阅读说明：本技术 聚合物、热致变色剂和/或水凝胶组合物和设备，包括体现它们的产品以及制备它们的方法和工艺 (Polymer, thermochromic and/or hydrogel compositions and devices, including products embodying same, and methods and processes for making same ) 是由 范立涛 尤勇 潘云光 何东甲 R·曼戈 于 2018-03-02 设计创作，主要内容包括：聚合物、水凝胶和热致变色剂,包括体现它们的产品,使用它们的方法以及制备它们的工艺。在某些实施方式中,温度疗法包利用整合到固体、半固体或液体水凝胶中的热致变色剂。在优选的(但任选的)实施方式中,将热致变色剂整合到用作疗法包的温度交换材料的组合物中。在某些其他实施方式中,使用热致变色整合的温度交换材料的方法,或制造这种热致变色整合的温度交换材料的工艺和/或制造或使用体现这种材料的热包的方法或工艺。在某些特别优选的实施方式中,新型聚合物组合物和/或制备聚合物的工艺可以改善产品耐久性或寿命和/或改善使用周期或使用时间。(Polymers, hydrogels, and thermochromic agents, including products embodying them, methods of using them, and processes for making them. In certain embodiments, the temperature therapy package utilizes a thermochromic agent integrated into a solid, semi-solid, or liquid hydrogel. In a preferred (but optional) embodiment, the thermochromic agent is incorporated into a composition that is used as a temperature exchange material for the therapy pack. In certain other embodiments, methods of using thermochromic integrated temperature exchange materials, or processes of making such thermochromic integrated temperature exchange materials and/or methods or processes of making or using heat packs embodying such materials. In certain particularly preferred embodiments, the novel polymer compositions and/or processes for making polymers may improve product durability or longevity and/or improve service cycle or service time.)

聚合物、热致变色剂和/或水凝胶组合物和设备，包括体现它 们的产品以及制备它们的方法和工艺

技术领域

本文所述的发明涉及聚合物、水凝胶和热致变色剂，包括体现它们的产品，使用它们的方法以及制备它们的工艺。在某些实施方式中，所公开的发明涉及利用整合到固体、半固体或液体水凝胶中的热致变色剂的温度疗法包。在优选的(但任选的)实施方式中，本文所述的发明涉及整合到用作疗法包的温度交换材料的一种或多种组合物中的热致变色剂。在某些其他实施方式中，本文所述的发明涉及使用热致变色整合的温度交换材料的方法，或制造这种热致变色整合的温度交换材料的工艺和/或制造或使用体现这种材料的热包的方法或工艺。在某些特别优选的实施方式中，本文所述的一个或多个发明涉及新型聚合物组合物和/或制备聚合物的工艺，其中，产品耐久性或寿命得到改善和/或其中使用周期的数量得到改善或其中使用时间增加。

背景技术

在整个说明书中所用的本领域术语“热致变色”通常是指当暴露于温度变化时经历颜色变化的颜料或染料。类似地，当用于描述这种颜料或染料时，术语“可逆”反映了在热周期期间获得的颜色变化可以逆转。热致变色颜料或染料(或通常“热致变色剂”)在从新奇产品领域到医疗工业的各种领域中是已知的。通常，热致变色剂用于增加或创造美学效果，除娱乐之外没有实际目的，或者用作分类指示剂，以识别产品的温度变化，所述产品中体现或以其他方式利用热致变色剂。

例如，美国专利号5,219,625(“Matsunami”)公开了应用于娱乐目的的衣服和玩具的热致变色材料的用途。相反的，例如，国际公开号WO2016/093788(“Isildak”)教导了将热致变色剂应用在成像血管以例如识别包括更高密度血管的癌性肿瘤(根据该出版物)。美国公开号2009/0143516(“MacDonald”)还教导了热致变色剂在医疗领域中的用途，但是是将这种试剂应用于手套中以便能够确定手术手套是否被刺穿。在热致变色剂的其他用途中，美国公开号2014/0291585(“Tozuka”)教导了将热致变色剂引入到书写工具的墨水中，以便如果在书写时出现犯错，则可以通过摩擦加热书写墨水(其包括热致变色颜料)以使墨水在视觉上消失。

除了上述用途之外，在温度疗法领域中热致变色剂的用途的技术知识有限。例如，美国公开号2013/0073018(“Harwood”)教导了将热致变色膜应用于热包“覆盖”或“覆盖物”以用于当所述包准备使用时通知用户的用途。然而，Harwood参考文献具有许多缺点，本申请的申请人已经通过用于发明的本申请克服或解决了这些缺点。例如，热包覆盖物不是疗法包温度的准确表示物，也不是疗法包准备用于治疗用途的可靠指示物。热包覆盖物暴露于环境空气中，并且还暴露于包用户的皮肤，或暴露于冰箱表面，或桌子或其他表面，当热包冷藏使用或使用前放置在表面上时覆盖物才与其接触。因此，与提供温度疗法包本身“核心”温度的准确测量相反，Harwood教导的热包覆盖物可能会响应于(或至少受到影响)环境空气或皮肤(或其他表面)温度而有时改变颜色。因此，例如Harwood中所公开的包的用户可能被其中所公开的颜色改变特征误导。Harwood中所公开的实施方式尤其如此，其中将热致变色剂引入到织物覆盖中，织物覆盖被包裹在所公开的温度疗法包上以赋予特定的美学外观(参见例如Harwood第[0029]段)。

热包的“温度交换材料”是热包的有效负载，该热包存储热或冷的温度(热量，如果是冷包则缺乏热量)以传递到终端用户的皮肤或身体部位。值得注意的是，Harwood在任何地方都没有教导将热致变色剂整合到热包本身的温度交换材料中。此外，Harwood在任何地方都没有教导如何在技术上实现这种整合到热包的热交换材料中，或如何制造这种热包。特别的，本发明的申请人已经发现了这样做存在许多困难和障碍。

本发明的申请人还已经发现了现有技术中与水凝胶有关的问题，包括半固体或固体形式的水凝胶的耐久性。此外，本文所公开的发明的申请人已经发现了本领域中需要固体、半固体和/或流体凝胶形式的水凝胶，其持久地整合热致变色剂。更通常地，申请人还已经发现了需要整合热致变色剂的聚合物，所述热致变色剂具有改善的寿命(例如在存储和其他方面)和/或具有增加的可用使用周期数和/或表现出改善的使用时间。

鉴于现有技术中的上述缺陷，本文所述发明的申请人已经用一种或多种下述方法、工艺或设备处理(address)、克服或解决(solve)了这些缺陷(全部或部分)。在某些实施方式中，本文所述方法、工艺或设备的目的在于处理现有技术的一个或多个上述缺陷或需要。本文所述方法、工艺或设备的目的还在于处理现有技术中的其他缺点和/或其他改善的需求，无论是否是当前已知的，一旦给出本公开内容，这对本领域技术人员将变得更加显而易见。

