海藻纤维针刺复合医用敷料吸湿透气性能的研究

2015-01-15王荣武吴海波

产业用纺织品 2015年2期

房乾王荣武吴海波

(东华大学纺织学院，上海，201620)

海藻纤维是通过将海藻酸盐制成溶液，然后采用湿法纺丝方法制成的纤维。它是一种资源丰富、低碳环保、天然可降解、良好亲和人体皮肤的功能性保健材料，而且具有高吸湿透气性以及良好的生物相容性［1］。在 Winter“湿疗法”［2］原理的指导下，以海藻酸纤维为基础的医用敷料、纱布、绷带得到了广泛应用。传统的敷料主要是盐水浸过的湿纱布或凡士林纱布，或使用非黏性薄膜隔离的方法，使纱布不黏结伤口，便于揭除。但是传统纱布的透湿性、液体吸收量等吸湿性能不是很好，不利于伤口的愈合。相比之下，海藻酸敷料的吸湿性高，止血性能好［3］，生物相容性好，能促进伤口愈合，且伤口复愈后可无疼痛地揭除。

1 试验部分

1.1 原料

三种纤维原料的参数如表1所示。

1.2 试样的制备及规格

主要针刺工艺：

表1 纤维原料参数

预针刺：针刺频率为20次/min，植针密度为4 500枚/m。

主针刺：针刺频率为400次/min，布进速度为0.87 m/min，植针密度为 1 716 枚/cm2。

所制得的针刺复合医用敷料规格见表2。

表2 针刺复合医用敷料的规格

1.3 试验方法

(1)根据 YY/T0471.1—2004《接触性创面敷料试验方法第1部分：液体吸收性》，配制试验A溶液(模拟人体伤口渗出液的组成，用8.3 g NaCl和 0.277 g 无水 CaCl2稀释至 1 L［4］)进行测试。

(2)在A溶液中加入少量红色墨水并充分搅拌，将此溶液缓慢滴到样品上。

(3)根据GB/T12704—1991《织物透湿量测定方法透湿杯法方法A：吸湿法》，采用YG601型电脑式织物透湿仪对试样进行吸湿测试。

(4)根据GB/T5453—1997《纺织品织物透气性的测定》，用YG461E型织物透气仪测量试样的透气性。在一定的压差条件下，通过测量单位时间、单位面积内材料通过的空气量来反映材料的透气性能。

2 结果与讨论

2.1 液体吸收性

每个试样取10块5 cm×5 cm的样品，称其质量后放于培养皿中，加入温度为(37±1)℃的预热A溶液，加入的量是样品质量的40倍，±0.5 g;然后将样品移入干燥箱内，在(37±1)℃下保持30 min;用镊子夹持样品一角或一端，悬垂30 s，称量［5］。其他9块样品重复以上步骤，测试结果见图1。

图1 试样的液体吸收率

由图1可以看出：4#、5#、6#、7#与 1#、2#、3#试样相比，试样的液体吸收率随着试样功能层海藻纤维含量的增大而显著增加，这是由于海藻纤维分子结构中存在大量能够吸收空气中水分的羟基和羧基。相比黏胶纤维，海藻纤维具有更加疏松的里层结构及更大的无定形区，纵向的沟槽更深，因而具有更好的膨润性能，这些都更利于纤维的吸湿。海藻纤维的横截面不同于常规黏胶纤维，它具有与常规黏胶纤维不同的空腔结构，因此海藻纤维可吸收自身质量近20倍的液体，尤其是对A溶液有很强的吸收能力，故特别适宜用作伤口敷料。而且海藻纤维内的Ca2+与伤口渗出物和生理盐水中的大量Na+进行离子交换，使海藻纤维部分变成海藻酸钠，从而水合能力提高，同时增加了海藻纤维的吸湿基团，使吸湿性能显著提高。

从图1还可以看出：由于试样纤网结构的不同，1#、2#、3#试样的液体吸收率也不相同，并呈逐渐增大的趋势。在平行排列的纤网结构中，纤维的排列沿着同一个方向，定向度较高，试样所吸收的液体主要平行于纤维的排列方向，而在杂乱排列的纤网结构中，纤网的杂乱结构使纤网的各个方向都能吸收液体，所以杂乱的纤网结构比平行的纤网结构能吸收更多的液体，具有更好的吸湿性能。

2.2 液体扩散与浸透性

如果敷料能够保持伤口的渗出液不在敷料上快速扩散，则渗出液就不会浸渍伤口周围的皮肤，这样便利于伤口的愈合。本文所研究的新型医用敷料可以很好地减小液体的扩散速度，使液体扩散浸透的时间延长，不会像棉纱布或绷带等普通医用敷料那样很快地沿织物结构扩散，这样既为皮肤提供了一个良好的湿润环境，又能防止液体扩散浸渍周围的皮肤，从而有利于伤口的快速愈合。

