CN109700590B - 一种阶段式发热的双组份型取暖贴 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及日用品领域，公开了一种阶段式发热的双组份型取暖贴，包括防水外包装袋、粘附于防水外包装袋内表面一侧的储水袋；所述储水袋上设有注水孔，注水孔内设有密封塞，储水袋内表面正对注水孔的一侧设有用于挤出密封塞的凸起件；储水袋内填充有水，防水外包装袋内、储水袋外填充有生石灰微胶囊、蛭石和吸水树脂；所述生石灰微胶囊为表面包覆有改性N‑异丙基丙烯酰胺聚合物的生石灰粉，部分生石灰微胶囊表面还包覆有石蜡，且不同生石灰微胶囊的表面的石蜡熔点不同。本发明的保暖贴采用生石灰与水作为发热源，与铁粉相比，起热速度更快；并且对生石灰粉进行了不同的微胶囊化，使得生石灰能够分阶段反应，使保暖贴的保暖时间更持久。
Description
技术领域
本发明涉及日用品领域，尤其涉及一种阶段式发热的双组份型取暖贴。
背景技术
近年来，特别是在冬季，暖宝宝已成为年轻一族必备的日用品之一。目前市面上大多数暖宝宝的反应原理是利用原电池加快氧化反应速度，将化学能转变为热能。
现有的大多数暖宝宝主要由基于铁粉的发热原料层，明胶层、具有微孔透气膜的无纺布袋和不透气的外袋组成。在使用时，去掉外袋，让内袋(无纺布袋)暴露在空气中，空气中的氧气通过透气膜进入发热原料层与铁粉进行放热反应。其反应原理为利用原电池加快氧化反应速度，将化学能转变为热能。
但是上述以铁粉为发热源的暖宝宝的缺点在于其初期升温速度较慢，无法立刻起到取暖效果，一般需要加热1-2h后温度才会明显超过体温。因此有必要开发出一款具有快速加热能力的暖宝宝产品。
此外，一般暖宝宝的最高温度标注在63℃左右，平均温度标注在53℃左右。但是在实际测试中发现，目前市售的大多数暖宝宝产品都与其标注不符，其最高温度远高于标注温度。如此会带来一定的安全隐患，例如持续高温可能会对皮肤造成烫伤。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种阶段式发热的双组份型取暖贴。本发明的保暖贴采用生石灰与水作为发热源，与铁粉相比，起热速度更快；并且对生石灰粉进行了不同的微胶囊化，使得生石灰能够分阶段反应，使保暖贴的保暖时间更持久。
本发明的具体技术方案为：一种阶段式发热的双组份型取暖贴，包括防水外包装袋、粘附于防水外包装袋内表面一侧的储水袋；所述储水袋上设有注水孔，注水孔内设有密封塞，储水袋内表面正对注水孔的一侧设有用于挤出密封塞的凸起件。
储水袋内填充有水，防水外包装袋内、储水袋外填充有生石灰微胶囊、蛭石和吸水树脂；所述生石灰微胶囊为表面包覆有改性N-异丙基丙烯酰胺聚合物的生石灰粉，部分生石灰微胶囊表面还包覆有石蜡，且不同生石灰微胶囊的表面的石蜡熔点不同。
本发明的使用原理为：使用时，按下储水袋内的凸起件，使其压迫密封塞，密封塞脱离注水孔后(该机构为现有技术)，储水袋内的水流出并与生石灰微胶囊接触反应。反应顺序为：未包覆石蜡的最先反应，随着温度的逐渐升高，石蜡逐渐熔化，使得生石灰进行阶段式接力反应，如此，不仅能够避免反应中期温度过高，又能够有效延长发热时间。本发明采用生石灰与水反应放热，与铁粉与氧气反应放热相比，前期起热更快。
其中，对生石灰包覆改性N-异丙基丙烯酰胺聚合物的作用是，改性N-异丙基丙烯酰胺聚合物具有较为灵敏的温度敏感性，其特点是，在富水环境中，当其温度低于其自身的最低临界溶液温度时，其分子链处于舒展状态，因此凝胶态的微球会发生溶胀，孔隙率增加，使得生石灰与水更容易接触发生反应，实现快速升温。而当其温度高于最低临界溶液温度时，分子链收拢，微球表面紧缩，形成致密的皮层，孔隙率降低，从而阻碍外界水的进入，限制了发热反应的进行。因此，当保暖贴的温度过高时，微球能够有效抑制发热反应的进行，降低温度，而当温度过低时，又能够促进发热保持温度恒定。
