本發(fā)明涉及生物降解復(fù)合材料領(lǐng)域，具體地說是一種高透濕生物降解復(fù)合材料及其生產(chǎn)方法。

背景技術(shù)：

一次性防護(hù)產(chǎn)品，如醫(yī)療手術(shù)服、手術(shù)洞巾、隔離防護(hù)服等，其即用即棄的方式，給醫(yī)護(hù)人員、患者、核工業(yè)工作人員提供了便利，大大降低了相關(guān)人員在治療和工作過程中發(fā)生交叉感染、被有害物質(zhì)污染的風(fēng)險(xiǎn)，使術(shù)后感染率大大下降，大大提高了人民健康水平，減少了抗生素的使用。為了改善一次性防護(hù)服的隔離病原體或有害物質(zhì)的能力，防護(hù)服普遍采用復(fù)合面料，其中最可靠、性能最好的當(dāng)屬與薄膜復(fù)合的材料?，F(xiàn)有的薄膜與非織造布復(fù)合材料，具有極其優(yōu)越的對有害物質(zhì)阻隔性能，且透氣輕薄、穿著舒適，在醫(yī)療、特種防護(hù)、防化領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用。

然而，不斷產(chǎn)生的一次性防護(hù)產(chǎn)品廢棄物，給處理工作帶來了巨大的挑戰(zhàn)。如一次性使用醫(yī)療廢棄物可能包含有致病病原體，在收集、包裝、運(yùn)輸和處理過程中，存在泄漏和擴(kuò)散風(fēng)險(xiǎn)；而且，一次性醫(yī)療廢棄物往往品種混雜，處理前的分揀工作危險(xiǎn)性大，工作量繁復(fù)；更重要的是，一次性醫(yī)療廢棄物大多都是難以降解的高分子材料，無法通過自然降解進(jìn)行銷毀。

目前的一次性醫(yī)療廢棄物處理方法，均采用消毒后焚燒的方式銷毀。這種方法不但消耗大量的能源，而且產(chǎn)生含有許多有毒有害氣體的焚燒尾氣，排放會(huì)污染大氣層，影響焚燒場地周圍的居民身體健康。而對于核工業(yè)防護(hù)產(chǎn)品廢棄物來說，防護(hù)產(chǎn)品在使用過程中，有可能沾染放射性塵埃，這些被污染物還不能進(jìn)行焚燒處理，只能壓縮密封填埋，不僅費(fèi)用高昂，而且放射性污染物在其后幾十年甚至上百億年里，都存在著危害地下水資源、甚至在可能發(fā)生的自然災(zāi)害或地質(zhì)災(zāi)害中形成新的放射性污染的風(fēng)險(xiǎn)。

CN104292573A公開了一種環(huán)保型生物降解材料的制造方法。該發(fā)明采用聚乳酸材料，在廢棄后可以通過堆肥、填埋，利用土壤里的細(xì)菌降解，無污染。但是，作為醫(yī)療廢棄物，以聚乳酸制造的生物降解材料，仍然存在消毒困難、需要填埋等復(fù)雜處理過程，而且生物降解時(shí)間也比較長。尤其是，這種材料的降解方法對密封填埋的核工業(yè)防護(hù)服廢棄物來說是無效的。

CN103280250A公開了一種以生物降解的聚乙烯醇材料制作的防護(hù)產(chǎn)品以及它的廢棄物處理方法。該防護(hù)服用于核電站，使用廢棄后能夠溶解于熱水，并通過過濾除去可能污染的放射性塵埃，溶液排放到土壤里后，由土壤細(xì)菌降解。由此方法，開發(fā)具有水溶性防護(hù)產(chǎn)品，以滿足此防護(hù)產(chǎn)品廢棄物處理方法成為當(dāng)務(wù)之急。