发明内容

在一些实施方式中，本发明涉及聚合物的改善和/或与聚合物组合(combinedwith)或与聚合物结合(in conjunction with)的热致变色剂(例如热致变色颜料或染料)的用途。在其他实施方式中，本发明涉及向用户的身体部位递送热/冷温度疗法的疗法包。在优选实施方式中，提供包括或采用热致变色剂的热/冷温度疗法包。在某些其他实施方式中，所述发明涉及水凝胶，其包括半固体、固体和流体形式的水凝胶，该水凝胶表现出改善的耐久性和/或整合或以其他方式含有热致变色剂。在某些优选实施方式中，这些改善的水凝胶与热致变色剂组合用作热/冷温度疗法包的一种或多种温度交换材料。

在优选实施方式中，本申请涉及新型热致变色聚合物或水凝胶组合物，以及用于制造具有有用的热致变色性质的这种聚合物或水凝胶的工艺。在这些实施方式中，提供了用于有用地(并且优选地)持久地将热致变色剂整合到聚合物和水凝胶中的工艺和方法。在相关实施方式中，本申请涉及使用本文所公开的热致变色组合物和/或使用本文所述的新型制造方法和工艺制造的设备(例如温度疗法包)。无论是设备、方法还是工艺，申请人都认为每个和所有这些实施方式(独立地或组合地)是本发明的一个或多个方面。

尽管本发明的申请人设想某些实施方式是最优选的，但术语“优选的”的任何使用并不旨在以任何方式进行限制。此外，词语“实施方式”应被广义地解释为反映本文所述发明的类别(genus)或种类(species)的例子。也就是说，无论是描述为“优选的”还是作为“实施方式”(或作为“优选的实施方式”)，这些术语所引用的例子仍然是任选的，并且申请人仍然认为其中的变型在本发明的范围内。

在一个这种例子(即任选的)优选的实施方式中，提供了一种温度疗法包，该温度疗法包利用形成为多个珠(或微球)的水凝胶作为填充材料来提供温度交换性质。在该实施方式中，将水凝胶珠安装到优选透明的疗法包壳中，使得水凝胶珠对疗法包的用户在视觉上可见。此外，在该优选的例子中，水凝胶珠包括或以其他方式利用一种或多种热致变色剂(例如整合到珠中)，使得在暴露于温度变化时珠将显示出有用的颜色改变效果。

作为该优选的实施方式的实用例子，利用特别选择的热致变色组合物(或热致变色剂的组合)构建(部分或完全)填充有水凝胶(珠或流体凝胶形式)的温度疗法包，以使得热致变色剂向用户提供一个或多个视觉标记。具体地，优选地选择热致变色剂或其组合以指示疗法包足够热或冷以分别向用户提供热或冷温度疗法。相反，如果疗法包对于温度疗法不够热或不够冷，则优选地设计所述包以热致变色剂赋予的不同颜色、或者仅仅缺乏颜色(由于热致变色剂脱色)以指示准备的缺乏。例如，在申请人的最优选的实施方式中，温度疗法包由透明包壳构成，使得包括在包凝胶中的热致变色水凝胶珠对于用户是可见的。在该最优选的实施方式中，当疗法包未准备好提供温度疗法时(例如当它们处于或接近常规室温时)，水凝胶珠显示蓝色。相反，当疗法包的水凝胶珠显示为白色或透明时，珠(充当热交换材料)已被充分加热以向用户提供热疗法。在某些优选的实施方式中，可以在使用前将所述包微波以加热它们。然而，还可以使用其他方法加热所述包，例如通过将所述包放入热水中。类似地，当疗法包的水凝胶珠显示紫色时，珠已经充分冷却(例如在冰箱中或在冷水浴中)以向用户提供冷疗法。当然，可以通过选择不同的热致变色颜料或通过其他方式定制所用的热致变色剂的组合或组合物来选择并使用其他颜色组合或方案以用于提供温度(或其他状态)标记。

当本文所公开的发明的申请人开始创造本文所述的新型温度疗法包的工艺时，在开发过程期间遇到了许多出乎意料的障碍和问题。例如，用热致变色剂浸渍的水凝胶珠的热致变色性质具有不足的寿命(例如经历过褪色)，和/或水凝胶珠本身表现出差的结构耐久性。当将水凝胶珠安装在包括润滑剂(例如水)和/或防冻剂组合物的原型疗法包中以使得水凝胶珠会在其他珠之间自由移动和/或使得润滑剂不会在冰箱中冷却中冻结为固体时，这样的问题就更加严重了。遇到的其他问题涉及水凝胶中的热致变色颜料的均匀和足量的分配以分别获得产品均匀性和/或足够的热致变色视觉效果以用于充分辅助热疗法。

为了解决这些不可预见的问题，本文所述发明的申请人无法预料地发现，使用本文所述的新型制造工艺和/或组合物可以获得足够寿命的可逆热致变色性质，并且可以获得改善的水凝胶珠的耐久性。这些新型组合物和工艺包括但不限于本文所公开的新型水凝胶组合物，以及用于制造或加工水凝胶珠的方法和工艺。这些组合物和/或工艺允许制造可逆热致变色温度疗法包，该可逆热致变色温度疗法包具有适当长的“保质期”，使得其可以成功地商业化，而不会因为使用前产品在运输或置于商店货架上时随着时间的流逝而损失显著的产品性能。这些独特制得的新型温度疗法包(任选地)还能够在更多的使用周期中通过热周期改变颜色。此外，颜色显示的持续时间也得到了改善。

体现现有技术的这些改善，申请人开发的可逆热致变色材料的一个非限制性例子包含以质量分数计的以下组合物：聚合物的量为5％-40％；热致变色粉末的量为1％-7；分散剂的量为1.5％-33％；分散助剂的量为1.5％-35％；溶剂的量为5％-30％。优选地，在该例子中，该聚合物包含以下组分中的至少一种：聚丙烯酸聚合物、天然聚合物和纤维素衍生物。

在至少一个实施方式中，将上述公开的可逆热致变色材料用作温度疗法包的一部分。在一个这样的实施方式中，例如，提供了一种温度疗法包，其包括：封装在温度疗法包外壳(enclosure)中用于向用户提供温度疗法的温度交换材料，该温度交换材料与热致变色剂组合，所述温度交换材料和所述热致变色剂的所述组合包含可逆热致变色治疗材料，该可逆热致变色治疗材料以质量分数计包含：聚合物的量为5％-40％；热致变色粉末的量为1％-7％；分散剂的量为1.5％-33％；分散助剂的量为1.5％-35％；溶剂的量为5％-30％；并且其中，该聚合物包含以下组分中的至少一种：聚丙烯酸聚合物、天然聚合物和纤维素衍生物。

