ПОРИСТЫЕ МАТЕРИАЛЫ, ДАЮЩИЕ УСАДКУ ПРИ ВОЗДЕЙСТВИИ ВЛАГИ Российский патент 2020 года по МПК C08J3/75 A61L15/60 C08L33/26 C08L5/04 C08J9/28 

ПРЕДПОСЫЛКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Настоящее изобретение в общем направлено на впитывающие и дающие усадку материалы. В частности, настоящее изобретение направлено на материалы, которые дают усадку в одном направлении и расширяются в другом направлении при впитывании жидкости, такой как вода или биологическая жидкость.

Необходимы чувствительные материалы, которые потенциально могут удовлетворять многие неудовлетворенные потребности потребителя, связанные с существующими продуктами. Новые варианты применения данных чувствительных материалов могут также способствовать исследованию и разработке новых продуктов, выходящих за рамки существующих категорий.

Соответствующие материалы могут включать волокна, дающие усадку под действием воды; однако они не являются гидрогелями, они не дают усадку с такой же величиной, и они не характеризуются эластичными свойствами после усадки при воздействии жидкости. Предыдущие попытки получения чувствительных материалов включают материалы, такие как описанные в патенте США № 4942089, выданном Genba et al., относящиеся к подверженному усадке волокну, пряже, дающей усадку при впитывании воды, и другим подобным материалам. Были получены подверженные усадке волокна, которые являются труднорастворимыми в воде, и которые способны давать усадку в воде при 20°C на не менее чем 30% в течение не более чем 10 секунд, например, посредством формования, вытягивания и тепловой обработки карбокси-модифицированного поливинилового спирта при конкретных условиях. Пряжа, изготовленная из волокна данного типа, в сочетании с неткаными материалами, изготовленными посредством включения в данные нетканые материалы пряжи, содержащей такие подверженные усадке волокна, которые дают усадку при впитывании воды, были предложены для использования в плотно прилегающих к бедрам крайних частях одноразовых подгузников.

Несмотря на способность впитывать жидкости, традиционные гидрогели, как правило, являются мягкими и непрочными в гидратированном состоянии, а в высушенном или дегидратированном состоянии – хрупкими и твердыми. Традиционные гидрогели имеют неудовлетворительные механические свойства с неудовлетворительной способностью к растяжению и устойчивостью при испытании на удар с надрезом.

Кроме того, в публикации заявки на патент США № 2015/038613, выданный Sun et al., описана композиция на основе гидрогеля, но не раскрыто высушивание/дегидратирование такой композиции, находящейся под действием напряжения. В публикации заявки на патент согласно PCT № WO06132661, выданный Muratoglu et al., описан гидрогель, который выполнен «более жестким» посредством дегидратирования гидрогеля после «деформации» гидрогеля с помощью силы сжатия.

Как результат, существует потребность в обеспечении возможности получения нетканых материалов со свойствами, описанными в данном документе.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ

Неудовлетворенные потребности для существующих продуктов включают прилегание, комфорт и предотвращение протекания. В данном документе раскрыт новый тип чувствительных материалов в различных формах, которые могут одновременно давать усадку в одном направлении и расширяться в одном или более других направлениях при контакте с водной средой и биологическими жидкостями с образованием материалов на основе гидрогеля. Материалы также характеризуются значительной способностью впитывания воды и других водосодержащих жидкостей. Материалы являются гибкими в форме нити, волокна или пленки.

Недавно был разработан новый класс гидрогелей – гидрогели с двойной сетью, имеющие механические свойства, представляющие особый интерес, такие как высокая эластичность, ударная вязкость и устойчивость при испытании на удар с надрезом в гидратированном состоянии. Такие материалы можно применять для удовлетворения неудовлетворенных потребностей во многих различных областях.

