CN108403622B - 一种水凝胶及应用该水凝胶制作降温贴的工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种水凝胶及应用该水凝胶制作降温贴的工艺，属于降温贴生产技术领域，该水凝胶包括：甘油70‑81份；树脂粉末为11‑18份；增稠剂3.9‑4.9份；甘羟铝0.35‑0.45份；乙二胺四乙酸二钠0.25‑0.33份；聚乙烯吡咯烷酮为16‑18份；10wt%酒石酸水溶液7.5‑8.8份；水性防腐剂0.85‑1份；清凉剂1.0‑1.25份；无水酒精1.6‑1.9份；去离子水170‑200份；树脂粉末包括H106、HQ841中的至少一种。本发明中的水凝胶具有较好的粘着性和剥离强度的优点，且温和不刺激，不易损伤皮肤。

Description

一种水凝胶及应用该水凝胶制作降温贴的工艺
技术领域
本发明涉及降温贴生产技术领域，更具体地说，它涉及一种水凝胶及应用该水凝胶制作降温贴的工艺。
背景技术
降温贴可直接粘附在额头或需要冷敷处，来代替冰袋，起到降温、冷敷的作用，且使操作更加方便。
然而，降温贴中的凝胶部分直接与人体皮肤接触，当人体体温过高时，体表产生的汗水易对直接粘附在皮肤表面的降温贴的凝胶部分产生影响，从而造成凝胶与皮肤之间的粘附效果较差，进而使凝胶部分较易被剥离，难以达到长期持续且稳定的降温效果。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的一在于提供一种水凝胶，具有较好的粘着性和剥离强度的优点。
为实现上述目的一，本发明提供了如下技术方案：
一种水凝胶，包括如下重量份数的组分：
甘油70-81份；
树脂粉末为11-18份；
增稠剂3.9-4.9份；
甘羟铝0.35-0.45份；
乙二胺四乙酸二钠0.25-0.33份；
聚乙烯吡咯烷酮为16-18份；
10wt％酒石酸水溶液7.5-8.8份；
水性防腐剂0.85-1份；
清凉剂1.0-1.25份；
无水酒精1.6-1.9份；
去离子水170-200份；
所述树脂粉末包括H106、HQ841中的至少一种。
通过上述技术方案，甘油遇到去离子水后会优先与去离子水进行互相溶合，避免了水与树脂粉末先进行直接接触，之后去离子水与树脂粉末再进行接触，并使树脂粉末发生缓慢溶解，后使树脂粉末缓慢地舒展开。进而，树脂粉末在本申请中的水凝胶中分布较为均匀，不易出现团聚的现象。
而树脂粉末H106、HQ841中，均分别有50wt％的丙烯酸在高分子链上，另外的50wt％为丙烯酸钠。H106、HQ841树脂粉末中带有酸根的物质可以与铝离子形成立体交联结构，可使形成的水凝胶不易被压坏。交联结构上有大量的COO-阴离子基团，该种基团互相排拆，从而使水分子进入其中时，可以较好地将水分子包裹在里面，且外力无法将水分子挤出，因而赋予本申请中的水凝胶较好的保水性，且使其具有一定的回弹性。然而，当空气中的湿度较小时，形成的本申请中的水凝胶，其中的部分水分会从内部挥发出去，造成水凝胶的整体回弹性降低。
目前，有些水凝胶中添加了异丙醇，以达到与甘油相同的效果，然而，甘油比异丙醇更安全，对人体无毒无害，因此，本申请中选用了甘油。
本申请中，浓度为10wt％的酒石酸水溶液，可更有效地使甘羟铝电离出铝离子。而电离出的铝离子，则与树脂粉末中的-COOH形成一种离子“结点”，且每个铝离子可以与三个H+结合，因而形成较为稳固的交联结构，从而增大形成的水凝胶的整体强度和结构稳定性。且浓度为10wt％的酒石酸水溶液，其效果比使用柠檬酸、苹果酸等与甘羟铝反应的效果更佳。