作为优选方案，所述水、生石灰微胶囊、蛭石和吸水树脂的重量份为：水15-20份、生石灰微胶囊90-110份、蛭石10-20份、吸水树脂20-40份。
本发明采用水凝胶型的蛭石和吸水树脂作为吸水介质，由于水的存在，能够均匀地传递热量，使保暖贴各部位的温度较为平均。
作为优选方案，所述生石灰微胶囊中，未包覆石蜡的占35-45wt％，包覆石蜡熔点在40-50℃的占30-40wt％，包覆石蜡熔点在50-55℃的占20-30wt％。
为了进一步延迟发热时间，需要对石蜡的熔点进行有针对性的设计，在上述方案下，持续时间更久。
作为优选方案，所述生石灰微胶囊的制备方法为：按摩尔比1:4.5-5.5将丙烯酰胺和N-异丙基丙烯酰胺置于反应容器中，加入苯溶剂并混合均匀，然后在氮气保护下加入单体总摩尔量0.6-0.8％的偶氮二异丁腈，在50-60℃恒温水浴中搅拌反应6-8h，过滤得到反应产物，浸泡于苯中去除未反应物，置换苯后加入生石灰粉，分散均匀并加热，得到混合液；然后通过注射器将混合液逐滴注射至戊二醛溶液中进行反应1-2h，生成微球，反应后离心得到微球，经真空干燥后，将熔化的石蜡包膜于微球表面，冷却固化后制得生石灰微胶囊。
虽然N-异丙基丙烯酰胺聚合物具有温度敏感性，但是其本身的最低临界溶液温度值为33℃左右，低于体温，如果直接用于本发明中，会导致温度无法高于体温，对于人来说并无法产生热感。为此本发明团队进行了一系列的研究，最终发现在N-异丙基丙烯酰胺聚合物中掺杂一定比例的丙烯酰胺单体共聚，能够在一定程度上提高聚合物的最低临界溶液温度值。并且本发明团队经过试验后发现，当丙烯酰胺与N-异丙基丙烯酰胺的摩尔占比控制在1:4.5-5.5左右时，最低临界溶液温度值会提升至53℃左右。在此温度下，与人体热感舒适度值(53℃)相同。其原理为：当丙烯酰胺与N-异丙基丙烯酰胺共聚后，分子链中的亲水基团-CONH2含量增加，-CONH2会在水凝胶网络骨架中引入亲水性的酰胺基，其与水分子形成的氢键数量增加，因此需要较高的能量才能破坏这些氢键，因此最低临界溶液温度值相应的得到提升。
作为优选方案，注射前，将混合液加热至60-65℃，戊二醛溶液的温度为60-70℃。
在上述过程中需要注意的是，在加入生石灰粉后需要将混合液加热至60-65℃，然后注射至60-70℃的戊二醛溶液中，注射后，聚合物与戊二醛发生交联反应，形成三维网络结构。混合液温度需要低于53℃，使得未完全交联的聚合物在疏水溶剂中溶胀充分吸附生石灰，而注射后需要将温度控制在53℃以上，使得交联的聚合物收缩防止生石灰流失。
作为优选方案，所述生石灰粉占生石灰微胶囊质量的50-70％。
作为优选方案，所述戊二醛溶液的浓度为20-40wt％。
作为优选方案，所述注射器的注射口径为0.3-1.0毫米。
作为优选方案，所述吸水树脂为聚丙烯酸类树脂或聚乙烯醇树脂。
作为优选方案，所述防水外包装袋的外侧设有粘合层。
与现有技术对比，本发明的有益效果是：本发明的保暖贴采用生石灰与水作为发热源，与铁粉相比，起热速度更快；并且对生石灰粉进行了不同的微胶囊化，使得生石灰能够分阶段反应，使保暖贴的保暖时间更持久。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的描述。
实施例1
一种阶段式发热的双组份型取暖贴，包括防水外包装袋、粘附于防水外包装袋内表面一侧的储水袋；所述储水袋上设有注水孔，注水孔内设有密封塞，储水袋内表面正对注水孔的一侧设有用于挤出密封塞的凸起件。防水外包装袋的外侧设有明胶粘合层。
