一种基于红外驱动的自发热面膜及其生产工艺

1.本发明属于非织造材料医美护肤制品领域，具体涉及一种基于红外驱动的自发热面膜及其生产工艺。


背景技术：

2.随着人们生活水平的提高，面膜产品成为人们生活的必需品，受到人们的强烈追捧。市场供应的面膜80%是以纤维材料为载体，辅以营养成分和药物的即贴式面膜。面膜基布作为贴片式面膜的重要载体，其性能严重影响面膜性能，劣质的面膜基布不仅不会给消费者带来良好的使用体验，严重的还会损害消费者健康，如透气性、透湿性差的面膜会对面部肌肤造成伤害。因此功能化的面膜基布的开发是当前亟需。
3.研究表明，正常人体的皮肤温度约为34
°
c，朝外辐射波长在7~14μm之间的中红外（ir）光波，峰值在9.5μm左右。在一个典型的室内环境中，人体ir辐射的散热作用超过身体总散热热量的50%左右。专利cn206261848u公开了一种自发热无纺布面膜，通过远红外陶瓷矿物层吸收储存人体散发的红外能量持续稳定的回馈给人体。所述自发热面膜是底层、吸水层、自发热层以及无纺布层面的多层复合结构，自发热层包括贴合吸水层的竹原纤维织物层和红外线陶瓷矿物层，由其结构示意图可知单吸水层和自发热层的厚度已达到0.5~0.9mm，面膜相对厚重，人体体验感不佳。
4.本发明设计开发一种基于人体红外辐射发热面膜，即这种面膜对人体红外热辐射可以进行吸收反射，将热量保留在面膜和皮肤之间，给人体面部以舒适的感受，并且34℃~37℃的温度既可以使人感觉舒适，利于肌肤的休息和缓解疲劳，同时可以促使面部毛孔打开，利于营养液的吸收。