而采用乙二胺四乙酸二钠，可使其与铝离子先鳌合，再慢慢释放出铝离子，虽然交联结构的形成过程较为缓慢，但可达到更为充分的效果。因此，本申请中，采用乙二胺四乙酸二钠与浓度为10wt％的酒石酸水溶液相互配合，有助于使形成的水凝胶具有更为稳定的凝胶状的结构。
其中，浓度为10wt％的酒石酸水溶液的配制方法如下：
取1kg酒石酸加入9kg的去离子水中，混合均匀，即可获得浓度为10wt％的酒石酸水溶液。
聚乙烯吡咯烷酮具有优异的水溶性，且可与酯类互溶。本申请中，添加聚乙烯吡咯烷酮，主要是为了增加退热贴的粘性，防止退热贴从头上掉落下来。
因此，乙二胺四乙酸二钠、甘羟铝、聚乙烯吡咯烷酮、浓度为10wt％的酒石酸水溶液相互配合，有助于提高形成的水凝胶的粘着性和剥离强度，使水凝胶在与皮肤接触后不易与皮肤发生分离，但又不易在撕离的过程中伤害皮肤。
此外，水性防腐剂易溶于去离子水中，且清凉剂溶于无水酒精中，因此，有助于使本申请中的水凝胶质地细腻，无颗粒感。
进一步优选为：所述水凝胶包括如下重量份数的组分：
甘油75-81份；
树脂粉末为14-18份；
增稠剂4.3-4.9份；
甘羟铝0.39-0.45份；
乙二胺四乙酸二钠0.29-0.33份；
聚乙烯吡咯烷酮为17-18份；
10wt％酒石酸水溶液7.5-8.3份；
水性防腐剂0.85-0.95份；
清凉剂1.15-1.25份；
无水酒精1.8-1.9份；
去离子水170-190份。
通过上述技术方案，经研究(试验二)发现，采用上述重量份数范围内的组分进行配制，获得的水凝胶具有更好的粘着性以及剥离强度。
进一步优选为：所述增稠剂为交联聚维酮PVPP或羧甲基纤维素CMC。
通过上述技术方案，交联聚维酮为膨胀系数较小的吸水膨胀材料，可将水凝胶中多余的游离水吸附掉，并可防止胶体因游离水多而流动太快，影响水凝胶的形状。
羧甲基纤维素，其水溶液具有增稠、成膜、黏接、水分保持、胶体保护、乳化及悬浮等作用。
进一步优选为：还包括重量份数为0.5-0.8份的纳米微晶纤维素胶体，所述纳米微晶纤维素胶体中包含0.1-0.3wt％的纳米微晶纤维素。
通过上述技术方案，纳米微晶纤维素胶体的状态均匀且稳定，易溶于水中，且其中的纳米微晶纤维素为三维网络状结构，可对其他组分产生较好的吸附和连接作用，同时也增强了形成的水凝胶的粘黏效果。
进一步优选为：所述清凉剂包括薄荷、冰片中的至少一种；所述水性防腐剂为DMDMH。
通过上述技术方案，采用本申请中的重量份数的薄荷能有效刺激人的冷感神经，不易出现灼烧感，使人产生清凉感，从而达到较好的降温、冷敷等效果。冰片具有“开窍”的作用，可有效地打开毛孔，使皮肤具有冷感，且冰片比薄荷的效果更佳，起到更好的降温、冷敷等效果。
此外，薄荷、冰片均可溶于无水酒精中，并且不易出现析出的现象，从而使申请中的水凝胶保持均匀、稳定、细腻的状态。
DMDMH具有较好的水溶性，可有效抵制革兰氏阳性菌、革兰氏阴性菌、霉菌、酵母菌等，且在较宽的pH值范围和温度范围内可保持稳定的防腐杀菌效果。
进一步优选为：还包括重量份数为0.5-0.65份的精油。
通过上述技术方案，一方面，精油具有挥发的效果，释放出令人舒缓的香味，可使人较快地放松；另一方面，且对皮肤具有温和保护的作用，且滋润效果好，不易刺激皮肤。
进一步优选为：还包括重量份数为0.7-0.77份的浓度为0.1wt％的亮蓝水溶液。
