由復合纖維構造的纖維海綿制造技術

本發明專利技術涉及一種由復合纖維構造的纖維海綿及其制造方法和用途，屬于復合材料技術領域。由復合纖維構造的纖維海綿通過以下步驟實現：將一種或多種纖維材料，通過液相接枝共聚反應和水解反應，將親水性基團連接在纖維表層，從而得到具有強親水性的改性纖維。再將此改性纖維在水中與一種，或多種纖維進行混漿、抄取成型，干燥定型處理，可獲得由復合纖維構造的纖維海綿。這種由復合纖維構造的纖維海綿具有吸液速度快，保液率高，不掉纖維，可加工制成多種形狀，可用于精細顯微外科手術中吸血、吸液以及擦拭。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種由化學改性纖維構造的復合纖維型纖維海綿及其制造方法和用途。屬于復合材料

技術介紹
在外科手術中，脫脂棉、紗布是傳統的吸液、吸血材料。隨著現代顯微外科、眼科手術的發展，對用于吸液、吸血的手術輔助材料提出了新的要求。性能上要求吸液速度快，不掉纖維屑，保液好；形態上要求有特定形狀，如三角型，或裝有手柄等，便于在顯微鏡下的精細環境使用。傳統的脫脂棉、紗布無法滿足精細外科手術使用要求。為此，國內外醫用材料領域出現了許多替代脫脂棉、紗布的吸液產品，例如多層疊壓吸水性紙；泡沫海綿等。但替代品在應用中的一些性能缺陷，依然不能滿足臨床使用要求。例如多層疊壓吸水紙在吸水后，單層紙間發散，強度降低，保液性差，無法對手術創面進行“擦拭”;泡沫海綿無法解決吸水前干態與吸水后濕態的體積收縮與膨脹變化所要求形態問題。本專利技術的研究設計是將纖維表面進行化學改性，在纖維表面增加更多親水基團，提高纖維的吸液量和保液量；通過物理性處理，如打漿、抄取方式，重新構造纖維集合，而形成一種新的纖維集合體。新的纖維集合體具有整體性強，濕態強度高，干態可以壓縮成平整形態，便于加工成特殊形狀的特性。吸液時，可以按照設計，單向體積增大，單向依然保持原有形態、角度不變。特別是在吸水后，依然保持了滿足臨床手術創面擦拭要求的濕強度，可以擦拭、擠壓手術創面。將這種新的纖維集合體材料加工成符合醫療領域需要的特定產品，就可以提供一種新型的醫療器械產品。本研究結果是將普通纖維通過這種表面化學改性和復合成型過程，構成了新型的吸液材料:纖維海綿。本專利技術的目的是研究并制造出快速吸水，或體液，或血液，保液性好，不掉纖維，可以加工成特定形狀，與人體組織生物相容性符合的新型吸液纖維海綿材料，滿足醫學臨床顯微手術吸液需要，及其他多種需求。
技術實現思路
本專利技術的目的是這樣實現的: 對纖維進行表面改性處理。將纖維表面通過化學接枝聚合反應，接上適量的親水基團，如羧基、酰胺基等，以提高纖維的親水性和吸水能力。其特征在于:在酸性水溶液中，丙烯腈或丙烯酸酯或丙烯酰胺作為接枝單體，硝酸鈽銨為引發劑。將通過打漿裁斷的纖維均勻分散在水溶液中，在纖維表面進行接枝聚合反應。這一步的反應結果是在纖維表面連接上了腈基，或是酯基，或是酰胺基。這一過程中，接枝單體不同，其反應條件有差別。上述反應結束后，在堿性條件下進行水解反應。纖維表面的腈基，或酯基，或酰胺基在堿性水溶液中，水解為羧基等親水基團。控制纖維表面的接枝量，可以調整纖維海綿的吸液量。用接枝率，也就是纖維在接枝聚合反應前后的重量變化率，來表征纖維接枝量。改變纖維集合狀態，形成三維立體的海綿結構。成型方式為靜態重力法三維成型。基本方法是將構成海綿的纖維水漿充分分散混合后靜置，通過重力作用，緩緩形成纖維沉積，再脫水，實現成型。為了實現這樣的纖維集合，在纖維表面進行接枝聚合化學反應之前，必須將纖維進行打漿以實現控制纖維長度和劈裂度。研究表明，纖維長度和纖維劈裂度影響纖維海綿的集合形態與纖維單束間的抱和牢度，打漿是實現這一目的的最基本處理過程。通過控制表面改性纖維的纖維長度、纖維劈裂度、纖維表面接枝率與水解度、混漿配t匕、抄取成形方式等因素，并將不同比例的改性纖維和未改性纖維混合成型，可以調整纖維海綿成型的三維網狀集合結構、表面形態、成型后的力學強度。從而調節纖維海綿的吸液速度、吸液量、保液率、擦拭強度以及機械加工性。纖維長度為20-50毫米；纖維種類包括棉花纖維、木漿纖維、粘膠短纖維等。通過上述方式獲得的復合纖維構造的纖維海綿其成型結構為三維網狀，吸水性能優異。