沫材料的技术进行技术改良，开发一种既能充分发挥丙烯酸酯类泡沫材料质地柔软和吸收倍率高的优良特性，又能克服泡沫材料工业化生产机械性能差、吸收速率低、无法吸收结块血细胞和较大生理组织、压力回渗量高等缺陷，同时具备更好经济性的新型经血吸收材料具有重要意义。
技术实现要素：
本发明的目的是为了解决上述基于高内相乳液模板法制备丙烯酸泡沫吸收材料的技术不足，提供一种既能充分发挥丙烯酸酯类泡沫质地柔软和吸收倍率高的优良特性，又能克服泡沫材料工业化生产机械性能差、吸收速率低、无法吸收结块血细胞和较大生理组织、压力回渗量高等缺陷，同时具备更好经济性的新型经血吸收材料。
本发明的另一个目的是提供由本发明得到的经血吸收材料在卫生用品领域中的应用。
本发明所述的经血吸收材料主要制备方法如附图1所示，具体步骤如下：
s1.配制油相体系、水相体系和引发剂溶液：其中油相体系包括以质量计55-75%丙烯酸单体、20-35%的丙烯酸酯类交联剂、5-15%的乳化剂和2-5%的助乳化剂，在配制时先以丙烯酸酯类单体加热至60摄氏度，先后将助乳化剂、乳化剂溶解于丙烯酸单体油中，再加入交联剂并充分搅拌、冷却；水相体系包括质量分数为2%-3.5%的电解质和0.1-0.8%的丙烯酸钠，并将ph值调节至6.1-6.3，其中丙烯酸钠溶液由丙烯酸水溶液和氢氧化钠水溶液经过中和反应制得；引发剂溶液为质量分数为2.5%-5%的过硫酸盐溶液；
s2.将上述步骤所提到的油相体系、水相体系和引发剂溶液按照1:40-75:3的比例加注至本发明所采用的乳化工艺装置（如图2所示），进行乳化制成高内相乳液；
s3.将上述步骤所制得的高内相乳液，通过本发明所采用的一种连续固化、洗涤和干燥工艺及装置（如图3所示），首先涂布于经过放卷和整理的基层材料表面，部分乳液会渗透至基层材料中，涂层乳液厚度为2-6.5mm，并覆盖上另一层非织造布，之后经过高温蒸汽处理，高内相乳液在引发剂作用下发生热固化聚合并与基层材料和非织造布的部分纤维交融固化形成交联结构；接着，经过固化后的半成品复合材料在与水相成分相同的溶液中陆续经过3次往复的浸润洗涤和挤压脱水之后，进行热风高温烘干，形成成品材料；其中为了保护作为扩散吸收层和基底层的非织造布中纤维网层结构，烘干温度设定为110-125摄氏度。
所述丙烯酸酯类单体包括丙烯酸-2-乙基己酯、丙烯酸月桂酯、丙烯酸十四烷基酯、甲基丙烯酸-2-乙基己酯、甲基丙烯酸月桂酯、甲基丙烯酸十四烷基酯中的一种或者多种。
所述丙烯酸酯类交联剂包括乙二醇二甲基丙烯酸酯、丙烯酸-2-羟基丙酯、甲基丙烯酸-2-羟基丙酯、已二醇二丙烯酸酯中的一种或多种。
所述乳化剂为聚甘油烯基丁二酸酯；该乳化剂为本发明所采用的优选乳化剂，对比公开技术所提及的常见乳化剂，能够帮助稳定制备水油比在40:1至120:1的以丙烯酸酯类单体、交联剂为连续相的w/o型高内相乳液，使其在高温条件下仍然保持良好的稳定性，同时具有良好的抗氧化性能。
所述助乳化剂为十八烷基二甲基氯化铵。
所述电解质为氯化钠、氯化钙或氯化镁。
所述引发剂为过硫酸钠、过硫酸铵或过硫酸钾。
所述基层材料和覆盖于乳液之上的非织造布为8-60gsm厚度的纺粘无纺布、水刺无纺布、无尘纸或热风无纺布。
对比已公开的现有技术，本发明高内相乳液的乳化体系的水相做了进一步优化，增加了0.1-0.8%的丙烯酸钠成分，会参与油相中丙烯酸酯类单体和交联剂的聚合反应，形成更有利于液体在微孔结构扩散、吸收和保水的枝杈结构，帮助本发明所述的经血吸收材料实现更好的吸收性能。
