医用脱脂棉纱布的氧化改性处理及性能分析

熊 涛，吴俊伍

（荆楚理工学院，湖北 荆门 448000）

现阶段，我国正处于老龄化社会，这对医疗领域提出了挑战，对医疗材料的需求不断加大。在医用敷料的组成中，传统的医用脱脂棉纱布具有非常高的性价比，材料来源广泛，加工过程简单等，在我国得到了广泛应用[1]。

1 实验

1.1 材料和试剂

组织为平纹的医用脱脂棉纱布，其经纬纱线的密度标准为27.8 tex；过碳酸钠，氢氧化钠，硅酸钠。

1.2 仪器

DK-S16数显恒温水浴锅，FA2004A电子天平，Y802A电热鼓风干燥箱等。

1.3 氧化改性处理

采用氧化法进行医用脱脂棉纱布的改性处理，改性流程为：医用棉纱布进行氧化之后进行中和反应，并进行充分的洗涤、烘干，形成氧化医用棉纱布。

首先，将医用脱脂棉纱布裁剪为25 cmh30 cm的试验小块，并烘干至恒定的质量。其次，在不同质量浓度的过碳酸钠中加入硅酸钠，硅酸钠质量分数为2%，过碳酸钠溶液控制在100 mL。充分搅拌使氢氧化钠能够中和过碳酸钠的pH，达到氧化条件，并在水域中加热到正常的温度。再次，将烘干过后的试样放入过碳酸钠溶液中，经过不同时间段的氧化处理，将试样取出，并将6%的盐酸溶液进行中和处理，使其充分烘干和洗涤，得到氧化医用棉纱布。最后，将医用棉纱布放置到20 ℃的环境中，控制湿度在65%左右，并平衡48 h左右[2]。

1.1 测试

1.4.1 吸液性能

参照国际上对于创面敷料的吸湿性测试方法，本团队将使用吸湿称量法。

1.4.2 力学性能

依照《脱脂棉纱布、脱脂棉黏胶混纺纱布的性能要求和试验方法》进行检测。

1.4.3 表面形貌观察

对试验表面进行喷金，并置于扫描电子显微镜下进行表面形貌的观察，控制扫描电压为10 kV。

2 结果与讨论

2.1 过碳酸钠溶液质量浓度对改性效果的影响

由实验可知，在不同浓度的过碳酸钠溶液下，随着过碳酸钠质量浓度的不断增加，会不断提高氧化医用棉纱布的吸液率。当过碳酸钠的溶液质量浓度在1.10 g/L时，加大过碳酸钠的质量，使其氧化性能加强，同时，提高了氧化医用棉纱布的吸液能力；反之，在过碳酸钠溶液质量浓度高于0.10 g/L时，即使其中的氧化剂分子数量不停增多，其羧基也不会增加。不断增加过碳酸钠溶液的质量，使医用棉纱布发生降解反应，其棉纱布的毛细纤维和毛细芯的芯吸效应降低，从而降低了氧化医用棉纱布的吸液能力[3]。

氧化医用棉纱布的经纬断裂强力及断裂伸长率，会随着溶液中过碳酸钠质量浓度的变化而变化，过碳酸钠质量浓度的增加，会出现先增长、后降低的变化情况，同时期二者的峰值出现在过碳酸钠质量浓度为0.15 g/L以及0.20 g/L时。在氧化过程中，氧化反应的剧烈程度取决于过碳酸钠的质量浓度，在棉纱布不断收缩的过程中，会增加棉纱布的断裂强力和断裂伸长率。但是，当过碳酸钠溶液的质量不断增高时，会加快纤维内部的氢键打开速率，这是直接影响棉纱布断裂强力以及断裂伸长率的重要因素。

2.2 温度对改性效果的影响

经过试验可知，不断提升试验温度，氧化医用棉纱布的吸液性会先增加、后降低，温度为40 ℃左右时吸液率最高；低于40 ℃时，由于过氧氢根等一类活性氧成分大量增多，其氧化医用棉纱布有着较高的吸液率。但是，当温度达到40 ℃之后，便会使得溶液中的pH过高，并且高温会加大对医用棉纱布的损害，让医用脱脂棉纱布本身的毛细芯吸效应降低，致使氧化医用棉纱布的吸液性能降低。

