【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于凝胶功能材料领域，特别涉及一种基于共沸溶剂的凝胶类材料，以及基于此材料开发的降温贴片。
技术介绍
1、水凝胶是一类极为亲水的三维网络结构凝胶，这种凝胶的聚集态既非完全的固体也非完全的液体，而是介于两者之间的一种特殊状态。此外，水凝胶还具有良好的柔软性和可塑性，可以适应各种形状和表面的需求。水凝胶根据网络键合的不同，可分为物理凝胶和化学凝胶。物理凝胶是通过物理作用力形成的，如静电作用、氢键、链的缠绕等，这种凝胶是非永久性的。而化学凝胶则是由化学键交联形成的三维网络聚合物，是永久性的。此外，根据水凝胶对外界刺激的响应情况，还可以分为传统的水凝胶和环境敏感的水凝胶两大类。
2、水凝胶的原料可以是天然的，也可以是合成的。天然高分子水凝胶的原料主要包括明胶、壳聚糖、海藻酸钠、胶原蛋白等，这些原料大多来源于动物组织或海洋生物，因此具有生物相容性良好和可降解性等特点。然而，天然高分子水凝胶的力学性能较低，无法满足某些应用需求。合成高分子水凝胶则是由合成材料通过聚合反应得到的高聚物，如聚丙烯酰胺、聚乙二醇等，这些水凝胶具有结构可控性、重复性好以及机械性能优异的特点。水凝胶作为一种高吸水高保水材料，被广泛用于多种领域。在农业领域，水凝胶可以作为土壤改良剂，提高土壤的保水能力，促进作物生长。在医疗领域，水凝胶被用作药物传递系统、伤口敷料和组织工程支架等，具有广阔的应用前景。此外，水凝胶还用于化妆品、个人护理产品、涂料、环境保护、纺织品等多个领域。
3、水凝胶降温贴是以水凝胶为基础制备的新型器件，它利用高分子凝胶
4、综上所述，水凝胶降温贴作为一种安全、高效、方便、低成本的物理降温用品，在医疗和家庭护理领域具有广泛的应用前景。
5、尽管水凝胶降温贴能够通过水分蒸发带走热量，实现一定的降温效果，但其降温范围通常较为有限。由于人体的体温是通过血液流动来平衡的，仅仅降低皮肤表面的温度并不能有效降低体内的温度，特别是大脑等重要器官的温度。因此，对于高热或持续发热的患者，水凝胶降温贴可能无法提供足够的降温效果。从机理上来说，当前的水凝胶降温贴主要基于水分的挥发带走热量，这受到环境温度和湿度的影响，在低温、高湿环境中，水分的挥发有限，降温效果也极不显著。此外，水凝胶的热导率较低，人体产生的热量无法快速被水凝胶降温贴带走，这会导致紧贴皮肤处的水凝胶降温贴温度升高，但是热量难以快速达到另一面，从而扩散到空气当中。因此，为了提高水凝胶降温贴的降温效果，达到快速、高效降温，则需要解决水凝胶中水分挥发效率低和材料热导率低这两个关键问题。
技术实现思路
1、针对当前水凝胶降温贴存在的水分挥发效率低和材料热导率低这两个问题，本专利技术提出了一种基于共沸溶剂的凝胶类材料，采用与水共沸的溶剂代替单独的水溶剂，共沸溶剂的沸点显著比水低，在相同的环境温度下挥发率高于水，从而可以带走更多热量；同时在原料中添加导热填料，其热导率显著高于水凝胶，在皮肤到凝胶表面形成热量导通的快速通道，因此可以快速将皮肤上的热量带到凝胶贴表面，并散发到环境当中。本专利技术还公开采用上述凝胶类材料制作的降温贴，进一步降温贴还具有微观粗糙表面，通过增加与空气的接触面积，一方面能提高共沸溶剂的挥发率，一方面还能有效提高散热面积，从而显著降低降温贴的温度。
2、本专利技术的第一方面公开一种基于共沸溶剂的凝胶类材料，所述凝胶类材料由原料固化后成形；所述原料包括共沸溶剂以及分散于共沸溶剂中的高分子基质和导热填料；所述高分子基质能在共沸溶剂中形成三维交联网络；所述共沸溶剂由两种以上的液体组成，其中一种是水，所述共沸溶剂的沸点低于水的沸点。
3、可选的，与水形成共沸溶剂的液体，其主要是含有羟基、羧基、酮基、酯基的的有机溶剂，优选乙醇、正丁醇、异丁醇、乙酸乙酯、异戊醇中的这些低沸点低毒性有机溶剂。
4、可选的，所形成的共沸溶剂中两种以上溶剂的比例优选共沸点比例(重量比)，或者在共沸点比例下添加额外的水。
5、可选的，固化方式包括冷却固化、热固化、光固化；所述固化方式为冷却固化时，高分子基质选用聚乙烯醇、明胶类材料；所述固化方式为热固化时，高分子基质选用带有环氧基团的小分子；所述固化方式为光固化时，高分子基质选用各类丙烯酸酯类单体。
6、可以理解的，高分子基质为与溶剂相容，在溶剂中形成三维交联网络。有些高分子基质，比如聚乙烯醇类，是将高分子粉末加入高温的溶剂中溶解，然后降温到常温后就形成固态凝胶；有些是加入高分子的前驱体，比如聚丙烯酸酯类小分子到溶剂中，然后通过光固化热固化等后处理，才能形成高分子，才让液体变成固体凝胶。