在利用上述可逆热致变色材料的某些示例实施方式中，聚丙烯酸聚合物可以任选地包含以下组分中的至少一种：聚丙烯酸、聚丙烯酸钠、聚丙烯酰胺、丙烯酰胺/丙烯酸钠共聚物、丙烯酸酯/乙基氯化铵丙烯酸酯共聚物、丙烯酰胺/乙基三甲基氯化铵丙烯酸酯/乙基氯化铵丙烯酸酯共聚物、丙烯酰胺/丙烯酸钠共聚物、丙烯酰胺/丙烯酰基二甲基牛磺酸钠共聚物、丙烯酸酯/甲基丙烯酸乙酰乙酰氧基乙酯(acetoacetoxyethyl methacrylate)共聚物、丙烯酸酯/山嵛醇聚醚-25甲基丙烯酸酯共聚物、丙烯酸酯/山嵛醇聚醚-25甲基丙烯酸酯/HEMA交联聚合物、丙烯酸酯/山嵛醇聚醚-25甲基丙烯酸酯/HEMA交联聚合物-2、丙烯酸酯/C5-8丙烯酸烷基酯共聚物、丙烯酸酯/C10-30丙烯酸烷基酯交联聚合物、丙烯酸酯/C10-3甲基丙烯酸烷基酯共聚物、丙烯酸酯/鲸蜡硬脂醇聚醚(ceteareth)-20甲基丙烯酸交联聚合物、丙烯酸酯/鲸蜡硬脂醇聚醚-20衣康酸酯(itaconate)共聚物、丙烯酸酯/鲸蜡硬脂醇聚醚-20甲基丙烯酸酯聚合物、丙烯酸酯交联聚合物-3、丙烯酸酯交联聚合物-4、丙烯酸酯/月桂醇聚醚-25甲基丙烯酸酯共聚物、丙烯酸酯/月桂醇聚醚-25丙烯酸酯共聚物、丙烯酸酯/月桂醇聚醚-25衣康酸酯、丙烯酸酯/硬脂醇聚醚-50丙烯酸酯共聚物、丙烯酸酯/硬脂醇聚醚-20衣康酸酯共聚物、丙烯酸酯/硬脂醇聚醚-20甲基丙烯酸酯共聚物、丙烯酸酯/硬脂醇聚醚-30甲基丙烯酸酯共聚物、丙烯酸酯/甲基丙烯酸硬脂酯共聚物、丙烯酸酯/异癸酸乙烯酯(vinyl iso decanoate)交联聚合物、丙烯酸酯/新癸酸乙烯酯交联聚合物、丙烯酸/丙烯腈共聚物、丙烯酸/磷酸胆碱乙二醇丙烯酸酯交联聚合物、丙烯酸酯铵/丙烯腈共聚物(ammonium acrylic ester/acrylonitrile copolymer)、丙烯酸铵(ammoniumacrylate)共聚物、丙烯酰基二甲基牛磺酸铵/丙烯酸羧乙酯(carboxylic ethylacrylate)交联聚合物、丙烯酰基二甲基牛磺酸铵/硬脂醇聚醚-8甲基丙烯酸酯共聚物、C18-22烷基PEG-25甲基丙烯酸酯/2-甲基丙烯酸二乙氨基乙基酯共聚物、丙烯酸甘油酯/丙烯酸共聚物、HEA/丙烯酰基二甲基牛磺酸钠/硬脂醇聚醚-20甲基丙烯酸酯共聚物、聚丙烯酸钾、丙烯酸钠/丙烯醛共聚物、丙烯酸钠/丙烯腈共聚物、丙烯酸钠/丙烯酰基二甲基牛磺酸盐/二甲基丙烯酰胺交联聚合物、丙烯酸钠/山嵛醇聚醚-25甲基丙烯酸交联聚合物、丙烯酸钠共聚物、丙烯酸钠/丙烯酰胺甲基丙烷磺酸钠共聚物、丙烯酸钠/丙烯酰基二甲基牛磺酸钠/丙烯酰胺共聚物、丙烯酸钠/丙烯酰基二甲基牛磺酸钠共聚物、丙烯酸钠/异癸酸乙烯酯交联聚合物、丙烯酸钠/乙烯基乙酰胺共聚物、丙烯酸钠/乙烯醇共聚物、丙烯酰基二甲基牛磺酸钠/丙烯酰胺/VP共聚物、苯乙烯钠/丙烯酸酯共聚物、聚甲基丙烯酸钠、聚丙烯酸钠淀粉、牛磺酸钠丙烯酸酯/丙烯酸/丙烯腈共聚物、淀粉/丙烯酸酯/丙烯酰胺共聚物和丙烯酸三甲胺(tromethamine acrylate)/丙烯腈共聚物。

尽管不是在所有实施方式中，但在某些优选的实施方式中，上述聚丙烯聚合物(优选地)由单体与引发剂的反应产生。在至少一个这样的实施方式中，该单体包括丙烯酸和相关的丙烯酸盐、丙烯酰胺和丙烯酸酯，并且该引发剂包括过硫酸钾、过硫酸铵、叔丁基过氧化氢和二甲基磺酰过氧化物。在特别优选的(但仍然是任选的)实施方式中，该单体和引发剂的质量比为50：1-200：1。作为进一步有益但任选的优选，用于聚丙烯酸类聚合物聚合的原料还包括交联剂，该交联剂包括N，N’-亚甲基双丙烯酰胺。此外，该交联剂与单体优选的质量比约为1：100-1：200。

在本文所述发明的可逆热致变色方面的优选但仍然任选的实施方式中，已经发现使用包含以下组分中的至少一种的天然聚合物是有用的：琼脂、藻酸铵、藻胶(algin)、藻酸(alginic acid)、支链淀粉、黄芪胶、藻酸钙、角叉菜胶(carrageenen)、决明子胶、刺槐豆胶、藜麦淀粉、瓜尔豆胶(Guar gum，Guar bean gum)、脱氢黄原胶(dehydroxanthan gum)、阿尔萨斯胶(alsace gum)、角叉菜胶、明胶(gelatin，gelatine)、结冷胶(Gellan gum)、印度树胶(Ghatti gum)、藻酸镁、纳豆胶、果胶(pectin，pectine)、藻酸钾、角叉菜钾、桃胶、根瘤菌胶、菌核胶、角叉菜钠、梧桐胶(gum sterculia)、酸豆籽胶(Tamarindus Indica seedgum)、木薯淀粉、TEA-藻酸盐、韦兰胶(Welan gum)和黄原胶中的至少一种。在最优选的实施方式中，天然聚合物是选自包含琼脂、藻酸铵、角叉菜胶、明胶、结冷胶和黄原胶的组中的至少一种聚合物。这种天然聚合物具有长链高分子结构和优异的增稠和胶凝效果。用于本文所述的新型工艺和组合物中，它们可有效地包裹热致变色粉末，对热致变色粉末没有破坏作用，从而获得更强的结构和更长的热致变色寿命。