2.3 处理时间所造成的改性影响

增加处理时间会导致氧化医用棉纱布的吸液能力先提高、后下降。处理时间在1.5 h以内的情况下，会使氧化医用棉纱布的吸液率随着处理时间的增加而得到较大程度的增加。处理时间大于1.5 h时，氧化医用棉纱布的吸液率会与处理时间的增加呈反比例增长。因此，处理的有效时间应控制在1.5 h以内。随着处理时间的增长，其氧氢根离子可以有效地与纤维反应，进而增加羧基的数量，使棉纱布的吸液率提高。但是，在控制溶液质量浓度一定的前提下，处理时长大于1.5 h，其反应的过氧氢根离子数量会大量减少，所以，再进行试验时，会使羧基没有数量上的大幅变化、没有大量的毛细纤维，导致毛细芯吸效应降低，最终导致氧化医用棉纱布的吸液率降低。

当不断加大处理时间时，医用棉纱布的断裂强力和断裂伸长率都会出现一定程度的增加，随后又呈现出减弱的趋势，峰值时间为1.5 h。当处理时间在1.5 h以内时，过氧氢根离子能够与纤维素进行充分氧化，使医用棉纱布不断收缩，棉纱布的断裂强力和断裂伸长率得到提升；当处理时间大于1.5 h时，医用棉纱布不能有效地与纤维素进行氧化反应，破坏了其间的氢键，使医用棉纱布的断裂强力和断裂伸长率减弱。

综合考虑，只有将处理时间设定为1.5 h，才会使氧化医用棉纱布的吸液程度和断裂强力、断裂伸长率达到最佳状态。

2.4 过碳酸钠pH对改性的影响

实验表明，当不断加大过碳酸钠溶液的pH时，会使氧化医用棉纱布的吸液能力提升，并在一定程度上呈现减小趋势。过碳酸钠的溶液pH控制在7~9时，不断加大过碳化钠的溶液pH，会使分解速度加快，进而使溶液中的过氧氢根离子浓度增加，进一步促进与纤维素的氧化反应，生成大量的羧基，提升氧化医用棉纱布的吸液能力；当pH大于9时，会导致过氧氢根离子出现不稳定的状况，出现分解反应，导致氧化反应不充分，所产生的羧基数量减少，降低医用棉纱布的吸液能力。

不断加大过碳酸钠溶液的pH，会使医用棉纱布的断裂强力和伸长率出现先增加、后减小的情况。当控制溶液的pH在7~9时，不断加大溶液的pH，会使氧化医用棉纱布的断裂强力逐渐减小，断裂伸长率不断增加。在碱性溶液条件下，医用脱脂棉纱布会出现纤维的溶胀，分子间的相互作用力减小，使得医用棉纱布的断裂强力减小。同时，在进行拉伸的试验中，分子链极易发生滑移现象，因此，棉纱布的断裂伸长率会出现小幅度的增加。当溶液的pH大于9时，随着pH的不断增加，棉纱布内部纤维素分子的氢键被大面积破坏，棉纱布的断裂强力不断下降，从最开始的101.0 N一直下降到83.0 N左右。

综合考虑氧化医用棉纱布的吸液程度、纤维断裂强力和断裂伸长率的各项数据，需要将过碳酸钠溶液的pH控制在9，以便能够发挥出最佳性能。

2.5 对棉纱布表面形貌的分析

将医用脱脂棉纱布进行电子显微镜的扫描成像，进行40倍和2 000倍的放大观察。在40倍放大过程中，可以观察到医用棉纱布具有丰富的毛细纤维，但是毛细纤维的排布相对混乱，没有条理性。相对于氧化医用棉纱布的特征，其具有的毛细纤维数量较少，使得纤维之间的空间较大，纱线的排布也相对整齐。在经过显微镜的2 000倍放大过程中，能够直观地发现氧化医用棉纱布有着较大的棉纤维直径，而医用脱脂棉纱布的纤维直径较小。因为在改性过程中，氧化反应产生的羧基的空间位阻较大，能够有效降低纤维间的作用力，为此，纤维不会出现明显的润涨现象。与此同时，氧化医用棉纱布的纤维表面并没有出现明显的碎片剥离，因此，反映出其纤维没有受到严重的损伤。因此，需要不断优化氧化改性的工艺，有效降低对纤维的损伤。

3 结语

对医用脱脂棉纱布进行氧化改性处理，能够有效提升医用棉纱布的吸液性能。在其他试验数值一定的情况下，不断升高过碳酸钠的溶液质量浓度，或者将实验处理温度升高、延长处理时间，棉纱布的断裂强力、断裂伸长率以及吸液率都会先增加、后减小。增加溶液的pH会使棉纱布的吸液率、断裂伸长率先增加、后减小，而断裂强力一直呈现减小的趋势。