通过上述技术方案，本申请中采用浓度为0.1wt％的亮蓝水溶液，可使本申请中获得的水凝胶具有均匀的颜色，不易出现色差或说颜色不均匀的现象。且形成的水凝胶具有较为突显的颜色，在着急使用时，更易辨别，不易出现掉落等现象。
且浓度为0.1wt％的亮蓝水溶液的配制方法如下：
取10克食用亮蓝85粉，加入10kg去离子水中，充分混合，即可获得浓度为0.1wt％的亮蓝水溶液。
本发明的目的二在于提供一种应用水凝胶制作降温贴的工艺。
为实现上述目的二，本发明提供了如下技术方案：
一种应用水凝胶制作降温贴的工艺，包括如下步骤：
步骤一，按照重量份数，将清凉剂充分溶于无水酒精中，形成清凉混合物，将甘油、树脂粉末、甘羟铝、乙二胺四乙酸二钠充分混合，再与清凉混合物充分混合，形成油性混合物；将去离子水、10wt％酒石酸水溶液、水性防腐剂充分混合，形成水性混合物；
步骤二，将增稠剂置于步骤一中获得的油性混合物中，充分混合，再与步骤一中获得的水性混合物充分混合，形成共混物；
步骤三，按照重量份数，将聚乙烯吡咯烷酮加入步骤二中获得的共混物中，充分混合，获得水凝胶；
步骤四，将步骤三中获得的第二混合物经涂布压痕切片处理，经固化后，获得降温贴。
通过上述技术方案，首先，将油性混合物、水性混合物分别进行配制，使获得的油性混合物中的各组分、水性混合物中的各组分分别具有较为均匀的混合效果。在油性混合物中添加增稠剂，从而提高油性混合物的粘稠的质地，再与水性混合物相互混合，可提高形成的共混物粘稠、柔滑的质感。最后加入聚乙烯吡咯烷酮，进一步增加形成的水凝胶的粘着效果，使本申请中获得的水凝胶在接触人体的皮肤后，可较稳固地粘附在人体的皮肤表面。
进一步优选为：所述步骤一中，将纳米微晶纤维素胶体与去离子水、10wt％酒石酸水溶液、水性防腐剂一同充分混合。
通过上述技术方案，有助于增加纳米微晶纤维素胶体与10wt％酒石酸水溶液、水性防腐剂一同形成均匀的混合。
进一步优选为：按照重量份数，将精油、0.1wt％的亮蓝水溶液加入至步骤三中，充分混合。
通过上述技术方案，有助于使亮蓝水溶液与步骤三中获得的共混物具有更好的混合效果。
综上所述，本发明具有以下有益效果：
1.本申请中获得的水凝胶具有较适中的粘着性和剥离强度，与人体皮肤接触后，即使出汗，也不易与皮肤发生分离，可达到更好的粘附效果；
2.本申请中的退热贴，其中的水凝胶的退热效果好；
3.本申请中获得的水凝胶温和不刺激，安全无害，适用于婴儿、老人等各年龄阶段的人群。
具体实施方式
下面结合实施例，对本发明进行详细描述。
实施例1：一种水凝胶，所包括的组分及其相应的重量份数如表1所示，且通过如下步骤制备获得：
步骤一，将清凉剂充分溶于无水酒精中，形成清凉混合物，将甘油、树脂粉末、甘羟铝、乙二胺四乙酸二钠充分混合，再与清凉混合物充分混合，形成油性混合物；将去离子水、10wt％酒石酸水溶液、水性防腐剂充分混合，形成水性混合物；
步骤二，将增稠剂置于步骤一中获得的油性混合物中，充分混合，再与步骤一中获得的水性混合物充分混合，形成共混物；
步骤三，将聚乙烯吡咯烷酮加入步骤二中获得的共混物中，充分混合，获得水凝胶。
其中，树脂粉末为HQ841；增稠剂为交联聚维酮；水性防腐剂为DMDMH；清凉剂为重量份数比为1∶1的薄荷和冰片。
实施例2：一种水凝胶，与实施例1的区别在于，所包括的组分及其相应的重量份数如表1所示。在步骤一中，将纳米微晶纤维素胶体与去离子水、10wt％酒石酸水溶液、水性防腐剂一同充分混合，且纳米微晶纤维素胶体中包含0.1wt％的纳米微晶纤维素。