CN102307727A和CN103252951A均公開了一種多層復(fù)合的防護(hù)材料，它由聚乙烯醇非織造布和聚乙烯醇薄膜復(fù)合而成，作為實(shí)現(xiàn)有害物質(zhì)阻隔作用的聚乙烯醇薄膜，不但具有良好的透濕性，輕薄舒適的穿著性能，更具有在常溫水下的水不溶解特性，且在高溫水中完全快速的水溶解特征，能夠滿足CN103280250A公開的廢棄物處理方法。但是此專利文獻(xiàn)沒有涉及所述防護(hù)材料的生產(chǎn)方法。

CN101367953B和CN103613772B分別公開了類似聚乙烯醇薄膜的生產(chǎn)方法，CN101603274A和CN103252951B分別公開了采用聚乙烯醇薄膜和聚乙烯醇非織造布制成多層復(fù)合材料的生產(chǎn)工藝。采用上述工藝，需要首先制造薄膜，然后進(jìn)行復(fù)合，工藝復(fù)雜，生產(chǎn)效率低下，生產(chǎn)成本較高。

在上述工藝方法中，為得到高透濕的復(fù)合材料，需要制作高透濕的聚乙烯醇高溫水溶薄膜，CN1973974A通過添加大量的不溶顆粒實(shí)現(xiàn)，然而得到的透氣薄膜柔軟性能不好，且在其一次性制成品銷毀時(shí)，大量不溶物將堵塞過濾器，難以實(shí)現(xiàn)CN103280250A公開的快速降解方法；CN103252951B采用高吸水的甘油等物質(zhì)作為增塑劑，提高了薄膜的透濕性能，雖然可以大大提高ASTME96倒杯法的透濕性能，也能在一定程度上提高正杯法透濕性能，然而難以與微孔膜的透濕性能相比擬；CN103613772B公開了一種高透濕的聚乙烯醇薄膜的生產(chǎn)方法，然而該方法投資較大，溶劑型生產(chǎn)介質(zhì)對安全要求較高，不容易實(shí)現(xiàn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對目前具有可生物降解性能、能快速降解的高透濕多層復(fù)合材料高生產(chǎn)成本、且透濕量不夠高的問題，本發(fā)明提供一種高透濕生物降解復(fù)合材料及其生產(chǎn)方法。

為此，本發(fā)明采用的一種技術(shù)方案如下：一種高透濕生物降解復(fù)合材料，包括聚乙烯醇非織造布和涂布聚乙烯醇水溶液的基膜，

所述聚乙烯醇非織造布的一面憎水，另一面親水，聚乙烯醇非織造布的憎水面與涂布聚乙烯醇溶液的基膜復(fù)合。

進(jìn)一步地，所述的聚乙烯醇溶液包括如下質(zhì)量百分比的組分：聚乙烯醇樹脂80％，增塑劑7-9％，表面活性劑0.1-0.25％，硝酸銨8.2-16.5％，余量為水。

更進(jìn)一步地，所述聚乙烯醇樹脂的聚合度為500-2600，醇解度為99％以上。

更進(jìn)一步地，所述的增塑劑為丙三醇。

更進(jìn)一步地，所述的表面活性劑為脂肪醇、脂肪酸、聚氧化乙烯醚、改性硅油中的一種或幾種的混合物。

進(jìn)一步地，所述聚乙烯醇非織造布的憎水面由含氟的防水防油劑涂布在聚乙烯醇非織造布的一面上形成。本發(fā)明中，由于憎水性要求不高，絕大部分含氟的防水防油劑都可以使用，優(yōu)選質(zhì)量百分含量為1-50％(最優(yōu)選為5-10％)的含氟丙烯酸共聚物乳液，商品名如：日本大金TG-581、TG-5546；日本旭硝子AG-E82；美國3M的PM-3622等。