储水袋内填充有18份水，防水外包装袋内、储水袋外填充有110份生石灰微胶囊、15份蛭石和30份吸水树脂(聚乙烯醇树脂)。其中生石灰粉占生石灰微胶囊质量的70％。
所述生石灰微胶囊为表面包覆有改性N-异丙基丙烯酰胺聚合物的生石灰粉，部分生石灰微胶囊表面还包覆有石蜡，具体为：未包覆石蜡的占40wt％，包覆石蜡熔点在40-50℃的占35wt％，包覆石蜡熔点在50-55℃的占25wt％。
所述生石灰微胶囊的制备方法为：按摩尔比1:5将丙烯酰胺和N-异丙基丙烯酰胺置于反应容器中，加入苯溶剂并混合均匀，然后在氮气保护下加入单体总摩尔量0.7％的偶氮二异丁腈，在55℃恒温水浴中搅拌反应7h，过滤得到反应产物，浸泡于苯中去除未反应物，置换苯后加入生石灰粉，分散均匀并加热至62℃，得到混合液；然后通过注射器(注射口径为0.5毫米)将混合液逐滴注射至65℃、30wt％的戊二醛溶液中进行反应1.5h，生成微球，反应后离心得到微球，经真空干燥后，将熔化的石蜡包膜于微球表面，冷却固化后制得生石灰微胶囊。
实施例2
一种阶段式发热的双组份型取暖贴，包括防水外包装袋、粘附于防水外包装袋内表面一侧的储水袋；所述储水袋上设有注水孔，注水孔内设有密封塞，储水袋内表面正对注水孔的一侧设有用于挤出密封塞的凸起件。防水外包装袋的外侧设有明胶粘合层。
储水袋内填充有15份水，防水外包装袋内、储水袋外填充有100份生石灰微胶囊、10份蛭石和20份吸水树脂(聚丙烯酸类树脂)。其中生石灰粉占生石灰微胶囊质量的65％。
所述生石灰微胶囊为表面包覆有改性N-异丙基丙烯酰胺聚合物的生石灰粉，部分生石灰微胶囊表面还包覆有石蜡，具体为：未包覆石蜡的占45wt％，包覆石蜡熔点在40-50℃的占30wt％，包覆石蜡熔点在50-55℃的占25wt％。
所述生石灰微胶囊的制备方法为：按摩尔比1:4.5将丙烯酰胺和N-异丙基丙烯酰胺置于反应容器中，加入苯溶剂并混合均匀，然后在氮气保护下加入单体总摩尔量0.6％的偶氮二异丁腈，在50℃恒温水浴中搅拌反应8h，过滤得到反应产物，浸泡于苯中去除未反应物，置换苯后加入生石灰粉，分散均匀并加热至60℃，得到混合液；然后通过注射器(注射口径为1.0毫米)将混合液逐滴注射至60℃、20wt％的戊二醛溶液中进行反应2h，生成微球，反应后离心得到微球，经真空干燥后，将熔化的石蜡包膜于微球表面，冷却固化后制得生石灰微胶囊。
实施例3
一种阶段式发热的双组份型取暖贴，包括防水外包装袋、粘附于防水外包装袋内表面一侧的储水袋；所述储水袋上设有注水孔，注水孔内设有密封塞，储水袋内表面正对注水孔的一侧设有用于挤出密封塞的凸起件。防水外包装袋的外侧设有明胶粘合层。
储水袋内填充有20份水，防水外包装袋内、储水袋外填充有110份生石灰微胶囊、20份蛭石和40份吸水树脂(聚乙烯醇树脂)。其中生石灰粉占生石灰微胶囊质量的70％。
所述生石灰微胶囊为表面包覆有改性N-异丙基丙烯酰胺聚合物的生石灰粉，部分生石灰微胶囊表面还包覆有石蜡，具体为：未包覆石蜡的占35wt％，包覆石蜡熔点在40-50℃的占35wt％，包覆石蜡熔点在50-55℃的占30wt％。
所述生石灰微胶囊的制备方法为：按摩尔比1:5.5将丙烯酰胺和N-异丙基丙烯酰胺置于反应容器中，加入苯溶剂并混合均匀，然后在氮气保护下加入单体总摩尔量0.8％的偶氮二异丁腈，在60℃恒温水浴中搅拌反应6h，过滤得到反应产物，浸泡于苯中去除未反应物，置换苯后加入生石灰粉，分散均匀并加热至65℃，得到混合液；然后通过注射器(注射口径为0.3毫米)将混合液逐滴注射至70℃、40wt％的戊二醛溶液中进行反应1h，生成微球，反应后离心得到微球，经真空干燥后，将熔化的石蜡包膜于微球表面，冷却固化后制得生石灰微胶囊。