结合上述任选的实施方式，或在本文其他地方描述的其他实施方式中，可逆热致变色材料中利用的纤维素衍生物可以任选地包含：羟丙氧基十六烷基羟乙基纤维素、羧甲基纤维素钙、C12-16烷基PEG-2羟丙基羟乙基乙基纤维素、羧甲基纤维素乙酸丁酸酯、羧甲基羟乙基纤维素、纤维素分解酶，乙酸丙酸纤维素、辛烯基琥珀酸钙淀粉、藻酸甘油酯、水解纤维素胶、羟乙基壳聚糖、羟丙基壳聚糖、羟丙基瓜尔胶、羟丙基淀粉、羟丙基淀粉磷酸酯、羟丙基黄原胶、羧甲基甲壳素(ethyloic chitin/carboxymethyl chitin)、羧甲基壳聚糖、羧甲基甲壳素钠(sodium carboxymethyl chitin)、羧甲基糊精钠、聚葡萄糖酸钠、羧甲基淀粉钠、羧甲基葡聚糖、淀粉辛烯基琥珀酸钠、淀粉羟丙基三甲基氯化铵、十六烷基羟乙基纤维素、交联羧甲基纤维素、羧甲基羟丙基瓜尔胶、乙基纤维素、羧甲基纤维素钠、氢化牛基苄基二甲基膨润土(hydrogenated bovine base benzyl dimethyl bentonite，氢化牛脂基苄基二甲基膨润土(hydrogenated tallow benzyl dimethyl bentonite))、羟丁基甲基纤维素、羟乙基纤维素、羟丙基纤维素、羟丙基甲基纤维素、甲基纤维素、甲基乙基纤维素、甲基羟乙基纤维素、微晶纤维素、壬基酚聚醚羟乙基纤维素、氧化纤维素、硫酸纤维素钠和/或硬脂酸PG-羟乙基纤维素磺酸盐。最优选地，该纤维素衍生物是选自包含羧甲基纤维素钙、羧甲基羟乙基纤维素、羧甲基纤维素钠、羟乙基纤维素、羟丙基纤维素和羟丙基甲基纤维素的组中的一种或多种材料。用于本文所述的组合物和工艺中，这种纤维素衍生物具有优异的增稠效果。就像上文申请人的组合物和工艺指定的天然聚合物一样，它们也有效地包裹热致变色粉末，而对热致变色粉末没有破坏作用。这导致更强的结构和更长的热致变色寿命。

在某些实施方式中，本文所述的可逆热致变色材料(优选地)使用包含吐温-20、吐温-40、吐温-60、吐温-80和吐温-85以及司盘(Span)-40、司盘-60和司盘-80的分散剂。在这些或其他优选的实施方式中，分散助剂可以任选地包含烯丙醇、正丙醇、丁三醇、聚乙二醇和/或聚甘油。在最优选的实施方式中，分散助剂是烯丙醇、正丙醇或丁三醇。使用这些最优选的分散助剂出乎意料地获得了更好的分散性能，导致更均匀的颜色和更长的寿命。

在本发明的一些实施方式中，已经发现了利用热致变色粉末形式的热致变色剂是有用的。在使用这种热致变色粉末的示例实施方式中，可以选择一种(identity)粉末，使得材料在加热或冷却时显色或改变颜色(热显色类型)或在加热或冷却时失去颜色(热脱色类型)。在另外其他实施方式中，可以使用粉末或其他热致变色剂的共混物以在相同产品中均获得多种热致变色或改变颜色的效果。优选地，热致变色粉末的发色温度部分在-20℃至80℃的任何温度范围内。通过使用温度颜色变化阈值来表征粉末以区分热致变色粉末。

本文所公开的用于制备可逆热致变色材料的方法包括以下工艺步骤：将聚合物、分散剂、分散助剂、热致变色粉末和溶剂均匀地混合。在一个特别有效的例子中，申请人确定了在以下工艺中将热致变色粉末预混合能够生产特别理想的组合物和功能结果：将热致变色粉末与分散剂、溶剂和分散助剂预混合以获得热致变色色浆。然后，将热致变色色浆与聚合物混合以获得凝胶组合物。使用在说明书的

具体实施方式

部分中更详细描述的该制备步骤，更容易获得热致变色剂在凝胶组合物中的均匀分散。

在一个可替代实施方式中，热变色凝胶组合物可以按照如下制备：将分散剂、分散助剂、溶剂和热致变色粉末混合。然后将所得混合物添加到含有用于制备所述聚合物的单体和引发剂的溶液中，以得到混合液体。然后将液体逐滴添加到油中以进行聚合反应。然后，在聚合反应完成后，将产生的产物清洗并干燥以形成热致变色材料。

在某些优选的实施方式中，用于制造可逆热致变色材料的溶剂可以包含以下组分中的至少一种：水、甘油、乙醇和丙二醇。

当开发本文所述的产品和工艺时，本文所公开发明的申请人发现了颜料粒径是获得合适的产品性能和耐久性的重要因素。更具体地，申请人已经出乎意料地发现如果粒径太大，则颗粒不能有效地分散在本文所述的聚合物和凝胶中，这会导致凝胶结构破坏(例如特别是在聚合物形成半固体形式，例如珠的情况下)。进一步地，如果粒径太小，则由于少量涂覆的热致变色材料，显示的颜色微弱和/或热致变色寿命短。此外，使用小粒径的热致变色粉末需要更严格的工艺制备参数，并且获得的产率较低。另外，已发现了使用太小的粒径是在最终产品中获得足够长存储寿命的障碍。因此，申请人已经发现了迄今为止未知的有益热致变色颜料粒径的有用范围通常在5-20微米之间，这出乎意料地提供了本文其他地方所述的优点。因此，最优选使用具有细粒(或颗粒)尺寸在5-20微米之间的热致变色粉末。但是，细粒尺寸还可以在约3-25微米之间或约1-30微米之间。