В настоящем изобретении описана подложка, включающая систему на основе полимера с двойной сетью, включающую сшитый ковалентно-связанный полимер и обратимо сшитый полимер, частично связанный ионными связями, где подложка характеризуется уровнем содержания влаги, равным 15 процентам или меньше от общего веса подложки, где подложка является пористой и где подложка предусматривает скрытую стягивающую силу.

В альтернативном аспекте способ изготовления подложки включает получение гидрогеля с двойной сетью, включающего сшитый ковалентно-связанный полимер и обратимо сшитый полимер, связанный ионными связями; удлинение гидрогеля с двойной сетью под действием усилия в по меньшей мере одном направлении; обработку гидрогеля с двойной сетью с помощью органического растворителя, с помощью летучего и смешиваемого с водой органического растворителя, с вытеснением большей части воды из гидрогеля с двойной сетью; выпаривание органического растворителя, в то время как гидрогель с двойной сетью все еще удлинен, с образованием практически высушенной системы на основе полимера с двойной сетью; и обеспечение высвобождения силы с получением подложки.

Объекты и преимущества настоящего изобретения изложены ниже в следующем описании или могут быть установлены посредством осуществления настоящего изобретения на практике.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Настоящее изобретение будет в более полной мере понятным, а дополнительные признаки станут очевидными при ссылке на следующее подробное описание и прилагаемые графические материалы. Графические материалы являются исключительно иллюстративными и не предназначены для ограничения объема формулы изобретения.

На фигуре 1 представлено полученное с помощью SEM фотографическое изображение поперечного сечения непористого материала, описанного в данном документе; и

на фигуре 2 представлено полученное с помощью SEM фотографическое изображение поперечного сечения пористого материала, описанного в данном документе.

Повторное применение ссылочных позиций в настоящем описании и в графических материалах предназначено для представления одинаковых или аналогичных признаков или элементов настоящего изобретения. Графические материалы являются иллюстративными и не обязательно выполнены в масштабе. Некоторые их размеры могут быть преувеличены, тогда как другие могут быть преуменьшены.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ

Используемые в данном документе термины «эластомерный» и «эластичный» используются взаимозаменяемо, и под ними понимают слой, материал, слоистый материал или композиционный материал, которые, как правило, выполнены с возможностью восстановления своей формы после деформации при устранении деформирующей силы. В частности, при использовании в данном документе термины «эластичный» или «эластомерный» подразумевают то свойство любого материала, которое при приложении смещающей силы обеспечивает возможность растяжения материала до длины в растянутом смещенном состоянии, которая на по меньшей мере приблизительно пятьдесят (50) процентов больше, чем его длина в нерастянутом несмещенном состоянии, и это приведет к восстановлению материала на по меньшей мере сорок (40) процентов от его удлиненного состояния при высвобождении силы растяжения. Гипотетическим примером, который бы удовлетворял это определение эластомерного материала, может являться образец материала размером один (1) дюйм, который может удлиняться до по меньшей мере 1,50 дюйма, и который после удлинения до 1,50 дюйма и высвобождения будет восстанавливаться до длины менее 1,30 дюйма. Многие эластичные материалы можно растягивать на более чем пятьдесят (50) процентов от их длины в нерастянутом состоянии, и многие из них будут восстанавливаться практически до их первоначальной длины в нерастянутом состоянии при высвобождении силы растяжения.

Далее будет представлено подробное описание со ссылками на различные аспекты настоящего изобретения, один или более примеров которых приведены ниже. Каждый пример предоставлен в целях объяснения, а не ограничения настоящего изобретения. В действительности, специалистам в данной области техники будет очевидно, что по отношению к настоящему изобретению могут быть выполнены различные модификации и изменения без отклонения от объема или сущности настоящего изобретения. Например, признаки, проиллюстрированные или описанные как часть одного аспекта, могут быть использованы в другом аспекте c получением еще одного аспекта. Таким образом, предполагается, что настоящее изобретение охватывает такие модификации и изменения.