对比例1
对比例1与实施例1的区别仅在于：采用纯生石灰粉，不经过微胶囊化。
对比例2
对比例2与实施例1的区别仅在于：全部生石灰微胶囊都未包覆石蜡。
对比例3
对比例3与实施例1的区别仅在于：改性N-异丙基丙烯酰胺聚合物中：丙烯酰胺与N-异丙基丙烯酰胺的摩尔比为1:4。
对实施例1、对比例1-3以及普通铁粉暖宝宝(铁粉50g)所得的保暖贴(规格为生石灰粉50g)在0℃环境下进行发热能力测试。
如上表数据对比可知，实施例1方案的保暖贴对于最高温度更具可控性，并且发热较为均匀，不会出现前中期温度高，后期温度低的情况。而对比例1-3以及普通铁粉暖贴中则存在各自不同的缺点。
本发明中所用原料、设备，若无特别说明，均为本领域的常用原料、设备；本发明中所用方法，若无特别说明，均为本领域的常规方法。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效变换，均仍属于本发明技术方案的保护范围。
Claims (9)
1.一种阶段式发热的双组份型取暖贴，其特征在于：包括防水外包装袋、粘附于防水外包装袋内表面一侧的储水袋；所述储水袋上设有注水孔，注水孔内设有密封塞，储水袋内表面正对注水孔的一侧设有用于挤出密封塞的凸起件；
储水袋内填充有水，防水外包装袋内、储水袋外填充有生石灰微胶囊、蛭石和吸水树脂；所述生石灰微胶囊为表面包覆有改性N-异丙基丙烯酰胺聚合物的生石灰粉，部分生石灰微胶囊表面还包覆有石蜡，且不同生石灰微胶囊的表面的石蜡熔点不同；
所述生石灰微胶囊的制备方法为：按摩尔比1:4.5-5.5将丙烯酰胺和N-异丙基丙烯酰胺置于反应容器中，加入苯溶剂并混合均匀，然后在氮气保护下加入单体总摩尔量0.6-0.8％的偶氮二异丁腈，在50-60℃恒温水浴中搅拌反应6-8h，过滤得到反应产物，浸泡于苯中去除未反应物，置换苯后加入生石灰粉，分散均匀并加热，得到混合液；然后通过注射器将混合液逐滴注射至戊二醛溶液中进行反应1-2h，生成微球，反应后离心得到微球，经真空干燥后，将熔化的石蜡包膜于微球表面，冷却固化后制得生石灰微胶囊。
2.如权利要求1所述的一种阶段式发热的双组份型取暖贴，其特征在于，所述水、生石灰微胶囊、蛭石和吸水树脂的重量份为：水15-20份、生石灰微胶囊90-110份、蛭石10-20份、吸水树脂20-40份。
3.如权利要求1或2所述的一种阶段式发热的双组份型取暖贴，其特征在于，所述生石灰微胶囊中，未包覆石蜡的占35-45wt％，包覆石蜡熔点在40-50℃的占30-40wt％，包覆石蜡熔点在50-55℃的占20-30wt％。
4.如权利要求1所述的一种阶段式发热的双组份型取暖贴，其特征在于，注射前，将混合液加热至60-65℃，戊二醛溶液的温度为60-70℃。
5.如权利要求1所述的一种阶段式发热的双组份型取暖贴，其特征在于，所述生石灰粉占生石灰微胶囊质量的50-70％。
6.如权利要求1所述的一种阶段式发热的双组份型取暖贴，其特征在于，所述戊二醛溶液的浓度为20-40wt％。
7.如权利要求1所述的一种阶段式发热的双组份型取暖贴，其特征在于，所述注射器的注射口径为0.3-1.0毫米。
8.如权利要求1所述的一种阶段式发热的双组份型取暖贴，其特征在于，所述吸水树脂为聚丙烯酸类树脂或聚乙烯醇树脂。
9.如权利要求1所述的一种阶段式发热的双组份型取暖贴，其特征在于，所述防水外包装袋的外侧设有粘合层。
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