热致变色着色剂可以由各种分子制成，包括例如螺吡喃、螺恶嗪、内酯，螺内酯、二氮杂若丹明内酯(diazarhodamine lactone)、俘精酸酐、色烯、偶氮苯、醌、苯乙烯基喹啉、荧烷(fluoran)、二蒽酮(bianthrones)、聚噻吩、聚硅烷、聚二乙炔、酚酞、部花青(merocyanine)、缩苯胺(anil)、二苯甲烷苯酞(diphenylmethane phthalides)、苯基吲哚苯酞、吲哚苯酞、二苯甲烷氮杂苯酞(diphenylmethane azaphthalides)、苯基吲哚-氮杂苯酞、二氢薁(dihydroazulene)、乙烯基七富烯(vinylheptafulvene)、喹唑啉、双喹唑啉、三取代吡啶、液晶及他们的组合。更具体的例子可以包括6-硝基-1',3',3'-三甲基螺-[2H-1-苯并呋喃-2,2’-二氢吲哚](6-nitro-1’,3’,3’-trimethylspiro-[2H-1-benzopuran-2,2’-indoline])；(E)-2-[1-(2,5-二甲基-3-呋喃基)]亚乙基-(Z)-3-亚乙基-琥珀酸酐；1,2-二氰基-1,2-双-(2,4,5-三甲基-3-噻吩基)乙烷；2,3-双(2,4,5-三甲基-3-噻吩基)马来酸酐；3,3-双(对二甲基氨基苯基)-6-二甲基氨基苯酞(phthalide)；3-(4-二乙基氨基苯基)-3-(1-乙基-2-甲基吲哚-3-基)苯酞；3,3-双(1-正丁基-1-2-甲基吲哚-3-基)苯酞；3,3-双(2-乙氧基-4-二乙基氨基苯基)-4-氮杂苯酞；3-[2-乙氧基-4-(N-乙基苯胺基)苯基]-3-(1-乙基-2-甲基吲哚-3-基)-4-氮杂苯酞；3,6-二甲氧基荧烷(3,6-dimethoxyfluoran)；3,6-二正丁氧基荧烷；2-甲基-1-6-(N-乙基-N-对甲苯基氨基)荧烷(2-methy-1-6-(N-ethyl-N-ptolylamino)fluoran)；3-氯-6-环己基氨基荧烷；2-甲基-6-环己基氨基荧烷；2-(2-氯苯胺基)-6-二正丁基氨基荧烷；2-(3-三氟甲基苯胺基)-6-二乙氨基荧烷；2-(N-甲基苯胺基)-6-(N-乙基-N-对甲苯基氨基)荧烷，1,3-二甲基-6-二乙基氨基荧烷；2-氯-3-甲基-6-二乙基氨基荧烷；2-苯胺基-3-甲基-6-二乙基氨基荧烷；2-苯胺基-3-甲基-6-二正丁基氨基荧烷；2-二甲代苯氨基-3-甲基-6-二乙基氨基荧烷；1,2-苯并-6-二乙基氨基荧烷；1,2-苯并-6-(N-乙基-N-异丁基氨基)荧烷；1,2-苯并-6-(N-乙基-N-异戊基-氨基)荧烷(1,2-benzo-6-(N-ethyl-N-isoamyl-amino)fluoran)；2-(3-甲氧基-4-十二烷氧基苯乙烯基)喹啉(2-(3-methoxy-4-dodecoxystyryl)quinoline)；螺[5H-(1)苯并吡喃(2,3-d)嘧啶-5,1'(3'H)-异苯并呋喃]-3'-酮(spiro[5H-(1)benzo pyrano(2,3-d)pyrimidine-5,1'(3'H)isobenzofuran]-3'-one)；2-(二乙基氨基)-8-(二乙基氨基)-4-甲基-螺[5H-(1)苯并吡喃基(2,3-d)嘧啶-5,1'(3'H)异苯并呋喃]-3'-酮；2-(二正丁基氨基)-8-(二正丁基氨基)-4-甲基-螺[5H-(1)苯并吡喃基(2,3-d)嘧啶-5,1'(3'H)异苯并呋喃]-3'-酮；2-(二正丁基氨基)-8-(二乙氨基)-4-甲基-螺[5H-(1)苯并吡喃基(2,3-d)嘧啶-5,1'(3'H)异苯并呋喃]-3'-酮；2-(二正丁基氨基)-8(N-乙基-N-异戊基氨基)-4-甲基-螺[5H-(1)苯并吡喃基(2,3-d)嘧啶-5,1'(3'H)异苯并呋喃]-3'-酮；2-(二正丁基氨基)-8-(二正丁基氨基)-4-苯(2-(di-nbutylamino)-8-(di-n-butylamino)-4-phenyl)及他们的组合。

除有机分子外，无机化合物也可以产生热致变色反应，例如：Ag2Hg2I4，Cu2HgI4和SrCO3和MnO2复合树脂。在某些情况下，使用无机化合物如CoCl2的溶液可以用于在不饱和酯、过氧化物和促进剂存在下合成热致变色材料。

作为本文所述实施方式的另外任选的特征，申请人发现紫外线对产品耐久性和性能产生负面影响。因此，在一些优选的(但仍然是任选的)实施方式中，利用紫外线涂层或过滤层，例如施加在透明热包壳(或其他地方)上。

附图说明

现在在下面描述了本发明的某些例子，对于其某些非限制性实施方式，如以下附图所示。

随本申请提交的附图构成本专利申请的一部分，每个附图示出了申请人发明的非限制性例子的实施方式或实施方式的一个或多个组分。尽管这些附图描绘了申请人发明的某些优选的实施方式，以及其某些特别期望的特征，但它们仅旨在示例，不应被解释为限制申请人发明的范围。

图1A示出了根据本发明的温度疗法包的一个非限制性实施方式。

图1B示出了图1A中所示的温度疗法包的实施方式的另一种视角。

图2示出了根据本发明的温度疗法包的一个替代实施方式。

图3示出了根据本发明的温度疗法包的一个替代实施方式。

图4示出了根据本发明的温度疗法包的一个替代实施方式。

图5示出了根据本发明的温度疗法包的一个替代实施方式。

图6示出了根据本发明的温度疗法包的一个替代实施方式。

具体实施方式

为了更完整地理解本发明，现在参考其各种说明性和非限制性实施方式的以下描述，并结合附图，其附图中，相同的参考标记表示相同的特征。以下公开和讨论的这些示例实施方式将有助于进一步理解本文所述和所要求保护的发明，但是它们并不旨在以任何方式限制本发明的范围。

首先参见图1，示出了热包的一个示例性实施方式，其中本文所述的新颖组合物在该热包中具有实用性。如图所示，热包1是由填充有多个球形元件5的袋或包壳3构成的疗法包，所述球形元件5集体地包含温度交换材料，该温度交换材料可被加热或冷却以向用户提供热或冷温度疗法。更具体地，在所示的实施方式中，热包的壳(或袋)是形成所需形状的聚氯乙烯(“PVC”)(前)片3a，例如图1所描绘的半圆形包结构(例如，用于治疗乳腺炎)，其沿着每个相应片的周边与类似形状的第二(后)片3b连接。优选地，这通过加热或红外焊接，或使用其他合适的技术(例如粘合剂)来形成如图所示的密封边缘9。当然，连接片材以形成包的方式对于本发明并不重要，并且可以使用不同的连接或构成方法来组装该包。类似地，该包壳可以由其他材料(例如(例如)聚乙烯(“PE”))或任何其他合适的材料或材料的组合构成。优选地，合适的材料包括柔韧性、暴露于热或冷(和/或热周期)时的耐久性，以及表现出透明或半透明特性(即视觉透明度)的能力中的一个或多个特征。类似地，该包不需要由单独的片制成，但是例如可以使用单个片折叠(密封边缘)进行挤压或制备。

如图所示，通过仅连接片的边缘或周边，获得密封边缘9，同时使壳或袋的内部具有限定的体积，该体积填充有多个球形元件5。如结合下面提供的例子进一步详细描述的，优选地，球形元件5是半固体凝胶珠，其在新型工艺中由浸渍有热致变色剂7(参见图1B)的聚合物水凝胶形成以获得改善的珠耐久性和改善的热致变色特性，包括增加的颜色变化功能寿命和增加的颜色变化周期次数(即该产品比现有技术产品可以改变颜色更多次)。

如将容易理解的，因为利用了热致变色水凝胶珠(在该实施方式中)，所以优选地使用透明或者至少包括透明部分的包壳构成包1，使得包用户可以观察到包1内的珠的颜色变化特性。因此，例如，整个包壳可以是透明的，或可替代地，一侧可以是透明的，另一侧由不透明的织物形成以提供舒适性。进一步可替代地，可以在其他部分为不透明的包壳中提供透明窗口，使得用户可以观察到热致变色珠。

