一种亲水膜及其制备方法
阅读说明：本技术 一种亲水膜及其制备方法 (Hydrophilic membrane and preparation method thereof ) 是由 江健波 纪照辉 吴苗苗 于 2020-12-25 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种亲水膜,其特征在于：包括有亲水纤维膜以及涂覆在亲水纤维膜上的亲水涂层；其中,按质量份数计,所述的亲水纤维膜包括有以下原料：改性淀粉树脂40～60份、聚羟基乙酸20～30份、氰基胍1～4份；按质量份数计,所述的改性淀粉树脂包括有以下原料：糯米淀粉30～50份、丙烯酸树脂20～30份、引发剂0.5～1份、溶剂30份、NaOH溶液20份；按质量份数计,所述的亲水涂料包括有以下原料：丙烯酸类共聚物100份、去离子水30～50份、聚乙烯醇20～30份。本发明还公开了该亲水膜的制备方法。与现有技术相比,本发明的亲水膜安全健康,吸水和保水效果好,且可降解。(The invention discloses a hydrophilic membrane, which is characterized in that: comprises a hydrophilic fiber membrane and a hydrophilic coating coated on the hydrophilic fiber membrane; the hydrophilic fiber membrane comprises the following raw materials in parts by weight: 40-60 parts of modified starch resin, 20-30 parts of polyglycolic acid and 1-4 parts of cyanoguanidine; the modified starch resin comprises the following raw materials in parts by weight: 30-50 parts of glutinous rice starch, 20-30 parts of acrylic resin, 0.5-1 part of initiator, 30 parts of solvent and 20 parts of NaOH solution; the hydrophilic coating comprises the following raw materials in parts by weight: 100 parts of acrylic copolymer, 30-50 parts of deionized water and 20-30 parts of polyvinyl alcohol. The invention also discloses a preparation method of the hydrophilic membrane. Compared with the prior art, the hydrophilic membrane is safe and healthy, has good water absorption and retention effects, and is degradable.)
技术领域
本发明涉及亲水材料技术领域，具体指一种亲水膜及其制备方法。
背景技术
众所周知，目前尿不湿、卫生棉、卫生巾和其他卫生用品都是使用高吸水树脂(SAP)作为吸收剂。这些物质能够吸收几倍于自身质量的液体，平均每个尿不湿能吸收自身质量30倍的液体，因此得到广泛使用。