实施例3-5：一种水凝胶，与实施例1的区别在于，所包括的组分及其相应的重量份数如表1所示。在步骤一中，将纳米微晶纤维素胶体与去离子水、10wt％酒石酸水溶液、水性防腐剂一同充分混合；将精油、0.1wt％的亮蓝水溶液加入至步骤三中，充分混合。
表1实施例1-5所包括的组分及其相应的重量份数
Figure GDA0002984161010000061
实施例6：一种水凝胶，与实施例3的区别在于，增稠剂为羧甲基纤维素。
实施例7：一种水凝胶，与实施例3的区别在于，树脂粉末为H106。
实施例8：一种水凝胶，与实施例3的区别在于，纳米微晶纤维素胶体中包含0.2wt％的纳米微晶纤维素。
实施例9：一种水凝胶，与实施例3的区别在于，纳米微晶纤维素胶体中包含0.3wt％的纳米微晶纤维素。
实施例10：一种应用水凝胶制作降温贴的工艺，即将实施例1-9中任意一种获得的水凝胶经涂布压痕切片处理，经固化后，获得降温贴。
对比例1：一种水凝胶，与实施例1的区别在于，不包含聚乙烯吡咯烷酮、浓度为10wt％的酒石酸水溶液。
对比例2：一种水凝胶，与实施例1的区别在于，聚乙烯吡咯烷酮、浓度为10wt％的酒石酸水溶液的重量份数分别为5份、3份。
对比例3：一种水凝胶，与实施例1的区别在于，酒石酸水溶液的浓度为9wt％。
对比例4：一种水凝胶，与实施例1的区别在于，酒石酸水溶液的浓度为15wt％。
试验一：pH值试验
试验样品：选取实施例1-9中的水凝胶作为试验样1-9。
试验方法：将试验样1-9分别采用同一款HW-PH60型pH测试仪进行检测，记录并分析。
试验结果：试验样1-9的pH值如表2所示。
表2试验样1-9的pH值
试验样品 pH值 试验样品 pH值
试验样1 7.3 试验样6 7.3
试验样2 7.5 试验样7 7.1
试验样3 6.9 试验样8 6.8
试验样4 7.5 试验样9 7.7
试验样5 7.2
由表2可知，试验样1-9的pH值在7左右浮动，说明对皮肤的刺激较小，较为稳定，且不易造成皮肤的损伤。
试验二：粘着性和剥离强度试验试验样品：选取实施例1-9中的水凝胶，并且分别通过实施例10中的工艺进行制备，最终获得的降温贴作为试验样1-9；选取对比例1-4中的水凝胶，并且分别通过实施例10中的工艺进行制备，最终获得的降温贴作为对照样1-4。其中，试验样1-9、对照样1-4中水凝胶部分的规格均为40mm×110mm。
试验方法：
1、将1号钢球粘附在试验样1-9、对照样1-4中的水凝胶的表面，观察1号钢球在各试验样品的停留时间，记录并分析；
2、将水凝胶的表面粘附在光滑洁净的玻璃表面，并且将300g的砝码分别悬挂于设有无纺布的一端面上，观察并记录试验样1-9、对照样1-4脱落的时间。
试验结果：试验样1-9、对照样1-4的粘着性、剥离强度如表3所示。
表3试验样1-9、对照样1-4的粘着性、剥离强度
Figure GDA0002984161010000081
由表3可知，1号钢球在试验样1-9上的停留时间分别长于在对照样1-4上停留的时间，且试验样1-9的脱落时间分别长于对照样1-4的脱落时间，因此，说明试验样1-9的粘着性和剥离强度均分别优于对照样1-4的粘着性和剥离强度。
试验三：耐热性和耐寒性试验试验样品：选取实施例1-9中的水凝胶，并且分别通过实施例10中的工艺进行制备，最终获得的降温贴作为试验样1-9；选取对比例1-4中的水凝胶，并且分别通过实施例10中的工艺进行制备，最终获得的降温贴作为对照样1-4。
试验方法：
1、分别将试验样1-9、对照样1-4置于47℃的温度下1h，观察其中的水凝胶是否出现流淌的现象，以体现耐热性；