本发明所述的经血吸收材料成品材料横截面结构如图4所示，包括:具备快速横向扩散和纵向渗透性能的扩散纤维网层(27)、高内相乳液与扩散纤维网纤维相交融后固化形成的纤维泡沫交联层(28)、不含纤维的微孔结构层(29)、高内相乳液与基底纤维网纤维相交融后固化形成的交联基底层(30)和具备较高横向拉伸力的基底纤维网层(31)，其中泡沫微孔结构大多数微孔直径为10-20微米。
本发明提供了一种将丙烯酸酯类高内相乳液与非织造布进行结合形成吸收性功能材料的方法，对比现有公开技术，其主要技术特征包括：
a1.制备过程中w/o型高内相乳液直接涂布于基层非织造布材料表面并渗透浸润基层非织造布材料和覆盖层非织造布材料纤维层，热固化后形成纤维与多孔泡沫相交联结构，使得该经血吸收材料不依靠其他粘合手段而形成整体功能结构；这种纤维与多孔泡沫相交联结构具有良好的液体导流作用，能够帮助液体由上下层纤维层向以微孔结构为主的储液层快速流动，能够大幅度提高材料渗透和吸收速率；同时这种交联结构还提供了液体缓冲空间，使得材料受挤压条件下回渗现象得到有效控制；
a2.作为基层材料和覆盖材料的非织造布，为本发明所述的经血吸收材料提供了良好的机械性能力，方便材料工业化生产和下游卫生用品的生产制造;
a3.本发明所述复合材料制备过程中采用了水油比大于40:1的高内相乳液，因此即使与非织造布进行复合整体密度仍然较低、吸收倍率较高。
本发明采用了一种基于微机控制和静态混合技术的、能够精确定量控制乳化体系中水相液滴直径和动态水油比的工艺技术及装置，如图2所示：该装置由油相供料阀门1、水相供料阀门2、引发剂供料阀门3、恒流定量泵4、5、6、7和8、静态混合模块组件9、10、11和12、单向阀13和14、乳液出口15及连接管道构成；其中，静态混合模块组件9含有4个静态混合管，静态混合模块组件10、11、12各含有8个静态混合管，每个静态混合管结构由横向排布的sx型混合单元16、和一个垂直排布的sx型混合单元17、及法兰盘18组成；油相以恒定流量与经第一级循环的乳液混合后再与水相混合乳化，恒流泵6控制了第一级循环的乳液分数；未经第一级循环的部分乳液进入静态混合模组11进一步乳化，部分乳液在恒流泵7的控制下进行第二级循环；未经第二级循环的乳液与引发剂混合后进入静态混合模组12，进行充分混合和进一步乳化；该装置采用3级静态混合管乳化，其中第一和第二级实现部分乳液循环，极大地提高了乳化效率，也为制备水油比40:1至120:1的乳液提供了稳定的工艺环境。
本发明在研究过程中采用了计算机有限元分析和仿真建模方法，确定了静态混合模块的尺寸和各级液体动态流体流量控制参数，通过精确控制乳化剪切力而控制离散相液滴大小，进而控制成品材料的微孔孔径大小；经过研究分析和实际实验确定，该装置得到离散相液滴大小r=t/ργ,其中t为相间界面表面张力，数值介于0.59-0.62之间，ρ为液体平均密度，γ为剪切力；其中γ=256q/πd3,q为液体流速，d为装置静态混合模块直径；本发明所采用的工艺及装置可以通过过程自动化控制手段，有效解决工业化生产过程中的效率和产品质量控制问题。
本发明采用了一种连续热固化、洗涤和干燥的成型工艺及装置，如图3所示，主要结构包括非织造布放卷机构19和20、高内相乳液涂布装置21、蒸汽热固化炉22、洗涤浴盆23、挤压脱水装置24、热风隧道炉25和材料收卷装置26，其中经过蒸汽热固化炉22固化后的材料需要经过三道与乳液水相使用相同电解质的水溶液进行洗涤和挤压脱水；在实际操作中，高内相乳液由流量泵定量输送至高内相乳液涂布装置21并以固定厚度均匀涂布于非织造布上，该装置包括一个管道连接结构、一个扇形结构和相应的固定支架，乳液经过连接结构进入扇形结构，在重力作用下延扇面均匀展开，并平铺于从扇面下方以匀速经过的非织造布，涂布的乳液厚度为2-6.5