如上所述，本文所述发明的优选实施方式利用结合到温度疗法包中的热致变色颜料，使得通过简单地观察包本身的颜色可以容易地确定疗法包的(近似)温度。通过这样结合热致变色特性，通过简单地观察疗法包的颜色，可以容易地确定包是否被加热或冷却，并因此准备好提供温度疗法。而且，通过简单地观察该包就可以确定该包准备好了递送哪种类型疗法。尽管如此，始终建议在使用前测量经加热或冷却的疗法包的温度(以确认它不太热或太冷)以防止烧伤或冻伤。

为使热处理具有治疗性，热/冷包的温度应该比用户的皮肤温度高至少几摄氏度。类似地，为使冷处理具有治疗性，热/冷包的温度应该比用户的皮肤温度低至少几摄氏度。因此，对于有效的冷疗法，应该将疗法包的温度交换材料(例如包1的元件5)冷却至合适的冷温度，例如通过在冰箱中(或使用冷水浴或其他合适的方法)冷却该包。相反，为了有效的热疗法，应该将疗法包的温度交换材料加热至合适的热温度，这可以通过将该包微波(或使用热水或其他合适的方法)来实现。出于安全原因，应该始终避免过高或过低的温度。因此，应该始终在使用前测试该包的温度。

认识到某些温度范围是所需的，将本文所述热包的优选实施方式配置成使得当温度交换材料落入这样的温度范围内时显示颜色标记，并且还使得当温度交换材料落在那些温度范围外时显示分别的颜色标记。例如，在一个特别优选的实施方式中，将该包配置为包括温度交换材料组合物，其包括特别选择的热致变色剂，使得在室温(非治疗性温度)时示例性热包显示为蓝色，冷却至适合医生建议的冷疗法的温度范围时显示为紫色，加热至适合医生建议的热疗法的温度范围时显示为白色或透明。当然，本文所述的任何温度范围并不旨在是限制性的，并且本文所述的热包可以被定制为在不同的温度范围内显示这样的颜色(或者，在另一个例子中，在相同的范围内显示不同的颜色)。

一般而言，热致变色着色剂通过选择性地吸收可见光谱的一部分而起作用，使光谱的剩余部分被反射并因此被观察到。因此，当将热致变色着色剂整合到热交换材料(例如固体、半固体或连续凝胶)中时，在给定温度下凝胶的表观颜色将依赖于在各自温度下反射的颜色(即未被吸收的颜色)。在该相同点上，重要的是要注意，可以设计(或选择)热致变色材料，使得其显示高于或低于阈值温度的颜色(即显影或开启)，或在阈值温度之上或之下脱色(即关闭)。例如，红色脱色热致变色粉末可以在低于0℃的温度下显示红色，但在高于0℃的温度下不显示颜色(即无色)。相反，红色显影的热致变色粉末在低于50℃的温度下可以不显示颜色(即显示为无色)，但在高于50℃的温度下显示红色。

如本文所述的，作为对现有技术的许多改进的一个方面，申请人已经发现了一种仅使用两种热致变色剂即获得可视觉上指示三个温度范围的热包产品的组合物和工艺，从而节省了使用第三种热致变色剂的成本，同时还获得了凝胶形式的热交换材料，该材料更稳定并且表现出改善的可逆热致变色性能。作为这种改善的热交换凝胶的一个例子，凝胶由特别选择的组合物形成，使得凝胶在室温下(在约0和38摄氏度之间)显示为蓝色，在38摄氏度以上(例如在对热疗法有效的温度下)显示为无色/白色，在低于0摄氏度(例如在对冷疗法有效的温度下)显示为紫色。如下文更详细描述的，这种产品通过同时反射两种颜色(在预选的温度范围内)协同地利用两种热致变色剂产生第三种颜色，使得反射的两种颜色的光谱在视觉上共混，从而显示为第三种颜色。在该具体实施方式中，例如，选择热致变色颜料，使得第一种-在这种情况下蓝色-热致变色剂在38摄氏度以上脱色(吸收所有波长以显示为透明或白色)，否则在低于摄氏38度的任何温度下都显示为蓝色。第二种热致变色剂-在这种情况下红色-在0摄氏度以上的任何温度下通常显示为白色或透明，但在低于此温度时显影为红色。因此，在蓝色热致变色颜料未脱色(因此显示为蓝色)并且红色热致变色颜料显影为显示红色的温度范围内-在这种情况下，温度范围低于0摄氏度-反射的蓝色和红色光谱结合并在人眼视觉上显示为紫色。

如上所述，在所示的示例性实施方式中，所述的示例性产品在三个不同的温度范围内显示三种颜色-白色/无色、蓝色和紫色，但仅使用两种热致变色颜料。在这种情况下，消除使用第三种热致变色颜料(以获得第三种颜色)不仅节省了成本(即热致变色颜料是昂贵的)，而且还导致结构更稳定，性能更好的颜色产品，特别是当将所用的热致变色颜料共混成细粒尺寸在约5至约20微米之间选择的粉末时。在这种情况下，细粒尺寸有助于这种更好的性能，如使用较少的热致变色颜料(较少量的颜料，从而代替了较少的聚合物，从而产生了更强的凝胶产品)。

在上面刚描述的实施方式中，将两种热致变色粉末与聚合物混合物共混，将其进一步加工以形成连续凝胶或多个半固体(或固体)水凝胶珠。在采用珠的示例性实施方式中，然后将所得的凝胶珠产品安装在(优选地)透明的热包壳中，作为多个球形元件5，然后起到图1所描绘的热包的温度交换材料的作用。因此，因为将热致变色颜料整合到温度交换材料本身中，所以与将热致变色颜料安装在外包壳中相比，除本文所述的其他优点外，该包1更准确地表示了疗法包的真实温度(外包壳的温度对周围的空气、与其接触的表面等敏感)。

如图1所示，包1被设计并且旨在通过多次加热和冷却周期加热(例如在微波中)和冷却(例如至冷冻温度)，使得可以使用相同的疗法包递送热疗法和冷疗法(在替代疗法治疗或交替疗法治疗中)。因此，本文所述的新型热致变色水凝胶使用本文所述方法由本文所述的的组合物构成，使得它们能够被重复加热和冷却而不损失水凝胶的结构完整性。因此，在本文所述的水凝胶形成(优选地，可变形的半固体)球形珠的实施方式中，加热和冷却周期不会降解珠结构(即珠将保持珠形)。类似地，在采用连续凝胶的实施方式中，连续凝胶不会受到加热和冷却周期的不利影响。同样地，将本文所述的各种实施方式中所用的热致变色剂浸渍在使用导致持久整合和改善的热致变色(即颜色改变)性能的组合物和方法的水凝胶内。

一般程序：

一般而言，使用以下步骤实施一种制备用作热交换材料的热致变色聚合物的方法：

步骤1：将分散剂、分散助剂、溶剂和热致变色粉末混合。将预混合的热致变色组合物与由聚丙烯类聚合物(和/或纤维素衍生物)获得的原始聚合原料物质组合以获得混合液体。优选地，保持混合液体的pH在约3-10之间。