7、可选的，导热填料为具有导热特性的材料，优选炭黑、银粉、液态金属等具有高导热性的低毒性材料。其中，高导热炭黑的热导率为100w/(m·k)，银粉的热导率为429w/(m·k)，液态金属中，例如，ga68in20sn12的热导率为39w/(m·k)，ga68.5in21.5sn10的热导率为16.5w/(m·k)，相比之下，水的热导率只有0.6w/(m·k)。
8、可选的，添加剂主要包括提供凝胶冷感刺激的第一类添加剂，和用于降低水分挥发速率的第二类添加剂。
9、可选的，第一类添加剂可选用薄荷醇、樟脑、冰片等，第二类添加剂可选用甘油、乙二醇等与水互溶的材料。优选同时添加两类添加剂，每一类添加剂中可选用一种以上的材料。
10、本专利技术的第二方面公开一种降温贴片，其主要由本专利技术第一方面公开的基于共沸溶剂的凝胶类材料构成；所述凝胶类材料具有微观粗糙的第一表面，以及与第一表面相背布置的第二表面。
11、可选的，所述第一表面采用模版法制得，第一表面的粗糙度为ra，100nm≤ra≤1000um；所述第一表面为规整的微结构阵列，所述微结构阵列可以是半球阵列、圆柱阵列、矩形阵列等结构中的任意一种；或者所述第一表面由不规则的微结构构成。通过这些微结构可以提高凝胶类材料与空气的接触面积，从而更加快速的让溶剂挥发带走热量。
12、可选的，微结构可通过模板法制备，首先通过微纳加工的方法制备表面具有反向微结构的模板，或者直接使用本身表面具有微结构的材料本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于共沸溶剂的凝胶类材料，其特征在于，所述凝胶类材料由原料固化后成形；所述原料包括共沸溶剂以及分散于共沸溶剂中的高分子基质和导热填料；所述高分子基质能在共沸溶剂中形成三维交联网络；所述共沸溶剂由两种以上的液体组成，其中一种是水，所述共沸溶剂的沸点低于水的沸点。
2.如权利要求1所述的凝胶类材料，其特征在于，所述共沸溶剂中的其它液体为含有羟基、羧基、酮基、酯基的有机溶剂；优选乙醇、正丁醇、异丁醇、乙酸乙酯、异戊醇。
3.如权利要求1所述的凝胶类材料，其特征在于，所述共沸溶剂中各液体的比例为共沸点的比例，或者是在共沸点比例下添加额外的水。
4.如权利要求1所述的凝胶类材料，其特征在于，固化方式包括冷却固化、热固化、光固化；
5.如权利要求1所述的凝胶类材料，其特征在于，所述导热填料为炭黑、银粉、液态金属中的至少一种。
6.如权利要求1至5任意一项所述的凝胶类材料，其特征在于，还包括至少一种提供凝胶冷感刺激的第一类添加剂，和/或，至少一种用于降低水分挥发速率的第二类添加剂。
7.如权利要求6所述的凝胶类材料
8.一种降温贴片，其特征在于，包括如权利要求1至7任意一项所述的基于共沸溶剂的凝胶类材料；所述凝胶类材料具有微观粗糙的第一表面，以及与第一表面相背布置的第二表面。
9.如权利要求8所述的降温贴片，其特征在于，所述第一表面采用模版法制得，第一表面的粗糙度为Ra，100nm≤Ra≤1000um；所述第一表面为规整的微结构阵列，所述微结构阵列为半球阵列、圆柱阵列、矩形阵列中的任意一种；或者所述第一表面由不规则的微结构构成。
10.如权利要求8或9所述的降温贴片，其特征在于，还包括贴附于凝胶类材料第一表面和第二表面的防水封装材料；所述防水封装材料包括聚丙烯膜、聚对苯二甲酸乙二醇酯膜中的至少一种。
...【技术特征摘要】
1.一种基于共沸溶剂的凝胶类材料，其特征在于，所述凝胶类材料由原料固化后成形；所述原料包括共沸溶剂以及分散于共沸溶剂中的高分子基质和导热填料；所述高分子基质能在共沸溶剂中形成三维交联网络；所述共沸溶剂由两种以上的液体组成，其中一种是水，所述共沸溶剂的沸点低于水的沸点。
2.如权利要求1所述的凝胶类材料，其特征在于，所述共沸溶剂中的其它液体为含有羟基、羧基、酮基、酯基的有机溶剂；优选乙醇、正丁醇、异丁醇、乙酸乙酯、异戊醇。
3.如权利要求1所述的凝胶类材料，其特征在于，所述共沸溶剂中各液体的比例为共沸点的比例，或者是在共沸点比例下添加额外的水。
4.如权利要求1所述的凝胶类材料，其特征在于，固化方式包括冷却固化、热固化、光固化；
5.如权利要求1所述的凝胶类材料，其特征在于，所述导热填料为炭黑、银粉、液态金属中的至少一种。
6.如权利要求1至5任意一项所述的凝胶类材料，其特征在于，还包括至少一种提供凝胶...
【专利技术属性】
技术研发人员：陆倩淑，
申请(专利权)人：子式上海生命科学有限公司，
类型：发明
国别省市：
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