CN108670540A - 降温贴及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于医疗器械技术领域，具体涉及一种降温贴及其制备方法。所述降温贴，包括水凝胶层，所述水凝胶层中含有水凝胶和分布在所述水凝胶中且相互接触的石墨烯片。石墨烯片之间互相接触形成导热回路，这样可以大大提高水凝胶的导热系数，因此，本发明的降温贴与现有技术相比，可将水凝胶层的导热系数提高至几倍至十几倍，降温效果显著。

Description

降温贴及其制备方法
技术领域
本发明属于医疗器械技术领域，具体涉及一种降温贴及其制备方法。
背景技术
发烧(fever)也称发热，是指致热原直接作用于体温调节中枢、体温中枢功能紊乱或各种原因引起的产热过多、散热减少，导致体温升高超过正常范围的情形。正常人体温在一个较小范围内有所波动，如口腔温度在37.3℃以上、直肠温度在37.6℃以上、腋窝温度在37.2℃以上即成为发烧。
日常生活中，人们经常会遇到各种引起发烧的原因，一般可通过各种治疗手段消除发烧原因，而尽快降低体温至正常体温范围内是非常重要的。降低体温首先应当采取物理降温方式，如用酒精或温水擦拭患者背部、面部、腹部、腋窝等处。这些方法对对施用条件要求较高，不适合移动中或长时间维持物理降温，所以人们发明了降温贴，即用一种水凝胶降温。降温贴通过水凝胶特殊的分子结构，利用其可吸收自身许多倍数重量水分的特点，使用时将降温贴贴敷于患者皮肤表面，水凝胶中的水分持续蒸发会带消耗热量，起到持续性物理降温的目的。
目前市面上的水凝胶自身导热系数不高，只有0.5W/(m.K)左右。虽然利用水凝胶中水分的蒸发，通过相变需要消耗热量的原理可以带走人体的热量，但因水凝胶本身的导热性太差，影响热量向外传输的速度，极大的影响了降温贴使用效果。因此，现有技术有待改进。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的上述不足，提供一种降温贴及其制备方法，旨在解决现有降温贴中的水凝胶导热系数不高，从而影响降温效果的技术问题。
为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案如下：
本发明一方面提供一种降温贴，包括水凝胶层，所述水凝胶层中含有水凝胶和分布在所述水凝胶中且相互接触的石墨烯片。
本发明另一方面提供一种上述降温贴的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
提供高分子水凝胶原料和石墨烯原料；
将所述高分子水凝胶材料和所述石墨烯原料溶于水中，得到混合液；
将所述混合液涂布在基底上，加热固化处理，得到所述水凝胶层。
本发明提供的降温贴中，设置一特有的水凝胶层，该水凝胶层除了含有水凝胶外，还含有分布在水凝胶中且相互接触(如搭接)的石墨烯片，石墨烯具有高的导热系数(理论有5300W/m.K)，石墨烯片之间互相接触连成导热回路，这样可以大大提高水凝胶的导热系数，因此，本发明的降温贴与现有技术相比，可将水凝胶层的导热系数提高至几倍至十几倍，降温效果显著。该降温贴通纯物理的方法提高了水凝胶的导热系数，不增加任何药剂成分，不会对体弱人群有不良隐患，适应性更广。
本发明提供的上述降温贴的制备方法，工艺简单易行，制备成本低，最终制得的降温贴可大大提高水凝胶层的导热系数，降温效果显著；该降温贴通纯物理的方法提高了水凝胶的导热系数，不增加任何药剂成分，不会对体弱人群有不良隐患，适应性更广。
具体实施方式
为了使本发明要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
一方面，本发明实施例提供了一种降温贴，包括水凝胶层，所述水凝胶层中含有水凝胶和分布在所述水凝胶中且相互接触的石墨烯片。