В настоящем изобретении описана модификация гидрогеля с двойной сетью. Гидрогель с двойной сетью представляет собой гидрогель, который включает два типа полимеров. В данном случае один представляет собой прочно сшитый/ковалентно-связанный полимер; второй представляет собой полимер с обратимыми сшивателями, такими как обратимые сшиватели на основе ионов и лиганда (полимер, связанный ионными связями). Сообщалось, что гидрогели с двойной сетью характеризуются превосходными механическими свойствами, такими как прочность, эластичность и устойчивость при испытании на удар с надрезом. (См., например, Nature, Vol. 489, p.133, 2012).

Гидрогель с двойной сетью по настоящему изобретению модифицируют посредством растягивания гидрогеля с двойной сетью во влажном состоянии/приложения напряжения в отношении него, и затем при поддержании такого растяжения высушивают его до уровня содержания влаги менее чем приблизительно 10—15%. Материал на основе полученного в результате продукта, представляющий собой систему на основе полимера с двойной сетью, которая не является гидрогелем, остается прочным и гибким в сухом состоянии, однако не является эластичным. Сшитый полимер, входящий в состав системы на основе полимера с двойной сетью, обеспечивает прочность, тогда как некоторые связи полимера, связанного ионными связями, разрываются. Не ограничиваясь теорией, считается, что разрыв данных связей во время высушивания создает запас энергии в виде скрытой стягивающей силы в сухой системе на основе полимера с двойной сетью.

В обычном гидрогеле регидратация приводит к расширению во всех трех направлениях. Кроме того, не ограничиваясь теорией, считается, что при регидратации сухой системы на основе полимера с двойной сетью по настоящему изобретению некоторые из разорванных ионных связей образуются заново. Система на основе полимера с двойной сетью дает усадку в одном направлении (например, в плоскости x-y), при этом она расширяется в другом направлении (например, z-направлении, причем z-направление перпендикулярно плоскости x—y). Например, при регидратации нитевидный образец из сухой системы на основе полимера с двойной сетью демонстрировал усадку по длине от приблизительно 5 дюймов до 1 дюйма, при этом образец также расширялся в диаметре. Дискообразный образец из сухой системы на основе полимера с двойной сетью стягивался в диаметре, но увеличивался в толщине.

В предыдущих попытках получения материалов, дающих усадку при воздействии влаги, которые становятся эластичными после гидратирования, применяли способы, которые являются относительно трудоемкими. Более того, как правило, материалы не будут начинать давать усадку в течение нескольких минут после смачивания, если все размеры материалов составляют более чем 100 микрометров. В некоторых случаях этот промежуток времени может не являться проблемой. Однако скорость отклика может быть недостаточно быстрой в других случаях, таких как уплотнение зазоров для избежания утечки во впитывающих изделиях. Улучшенный вариант материалов, дающих усадку при воздействии влаги, раскрыт в данном документе, где материалы содержат большое количество микро- и наноразмерных пор в материалах, дающих усадку при воздействии влаги, которые становятся эластичными при гидратации. Кроме того, также раскрыт упрощенный способ получения непористых и пористых материалов, дающих усадку при воздействии влаги. Пористые материалы, дающие усадку при воздействии влаги, содержат полимеры с двойной сетью и начинают давать усадку и завершают процесс усадки гораздо быстрее, чем непористые аналоги с таким же размером и такой же общей характеристикой материала.

Традиционные гидрогели, как правило, являются мягкими и непрочными в своем гидратированном состоянии, а в высушенном состоянии – хрупкими и твердыми. Традиционные гидрогели имеют неудовлетворительные механические свойства наряду с неудовлетворительной способностью к растяжению и устойчивостью при испытании на удар с надрезом. Недавно был разработан новый класс гидрогелей - гидрогели с двойной сетью, имеющие механические свойства, представляющие особый интерес, такие как высокая эластичность, ударная вязкость и устойчивость при испытании на удар с надрезом, в их гидратированном состоянии. В настоящем изобретении раскрыты пористые материалы на основе гидрогеля с двойной сетью, дающие усадку при воздействии влаги, которые реагируют на смачивание гораздо быстрее, чем непористые аналоги. Кроме того, был разработан упрощенный способ получения пористых материалов, дающих усадку.