進(jìn)一步地，所述含氟的防水防油劑的涂布量為聚乙烯醇非織造布重量的0.5-1.5％。

進(jìn)一步地，所述聚乙烯醇非織造布的克重為35-90gsm。

進(jìn)一步地，所述的基膜為PET膜。

本發(fā)明采用的另一種技術(shù)方案如下：高透濕生物降解復(fù)合材料的生產(chǎn)方法，其包括步驟：

1)將含氟的防水防油劑通過噴涂法涂布在聚乙烯醇非織造布的一面上，涂布量為聚乙烯醇非織造布重量的0.5-1.5％，進(jìn)入烘箱在115-125℃進(jìn)行烘干，并在170-180℃焙烘5-60秒，然后冷卻，使聚乙烯醇非織造布的一面成為憎水面；

2)聚乙烯醇樹脂、增塑劑、表面活性劑、硝酸銨和水混合，在85-95℃加熱攪拌條件下，溶解1-3小時(shí)形成聚乙烯醇溶液；將所述的聚乙烯醇溶液涂布在磨砂的基膜上，形成涂布聚乙烯醇溶液的濕膜；

3)將步驟1)得到的聚乙烯醇非織造布的憎水面與涂布聚乙烯醇溶液的濕膜進(jìn)行無張力平整貼合，貼合后采用表面柔性的輥面(如PU發(fā)泡海棉輥、羊毛輥、毛刷輥等)，以最小接觸壓力進(jìn)行壓合，然后進(jìn)入烘箱烘干。

本發(fā)明具有以下有益效果：本發(fā)明的高透濕生物降解復(fù)合材料具有比現(xiàn)有高透濕聚乙烯醇防護(hù)材料更高的水蒸汽透過率，在23℃、50％相對濕度條件下，能夠達(dá)到ASTM E96正杯水法700g/d.sm以上透濕量；聚乙烯醇非織造布的親水面具有親水特性，能夠吸收人體汗液體液，有很高的舒適性。采用本發(fā)明的生產(chǎn)方法，生產(chǎn)效率高，生產(chǎn)成本低。

本發(fā)明的高透濕生物降解復(fù)合材料經(jīng)一次性使用后，可以通過溶解、過濾工藝，形成水溶液排放土壤中生物降解，或者經(jīng)過化學(xué)催化降解、噴霧熱氧化、催化氧化方式快速銷毀。

附圖說明

圖1為本發(fā)明聚乙烯醇非織造布憎水面的加工流程圖；

圖2為本發(fā)明聚乙烯醇非織造布的憎水面與涂布聚乙烯醇溶液的濕膜復(fù)合的工藝示意圖。

圖中，1-聚乙烯醇水刺非織布放卷，2-聚乙烯醇水刺非織布，3-防水溶液噴嘴，4-第一烘箱，5-收卷，6-介質(zhì)，7-涂布聚乙烯醇溶液的濕膜，8-單面憎水面的聚乙烯醇水刺非織布放卷，9-海棉壓輥，10-第二烘箱，11-復(fù)合材料收卷。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合說明書附圖和具體實(shí)施方式對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。

本發(fā)明高透濕生物降解復(fù)合材料的生產(chǎn)方法，其步驟如下：

1)將質(zhì)量百分含量為5-10％的含氟丙烯酸共聚物乳液，通過噴涂法涂布在聚乙烯醇非織造布的一面上，涂布量為聚乙烯醇非織造布重量的0.5-1.5％，進(jìn)入烘箱在115-125℃進(jìn)行烘干，并在170-180℃焙烘5-60秒，然后冷卻，使聚乙烯醇非織造布的一面成為憎水面，如圖1所示。

2)聚乙烯醇樹脂、增塑劑、表面活性劑、硝酸銨和水混合，在85-95℃加熱攪拌條件下，溶解1-3小時(shí)形成聚乙烯醇溶液；將所述的聚乙烯醇溶液涂布在磨砂的基膜上，形成涂布聚乙烯醇溶液的濕膜；