如专利申请号为CN201710648872.2(公告号为CN109320660A)的发明专利《一种医药及高吸水树脂SAP生产工艺》采用水溶液绝热聚合法，以去离子水为熔剂，用碱部分中和丙烯酸后，加入熟化淀粉、交联剂和复合引发剂，在低温下进行交联聚合，制得具有三维空间网状结构SAP，采用流化干燥、二次表面处理、粉碎而制得高吸水树脂。
但是对于SAP来说，第一，这些材料保水率不理想，吸水后很快风干，不适用于面膜类产品；第二，这些材料都是使用高分子树脂经过化学方法合成得到，容易对皮肤产生过敏反应，SAP还会产生中毒性休克综合症这样的健康问题；第三，这些材料不能生物降解，在理想条件下，一片面膜要花100年才能降解，尿不湿需要500年才能降解。因此，开发一款安全健康的高吸水和保水可降解的材料使用在面膜上十分必要。
发明内容
本发明所要解决的第一个技术问题是针对现有技术的现状，提供一种安全健康，吸水和保水效果好，且可降解的亲水膜。
本发明所要解决的第二个技术问题是提供一种上述亲水膜的制备方法。
本发明解决第一个技术问题所采用的技术方案为：一种亲水膜，其特征在于：包括有亲水纤维膜以及涂覆在亲水纤维膜上的亲水涂层；
其中，按质量份数计，所述的亲水纤维膜包括有以下原料：
改性淀粉树脂 40～60份
聚羟基乙酸 20～30份
氰基胍 1～4份；
按质量份数计，所述的改性淀粉树脂包括有以下原料：
按质量份数计，所述的亲水涂料包括有以下原料：
丙烯酸类共聚物 100份
去离子水 30～50份
聚乙烯醇(简称PVA) 20～30份。
优选地，所述糯米淀粉中的支链淀粉含量≥85％。
优选地，所述的丙烯酸树脂为丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸正丁酯、丙烯酸-2-羟基乙酯中的至少一种。
优选地，所述的引发剂为2,2-二甲氧基-苯基甲酮、2,4-二羟基二苯甲酮、偶氮二异丁腈、过氧化苯甲酰中的至少一种。
优选地，所述的溶剂为甲苯、氯仿、异丙醇、醋酸乙酯中的至少一种。
优选地，所述NaOH溶液的浓度为7％。
优选地，所述的丙烯酸类共聚物为SK-1170(综研化学株式会社生产)。
优选地，所述聚乙烯醇的醇解度为88％，聚合度为17。
优选地，所述亲水涂层的厚度为1～10μm。
本发明解决第二个技术问题所采用的技术方案为：一种上述亲水膜的制备方法，其特征在于包括有以下步骤：
(1)按质量份数配比，将糯米淀粉加水糊化后得到糊化淀粉，然后加入丙烯酸树脂、溶剂、引发剂和NaOH溶液，混合均匀后置于紫外光灯下进行聚合，温度控制在20～30℃，过滤后进行干燥，将所得物质粉碎后得到所需的改性淀粉树脂；
(2)按质量份数配比，将步骤(1)得到的改性淀粉树脂、聚羟基乙酸和氰基胍混合均匀，然后熔融挤出吹膜固化成型得到所需的亲水纤维膜；
(3)按质量份数配比，将聚乙烯醇加入到去离子水中，然后升温搅拌溶解完全，冷却至室温，将溶液加入到丙烯酸类共聚物中进行乳化，得到所需的亲水涂料；
(4)将步骤(3)制得的亲水涂料均匀的涂覆在步骤(2)制得的亲水纤维膜上，干燥后得到所需的亲水膜。
与现有技术相比，本发明的优点在于：利用淀粉亲水性能，对淀粉进行改性得到改性淀粉树脂，然后通过聚羟基乙酸增韧淀粉树脂，在界面结合剂氰基胍的作用下重复结合均匀，制备具有更高吸水性能的材料，进一步涂上亲水涂层得到制备高档面膜用的亲水材料，另外由于主体材料为淀粉，最终制得的亲水材料比起现在使用的面膜材料具有安全无害，防过敏，可降解等优点。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步详细描述。