В различных аспектах настоящего изобретения нить, прядь, лист или волокно в сухом состоянии (с содержанием воды менее чем 10—15%) содержат большое количество пор. Поры могут быть различных размеров, от микрометров до нанометров. Поры могут быть открытыми или закрытыми, однако открытые поры являются предпочтительными.

Материалы впитывают воду или содержащую воду жидкость с усадкой в по меньшей мере одном направлении и расширением в по меньшей мере другом направлении. При впитывании воды или содержащей воду жидкости материалы становятся эластичными гидрогелями. Кроме того, нити, пряди, листы или волокна впитывают воду, вес которой по меньшей мере в четыре раза превышает их вес. Например, в случае нити, изготовленной из системы на основе полимера с двойной сетью, длина нити при смачивании становится намного короче, чем в первоначальном сухом состоянии без приложения внешней силы, при этом диаметр нити в то же время увеличивается при смачивании. В другом примере лист, изготовленный из системы на основе полимера с двойной сетью, может давать усадку по длине и ширине при смачивании или гидратировании, при этом его толщина в то же время увеличивается.

Сшитый полимер может представлять собой полиакриламид, полиакриловую кислоту, любой другой подходящий полимер или любую их комбинацию. Обратимый сшиватель может представлять собой альгинат с ионами кальция, желатин с ионами алюминия, любой другой подходящий полимер или любую их комбинацию. В сухом состоянии ионы кальция не являются в значительной степени сшитыми с альгинатом.

В одном конкретном аспекте такой материал получен из по меньшей мере одного сшитого полимера, образующего гидрогель, и по меньшей мере другого полимера, образующего гидрогель, с обратимым(-и) сшивателем(-ями), в котором значительная часть сшивателей (например, 30%) является не полностью сшитой и находится в свободном или частично свободном состоянии с полимером в сухом состоянии. Одним примером сшитого полимера является полиакриламид. Другим примером сшитых полимеров является полиакриловая кислота. Одним примером полимеров с обратимыми сшивателями является альгинат с ионами кальция. Другим примером обратимо сшитых полимеров является желатин с ионами алюминия. В сухом состоянии значительная доля ионов кальция не сшита с альгинатом.

Ранее описанные способы получения материалов основы включают применение ультрафиолетового (УФ) излучения для полимеризации, сшивания и отверждения после смешивания всех компонентов в контейнере. Посредством этого способа иногда получают материалы, которые являются непрочными и легко разрываются. Вероятно, УФ-излучение может повреждать некоторые материалы в ходе процесса полимеризации и отверждения. В улучшенном способе, используемом в данном документе, применяется самогенерируемое тепло для ускорения полимеризации и отверждения для получения материалов без использования излучения УФ-света. Материалы, полученные с помощью этого улучшенного способа, являются более соответствующими в отношении характеристик прочности и усадки. Путем помещения всех ингредиентов в условия вакуума для удаления кислорода в результате полимеризации начинает генерироваться тепло, которое способствует ускорению полимеризации, сшивания и отверждения. В отличие от ранее применяемого способа, в данном улучшенном способе не требуется длительный период отверждения для получения материалов с достаточными характеристиками.

Данное новое изобретение является улучшенным вариантом, который содержит большое количество микро- и наноразмерных пор. Данный новый вариант начинает давать усадку гораздо быстрее (например, начинает давать усадку в 8 раз быстрее) и завершает процесс усадки гораздо быстрее (например, усадка завершается в 3 раза быстрее).