2、分别将试验样1-9、对照样1-4置于0℃的温度下1h，观察其中的水凝胶是否出现结冰的现象，以体现耐寒性。
试验结果：试验样1-9、对照样1-4的耐热性和耐寒性如表4所示。
表4试验样1-9、对照样1-4的耐热性和耐寒性
Figure GDA0002984161010000091
由表4可知，试验样1-9在高温下不流淌且在低温下不结冰，具有较大温度范围下的使用优势。而对照样1-4分别在高温和低温下，在一定程度上出现了流淌、结冰等现象，说明试验样1-9与对照样1-4相比，具有更好的耐热性和耐寒性。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种水凝胶，其特征在于，包括如下重量份数的组分：
甘油70-81份；
树脂粉末为11-18份；
增稠剂3.9-4.9份；
甘羟铝0.35-0.45份；
乙二胺四乙酸二钠0.25-0.33份；
聚乙烯吡咯烷酮为16-18份；
10wt%酒石酸水溶液7.5-8.8份；
水性防腐剂0.85-1份；
清凉剂1.0-1.25份；
无水酒精1.6-1.9份；
纳米微晶纤维素胶体：0.5-0.8份；
去离子水170-200份；
所述纳米微晶纤维素胶体中包含0.1-0.3wt%的纳米微晶纤维素；
所述树脂粉末为HQ841。
2.根据权利要求1所述的一种水凝胶，其特征在于，所述水凝胶包括如下重量份数的组分：
甘油75-81份；
树脂粉末为14-18份；
增稠剂4.3-4.9份；
甘羟铝0.39-0.45份；
乙二胺四乙酸二钠0.29-0.33份；
聚乙烯吡咯烷酮为17-18份；
10wt%酒石酸水溶液7.5-8.3份；
水性防腐剂0.85-0.95份；
清凉剂1.15-1.25份；
纳米微晶纤维素胶体：0.5-0.8份；
无水酒精1.8-1.9份；
去离子水170-190份。
3.根据权利要求1或2所述的一种水凝胶，其特征在于，所述增稠剂为交联聚维酮PVPP或羧甲基纤维素CMC。
4.根据权利要求1或2所述的一种水凝胶，其特征在于，所述清凉剂包括薄荷、冰片中的至少一种；所述水性防腐剂为DMDMH。
5.根据权利要求1或2所述的一种水凝胶，其特征在于，还包括重量份数为0.5-0.65份的精油。
6.根据权利要求5所述的一种水凝胶，其特征在于，还包括重量份数为0.7-0.77份的浓度为0.1wt%的亮蓝水溶液。
7.一种应用权利要求1或2中所述的水凝胶制作降温贴的方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一，按照重量份数，将清凉剂充分溶于无水酒精中，形成清凉混合物，将甘油、树脂粉末、甘羟铝、乙二胺四乙酸二钠充分混合，再与清凉混合物充分混合，形成油性混合物；将纳米微晶纤维素胶体、去离子水、10wt%酒石酸水溶液、水性防腐剂充分混合，形成水性混合物；
步骤二，将增稠剂置于步骤一中获得的油性混合物中，充分混合，再与步骤一中获得的水性混合物充分混合，形成共混物；
步骤三，按照重量份数，将聚乙烯吡咯烷酮加入步骤二中获得的共混物中，充分混合，获得水凝胶；
步骤四，将步骤三中获得的第二混合物经涂布压痕切片处理，经固化后，获得降温贴。
8.根据权利要求7所述的一种应用水凝胶制作降温贴的方法，其特征在于，按照重量份数，将精油、0.1wt%的亮蓝水溶液加入至步骤三中，充分混合。
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