CN111588541B - 一种可循环利用的可视化防伪物理退热贴及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种可循环利用的可视化防伪物理退热贴及其制备方法，该退热贴中的可视化结构生色层在不同温度下呈现不同的颜色，有助于判断体温的高低，起到警示作用；此外，借助结构色层的特有的虹彩效应，还有利于防伪，获得一种具有防伪功能的退热贴产品。降温层中的相变材料具有保持恒温的作用，在体温高于37℃时，会发生固液转变而吸收热量。一种可循环利用的可视化防伪物理退热贴，由可视化结构生色层、支撑层和降温层组成；可视化结构生色层位于支撑层的正面，降温层位于支撑层的背面；所述的可视化结构生色层由可通过光衍射作用形成结构色的光子晶体组成。

Description

一种可循环利用的可视化防伪物理退热贴及其制备方法
技术领域
本发明属于退热贴技术领域，具体地说是涉及一种可循环利用的可视化防伪物理退热贴及其制备方法。
背景技术
发高烧是一种常见的病症，几乎每一个人都有过发高烧的经历，会表现出额头滚烫、头晕目眩的症状，严重时还会引起浑身疼痛，甚至烧到意识模糊、发生抽搐。降温是缓解发烧症状最有效的方式之一。常见的降温方式有物理降温和药物降温两种，其中药物降温因常具有副作用而不被常建议使用，而物理降温则具有简便易行、副作用小等优势，近年来备受医护们的青睐。退热贴是一种用于物理降温外贴试剂，具有使用简单、疗效快、无副作用等特点，已成为常备的家庭用品之一。
相变材料是一类能在特定温度或温度范围下发生相态变化，并伴随着吸收或释放大量潜热的物质，具有可利用的蓄热调温功能，在航天、建筑、运输、医疗、电子和纺织等行业具有良好的应用前景。目前，已有研究者提出将相变材料应用于制备退热贴。然后，在使用时，往往都是将相变材料以微胶囊化的形式包覆在一种壳层材质中，这造成了相变材料的传热不够迅速，制备所得退烧贴降温效果不够显著。
现有的大多数退热贴均是以高分子水凝胶作为主要组分制备得到的，其原理是通过凝胶层中的高分子水凝胶锁住液态水，敷贴在额头上，从而吸收额头表面的热量，并将水分汽化，由此将体内的过多热量带出去，达到降低体温的效果。
然而，这种常见的退烧贴短期内的退烧效果还算比较明显，但一旦凝胶的温度和体温相近时，便失去了降温作用。另外，目前市面上常见的水凝胶类退烧贴，基本都不具备颜色指示作用。将退烧贴敷在额头上后，除了患者自身的感觉外，其他人是无法知晓退热贴是否吸收了热量，吸收热量的多少，是否真的有效果。
此外，目前市面上的退热贴均为一次性用品，使用后便直接丢弃，造成资源的利用率很低，这很不利于国家可持续发展的战略。
发明内容
本发明的目的是提供一种可循环利用的可视化防伪物理退热贴及其制备方法，该退热贴中的可视化结构生色层在不同温度下呈现不同的颜色，有助于判断体温的高低，起到警示作用；此外，借助结构色层的特有的虹彩效应，还有利于防伪，获得一种具有防伪功能的退热贴产品。降温层中的相变材料具有保持恒温的作用，在体温高于37℃时，会发生固液转变而吸收热量。
为解决上述技术问题，本发明的目的是这样实现的：
一种可循环利用的可视化防伪物理退热贴，由可视化结构生色层、支撑层和降温层组成；可视化结构生色层位于支撑层的正面，降温层位于支撑层的背面；所述的可视化结构生色层由可通过光衍射作用形成结构色的光子晶体组成；所述的支撑层由抗菌无纺布制成；所述的降温层由相变材料、助导热材料和涂层剂组成。开发一种具有颜色指示作用的退烧贴产品，外界的人也将感知到退热贴的作用，从而实现对患者更好的照顾。因而，开发降温效果好、具备指示作用且可循环利用的可视化退热贴产品具有一定的现实意义。