Потенциальные пути применения системы на основе полимера с двойной сетью включают включение систем на основе полимера с двойной сетью в состав продуктов личной гигиены, впитывающих медицинских изделий и полотенец с различной длиной нитей или различных форм. Сухая система на основе полимера с двойной сетью в составе продукта будет менять форму или плотно прилегать при смачивании, что потенциально приведет к изменению формы или внешнего вида таких продуктов. Положения введенных в состав пористых материалов могут изменяться в зависимости от конкретных потребностей. Способы введения в состав также могут изменяться. Конкретные способы включения в состав включают методики, основанные на применении адгезивов, ультразвука, нанесении расплава, или методики механического связывания, такие как шитье или иглопробивание. Примеры впитывающих изделий включают подгузники, женские гигиенические прокладки и тонкие прокладки, белье для страдающих недержанием.

Как описано далее в примерах ниже настоящее изобретение предусматривает изготовление подложек на основе системы на основе полимера с двойной сетью. Прежде всего изготавливают гидрогели с двойной сетью в гидратированном состоянии в соответствии с опубликованной литературой. Гидрогели с двойной сетью можно изготавливать в виде нити, пряди, листа, волокна или в любой другой подходящей форме. После отверждения гидрогелей с двойной сетью гидрогели с двойной сетью механически растягивают или удлиняют в одном или двух выбранных направлениях. Растянутые материалы помещают в смешиваемый с водой летучий органический растворитель, такой как этанол, метанол, тетрагидрофуран, ацетон или бутанон, на определенный период времени, пока материал не станет белым или непрозрачным. Материалы вынимают из растворителя и высушивают с получением пористых материалов, дающих усадку при воздействии влаги. При высвобождении силы удлинения высушенные материалы (системы на основе полимера с двойной сетью) сохраняют размеры, которые они приобрели при удлинении, без значительных изменений в течение длительного периода времени в условиях окружающей среды.

Хотя это не показано, может быть целесообразным использование конечных стадий и/или способов последующей обработки, чтобы придать выбранные свойства сухой системе на основе полимера с двойной сетью. Например, к системе на основе полимера с двойной сетью могут быть добавлены на более поздней стадии химические вещества для последующей обработки, или систему на основе полимера с двойной сетью можно перенести на устройства для резки, устройства для продольной резки или другое оборудование для обработки с целью превращения системы на основе полимера с двойной сетью в конечный продукт. Дополнительно, посредством известных способов на внешние поверхности системы на основе полимера с двойной сетью может быть помещен узор.

Для целей настоящего изобретения были получены образцы гидрогелей с двойной сетью с использованием полиакриламида в качестве сшитого полимера и альгината кальция в качестве полимера, связанного ионными связями. Дополнительные подробности относительно получения таких гидрогелей с двойной сетью и их характеристик можно найти в публикации заявки на патент США № 2015/038613, выданный Sun et al., которая включена в данный документ посредством ссылки в той степени, в которой она не противоречит данному документу.

ПРИМЕРЫ

Материалы и процедуры

1. Получение гидрогеля с двойной сетью. В одном флаконе 0,6 г альгината натрия растворяли в 10 мл воды. В другом флаконе 3,4 г акриламида растворяли в 12,5 мл воды. Два раствора объединяли. Затем добавляли 2 мг N,N'-метиленбисакриламида (MBAA) и 34 мг персульфата аммония, растворенного в 2 мл воды. Раствор подвергали вакуумированию в течение 15 минут. В 1 мл воды растворяли 8,5 мг тетраметилэтилендиамина и добавляли к вакуумированному раствору и хорошо смешивали. Затем раствор выливали в чашку Петри, содержащую 80 мг суспензии сульфата кальция в 400 микролитрах воды, и смешивали. Чашку Петри помещали под вакуум на один час. Гидрогель был эластичным, и его можно было легко растянуть в 20 раз по сравнению с его первоначальной длиной без разрыва. Растяжение и ослабление можно было повторять более чем 50 раз.

