[发明专利]一种高韧性的自降温清凉凝胶垫及其应用

说明书

技术领域

本发明属于软湿高分子凝胶、纳米复合材料和家居用品领域，特别涉及一种高韧性的自降温清凉凝胶垫及其应用。

背景技术

夏天，当气温高于28℃时，人体会感觉不适，而且随着温度的不断升高，这种不适也会越来越强烈。开窗户或吹风扇由于气流太热而效果不佳，开空调虽然很凉爽，但因长时间空气不流通而导致头昏脑胀、记忆力衰退、体内水分流失、免疫力下降等诸多状况，直接的损害身体健康，即所谓的“空调病”。在目前能源紧缺的情况下，空调的使用还导致电能消耗过大。据调查统计，夏天中国平均每户每天使用空调10个小时，那么一个夏天一户因使用空调相当耗电至少600度，相当于1个60瓦日光灯连续工作10000个小时即416.7天的耗电量。

目前降温用品除空调外有坐垫、靠垫、床垫和枕垫等，诸如各种凉席、草席、枕席等，只是将人体与床单隔开，使人体不与棉麻布单直接接触，但很快就与体温一致，实际达不到凉爽效果。另有产品利用冰块降温，但既笨重而且携带不方便。此外还有水垫和冰晶垫，水垫是利用水来给人体降温，当久坐后，垫子中的温度也会上升，因而必须做换水处理。水晶垫是利用填充物芒硝，极易受潮，吸收人体的遇热后产生的水分来进行降温，但当达到一定温度，垫子中的填充物也会因为芒硝受热融合而成为液体状。

水凝胶(hydrogel)是最常见的一种凝胶，是通过共价键、范德华力或氢键等作用相互交联形成三维网络结构，在水中能够溶胀但不溶解的聚合物，是自然界中普遍存在的一种物质形态，人体的肌肉、血管、眼球等器官都是由水凝胶构成。水凝胶具有良好的吸水性，并在一定的条件下脱水退溶胀，是一类集吸水、保水、缓释于一体并且发展迅速的功能高分子材料。它能吸收大量的水，能保持一定的形状并且性质柔软。

利用高分子凝胶中水的高比热容可以将人体表热量吸收到降温垫的内部，通过凝胶的三维网状分子结构对热量的高传导性和扩散性，使人体的热量与凝胶凉垫之间，凝胶凉垫与周围空气之间形成了良好的热交换和传导过程，让身体与床垫本来散热不充分的接触面有了更有效的散热途径，从而扩大身体的散热面积，形成舒适有效的降温。

中国专利CN2930345Y公开了一种降温衣的做法，其核心是凝胶储冷剂袋的使用，即在人体抗热能力较弱的后背及前襟前胸部位，设置一些贴身小袋，在小袋内设置有密封的能反复使用的凝胶状储冷剂袋子，平时将储袋取出放于冰箱内，出门时再将储冷的储冷剂袋装入降温衣贴身小袋内。显然其缺点是每次使用前需要放入冰箱冷冻，而且降温效果范围小。中国专利CN1068138A公开了一种“聚合物水凝胶及其蓄冷装置”，其蓄冷装置的核心是由塑料外壳和以聚合物水凝胶为冷冻介质，外面再辅以隔离层而组成，但这种装置结构相对复杂，而且大部分用于医疗中，此外也不具有环保性。中国专利CN101879148B公开了一种细菌纤维素水凝胶降温贴的制备方法及其制品，主要是将经过处理达到医用等级的细菌纤维素水凝胶膜在一定浓度的明胶水溶液中浸泡，通过加入冰片和薄荷脑实现降温功效。中国专利CN102532767A公开了一种水基降温材料及其制备方法，该水基降温材料包括水凝胶和相变储能微胶囊。

综上分析，目前报导的水凝胶均需加入外部材料，如微胶囊和冰片等实现降温功能，不具有自降温功能，而且也未指出凝胶是否具有柔韧性等特点，而良好的柔韧性对产品的重复使用有重要现实意义。本发明的一种高韧性的自降温清凉凝胶垫不加入外部降温介质，具有自降温功能，且柔韧性高，可拉、弯和扭，可无限次重复使用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高韧性的自降温清凉凝胶垫，克服水垫、冰晶垫和竹草凉席等夏季降温用品舒适度差、降温时间短、重复使用性差的缺点。

本发明的一种高韧性的自降温清凉凝胶垫，由内部凝胶和外部垫片组成，其中内部凝胶由可聚合功能单体、生物高分子、化学交联剂、物理交联剂、填充剂、防腐剂和保水剂溶于水在氧化还原引发体系下注入模具聚合而成，外部垫片为PVC膜或铝箔膜。

所述的可聚合功能单体为丙烯酰胺、羟甲基丙烯酰胺、异丙基丙烯酰胺、双乙基丙烯酰胺、丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸乙酯、丙烯酸叔丁酯、丙烯酸-N，N-二甲胺基乙酯、甲基丙烯酸-2-羟基乙酯，其无机熬，以及其共混、接枝产物或衍生物。

所述的生物高分子为淀粉、羧甲基纤维素钠、聚羟基丁酸酯、聚(羟基丁酸-羟基戊酸酯)、聚3-羟基丁酸-3-羟基己酸酯、海藻酸钠、左旋聚丙交酯、聚天冬氨酸、聚乙二醇、聚乳酸、谷氨酸、瓜耳胶、胶原蛋白、琼脂、半乳糖、腐植酸钠和蚕丝丝胶中的任意一种或多种混合物。