mm，之后乳液上面再覆盖上一层非织造布；两层非织造布夹住高内相乳液的结构在网状皮带机的带动下进入一个由三层网状皮带组成的蒸汽炉，该蒸汽炉炉内压力与外界相同，蒸汽由底部水箱经加热沸腾后生成，两层非织造布夹住高内相乳液的结构在炉内运行时间为12-15分钟，高内相乳液充分固化与非织造布一起形成复合结构；该复合结构离开蒸汽炉之后进入一个水浴槽，经过充分浸润后经过一个挤压装置将液体挤出，如此往复三次，其中水浴槽中的液体采用与高内相乳液水相中电解质相同的电解质以相同质量分数配置而成；经过第三道挤压脱水后的材料条带继续运行进入一个热风隧道炉，在110-125摄氏度环境下运行17-20分钟后即制成本发明所述的成品经血吸收材料。
附图说明
图1为本发明所述吸收性丙烯酸酯复合材料的制备工艺流程图。
图2为本发明为了实现连续精确控制高内相乳液质量并实现工业化而采用的一套连续乳化工艺装置。
图3为本发明为了实现高效固化、洗涤和干燥工艺并实现工业化所采用的一套连续复合成型工艺装置。
图4为本发明所述吸收性丙烯酸酯复合材料的横截面结构图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步的解释说明，但具体实施例并不对本发明作任何限定。
实施例1：
一、经血吸收材料的制备：
取30份丙烯酸-2-乙基己酯、30份甲基丙烯酸-2-乙基己酯，均匀混合后加热至60摄氏度，取3份十八烷基二甲基氯化铵加入热油液中充分溶解，取8份聚甘油烯基丁二酸酯加入热油液中充分溶解，取25份乙二醇二甲基丙烯酸酯与热油液充分混合，冷却至室温即配制好油相；取127份无水氯化钙，充分溶解于5400份去离子水中，加入少量稀盐酸将ph值调节至6.2，取预先由丙烯酸溶液和氢氧化钠溶液中和而制成的10%的丙烯酸钠溶液230份与氯化钙溶液充分混合，即配制成水相；取9份过硫酸钠，充分溶解于279份去离子水中，即配制成引发剂溶液。
将油相、水相和引发剂存储容器分别与图2所示装置的油相供料阀门1、水相供料阀门2和引发剂供料阀门3相连接，在恒流供料泵5的作用下水相进入装置；在恒流循环泵6和7的作用下，部分水相溶液发生第一级和第二级循环；当水相溶液将装置充满并从乳液出口15溢出时，油相通过供料泵4进入装置，与水相发生混合，在静态混合模组9的剪切作用下发生部分乳化，之后又与更多水相相混合并在静态混合模组10的剪切作用下发生第一级乳化，大约50%的乳液再次在循环泵6的作用下发生第一级循环；部分乳液进入静态混合模组11进行第二级乳化，其中的大约50%乳液在循环泵7的作用下发生第二级循环，之后与从第一级乳化产物混合后再次进行第二级乳化；未经第二级循环的乳液经过单向阀14后与经供料泵8输入装置的引发剂混合，并经过第三级乳化最终形成与引发剂均匀混合的高内相乳液；整个装置在运行两分钟后达到动态平衡，高内相乳液均匀输出，油相:水相:引发剂溶液输入的比例为1:60:3。
高内相乳液由流量泵定量输送至图3所示装置的高内相乳液涂布装置21，并以固定厚度均匀涂布于由非织造布放卷装置20释放的45gsm水刺无纺布上，涂布的乳液厚度为4.5mm，之后乳液上面再覆盖上一层18gsm的sms纺粘无纺布；两层非织造布夹住高内相乳液的结构在网状皮带机的带动下进入蒸汽炉22，在炉内运行15分钟后高内相乳液充分固化并与非织造布一起形成复合结构；该复合结构离开蒸汽炉之后进入一个水浴槽，经过充分浸润后经过一个挤压装置将液体挤出，如此往复三次，其中水浴槽中的液体为2.2%的氯化钙溶液；经过第三道挤压脱水后的材料条带继续运行进入一个热风隧道炉，在115摄氏度环境下运行19分钟后即制成本发明所述的成品吸收性丙烯酸酯复合材料。