2. Получение нитей, дающих усадку при воздействии воды. Кусок гидрогеля, полученного на стадии 1 выше, разрезали на небольшие нити. Нити растягивали до длины, превышающей приблизительно в 6 раз их первоначальную длину, и затем высушивали на воздухе. Высушенные на воздухе нити оставались стабильными и были гибкими при изгибе и обращении без разрыва. Сухие нити давали усадку до значений длины, близких к их длине в первоначальном гидратированном состоянии, в течение нескольких минут после смачивания водой или мочой. Например, тонкая дающая усадку нить длиной 12 см приобретала вид относительно толстого гидрогеля длиной 2 см. Для сравнения, дающие усадку волокна на основе поливинилового спирта схожего размера давали усадку на менее чем 50%, и при этом они давали усадку более медленно.

3. Получение пористых нитей, дающих усадку при воздействии влаги. Кусок гидрогеля, полученного на стадии 1 выше, разрезали на небольшие нити. Нити растягивали до длины, превышающей приблизительно в 6 раз их первоначальную длину, и помещали в этанол. Прозрачные нити постепенно становились непрозрачными, а затем белыми через приблизительно десять минут. Белые нити вынимали из этанола и высушивали на воздухе или высушивали под воздействием тепла. Пористые нити оставались стабильными и гибкими при изгибе и обращении без разрыва. Сухая пористая нить давала усадку до длины, близкой к ее длине в первоначальном гидратированном состоянии, в течение менее одной минуты после смачивания водой или мочой. Например, тонкая дающая усадку нить длиной 12 см приобретала вид относительно толстого гидрогеля длиной 2 см.

4. Сравнение структуры пористых и непористых материалов, дающих усадку при воздействии влаги. Пористые и непористые нити, дающие усадку при воздействии влаги, получали из одной и той же партии материалов основы на основе гидрогеля с одинаковым диаметром и длиной. Пористые нити были белыми и непрозрачными, а непористые нити были прозрачными. Полученные с помощью SEM изображения поперечного сечения пористых нитей демонстрировали большое количество пор микрометрового и нанометрового размеров, тогда как в случае непористых волокон каких-либо пор в их поперечных сечениях не наблюдали (см. фиг. 1 и 2).

5. Сравнение кинетических характеристик усадки. При помещении пористых и непористых нитей, дающих усадку, одинакового размера в воду пористые нити, дающие усадку, начинали давать усадку гораздо быстрее и завершали процесс усадки до состояния ослабления быстрее, чем их непористые аналоги. Например, пористая нить, дающая усадку при воздействии влаги, длиной 8 см с весом 20 мг начинала давать усадку через 15 секунд после помещения в воду и завершала процесс усадки с образованием эластичного гидрогеля длиной приблизительно 2 см через примерно 1,5 минуты в воде. В отличие от этого непористая нить, дающая усадку при воздействии влаги, длиной 8 см с весом 20 мг начинала давать усадку через примерно 2 минуты после помещения в воду и завершала процесс усадки с образованием эластичного гидрогеля длиной приблизительно 2 см через примерно 4,5 минуты в воде.

В первом конкретном аспекте подложка включает систему на основе полимера с двойной сетью, включающую сшитый ковалентно-связанный полимер и обратимо сшитый полимер, частично связанный ионными связями, где подложка характеризуется уровнем содержания влаги, равным 15 процентам или меньше от общего веса подложки, где подложка является пористой и где подложка предусматривает скрытую стягивающую силу.

Второй конкретный аспект включает первый конкретный аспект, где подложка представляет собой жидкий абсорбент.

Третий конкретный аспект включает первый и/или второй аспекты, где сшитый ковалентно-связанный полимер представляет собой полиакриламид.

Четвертый конкретный аспект включает один или более из аспектов 1-3, где обратимо сшитый полимер, частично связанный ионными связями, представляет собой альгинат кальция.

Пятый конкретный аспект включает один или более из аспектов 1-4, где подложка является гибкой и неэластичной.

Шестой конкретный аспект включает один или более из аспектов 1-5, где подложка выполнена с возможностью высвобождения стягивающей силы при воздействии водосодержащей жидкости.