在上述方案的基础上并作为上述方案的优选方案：抗菌无纺布为聚酯(PET)或聚丙烯(PP)。
在上述方案的基础上并作为上述方案的优选方案：相变材料提炼于植物，相变温度为37℃，相变潜热为200±20J/g。
在上述方案的基础上并作为上述方案的优选方案：助导热材料为10-40nm碳纳米管。
在上述方案的基础上并作为上述方案的优选方案：涂层剂为聚丙烯酸酯或聚氨酯。
在上述方案的基础上并作为上述方案的优选方案：可视化结构生色层的光子晶体由粒径为200-300nm的单分散热膨胀性微球构筑而成。
一种可循环利用的可视化防伪物理退热贴制备方法，包括以下步骤：
(1)先配制抗菌整理液，然后通过浸轧方式将抗菌液施加于用作支撑层的无纺布上，再经焙烘后获得具有抗菌效果的支撑层；
(2)配制由相变材料、助导热材料和涂层剂组成的固化工作液，然后通过直涂的方式将固化工作液涂覆在抗菌支撑层的背面，最后经焙烘后取出，即实现降温层与支撑层的复合；
(3)配制由单分散热膨胀性微球组成的自组装液，然后通过喷涂方式将单分散热膨胀性微球施加于已承载有相变材料的支撑层的正面，再经焙烘后获得光子晶体的可视化结构生色层。
在上述方案的基础上并作为上述方案的优选方案：抗菌整理液为含有板蓝根的抗菌助剂组成。
在上述方案的基础上并作为上述方案的优选方案：抗菌整理液的浓度为10-20g/L。
在上述方案的基础上并作为上述方案的优选方案：由单分散热膨胀性微球组成的自组装液的固含量为1-2wt％。
本发明相比现有技术突出且有益的技术效果是：
(1)本发明将植物蜡类相变材料应用于退热贴，所得退热贴的降温效果良好，且可多次循环使用。
(2)本发明将光子晶体用于退热贴，以其到警示作用，避免使用染料、颜料等色素，无害、无副作用，不会造成过敏等问题，具有绿色环保的优势；此外，借助结构色层的虹彩效应，还有利于防伪，获得一种具有防伪功能的退热贴产品。
(3)本发明提供的制备方法简便、快捷，提高了资源利用率，降低了经济成本。
附图说明
图1是本发明的退热贴结构示意图。
图2是退热贴中可视化结构生色层的显微镜图像示意图。
图3是退热贴中降温层的DSC曲线。
图4本发明实施例所得样品的热焓值。
附图标记：可视化结构生色层01；支撑层02；降温层03；
具体实施方式
下面结合附图以具体实施例对本发明作进一步描述；
一种可循环利用的可视化防伪物理退热贴，由可视化结构生色层、支撑层和降温层组成；结构生色层位于支撑层的正面，降温层位于支撑层的背面；
所述的结构生色层由可通过光衍射作用形成结构色的光子晶体组成；所述的支撑层由抗菌无纺布制成；所述的降温层由相变材料、助导热材料和涂层剂组成。
光子晶体是一种由两种或两种以上具有不同折光指数的材料周期性排列构造的晶体结构，具有禁止特定波长的光传播的光子禁带。通过控制光子禁带的位置，光子晶体表面可产生由光衍射作用形成的仿生结构色效果。
自然界中孔雀羽毛、蝴蝶翅膀的颜色均属于光子晶体结构色。相比于染料、颜料等色素色，光子晶体结构色表现出高亮度、高饱和度、虹彩效应等特点，具有无毒、无害、绿色、环保的优势。
研究表明，光子晶体结构生色符合布拉格衍射定律。近年来，光子晶体结构色常被用于温度传感领域，可以实现信息传递、伪装和警示等作用。通常，当光子晶体内的胶体微球发生膨胀时，会引起光子晶体晶面间距的变化，从而可产生颜色变化。将光子晶体用于退热贴，根据温度的变化引起结构色的变化，从而更好地判断退热贴的降温情况，这在某种程度上促进了光子晶体结构色的实际应用。此外，光子晶体结构色因其虹彩效应，还可起到特殊的防伪功能，这对于保证产品的正品具有得天独厚的优势。