实施例1：
(1)改性淀粉树脂的制备方法：将30份糯米淀粉加入有搅拌器的三口烧瓶中，再加入蒸馏水于60℃下搅拌糊化；冷却至室温，再向糊化淀粉中加入20份丙烯酸树脂、30份异丙醇、0.5份2,4-二羟基二苯甲酮和20份7％NaOH溶液，混合均匀后置于1200W紫外光灯下进行聚合，温度控制在20～30℃，过滤后再85℃烘箱干燥12h，将所得物质粉碎得到所需改性淀粉树脂；
(2)亲水纤维膜的制备方法：将40份改性淀粉树脂、20份聚羟基乙酸、1份氰基胍混合均匀，然后在240℃下熔融挤出吹膜固化成型得到所需亲水纤维膜；
(3)亲水涂料的制备方法：将20份PVA加入到30份去离子水中，然后在70℃下搅拌溶解完全，冷却至室温，将溶液加入到SK-1170中，乳化半小时，到得所需亲水涂料；
(4)亲水膜的制备方法：将上述制得的亲水涂料均匀的涂覆在亲水纤维膜上，涂层厚度为1～10μm，通过60℃干燥箱干燥3分钟，得到需要的亲水膜。
实施例2：
(1)改性淀粉树脂的制备方法：将50份糯米淀粉加入有搅拌器的三口烧瓶中，再加入蒸馏水于60℃下搅拌糊化；冷却至室温，再向糊化淀粉中加入30份丙烯酸树脂、30份异丙醇、1份2,4-二羟基二苯甲酮和20份7％NaOH溶液，混合均匀后置于1200W紫外光灯下进行聚合，温度控制在20～30℃，过滤后再85℃烘箱干燥12h，将所得物质粉碎得到所需改性淀粉树脂；
(2)亲水纤维膜的制备方法：将50份改性淀粉树脂、30份聚羟基乙酸、4份氰基胍混合均匀，然后在240℃下熔融挤出吹膜固化成型得到所需亲水纤维膜；
(3)亲水涂料的制备方法：将30份PVA加入到30份去离子水中，然后在70℃下搅拌溶解完全，冷却至室温，将溶液加入到SK-1170中，乳化半小时，到得所需亲水涂料；
(4)亲水膜的制备方法：将上述制得的亲水涂料均匀的涂覆在亲水纤维膜上，涂层厚度为1～10μm，通过60℃干燥箱干燥3分钟，得到需要的亲水膜。
实施例3：
(1)改性淀粉树脂的制备方法：将40份糯米淀粉加入有搅拌器的三口烧瓶中，再加入蒸馏水于60℃下搅拌糊化；冷却至室温，再向糊化淀粉中加入25份丙烯酸树脂、30份异丙醇、0.8份2,4-二羟基二苯甲酮和20份7％NaOH溶液，混合均匀后置于1200W紫外光灯下进行聚合，温度控制在20～30℃，过滤后再85℃烘箱干燥12h，将所得物质粉碎得到所需改性淀粉树脂；
(2)亲水纤维膜的制备方法：将60份改性淀粉树脂、25份聚羟基乙酸、2份氰基胍混合均匀，然后在240℃下熔融挤出吹膜固化成型得到所需亲水纤维膜；
(3)亲水涂料的制备方法：将25份PVA加入到30份去离子水中，然后在70℃下搅拌溶解完全，冷却至室温，将溶液加入到SK-1170中，乳化半小时，到得所需亲水涂料；
(4)亲水膜的制备方法：将上述制得的亲水涂料均匀的涂覆在亲水纤维膜上，涂层厚度为1～10μm，通过60℃干燥箱干燥3分钟，得到需要的亲水膜。
比较例1：
(1)改性淀粉树脂的制备方法：将20份糯米淀粉加入有搅拌器的三口烧瓶中，再加入蒸馏水于60℃下搅拌糊化；冷却至室温，再向糊化淀粉中加入20份丙烯酸树脂、30份异丙醇、0.5份2,4-二羟基二苯甲酮和20份7％NaOH溶液，混合均匀后置于1200W紫外光灯下进行聚合，温度控制在20～30℃，过滤后再85℃烘箱干燥12h，将所得物质粉碎得到所需改性淀粉树脂；
(2)亲水纤维膜的制备方法：将40份改性淀粉树脂、20份聚羟基乙酸、2份氰基胍混合均匀，然后在240℃下熔融挤出吹膜固化成型得到所需亲水纤维膜；
(3)亲水涂料的制备方法：将20份PVA加入到30份去离子水中，然后在70℃下搅拌溶解完全，冷却至室温，将溶液加入到SK-1170中，乳化半小时，到得所需亲水涂料；