Седьмой конкретный аспект включает один или более из аспектов 1-6, где высвобождение стягивающей силы приводит к усадке подложки в по меньшей мере одном направлении.

Восьмой конкретный аспект включает один или более из аспектов 1-7, где высвобождение стягивающей силы приводит к расширению подложки в по меньшей мере одном направлении, которое отличается от направления усадки.

Девятый конкретный аспект включает один или более из аспектов 1-8, где система на основе полимера с двойной сетью выполнена с возможностью перехода в состояние гидрогеля с двойной сетью при воздействии водосодержащей жидкости.

В десятом конкретном аспекте способ изготовления подложки включает получение гидрогеля с двойной сетью, включающего сшитый ковалентно-связанный полимер и обратимо сшитый полимер, связанный ионными связями; удлинение гидрогеля с двойной сетью под действием усилия в по меньшей мере одном направлении; обработку гидрогеля с двойной сетью с помощью органического растворителя, с помощью летучего и смешиваемого с водой органического растворителя, с вытеснением большей части воды из гидрогеля с двойной сетью; выпаривание органического растворителя, в то время как гидрогель с двойной сетью все еще удлинен, с образованием практически высушенной системы на основе полимера с двойной сетью; и обеспечение высвобождения силы с получением подложки.

Одиннадцатый конкретный аспект включает десятый конкретный аспект, где органический растворитель представляет собой этанол.

Двенадцатый конкретный аспект включает десятый и/или одиннадцатый аспекты, где удлинение и выпаривание обеспечивают скрытую стягивающую силу в подложке.

Тринадцатый конкретный аспект включает один или более из аспектов 10-12, где подложка выполнена с возможностью высвобождения стягивающей силы при воздействии жидкости.

Четырнадцатый конкретный аспект включает один или более из аспектов 10-13, где высвобождение стягивающей силы приводит к усадке подложки в по меньшей мере одном направлении.

Пятнадцатый конкретный аспект включает один или более из аспектов 10-14, где высвобождение стягивающей силы приводит к расширению подложки в по меньшей мере одном направлении, которое отличается от направления усадки.

Шестнадцатый конкретный аспект включает один или более из аспектов 10-15, где сшитый ковалентно-связанный полимер представляет собой полиакриламид.

Семнадцатый конкретный аспект включает один или более из аспектов 10-16, где обратимо сшитый полимер, связанный ионными связями, представляет собой альгинат кальция.

Восемнадцатый конкретный аспект включает один или более из аспектов 10-17, где гидрогель с двойной сетью является эластичным, и где подложка является гибкой и неэластичной.

Девятнадцатый конкретный аспект включает один или более из аспектов 10-18, где система на основе полимера с двойной сетью выполнена с возможностью обратного перехода в состояние гидрогеля с двойной сетью при воздействии водосодержащей жидкости.

Двадцатый конкретный аспект включает один или более из аспектов 10-19, где подложка представлена в виде полотна, нити, диска, листа или волокна.

Несмотря на то, что настоящее изобретение было подробно описано относительно его конкретных аспектов, следует понимать, что специалисты в данной области техники после ознакомления и понимания вышеизложенного будут иметь полное представление об альтернативах, вариациях и эквивалентах данных аспектов. Соответственно, объем настоящего изобретения следует определять как объем прилагаемой формулы изобретения и любых ее эквивалентов.