步骤2：在40-88℃下开始混合液体的聚合以获得热致变色水凝胶(以连续凝胶或微球形式使用)。避免高反应温度，这会损坏或破坏热致变色粉末(或其性质)或导致胶体内爆(colloidal implosion)。避免过低的反应温度，这会导致聚合的失败。

在步骤2中，如果正在制备微球，则在聚合期间将混合液体滴入到在其中会形成珠的油溶液(例如硅油)中。然后，清洗微球(或珠)以除去油。清洗时间优选为约10-30分钟，清洗温度优选为约0-45℃。然后，在低温下，优选在40-80℃之间干燥微球约1-4小时。申请人已经发现了需要避免较高的干燥温度范围，因为这样较高的干燥温度会损坏热致变色颜料，从而导致缩短颜料寿命并减少可用的颜色改变周期。相反，申请人已经发现了在较低温度下干燥会降低工艺效率。

非限制性示例实施方式：

实施方式1

本实施方式涉及一种用于制备可逆热致变色凝胶的方法，其包括以下步骤：将热致变色粉末与分散剂、溶剂和分散助剂预混合以获得热致变色色浆，并将所述热致变色色浆与聚合物混合以获得凝胶形式的热交换材料。具体组分及其含量如表1所示。

表1

可以以连续凝胶形式使用在该实施方式中制得的凝胶形式的热交换材料，或者可替代地形成凝胶微球(使用本说明书其他地方所述的步骤)。优选地，将热交换凝胶安装在热包壳中，例如如图1中的3所描绘的示例性壳。结果是可逆热致变色热/冷疗法包，其可以用于提供热和/或冷温度疗法(例如通过将所获得的包在微波中加热，或将其在冰箱中冷却)。

实施方式2

本实施方式涉及一种用于制备可逆热致变色凝胶的方法，其包括以下步骤：将热致变色粉末与分散剂、溶剂和分散助剂预混合以获得热致变色色浆。然后，将所述热致变色色浆与聚合物混合以获得凝胶形式的热交换材料。具体组分及其含量如表2所示。

表2

可以以连续凝胶形式使用在该实施方式中制得的凝胶形式的热交换材料，或者可替代地形成凝胶微球(使用本说明书其他地方所述的步骤)。优选地，将热交换凝胶安装在热包壳中，例如如图1中的3所描绘的示例性壳。结果是可逆热致变色热/冷疗法包，其可以用于提供热和/或冷温度疗法(例如通过将所获得的包在微波中加热，或将其在冰箱中冷却)。

实施方式3

本实施方式涉及一种用于制备可逆热致变色凝胶的方法，其包括以下步骤：将热致变色粉末与分散剂、溶剂和分散助剂预混合以获得热致变色色浆。然后，将所述热致变色色浆与聚合物混合以获得凝胶形式的热交换材料。具体组分及其含量如表3所示。

表3

可以以连续凝胶形式使用在该实施方式中制得的凝胶形式的热交换材料，或者可替代地形成凝胶微球(或珠)。然后，优选地，将热交换凝胶安装在热包壳中，例如如图1中的3所描绘的示例性壳。结果是可逆热致变色热/冷疗法包，其可以用于提供热和/或冷温度疗法(例如通过将所获得的包在微波中加热，或将其在冰箱中冷却)。

实施方式4

本实施方式涉及一种用于制备多个可逆热致变色微球的方法，其包括以下步骤：

将分散剂、分散助剂、溶剂和热致变色粉末混合，然后，将这种混合物添加到聚丙烯类聚合物的聚合原料物质(或单体和引发剂的混合溶液)之中以获得混合液体。然后，将所述混合液体滴入到油相中以进行聚合反应形成热致变色微球。优选地，控制聚合温度以保持在40℃-88℃之间。更高或更低的温度会防碍微球的形成。聚合完成后，清洗微球(或珠)以除去油。清洗时间优选为约10-30分钟，清洗温度优选为约0-45℃。然后，在低温下，优选在40-80℃之间干燥微球约1-4小时。申请人已经发现了需要避免较高的干燥温度范围，因为这样较高的干燥温度会损坏热致变色颜料，从而导致缩短颜料寿命并减少可用的颜色改变周期。相反，申请人已经发现了在较低温度下干燥会降低工艺效率。在清洗和干燥完成后，所获得的多个微球可以用作热交换材料。

本实施方式中的具体组分及其含量如表4所示。

表4

获得凝胶形式、微球构造的热交换材料后，优选地，将热交换材料安装在热包壳中，例如示例性壳如图1中的3所描绘的。结果是可逆热致变色热/冷疗法包，其可以用于提供热和/或冷温度疗法(例如通过将所获得的包在微波中加热，或将其在冰箱中冷却)。

实施方式5

本实施方式涉及一种用于制备可逆热致变色凝胶的方法，其包含以下步骤：

将分散剂、分散助剂、溶剂和热致变色粉末混合，然后，将这种混合物添加到聚丙烯类聚合物的聚合原料物质(或单体和引发剂的混合溶液)之中以获得混合液体。然后，将该混合液体在约40-88℃之间直接聚合以获得连续凝胶形式的热交换材料。

本实施方式中的具体组分及其含量如表5所示。

表5

优选地，将该实施方式制得的凝胶形式的热交换材料安装在热包壳中，例如如图1中的3所描绘的示例性壳。结果是可逆热致变色热/冷疗法包，其可以用于提供热和/或冷温度疗法(例如通过将所获得的包在微波中加热，或将其在冰箱中冷却)。

实施方式6

本实施方式涉及一种用于制备可逆热致变色凝胶的方法，其包括以下步骤：

将热致变色粉末与分散剂、溶剂和分散助剂预混合以获得热致变色色浆，然后，将所述热致变色色浆与聚合物混合以获得凝胶形式的热交换材料。具体组分及其含量如表6所示。

表6

可以以连续凝胶形式使用在该实施方式中制得的凝胶形式的热交换材料，或者可替代地形成凝胶微球(或珠)。然后，优选地，将热交换凝胶安装在热包壳中，例如如图1中的3所描绘的示例性壳。结果是可逆热致变色热/冷疗法包，其可以用于提供热和/或冷温度疗法(例如通过将所获得的包在微波中加热，或将其在冰箱中冷却)。

实施方式7

本实施方式涉及一种用于制备可逆热致变色凝胶的方法，其包括以下步骤：

将热致变色粉末与分散剂、溶剂和分散助剂预混合以获得热致变色色浆，然后，将所述热致变色色浆与聚合物混合以获得凝胶形式的热交换材料。具体组分及其含量如表7所示。

表7

可以以连续凝胶形式使用在该实施方式中制得的凝胶形式的热交换材料，或者可替代地形成凝胶微球(或珠)。然后，优选地，将热交换凝胶安装在热包壳中，例如如图1中的3所描绘的示例性壳。结果是可逆热致变色热/冷疗法包，其可以用于提供热和/或冷温度疗法(例如通过将所获得的包在微波中加热，或将其在冰箱中冷却)。