3)將步驟1)得到的聚乙烯醇非織造布的憎水面與涂布聚乙烯醇溶液的濕膜進(jìn)行無張力平整貼合，貼合后采用表面柔性的輥面，如PU發(fā)泡海棉輥、羊毛輥、毛刷輥等，以最小接觸壓力進(jìn)行壓合，然后進(jìn)入烘箱烘干，切邊后收卷得到成品。

實(shí)施例1

將含有5％的全氟C6丙烯酸共聚物乳液(選用日本大金TG-581)，通過噴涂法，均勻涂布在45gsm聚乙烯醇水刺非織造布的一面，涂布量為1％，立即進(jìn)入烘箱以120℃溫度烘干，并以175℃溫度焙烘30秒。冷卻后收卷。

取2499聚乙烯醇100kg，放入具有95℃夾套加熱的混合容器中。加入550kg水、11kg甘油、0.125kg月桂酸聚乙二醇酯、硝酸銨10kg，攪拌溶解2小時(shí)以上備用。

將上述溶解的聚乙烯醇溶液均勻涂布在磨砂PET基材上，涂布量為160gsm，將上述聚乙烯醇水刺非織造布無張力平整地貼合在濕膜上，并以直徑15mm的海棉輥輕輕碾壓一遍后，進(jìn)行烘箱，以120-140℃溫度烘干，切邊后收卷得到成品。

經(jīng)檢測，成品克重為74gsm，23℃50％相對濕度條件下，ASTM E96正杯水法透濕量達(dá)到821.25g/d.sm。

實(shí)施例2

上述實(shí)施例中，將聚乙烯醇水刺非織造布的克重改為62gsm。得到的成品為91gsm，透濕量為755.23g/d.sm。

實(shí)施例3

將含有10％的全氟C6丙烯酸共聚物乳液(選用日本旭硝子AG-E82)，通過噴涂法，均勻涂布在45gsm聚乙烯醇水刺非織造布的一面，涂布量為1.5％，立即進(jìn)入烘箱以120℃溫度烘干，并以175℃溫度焙烘30秒。冷卻后收卷。

取2499聚乙烯醇100kg，放入具有95℃夾套加熱的混合容器中。加入550kg水、9kg甘油、0.3kg月桂酸聚乙二醇酯、硝酸銨20kg，攪拌溶解2小時(shí)以上備用。

將上述溶解的聚乙烯醇溶液均勻涂布在磨砂PET基材上，涂布量為150gsm，將上述聚乙烯醇水刺非織造布無張力平整地貼合在濕膜上，并以直徑15mm的海棉輥輕輕碾壓一遍后，進(jìn)行烘箱，以120-140℃溫度烘干，切邊后收卷得到成品。

經(jīng)檢測，成品克重為73gsm，23℃50％相對濕度條件下，ASTM E96正杯水法透濕量達(dá)到856.12g/d.sm。

實(shí)施例4

上述實(shí)施例中，將10％的全氟C6丙烯酸共聚物乳液(選用美國3M的PM-3622)噴涂量調(diào)整為0.5％。得到的成品為74gsm，透濕量為884.75g/d.sm。

本發(fā)明高透濕生物降解復(fù)合材料的透濕原理如下：

將本發(fā)明高透濕生物降解復(fù)合材料制成防護(hù)產(chǎn)品，穿著時(shí)，由于人體表皮不斷揮發(fā)水份，在復(fù)合材料與體表之間形成較高濕度的區(qū)域。復(fù)合材料靠近較高濕度區(qū)域的是復(fù)合材料的親水面，由于親水面在接觸較高濕度的區(qū)域中水分子時(shí)，更容易吸收水分子，聚乙烯醇纖維局部溶脹，使復(fù)合材料含水量增高，水分子擴(kuò)散到復(fù)合材料的另一面，貼近基膜的一面。在基膜(即PET基材)表面的聚乙烯醇中，添加了硝酸銨組分。由于硝酸銨具有極強(qiáng)的吸潮性，且它只含有氫氧氮三種元素，使得含它的面料，能夠在專用的一次性廢棄物處理裝置中，通過氮氧化合物催化還原成氮?dú)猓苊馀欧盼廴敬髿?。硝酸銨這一強(qiáng)烈的吸潮特性，使得基膜能夠大量吸收布料中的水分，基膜的含水量變得很高，在基膜靠近較低濕度的外表面，水分向較低濕度外表面空氣中揮發(fā)，整個(gè)過程形成一個(gè)動(dòng)態(tài)平衡，水蒸汽形成一個(gè)從一面向另一面透過的過程。