基于对相变材料的深入了解，本申请人提出将无毒的植物蜡类相变材料以成膜的形式附着在支撑层上来制备退热贴。此外，为了使退热贴的效果更加显著，本申请人还通过添加助导热材料来辅助相变材料，以使其发挥更大的作用。本申请人所提及的这种方式具有传热速率快、调温性能明显的优势，且所得退热贴可重复利用，复合可持续发展的战略。
实施例1：
(1)配制浓度为10g/L的板蓝根抗菌液，然后通过浸轧方式将板蓝根抗菌液施加于用作支撑层的聚丙烯(PP)无纺布上，再经70℃热焙烘后获得具有抗菌效果的支撑层；
(2)配制由相变点为37℃、相变潜热为200J/g的植物蜡相变材料、直径为10nm的碳纳米管和水性聚丙烯酸酯涂层剂组成的固化工作液，然后通过直涂的方式将固化工作液涂覆在抗菌支撑层的正面，最后经110℃热焙烘后取出，即实现降温层与支撑层的复合；
(3)配制由粒径为200nm的单分散热膨胀性微球组成的固含量为1wt％的自组装液，然后通过喷涂方式将微球施加于已承载有相变材料的支撑层的背面，再经70℃焙烘后获得光子晶体的可视化结构生色层。
所得退热贴可以较好的黏贴在皮肤上，经2h作用后，皮肤未产生不适。在体温低于37℃条件下，结构色层显示蓝紫色，具有明显的虹彩效应；随温度的升高，结构色层发生红移现象，逐渐向长波方向移动。将退热贴黏贴于超过37℃的位置时，可较快的感觉到凉爽。所得退热贴可重复使用，相变材料本身可以重复使用，是其固有性质，经5次使用后仍具有良好的降温效果。
实施例2：
(1)配制浓度为15g/L板蓝根抗菌液，然后通过浸轧方式将板蓝根抗菌液施加于用作支撑层的聚酯(PET)无纺布上，再经70℃热焙烘后获得具有抗菌效果的支撑层；
(2)配制由相变点为37℃、相变潜热为220J/g的植物蜡相变材料、直径为20nm的碳纳米管和水性聚氨酯涂层剂组成的固化工作液，然后通过直涂的方式将固化工作液涂覆在抗菌支撑层的正面，最后经110℃热焙烘后取出，即实现降温层与支撑层的复合；
(3)配制由粒径为280nm的单分散热膨胀性微球组成的固含量为2wt％的自组装液，然后通过喷涂方式将单分散热膨胀性微球施加于已承载有相变材料的支撑层的背面，再经70℃焙烘后获得光子晶体结构生色层。
所得退热贴可以较好的黏贴在皮肤上，经2h作用后，皮肤未产生不适。在体温低于37℃条件下，结构生色层层显示橙黄色，具有明显的虹彩效应；随温度的升高，结构生色层发生红移现象，逐渐向长波方向移动。将退热贴黏贴于超过37℃的位置时，可较快的感觉到凉爽。所得退热贴可重复使用，经5次使用后仍具有良好的降温效果。
实施例3：
(1)配制浓度为20g/L板蓝根抗菌液，然后通过浸轧方式将抗菌液施加于用作支撑层的聚酯(PET)无纺布上，再经70℃热焙烘后获得具有抗菌效果的支撑层；
(2)配制由相变点为37℃、相变潜热为190J/g的植物蜡相变材料、直径为10nm的碳纳米管和水性聚丙烯酸酯涂层剂组成的固化工作液，然后通过直涂的方式将工作液涂覆在抗菌支撑层的正面，最后经110℃热焙烘后取出，即实现降温层与支撑的复合；
(3)配制由粒径为300nm的单分散热膨胀性微球组成的固含量为1.5wt％的自组装液，然后通过喷涂方式将单分散热膨胀性微球施加于已承载有相变材料的支撑层的背面，再经70℃焙烘后获得光子晶体结构生色层。
所得退热贴可以较好的黏贴在皮肤上，经2h作用后，皮肤未产生不适。在体温低于37℃条件下，结构色层显示品红色，具有明显的虹彩效应；随温度的升高，结构色发生红移现象，逐渐向长波方向移动。将退热贴黏贴于超过37℃的位置时，可较快的感觉到凉爽。所得退热贴可重复使用，经5次使用后仍具有良好的降温效果。
实施例4：