二、产品测试
所制得的产品为柔软白色连续带状产品，具有良好的拉力强度，纵向拉力179n,横向拉力129n，厚度3.7mm,克重142gsm；通过扫描电子显微镜（sem）测试，材料中部微孔大部分孔径为45-60微米；采用经血模拟液进行吸收测试，平均经血模拟液吸收率24.3g/g，平均4ml经血模拟液吸收速率7.3秒；采用生理盐水进行吸收测试，平均生理盐水吸收率27.2g/g，平均100ml生理盐水吸收速率13.2秒，平均回渗量0.19g；产品吸收性能良好，机械性能良好，适合在卫生用品领域使用。
实施例2：
一、经血吸收材料的制备：
取20份丙烯酸月桂酯、10份丙烯酸十四烷基酯、10份甲基丙烯酸-2-乙基己酯，均匀混合后加热至60摄氏度，取4份十八烷基二甲基氯化铵加入热油液中充分溶解，取11份聚甘油烯基丁二酸酯加入热油液中充分溶解，取10份甲基丙烯酸-2-羟基丙酯、10份已二醇二丙烯酸酯和10份乙二醇二甲基丙烯酸酯与热油液充分混合，冷却至室温即配制好油相；取150份无水氯化钠，充分溶解于5400份去离子水中，加入少量稀盐酸将ph值调节至6.2，取预先由丙烯酸溶液和氢氧化钠溶液中和而制成的10%的丙烯酸钠溶液270份与氯化钙溶液充分混合，即配制成水相；取10份过硫酸钠，充分溶解于290份去离子水中，即配制成引发剂溶液。
将油相、水相和引发剂存储容器分别与图2所示装置的油相供料阀门1、水相供料阀门2和引发剂供料阀门3相连接，在恒流供料泵5的作用下水相进入装置；在恒流循环泵6和7的作用下，部分水相溶液发生第一级和第二级循环；当水相溶液将装置充满并从乳液出口15溢出时，油相通过供料泵4进入装置，与水相发生混合，在静态混合模组9的剪切作用下发生部分乳化，之后又与更多水相相混合并在静态混合模组10的剪切作用下发生第一级乳化，大约50%的乳液再次在循环泵6的作用下发生第一级循环；部分乳液进入静态混合模组11进行第二级乳化，其中的大约50%乳液在循环泵7的作用下发生第二级循环，之后与从第一级乳化产物混合后再次进行第二级乳化；未经第二级循环的乳液经过单向阀14后与经供料泵8输入装置的引发剂混合，并经过第三级乳化最终形成与引发剂均匀混合的高内相乳液；整个装置在运行两分钟后达到动态平衡，高内相乳液均匀输出，油相:水相:引发剂溶液输入的比例为1:85:3。
高内相乳液由流量泵定量输送至图3所示装置的高内相乳液涂布装置21，并以固定厚度均匀涂布于由非织造布放卷装置20释放的35gsm无尘纸上，涂布的乳液厚度为5.5mm，之后乳液上面再覆盖上一层15gsm的sms纺粘无纺布；两层非织造布夹住高内相乳液的结构在网状皮带机的带动下进入蒸汽炉22，在炉内运行15分钟后高内相乳液充分固化并与非织造布一起形成复合结构；该复合结构离开蒸汽炉之后进入一个水浴槽，经过充分浸润后经过一个挤压装置将液体挤出，如此往复三次，其中水浴槽中的液体为2.6%的氯化钠溶液；经过第三道挤压脱水后的材料条带继续运行进入一个热风隧道炉，在121摄氏度环境下运行18分钟后即制成本发明所述的成品吸收性丙烯酸酯复合材料。
二、产品测试
所制得的产品为柔软白色连续带状产品，具有良好的拉力强度，纵向拉力136n,横向拉力110n，厚度3.9mm,克重117gsm；通过扫描电子显微镜（sem）测试，材料中部微孔大部分孔径为45-60微米；采用经血模拟液进行吸收测试，平均经血模拟液吸收率25.1g/g，平均4ml经血模拟液吸收速率7.6秒；采用生理盐水进行吸收测试，平均生理盐水吸收率28.0g/g，平均100ml生理盐水吸收速率15.4秒，平均回渗量0.21g；产品吸收性能良好，机械性能良好，适合在卫生用品领域使用。