可以吸收自身量10倍以上的水；吸水后的保液率高于脫脂棉；所謂保液率，即完全吸滿吸水，再經過設定操作的脫水后，材料本身還保有的水量與自身重量的倍數之比，定義為保液率。這種性能是保證在手術中吸液轉移過程不滴灑，一般脫脂棉的保液率是2倍；纖維海綿的吸液速度與脫脂棉基本相同；生物學檢測表明，纖維海綿無細胞毒性，無刺激性，與人體組織生物相容性好；由于纖維海綿在構造成型中，單束纖維長度相似，纖維間既有物理性的抱和力，也有范德華分子間力作用，所以在吸液過程中極大減少了掉纖維的發生，并提高了纖維海綿在吸水后的濕態硬挺性。綜上并縱觀傳統纖維材料，纖維海綿是一種通過表面化學改性和三維成型的復合纖維新材料。與棉纖維(脫脂棉、紗布)相比，纖維海綿有如下的優點: 1.吸水量增加。植物纖維表面的主要官能團是羥基，由棉纖維構成的脫脂棉、紗布的吸水量一般是自身量的5-7倍，保液率低于2倍。纖維海綿的纖維表面引入親水性更強的羧基官能團，使得吸液水能力提高，吸水量可達到自身量的12倍以上，保液率提升到4倍以上。掉屑量下降。脫脂棉的纖維聚集是雜亂無序的，相互間只是纏繞聚集，所以脫脂棉、紗布等，在吸液時，脫脂棉間的短纖維，或是纏繞弱的纖維會在吸液時殘留。纖維海綿經過打漿、混漿，其裁斷、劈裂處理使纖維接觸表面積增加，纖維吸水時相互抱合力顯著提升。纖維表面大量增加的羧基團，使纖維表面分子極性增大，分子間力增加，使得纖維海綿整體性強，這就極大降低，甚至避免了纖維海綿吸液時的纖維屑殘留。纖維海綿成型為片狀，或板狀，濕態具有硬挺性，可以加工成多種形狀，特別是顯微外科手術需要的，例如微小的三角形，平行四邊形等，這是脫脂棉、紗布所不能實現的。纖維海綿的應用: 纖維海綿的性能特點使其可在醫學顯微精細手術中替代脫脂棉、紗布，用于吸水、吸血、吸體液等。現代醫療醫學的快速發展，新的醫療技術不斷涌現，例如，眼科的準分子激光曲光矯正手術，“飛秒”激光角膜基質切削手術，顱腦開顱手術等，必須要配以吸液性能優異的吸液材料，要求擦拭吸液的材料，在快速吸液的同時，還要求了:吸液后不殘留任何絲屑；吸液材料要制作成特殊形狀，如箭矛狀、長條薄片狀等，在滿足微小手術環境的吸液需求時，還要有在手術創面“鏟”，“壓”的功能。棉花、紗布等傳統醫用吸液材料是無法實現這些要求的。纖維海綿為片狀體，可以加工成多種幾何形狀，或組裝手柄、或有序疊加，滿足臨床手術多種使用要求；纖維海綿吸液速度快，吸液量大，保液率高，濕態硬挺，在吸液時形態有序增大，可以迅速清晰顯微手術視野；纖維海綿在吸液過程中沒有殘留纖維，可以避免術后感染。由于纖維海綿可以制作成規整的產品賦型，以及優異的吸水特性，使其也可用于手術器械的擦拭，高端精密儀器制造過程的吸水、擦拭的使用。具體實施方式 實施例1: 取400克木漿纖維，用打漿機打漿30分鐘備用。在反應釜內放入20升水、500克丙烯腈、10克硝酸鈽胺、500毫升0.1N硝酸，攪拌均勻后，將備用木漿纖維加入反應釜內，連續攪拌60分鐘后，去掉反應液，取出木漿纖維并清洗，得到接枝木漿纖維。配置1%的氫氧化鈉水溶液，并與接枝木漿纖維一同放入水解反應釜內，保持溫度110°C，連續攪拌120分鐘后，得到水解木漿纖維。將水解木漿纖維與打漿后的脫脂棉纖維，按照1:1比例取總量400克，在水中混合并倒入抄取機料筒，靜置30分鐘后，緩緩排掉水，得到沉積下來的纖維片。將纖維片放入100°C烘箱中，至完全干燥后取出纖維片，壓平即成為平整的纖維海綿片。將片狀的纖維海綿裁制成底邊8毫米、高16毫米的等腰三角形產品，用于眼科手術中吸血、吸液材料。實施例2: 取6本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種由復合纖維構造的纖維海綿，其特征是將親水性高分子纖維在酸性水溶液中，與單體在引發劑作用下發生接枝聚合反應，然后在堿性條件下進行水解反應；反應后的纖維與經過打漿機打漿處理的親水性高分子纖維經過洗滌、混漿、抄取、成型、干燥而得到纖維海綿。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：樸東旭，毛立江，孫瑞煥，胡元潔，王青，陳曉東，張穎，咸文淑，
申請(專利權)人：北京康安高分子開發中心，
類型：發明
國別省市：