技术实现要素：

5.本发明的目的是提供一种基于红外驱动的自发热面膜及其生产工艺，通过在常规面膜基布上负载光热试剂，具有缓解疲劳，提高皮肤对护肤品的吸收，安全无副作用等特点，以提升传统贴式面膜的使用效果。
6.为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种自发热面膜，包括面膜基布，在面膜基布表面负载有纳米粒子；所述纳米粒子为纳米纯碳纤维或贵金属掺杂纳米碳纤维，通过采用静电纺丝技术结合热处理工艺制备而成。
7.面膜在有红外辐射的条件下能够产生热量，从而提高皮肤对面膜中护肤成分的吸收，缓解面部疲劳。具体地，所述面膜纤维表面负载具有光热转化性能的纳米粒子，当所述面膜在功率密度为0.2~0.5w/cm2的近红外的照射下，温度升高3~8℃。
8.作为本技术的优选技术方案，所述面膜基布选用棉纤维、木棉纤维、黏胶纤维、铜氨纤维、天丝或木浆纤维中的一种或多种纤维为材料，采用湿法纺粘、水刺法或干法造纸工艺制备而成。
9.作为本技术的优选技术方案，所述纳米纯碳纤维的制备过程如下：采用静电纺丝技术制备聚丙烯腈基纳米碳纤维：以质量分数计，将10%~60%聚丙烯腈（pan）溶于40%~90%二甲基甲酰胺（dmf）中制备纺丝液，在低于70℃的环境中搅拌至溶液均匀；进行静电纺丝时，根据纺丝液的粘度设置各项工艺参数：纺丝速度7μl/min~30 μl/min，纺丝喷头到接受面的距离10~25cm，电厂场强度14~16kv，室温控制在25℃，湿度低于50%；然后，将纺出的薄膜先在190~280℃环境中进行预氧化，再在600~900℃中碳化，整个过程在氮气或氩气环境中进行，升温速率5~10℃/min；将碳化后形成的纳米碳纤维研磨成粉末备用。
10.作为本技术的优选技术方案，所述贵金属掺杂纳米碳纤维的制备过程如下：采用静电纺丝技术制备贵金属掺杂聚丙烯腈基纳米碳纤维：以质量分数计，将10%~50%聚丙烯腈（pan）、5%~10%聚甲基丙烯酸甲酯（pmma）、1%~7%贵金属盐（含有金、银、铂、钯离子的盐酸盐或硝酸盐），加至5%~20%表面活性剂（包括磺酸盐型、硫酸盐型以及甜菜碱型表面活性剂）和40%~84%二甲基甲酰胺（dmf）中制备纺丝液，在60~70℃的环境中搅拌至溶液混合均匀；进行静电纺丝时，根据纺丝液的粘度设置各项工艺参数：纺丝速度7μl/min~30 μl/min，纺丝喷头到接受面的距离10~25cm，电场强度14~16kv，室温控制在25℃，湿度低于50%；然后，将纺出的薄膜先在190~280℃环境中进行预氧化，再在600~900℃中碳化，整个过程在氮气或氩气环境中进行，升温速率5~10℃/min；将碳化后形成的纳米碳纤维研磨成粉末备用。
11.其中加入聚甲基丙烯酸甲酯（pmma）增大了纳米碳纤维的比表面积，加入表面活性剂在提高纤维可纺性的同时，使贵金属纳米粒子分布均匀。
12.上述自发热面膜的生产工艺如下：（1）以乙醇水溶液为溶剂，乙醇与水的体积比为4~2：2；（2）加入纳米粒子，使纳米粒子与乙醇水溶液的质量比为1~5：100；（3）加入占乙醇水溶液质量分数3%~5%的硅烷偶联剂（包含乙烯基、氨基、环氧基、烷氧硅基、酰氧基或卤素基团的偶联剂），ph控制在3~5之间，超声分散30~60min后将面膜基布浸入上述溶液中2h后，多次洗涤，烘干得到最终产品。
13.有益效果：本发明以简单环保为原则，制备的一种基于红外驱动的自发热面膜，采用的纤维原料来源广泛，成本低，制备过程简单可控，无毒副产品生成，可大规模生产。
附图说明
14.图1为自发热面膜的结构立体图，其中1为具有光热转化能力的纳米颗粒，2为面膜纤维基材。
15.图2为自发热面膜的升温测试曲线。
具体实施方式
16.下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明，但不应理解为对本发明的限制。在不背离本发明精神和实质的情况下，对本发明方法、步骤或条件所作的修改或替
换，均属于本发明的范围。实施例中未注明具体条件的实验方法及未说明配方的试剂均为按照本领域常规条件。
17.实施例1一种基于红外驱动的自发热面膜，包括如下步骤：（1）采用静电纺丝技术制备聚丙烯腈纳米碳纤维作为光热试剂。
18.具体地：将质量分数15%的 pan与85%的dmf配制成纺丝液，在60℃的环境中搅拌至溶液混合均匀。进行静电纺丝时，纺丝速度为15 μl/min，纺丝喷头到接受面的距离20cm，电场强度为16kv，室温控制在25℃，湿度48%。然后将纺出的薄膜先在250℃环境中进行预氧化，在氮气环境中升温至800℃碳化，升温速率5℃/min。将碳化后形成的纳米碳纤维研磨成粉末状备用。
19.（2）将（1）中的纳米纯碳纤维分散于乙醇水溶液，乙醇与水的体积比为2：1，超声分散30min，进一步的，加入纳米纯碳纤维，使纳米碳纤维与乙醇水溶液的质量比为1:20，然后加入占乙醇水溶液质量分数5%的kh570，使ph=4，超声30min。
20.（3）将普通面膜基布浸渍于（2）中所得具有改性后的纳米光热试剂混合溶液中2h后，洗涤数次后，在25℃环境下烘干，最终得到可自发热面膜。
21.实施例2一种基于红外驱动的自发热面膜，包括如下步骤：（1）采用静电纺丝技术制备贵金属掺杂纳米碳纤维作为光热试剂。
22.具体地：将质量分数10%的 pan、5%的pmma、1%的硝酸银、5%的peg及79%的dmf配制成纺丝液，在65℃的环境中搅拌至溶液混合均匀。静电纺丝参数为：纺丝速度10 μl/min，纺丝喷头到接受面的距离18cm，电场强度为16kv，室温25℃，湿度45%。将纺出的薄膜先在200℃环境中进行预氧化，在氮气环境下升温至700℃碳化，升温速率5℃/min。将碳化后形成的纳米碳纤维研磨成粉末状备用。
23.（2）将（1）中的贵金属掺杂纳米碳纤维分散于乙醇水溶液，乙醇与水的体积比为3:2，超声分散30min，进一步的，加入上述纳米碳纤维，使纳米碳纤维与乙醇水溶液的质量比为1:25，然后加入占乙醇水溶液质量分数5%的kh550，使ph=4，超声60min。
24.（3）将普通面膜基布浸渍于（2）中所得具有改性后的纳米光热试剂混合溶液中2h后，洗涤数次后，在25℃环境下烘干，制得最终可自发热面膜。
25.本发明制备了稳定、转化率高的光热剂，其在近红外区有明显的光热转化效应，即可以在短时间内将光能转化为热能以达到升温的效果。本发明负载的光热试剂微量高效，能够在吸收人体辐射的红外后，温度升高至34~37℃。也可配合嫩肤美容仪，以达到更佳的效果。
26.由图1可知，光热试剂可负载在面膜纤维基材上。
27.采用红外成像仪拍摄红外照片，记录手背上覆盖普通面膜与自发热面膜后位于固定测温点的织物表面的温度随时间的变化，每个温度数据记录10min，得到图2的升温测试曲线。
28.本发明的相关产品主要技术与性能指标如下：
①ꢀ
产品的理化性能和外观质量符合qb/t2872-2007《中华人名共和国轻工行业标准》，
②ꢀ
产品满足环保标准要求；
③ꢀ
可对产品进行其他性能整理。
29.本发明的产品是以非织造成网技术结合化学方法制得最终的一种基于红外驱动的自发热面膜。可使用的纤维原料来源广泛，同时，通过后处理具有了优良的自发热性能，由此可定位产品不同档次；可采用的纺丝技术环保且成本低，满足环保质量要求，可大批量生产。本发明产品安全性，稳定性高，可以向大众化推广使用。