图2为将1 mL的A溶液滴到1#试样上后液体扩散效果的照片。由图2(a)可以看出，液体长时间在试样表面处于水珠状态，给水珠一定的外力后，则出现如图2(b)的现象：水珠散开后并慢慢扩散被吸收。试验中 2#、3#、4#、5#、6#、7#与 1#试样出现了相同的情况，其原因在于由海藻纤维制得的试样的表面张力较小，浸润性能较差，使得液体不能快速浸润试样。图2(c)和图2(d)为将1 mL的A溶液滴到1#试样后的液体扩散效果图，从中可以看到，液体在1#试样的纤维排列方向(纵向)上的最大扩散直径约为5 cm，在试样的垂直于纤维排列方向(横向)上较小，约为3 cm，由此说明液体主要是沿着试样的纤维排列方向扩散的。试样2#、3#、4#、5#、6#、7#的扩散效果与试样 1#几乎相同。

图2 1#试样的液体扩散效果

从图3中可以看出，海藻纤维含量不同，穿透试样所需的液体量差异很大。4#、5#、6#、7#与 1#(2#、3#)相比，随着功能层海藻纤维含量的增加，穿透试样时所需的液体量大幅增加，这是因为功能层中有黏胶纤维层，黏胶纤维的边缘呈锯齿形，沟槽较明显，能够快速吸收液体并使所吸收的液体沿纤维之间的空隙快速向下浸润，试样表面液体保持量减少，浸透时所能吸收的液体减少。对于4#、5#、6#、7#试样，随着海藻纤维含量的增加，穿透试样时所需的液体量呈梯度增加，这主要与黏胶纤维的含量有关。对于试样1#、2#、3#，由于纤网结构不同，浸透试样时所吸收的液体量差别不大，其原因与对试样液体吸收性的影响分析相同。

图3 试样浸透时的液体吸收量

从图4中可以看出，海藻纤维含量不同，液体穿透试样所需的时间差异很大。试样4#、5#、6#、7#与1#(2#、3#)相比，随着功能层海藻纤维含量的增加，液体穿透试样所需的时间大幅度增加。主要原因是由海藻纤维制成的试样的表面张力较小，使得液体浸润试样时所需的时间较长，并且海藻纤维本身具有很好的吸湿保湿性，能够很好地保持液体不向四周和向下扩散，这样既能防止液体扩散浸渍周围的皮肤，又可为皮肤提供一个良好的湿润环境，有利于伤口的快速愈合。

图4 试样浸透时所需的时间

2.3 透湿性

为了加快伤口的愈合，创面敷料既要具有较好的透气性能，也要为伤口提供一个湿润的环境。透湿量是体现试样透湿性能的主要指标，它与纤维原料、试样厚度和面密度有着密切的关系。在试样的厚度和面密度以及成网、针刺等参数基本相同的情况下，纤维原料的自身性能和纤网结构是透湿量的决定因素。试样的透湿量测试结果见图5。

图5 试样的透湿量

由图5 可以看出：试样4#、5#、6#、7#与1#、2#、3#相比，试样的透湿量随着功能层海藻纤维含量的增加而增加，影响试样透湿性的原因分析与对试样液体吸收性的影响相同。由图5还可以得出，海藻纤维含量相同时，试样1#、2#、3#的透湿量逐渐增加，其原因是纤网的结构不同。由于纤维的溶胀性能，当自身吸湿时会产生膨胀，这样依靠孔隙扩散传湿的作用减小，水汽主要是沿着试样的纤网结构扩散并蒸发到空气中，随着功能层层合角度的增大，纤维之间取向度降低，利于水汽的扩散及蒸发，所以试样的透湿性能逐渐增强。

2.4 透气性

由图6可以看出：试样的透气性随着海藻纤维含量的增加而增加，当功能层海藻纤维的含量达到100%时，试样的透气性最大，这是由于海藻纤维纵向表面笔直无扭转，与自身的结合能力较差，因此当试样中海藻纤维含量较高时，试样的结构比较疏松，从而使其透气性增加;并且海藻纤维较黏胶纤维里层结构更疏松，纵向的沟槽更深，造成较大的裂缝，这些都利于纤维的透气性。从1#、2#、3#试样可以看出，1#试样的透气性比2#试样好，原因是1#试样的功能层为平行排列的纤网结构，由于海藻纤维之间排列比较疏松，空隙比较大，利于气体的透过;而3#试样的功能层为垂直排列的纤网结构，相对于平行排列的纤网结构，纤维之间排列得比较紧实，减少了相互之间的空隙，使透气性降低。