(4)亲水膜的制备方法：将上述制得的亲水涂料均匀的涂覆在亲水纤维膜上，涂层厚度为1～10μm，通过60℃干燥箱干燥3分钟，得到需要的亲水膜。
比较例2：
(1)改性淀粉树脂的制备方法：将60份糯米淀粉加入有搅拌器的三口烧瓶中，再加入蒸馏水于60℃下搅拌糊化；冷却至室温，再向糊化淀粉中加入30份丙烯酸树脂、30份异丙醇、1份2,4-二羟基二苯甲酮和20份7％NaOH溶液，混合均匀后置于1200W紫外光灯下进行聚合，温度控制在20～30℃，过滤后再85℃烘箱干燥12h，将所得物质粉碎得到所需改性淀粉树脂；
(2)亲水纤维膜的制备方法：将40份改性淀粉树脂、30份聚羟基乙酸、2份氰基胍混合均匀，然后在240℃下熔融挤出吹膜固化成型得到所需亲水纤维膜；
(3)亲水涂料的制备方法：将25份PVA加入到30份去离子水中，然后在70℃下搅拌溶解完全，冷却至室温，将溶液加入到SK-1170中，乳化半小时，到得所需亲水涂料；
(4)亲水膜的制备方法：将上述制得的亲水涂料均匀的涂覆在亲水纤维膜上，涂层厚度为1～10μm，通过60℃干燥箱干燥3分钟，得到需要的亲水膜。
比较例3：
(1)改性淀粉树脂的制备方法：将40份糯米淀粉加入有搅拌器的三口烧瓶中，再加入蒸馏水于60℃下搅拌糊化；冷却至室温，再向糊化淀粉中加入25份丙烯酸树脂、30份异丙醇、1份2,4-二羟基二苯甲酮和20份7％NaOH溶液，混合均匀后置于1200W紫外光灯下进行聚合，温度控制在20～30℃，过滤后再85℃烘箱干燥12h，将所得物质粉碎得到所需改性淀粉树脂；
(2)亲水纤维膜的制备方法：将40份改性淀粉树脂、10份聚羟基乙酸、2份氰基胍混合均匀，然后在240℃下熔融挤出吹膜固化成型得到所需亲水纤维膜；
(3)亲水涂料的制备方法：将20份PVA加入到30份去离子水中，然后在70℃下搅拌溶解完全，冷却至室温，将溶液加入到SK-1170中，乳化半小时，到得所需亲水涂料；
(4)亲水膜的制备方法：将上述制得的亲水涂料均匀的涂覆在亲水纤维膜上，涂层厚度为1～10μm，通过60℃干燥箱干燥3分钟，得到需要的亲水膜。
比较例4：
(1)改性淀粉树脂的制备方法：将40份糯米淀粉加入有搅拌器的三口烧瓶中，再加入蒸馏水于60℃下搅拌糊化；冷却至室温，再向糊化淀粉中加入25份丙烯酸树脂、30份异丙醇、1份2,4-二羟基二苯甲酮和20份7％NaOH溶液，混合均匀后置于1200W紫外光灯下进行聚合，温度控制在20～30℃，过滤后再85℃烘箱干燥12h，将所得物质粉碎得到所需改性淀粉树脂；
(2)亲水纤维膜的制备方法：将40份改性淀粉树脂、50份聚羟基乙酸、3份氰基胍混合均匀，然后在240℃下熔融挤出吹膜固化成型得到所需亲水纤维膜；
(3)亲水涂料的制备方法：将20份PVA加入到30份去离子水中，然后在70℃下搅拌溶解完全，冷却至室温，将溶液加入到SK-1170中，乳化半小时，到得所需亲水涂料；
(4)亲水膜的制备方法：将上述制得的亲水涂料均匀的涂覆在亲水纤维膜上，涂层厚度为1～10μm，通过60℃干燥箱干燥3分钟，得到需要的亲水膜。
比较例5：
(1)改性淀粉树脂的制备方法：将50份糯米淀粉加入有搅拌器的三口烧瓶中，再加入蒸馏水于60℃下搅拌糊化；冷却至室温，再向糊化淀粉中加入30份丙烯酸树脂、1份2,4-二羟基二苯甲酮和20份7％NaOH溶液，混合均匀后置于1200W紫外光灯下进行聚合，温度控制在20～30℃，过滤后再85℃烘箱干燥12h，将所得物质粉碎得到所需改性淀粉树脂；
(2)亲水纤维膜的制备方法：将40份改性淀粉树脂、30份聚羟基乙酸、0.1份氰基胍混合均匀，然后在240℃下熔融挤出吹膜固化成型得到所需亲水纤维膜；