Изобретение относится к подложке, которая содержит систему на основе полимера с двойной сетью, включающую сшитый ковалентно-связанный полимер и обратимо сшитый полимер, частично связанный ионными связями, при этом подложка характеризуется уровнем содержания влаги, равным 15 процентам или меньше от общего веса подложки, также данная подложка является пористой и предусматривает скрытую стягивающую силу. Изобретение также относится к способу изготовления подложки, включающему получение гидрогеля с двойной сетью, включающего сшитый ковалентно-связанный полимер и обратимо сшитый полимер, связанный ионными связями; удлинение гидрогеля с двойной сетью под действием усилия в по меньшей мере одном направлении; обработку гидрогеля с двойной сетью с помощью органического растворителя, с помощью летучего и смешиваемого с водой органического растворителя, с вытеснением большей части воды из гидрогеля с двойной сетью; выпаривание органического растворителя, в то время как гидрогель с двойной сетью все еще удлинен, с образованием практически высушенной системы на основе полимера с двойной сетью; и обеспечение высвобождения силы с получением подложки. Пористые материалы на основе гидрогеля с двойной сетью по изобретению обеспечивают быструю усадку в одном направлении и расширяются в другом направлении при воздействии жидкости. 2 н. и 18 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Подложка, содержащая систему на основе полимера с двойной сетью, включающую сшитый ковалентно-связанный полимер и обратимо сшитый полимер, частично связанный ионными связями, где подложка характеризуется уровнем содержания влаги, равным 15 процентам или меньше от общего веса подложки, где подложка является пористой и где подложка предусматривает скрытую стягивающую силу.

2. Подложка по п. 1, где подложка представляет собой абсорбент жидкостей.

3. Подложка по п. 1, где сшитый ковалентно-связанный полимер представляет собой полиакриламид.

4. Подложка по п. 1, где обратимо сшитый полимер, частично связанный ионными связями, представляет собой альгинат кальция.

5. Подложка по п. 1, где подложка является гибкой и неэластичной.

6. Подложка по п. 1, где подложка выполнена с возможностью высвобождения стягивающей силы при воздействии водосодержащей жидкости.

7. Подложка по п. 6, где высвобождение стягивающей силы приводит к усадке подложки в по меньшей мере одном направлении.

8. Подложка по п. 7, где высвобождение стягивающей силы приводит к расширению подложки в по меньшей мере одном направлении, которое отличается от направления усадки.

9.  Подложка по п. 1, где система на основе полимера с двойной сетью выполнена с возможностью перехода в состояние гидрогеля с двойной сетью при воздействии водосодержащей жидкости.

10. Способ изготовления подложки, при этом способ включает:

получение гидрогеля с двойной сетью, включающего сшитый ковалентно-связанный полимер и обратимо сшитый полимер, связанный ионными связями;

удлинение гидрогеля с двойной сетью под действием усилия в по меньшей мере одном направлении;

обработку гидрогеля с двойной сетью с помощью органического растворителя, с помощью летучего и смешиваемого с водой органического растворителя, с вытеснением большей части воды из гидрогеля с двойной сетью;

выпаривание органического растворителя, в то время как гидрогель с двойной сетью все еще удлинен, с образованием практически высушенной системы на основе полимера с двойной сетью; и

обеспечение высвобождения силы с получением подложки.

11. Способ по п. 10, где органический растворитель представляет собой этанол.

12. Способ по п. 10, где удлинение и выпаривание обеспечивают скрытую стягивающую силу в подложке.

13. Способ по п. 12, где подложка выполнена с возможностью высвобождения стягивающей силы при воздействии жидкости.

14. Способ по п. 13, где высвобождение стягивающей силы приводит к усадке подложки в по меньшей мере одном направлении.

15. Способ по п. 14, где высвобождение стягивающей силы приводит к расширению подложки в по меньшей мере одном направлении, которое отличается от направления усадки.

16. Способ по п. 10, где сшитый ковалентно-связанный полимер представляет собой полиакриламид.

17. Способ по п. 10, где обратимо сшитый полимер, связанный ионными связями, представляет собой альгинат кальция.

18. Способ по п. 10, где гидрогель с двойной сетью является эластичным, и где подложка является гибкой и неэластичной.

19. Способ по п. 10, где практически высушенная система на основе полимера с двойной сетью выполнена с возможностью обратного перехода в состояние гидрогеля с двойной сетью при воздействии водосодержащей жидкости.

20. Способ по п. 10, где подложка представлена в виде полотна, нити, диска, листа или волокна.