实施方式8

本实施方式涉及一种用于制备可逆热致变色凝胶的方法，其包括以下步骤：

将热致变色粉末与分散剂、溶剂和分散助剂预混合以获得热致变色色浆，然后，将所述热致变色色浆与聚合物混合以获得凝胶形式的热交换材料。具体组分及其含量如表8所示。

表8

可以以连续凝胶形式使用在该实施方式中制得的凝胶形式的热交换材料，或者可替代地形成凝胶微球(或珠)。然后，优选地，将热交换凝胶安装在热包壳中，例如如图1中的3所描绘的示例性壳。结果是可逆热致变色热/冷疗法包，其可以用于提供热和/或冷温度疗法(例如通过将所获得的包在微波中加热，或将其在冰箱中冷却)。

实施方式9

本实施方式涉及一种用于制备可逆热致变色凝胶的方法，其包括以下步骤：

将热致变色粉末与分散剂、溶剂和分散助剂预混合以获得热致变色色浆，然后，将所述热致变色色浆与聚合物混合以获得凝胶形式的热交换材料。具体组分及其含量如表9所示。

表9

可以以连续凝胶形式使用在该实施方式中制得的凝胶形式的热交换材料，或者可替代地形成凝胶微球(或珠)。然后，优选地，将热交换凝胶安装在热包壳中，例如如图1中的3所描绘的示例性壳。结果是可逆热致变色热/冷疗法包，其可以用于提供热和/或冷温度疗法(例如通过将所获得的包在微波中加热，或将其在冰箱中冷却)。

比较例1

该实施方式涉及一种用于制备可逆热致变色凝胶的方法；制备步骤与实施方式1中的制备步骤基本上相同，不同之处在于：聚丙烯酸钠的含量为45％，烯丙醇的含量为30％。

比较例2

该实施方式涉及一种用于制备可逆热致变色凝胶的方法；制备步骤与实施方式1中的制备步骤基本上相同，不同之处在于：热致变色粉末的含量为0.5％，烯丙醇的含量为34.5％。

比较例3

该实施方式涉及一种用于制备可逆热致变色凝胶的方法；制备步骤与实施方式1中的制备步骤基本上相同，不同之处在于：分散助剂是乙二醇。

比较例4

该实施方式涉及一种用于制备可逆热致变色凝胶的方法；制备步骤与实施方式1中的制备步骤基本上相同，不同之处在于：溶剂是甲醇。

比较例5

该实施方式涉及一种用于制备可逆热致变色凝胶的方法；制备步骤与实施方式1中的制备步骤基本上相同，不同之处在于：热致变色粉末的粒径为25微米。

比较例6

该实施方式涉及一种用于制备可逆热致变色微球的方法；制备步骤与实施方式3中的制备步骤基本上相同，不同之处在于：将聚合温度控制在100℃。

比较例7

该实施方式涉及一种用于制备可逆热致变色微球的方法；制备步骤与实施方式3中的制备步骤基本上相同，不同之处在于：将热致变色微球的清洗温度控制在50℃。

性能测试

使用50℃加速老化测试方法测试存储寿命，并模拟实际使用条件，以便粗略估算产品能提供的颜色改变性能的时间。也就是说，除了在使用前测试产品的有效期(shelf-life)是否足够长之外，还设计所进行的测试以确定热致变色颜料在经受热和冷热周期(例如加热和冷冻)后何时或是否会失去性能。对在上述每个实施方式中制得的热致变色产品进行测试。测试结果如下表5所示：

表5

尽管已经结合图1广泛地讨论了上述公开的热包实施方式，图1示出了形成为珠或微球(即作为球形元件5)的水凝胶热交换材料，但是连续凝胶实施方式(例如图2所示的示例性热包200)也被认为在本发明的范围内。与热包1一样，热包200也利用水凝胶热交换材料，但是以连续或类似液体的凝胶形式205，也浸渍可逆热致变色颜料(以获得本文所述的功能和改善)(未显出)。此外，与热包1一样，热包200的壳203也可以以不限数量的方式形成，这并不脱离本发明的范围(例如通过IR焊接、挤压等)。进一步地，在一些优选的实施方式中，在透明热包壳(或其他地方)上施加紫外线涂层或过滤层(在该实施方式或其他实施方式中)。

在由本说明书实现的热包的任选实施方式中，热包可以被配置并成形以符合特定的人体部位。例如，图3-6描绘了分别成形以符合面部(包300)、背部(包400)、颈部(包500)和膝部(包600)的包。当然，可以利用任何其他形状的包。最优选地，连续凝胶热包将利用凝胶组合物，该凝胶组合物即使在冷却至0摄氏度以下时也不会冻结，因此可保持柔软和柔韧。类似地，在例如利用微球或珠作为热交换材料的包1(参见图1)的实施方式中，优选使用至少少量的液体以润滑并使珠运动和流动，该包还包括防冻剂以在冷却至冰点温度时防止包的固结(以保持使用中的舒适性)。可以使用的合适的示例性防冻添加剂是丙二醇、甘油等。

在某些示例性实施方式中，水凝胶珠占该包的体积百分比范围可以为10％至100％，包括20％至80％和40％至60％，如果有的话，其余体积包含液体和/或空气。此外，水凝胶珠可以全部是固体，或者它们可以是固体珠和空心珠的组合，以使得能够定制热交换性质。

除了上面已经描述的优点之外，单独地或与一个或多个上述实施方式组合，获得了本文所述发明的以下额外的优势：

-通过选择不同的聚合物组分并控制生产工艺参数，获得了产品改善的存储寿命和使用时间。测试模拟产品使用表明了存储寿命可以达到36个月以上，并且使用时间可以超过250个以上颜色改变周期。

-优选地，本公开内容的聚合物为聚丙烯类聚合物和纤维素衍生物的混合物。由于聚丙烯类聚合物具有凝胶化效应，并且纤维素衍生物具有增稠效应，因此，通过它们之间的协同效应显著提高了胶体的强度，使得获得了增加的微球耐久性并且可以延长的凝胶存储寿命。

-与现有技术的加工温度相比，本公开内容采用了40-88℃的聚合条件，其获得了提高的热致变色颜料性能和耐久性，并导致高质量的聚合(例如导致使用中更长的存储寿命)。

-与现有技术的干燥温度相比，本公开内容采用了40-80℃的干燥条件，其与所用的聚合条件(如上所述)协同地获得了进一步提高的热致变色颜料性能和耐久性。此外，所获得的凝胶产品表现出了改善的耐久性和防霉性，从而改善了存储寿命和存储质量。

一旦给出上述公开内容，许多其他特征、变型和改进对于本领域技术人员将变得显而易见。因此，这些特征、变型和改进被认为是本发明的一部分，而不受本文所述的示例性实施方式的限制。此外，用于描述或举例说明本文的实施方式的任何词语、术语、短语、特征、例子、实施方式或其部分或组合，除非明确阐述为被明确唯一地限定或以其他方式明确阐述为限制性的，其并非旨与权利要求条款的一般含义相抵触地将本发明的范围缩小，否则应以其他方式确定专利权的范围。