(1)配制浓度为20g/L板蓝根抗菌液，然后通过浸轧方式将抗菌液施加于用作支撑层的聚丙烯(PP)无纺布上，再经70℃热焙烘后获得具有抗菌效果的支撑层；
(2)配制由相变点为37℃、相变潜热为180J/g的植物蜡相变材料、直径为40nm的碳纳米管和水性聚丙烯酸酯涂层剂组成的固化工作液，然后通过直涂的方式将工作液涂覆在抗菌支撑层的正面，最后经110℃热焙烘后取出，即实现降温层与支撑的复合；
(3)配制由粒径为240nm的热膨胀性微球组成的固含量为2wt％的自组装液，然后通过喷涂方式将单分散热膨胀性微球施加于已承载有相变材料的支撑层的背面，再经70℃焙烘后获得光子晶体结构生色层。
所得退热贴可以较好的黏贴在皮肤上，经2h作用后，皮肤未产生不适。在体温低于37℃条件下，结构色层显示绿色，具有明显的虹彩效应；随温度的升高，结构色发生红移现象，逐渐向长波方向移动。将退热贴黏贴于超过37℃的位置时，可较快的感觉到凉爽。所得退热贴可重复使用，经5次使用后仍具有良好的降温效果。
通过图4可以看出，实施例二的热焓值最突出；
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。上述实施例仅为本发明的较佳实施例，并非依此限制本发明的保护范围，故：凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种可循环利用的可视化防伪物理退热贴制备方法，其特征在于：
包括以下步骤：
（1）先配制抗菌整理液，然后通过浸轧方式将抗菌液施加于用作支撑层的无纺布上，再经焙烘后获得具有抗菌效果的支撑层；
（2）配制由相变材料、助导热材料和涂层剂组成的固化工作液，然后通过直涂的方式将固化工作液涂覆在抗菌支撑层的背面，最后经焙烘后取出，即实现降温层与支撑层的复合；
（3）配制由单分散热膨胀性微球组成的自组装液，然后通过喷涂方式将单分散热膨胀性微球施加于已承载有相变材料的支撑层的正面，再经焙烘后获得光子晶体的可视化结构生色层；
退热贴由可视化结构生色层、支撑层和降温层组成；可视化结构生色层位于支撑层的正面，降温层位于支撑层的背面；
所述的可视化结构生色层由可通过光衍射作用形成结构色的光子晶体组成；所述的支撑层由抗菌无纺布制成；所述的降温层由相变材料、助导热材料和涂层剂组成。
2.根据权利要求1所述的可循环利用的可视化防伪物理退热贴制备方法，其特征在于：抗菌无纺布为聚酯（PET）或聚丙烯（PP）。
3.根据权利要求1所述的可循环利用的可视化防伪物理退热贴制备方法，其特征在于：相变材料提炼于植物，相变温度为37℃，相变潜热为200±20J/g。
4.根据权利要求1所述的可循环利用的可视化防伪物理退热贴制备方法，其特征在于：助导热材料为10-40nm碳纳米管。
5.根据权利要求1所述的可循环利用的可视化防伪物理退热贴制备方法，其特征在于：涂层剂为聚丙烯酸酯或聚氨酯。
6.根据权利要求1所述的可循环利用的可视化防伪物理退热贴制备方法，其特征在于：可视化结构生色层的光子晶体由粒径为200-300nm的单分散热膨胀性微球构筑而成。
7.根据权利要求1所述的可循环利用的可视化防伪物理退热贴制备方法，其特征在于：抗菌整理液为含有板蓝根的抗菌助剂组成。
8.根据权利要求1所述的可循环利用的可视化防伪物理退热贴制备方法，其特征在于：抗菌整理液的浓度为10-20g/L。
9.根据权利要求1所述的可循环利用的可视化防伪物理退热贴制备方法，其特征在于：由单分散热膨胀性微球组成的自组装液的固含量为1-2wt%。
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