上述過程同樣也適合于ASTM E96 Procedure B標(biāo)準(zhǔn)測試過程原理。

樣品測試結(jié)果

以下測試以ASTM E96-05標(biāo)準(zhǔn)中，Procedure B，蒸餾水法測試，兩層復(fù)合親水面朝水，薄膜朝外。本測試誤差在5％左右。

本發(fā)明采用憎水面貼合濕膜的理由：

在之前的多層復(fù)合面料(CN101603274)中，聚乙烯醇薄膜和無紡布是采用超聲波焊接原理復(fù)合到一起的，后來因?yàn)槌暡◤?fù)合工藝生產(chǎn)效率低下，滲漏可靠性差等原因，改為用膠水粘合薄膜和無紡布(CN103252951B)。為了改善復(fù)合材料的穿著舒適度，并提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本，本發(fā)明采用無紡布直接與聚乙烯醇溶液涂布濕膜進(jìn)行貼合后干燥成復(fù)合材料。但由于聚乙烯醇無紡布具有極好的親水性能，聚乙烯醇無紡布直接與聚乙烯醇溶液接觸以后，會(huì)將聚乙烯醇溶液濕膜快速吸收到無紡布內(nèi)，干燥后面料不分薄膜層和布料層，且非常僵硬如紙板，失去使用價(jià)值。當(dāng)無紡布進(jìn)行憎水處理后，布料不會(huì)直接吸收聚乙烯醇水溶液濕膜，濕膜干燥后，沾粘在布料表面，起到防護(hù)作用。

本發(fā)明采用硝酸銨的理由：

本發(fā)明復(fù)合材料的生產(chǎn)工藝和產(chǎn)品使用決定了采用的原料，必須符合以下條件：

1.不與薄膜的主要成份聚乙烯醇和其它添加組分起化學(xué)反應(yīng)；

2.具有強(qiáng)烈的吸潮吸濕性能；

3.能夠溶解于水；

4.僅含有碳?xì)溲醯?種元素。

能符合前3條要求的吸潮劑比較多，如氯化鈣等，但是，一次性防護(hù)服在使用廢棄后，將溶解于水進(jìn)行化學(xué)降解后，高濃溶液直接噴霧熱氧化，其中含有的金屬氧化物將會(huì)堵塞管道，無機(jī)非金屬元素的，如鹵素等，將形成腐蝕性氣體被循環(huán)水吸收腐蝕設(shè)備，殘余部分將排放污染大氣；含硅的，會(huì)形成二氧化硅堵塞催化劑；硼化合物會(huì)引起聚乙烯醇交聯(lián)，堵塞濾網(wǎng)。因而有第4點(diǎn)需求。碳?xì)溲鯇⒅苯友趸啥趸己退?，氮元素氧化成氮氧化合物，由廢棄物處理裝置自帶的催化單元還原成氮?dú)馀欧拧?/p>

符合上述條件的除硝酸銨以外，還有如某些氨基酸、類透明質(zhì)酸、殼聚糖等，但這類物質(zhì)與硝酸銨比，其價(jià)格較高，不容易大量得到，而硝酸銨是很多化肥廠的副產(chǎn)品，價(jià)廉易得，因而采用硝酸銨是比較經(jīng)濟(jì)的方案。