(3)亲水涂料的制备方法：将20份PVA加入到30份去离子水中，然后在70℃下搅拌溶解完全，冷却至室温，将溶液加入到SK-1170中，乳化半小时，到得所需亲水涂料；
(4)亲水膜的制备方法：将上述制得的亲水涂料均匀的涂覆在亲水纤维膜上，涂层厚度为1～10μm，通过60℃干燥箱干燥3分钟，得到需要的亲水膜。
比较例6：
(1)改性淀粉树脂的制备方法：将50份糯米淀粉加入有搅拌器的三口烧瓶中，再加入蒸馏水于60℃下搅拌糊化；冷却至室温，再向糊化淀粉中加入30份丙烯酸树脂、1份2,4-二羟基二苯甲酮和20份7％NaOH溶液，混合均匀后置于1200W紫外光灯下进行聚合，温度控制在20～30℃，过滤后再85℃烘箱干燥12h，将所得物质粉碎得到所需改性淀粉树脂；
(2)亲水纤维膜的制备方法：将40份改性淀粉树脂、30份聚羟基乙酸、4份氰基胍混合均匀，然后在240℃下熔融挤出吹膜固化成型得到所需亲水纤维膜；
(3)亲水涂料的制备方法：将10份PVA加入到30份去离子水中，然后在70℃下搅拌溶解完全，冷却至室温，将溶液加入到SK-1170中，乳化半小时，到得所需亲水涂料；
(4)亲水膜的制备方法：将上述制得的亲水涂料均匀的涂覆在亲水纤维膜上，涂层厚度为1～10μm，通过60℃干燥箱干燥3分钟，得到需要的亲水膜。
比较例7：
(1)改性淀粉树脂的制备方法：将40份糯米淀粉加入有搅拌器的三口烧瓶中，再加入蒸馏水于60℃下搅拌糊化；冷却至室温，再向糊化淀粉中加入25份丙烯酸树脂、0.8份2,4-二羟基二苯甲酮和20份7％NaOH溶液，混合均匀后置于1200W紫外光灯下进行聚合，温度控制在20～30℃，过滤后再85℃烘箱干燥12h，将所得物质粉碎得到所需改性淀粉树脂；
(2)亲水纤维膜的制备方法：将40份改性淀粉树脂、25份聚羟基乙酸、4份氰基胍混合均匀，然后在240℃下熔融挤出吹膜固化成型得到所需亲水纤维膜；
(3)亲水涂料的制备方法：将50份PVA加入到30份去离子水中，然后在70℃下搅拌溶解完全，冷却至室温，将溶液加入到SK-1170中，乳化半小时，到得所需亲水涂料；
(4)亲水膜的制备方法：将上述制得的亲水涂料均匀的涂覆在亲水纤维膜上，涂层厚度为1～10μm，通过60℃干燥箱干燥3分钟，得到需要的亲水膜。
所有实施例和比较例的反应条件以及性能测试结果如表1所示。
注：表1中，亲水膜各项性能的测试方法如下：
(1)保水率：将测试材料制成直径为150mm的圆片，涂上10ml的纯净水待水分完全吸收后称量重量为M1，然后将样品在23℃，40％RH环境下放置4h后称量重量为M2；保水率计算公式为：(M2÷M1)×100％；
(2)弹性模量：将测试材料裁样成宽25mm，长200mm的样品，在23℃，50％湿度的环境下放置20分钟后用RTG-1210万能拉力机垂直拉升，测试弹性模量大小；
(3)吸水率：将测试材料裁成长30mm，宽30mm的样品称量质量M1，在23℃纯净水中浸泡10分钟，然后取出，擦干表面水分，称量质量M2；吸水率计算公式为：(M2-M1)÷M1×100％。
由表1可见：本发明实施例中的亲水膜具有良好的亲水性能。
本发明的工作原理如下：利用淀粉亲水性能，对淀粉进行改性得到改性淀粉树脂，然后通过聚羟基乙酸增韧淀粉树脂，在界面结合剂氰基胍的作用下重复结合均匀，制备具有更高吸水性能的材料，进一步涂上亲水涂层得到制备高档面膜用的亲水材料，另外由于主体材料为淀粉，最终制得的亲水材料比起现在使用的面膜材料具有安全无害，防过敏，可降解等优点。
表1：
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