本发明实施例提供的降温贴中，设置一特有的水凝胶层，该水凝胶层除了含有水凝胶外，还含有分布在水凝胶中且相互接触(如搭接)的石墨烯片，石墨烯具有高的导热系数(理论有5300W/m.K)，石墨烯片之间互相连接形成导热回路，这样可以大大提高水凝胶的导热系数，因此，本发明的降温贴，可将水凝胶层的导热系数提高至几倍至十几倍，可以大大增加热量从人体到水凝胶、以及热量在水凝胶内部传导的速度，降温效果显著。
本发明实施例提供的降温贴通过增加水凝胶的导热系数，提高热量在水凝胶中传播的速度来改善降温贴的使用效果，让患者体内的温度可以尽快传导至降温贴，再经过水的蒸发把热量消耗掉，尽快使患者的体温降至正常范围。该降温贴通纯物理的方法提高了水凝胶的导热系数，不增加任何药剂成分，不会对体弱人群有不良隐患，适应性更广。
进一步地，本发明实施例的降温贴中，所述石墨烯片与所述水凝胶的质量比为(3-10)：100；即石墨烯片占水凝胶的质量百分含量为3-10％，在该范围内，可更好地提高水凝胶层的导热系数。
更优选地，所述水凝胶层的厚度为3-5mm；该厚度范围内更有利于散热，使水凝胶层的导热系数进一步提升，最大可提高2个数量级(即100倍)。更优选地，所述水凝胶层中水含量为58-62％，该含量范围内的水分蒸发带走热量，利于降温，最优选60％。
进一步地，本发明实施例的降温贴中，所述石墨烯片包括石墨烯微片和/或石墨烯纳米片，它们之间混合搭接可以形成良好的导热回路。而所述水凝胶优选为聚丙烯酸基水凝胶，即聚丙烯酸类的高分子材料分散在水中的水凝胶，可以是聚丙烯酸钠、聚丙烯酸胺、聚丙烯酸钾等。
进一步地，本发明实施例的降温贴中，所述水凝胶层中还含有甘油、薄荷脑和冰片中的至少一种；这些甘油、薄荷脑和冰片分散在所述水凝胶层中的水凝胶中。当降温贴贴于皮肤表面时，为了提高人体使用的舒适性，增加人体的凉意感觉的，可在水凝胶层中添加甘油、薄荷脑和冰片等，其占水凝胶的质量百分含量一般不超过3％。
进一步地，本发明实施例的降温贴中，所述降温贴还包括无纺布基底层和离型纸层，所述水凝胶层设置在所述无纺布基底层和所述离型纸层之间。离型纸可防止水凝胶粘连，又可以保护水凝胶层不受污染；无纺布基底用于承载所述水凝胶层，便于降温贴使用。
另一方面，本发明实施例还提供了一种本发明实施例的降温贴的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S01：提供高分子水凝胶原料和石墨烯原料；
S02：将所述高分子水凝胶材料和所述石墨烯原料溶于水中，得到混合液；
S03：将所述混合液涂布在基底上，加热固化处理，得到所述水凝胶层。
本发明实施例提供的上述降温贴的制备方法，工艺简单易行，制备成本低，最终制得的降温贴可大大提高水凝胶层的导热系数，降温效果显著。该降温贴通纯物理的方法提高了水凝胶的导热系数，不增加任何药剂成分，不会对体弱人群有不良隐患，适应性更广。
进一步地，在上述步骤S01中，所述石墨烯原料包括还原氧化石墨烯和/或氧化石墨烯，利用这些石墨烯原料制备所形成的混合液固化后，可得到分布在所述水凝胶中相互接触的石墨烯片。这些石墨烯原料均可以在市场上获得，可以是CVD法制备的石墨烯、机械剥离法制备的石墨烯。
而所述高分子水凝胶原料包括丙烯酸、丙烯酰胺和丙烯酸聚合物中至少一种，它们之间聚合形成聚丙烯酸基水凝胶，此外也可以添加一些多糖类(如淀粉、纤维素、海藻酸、透明质酸，壳聚糖等)或多肽类(胶原、聚L-赖氨酸、聚L-谷胺酸等)物质。
进一步地，在上述步骤S02中，将所述高分子水凝胶原料和所述石墨烯原料溶于水中的步骤包括：先将所述高分子水凝胶原料溶于水中得到pH为5.6-7.0的溶液，再将石墨烯溶于所述溶液中。即在弱酸的条件下进行混合、反应，更有利于形成相互接触的石墨烯片。高分子水凝胶原料一般偏酸，可用碱液(如氢氧化钠溶液、氢氧化铝溶液等)将pH调至5.6-7.0。
进一步地，在上述步骤S03中，所述加热固化处理的温度为85-90℃；所述加热固化处理的时间为1.0-1.5h；在该温度和时间范围内，可快速得到水凝胶层。
另外，本发明实施例提供的上述降温贴的制备方法中，将所述混合液涂布在基底之前，还包括向所述混合液中加入甘油、薄荷脑和冰片中的至少一种的步骤；这些甘油、薄荷脑和冰片最终分散在所述水凝胶层中的水凝胶中。添加甘油、薄荷脑和冰片可提高人体使用的舒适性，添加量不超过其占水凝胶质量的3％。而所述加热固化处理之后，还包括贴上一离型纸的步骤，基底为无纺布基底，最终得到的水凝胶层一面覆一层无纺布、另一面覆一层离型纸，即为降温贴制品。
本发明先后进行过多次试验，现举一部分试验结果作为参考对发明进行进一步详细描述，下面结合具体实施例进行详细说明。
实施例1
一种降温贴中水凝胶层的制备方法，包括如下步骤：
将玉米淀粉5g、丙烯酸5g、丙烯酰胺9g加入20mL水中，搅拌均匀后缓慢滴加5.5mol/L的NaOH溶液至pH为5.6～7.0；再加入甘油3mL、薄荷脑冰片乙醇溶液1mL(将过量冰片加入无水乙醇制成饱和溶液，再加入薄荷脑制成)、GO(氧化石墨烯)水溶液。搅拌均匀后将混合液倒入230mm*330mm的不锈钢模具中，厚度约为2mm。在烘箱中85～90℃反应1.0～1.5h，即烘干固化得到水凝胶层。
该水凝胶层中含有聚丙烯酸基高分子材料的水凝胶和分散在水凝胶中且相互搭接的石墨烯片。该水凝胶层的导热系数约为4～5W/(m.K)。
实施例2
一种降温贴的制备方法，包括如下步骤：
将5mol/L的氢氧化铝溶液和3ml甘油混合，加入5g丙烯酸、3g聚丙烯酸钠继续混合均匀，加入rGO(还原氧化石墨烯)的水溶液适量，再加入已溶涨好的羧甲基纤维素钠，搅拌均匀，加入少量的薄荷脑，混合均匀后，得到水凝胶涂布液。将水凝胶涂布液涂布无纺布基底上，加热固化得到含有石墨烯的水凝胶层，然后贴上离型纸，即得到降温贴制品。
本实施例的降温贴制品中的水凝胶层的导热系数约为8～12W/(m.K)。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种降温贴，包括水凝胶层，其特征在于，所述水凝胶层中含有水凝胶和分布在所述水凝胶中且相互接触的石墨烯片。
2.如权利要求1所述的降温贴，其特征在于，所述石墨烯片与所述水凝胶的质量比为(3-10)：100；和/或
所述水凝胶层的厚度为3-5mm；和/或
所述水凝胶层中水含量为58-62％。
3.如权利要求1所述的降温贴，其特征在于，所述石墨烯片包括石墨烯微片和/或石墨烯纳米片。
4.如权利要求1所述的降温贴，其特征在于，所述水凝胶为聚丙烯酸基水凝胶。
5.如权利要求1所述的降温贴，其特征在于，所述水凝胶层中还含有甘油、薄荷脑和冰片中的至少一种。
6.如权利要求1-5任一项所述的降温贴，其特征在于，所述降温贴还包括无纺布基底层和离型纸层，所述水凝胶层设置在所述无纺布基底层和所述离型纸层之间。
7.一种如权利要求1-6任一项所述的降温贴的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
提供高分子水凝胶原料和石墨烯原料；
将所述高分子水凝胶原料和所述石墨烯原料溶于水中，得到混合液；
将所述混合液涂布在基底上，加热固化处理，得到所述水凝胶层。
8.如权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述石墨烯原料包括还原氧化石墨烯和/或氧化石墨烯；和/或
所述高分子水凝胶原料包括丙烯酸、丙烯酰胺和丙烯酸聚合物中至少一种；和/或
所述加热固化处理的温度为85-90℃；和/或
所述加热固化处理的时间为1.0-1.5h。
9.如权利要求7所述的制备方法，其特征在于，将所述高分子水凝胶原料和所述石墨烯原料溶于水中的步骤包括：先将所述高分子水凝胶原料溶于水中得到pH为5.6-7.0的溶液，再将石墨烯溶于所述溶液中。
10.如权利要求7所述的制备方法，其特征在于，将所述混合液涂布在基底之前，还包括向所述混合液中加入甘油、薄荷脑和冰片中的至少一种的步骤；和/或
所述加热固化处理之后，还包括贴上一离型纸的步骤。
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