自發熱面膜各成分最佳配比的研究

龍麗輝　薛健強　姚楊　楊寬　 秦蓓

[摘要]目的：使用還原鐵粉、活性炭、氯化鈉和蛭石等自發熱材料，研究自發熱醫學美容材料最佳發熱配比。方法：按L16（45）五因素四水平正交試驗表設計實驗，對最高溫度、平均溫度、啟動時間及持續時間進行綜合評分，評分結果采用正交設計軟件進行數據分析，研究自發熱材料應用于醫學美容材料的最佳發熱配比。結果：自發熱醫學美容材料的配比綜合評分影響程度 D>E>A>C>B（即蛭石>水>還原鐵粉>氯化鈉>活性炭），最佳配比為A4B2C4D2E4，即還原鐵粉∶活性炭∶氯化鈉∶蛭石∶水=8∶4∶5∶2∶5。結論：按正交設計法得到的最佳配比可制成自發熱面膜。該面膜接觸空氣后緩慢反應散發熱量，適合醫學美容治療需要。

[關鍵詞]自發熱材料;正交試驗;還原鐵粉;活性炭;醫學美容

[中圖分類號]R913，R914? ? [文獻標志碼]A? ? [文章編號]1008-6455（2020）02-0068-03

Abstract： Objective? Using self-heating materials， including reduced iron powder， activated carbon， sodium chloride， vermiculite and water， to research the optimum heat ratio a kind of spontaneous heating medical beauty material. Methods? According to L16 （45） five-factors four-levels orthogonal test table， the experiment was designed. The maximum temperature， average temperature， start time and the duration were scored comprehensively. The score results was analysed by using orthogonal design software to get the best heat ratio of self-heating materials applied in medical beauty material. Results? The comprehesnsive score influence degree of the self-heating material was D>E>A>B>C （vermiculite> water> The optimum heat ratio of self-heating medical cosmetic material was A4B2C4D2E4 （reduced iron powder∶activated carbon∶sodium chloride∶vermiculite∶water = 8∶4∶5∶2∶5）. Conclusion? The self-heating mask can be made according to the optimum heat ratio by orthogonal design method. When the mask is used in contact with the air， slowly reacts to emit heat， and the study suit therapy needs of medical cosmetology.

Key words： spontaneous heating materials; orthogonal test; reduced iron powder; activated carbon; medical cosmetology

隨著人們生活水平的提高，化妝品市場有著無可爭議的發展優勢。其中，面膜因使用便捷、效果好而廣受消費者認可。同時，由于工業發展導致的環境污染現象也十分嚴重，比如霧霾天氣的頻繁出現，促使皮膚衰老加速，針對這方面的問題，產生了口服藥物、外用各種功能性美容產品的應對方法。在醫療方面，隨著醫學美容的發展，對皮膚外用的功能性產品的需求也與日俱增。目前，已經上市的云南白藥蒸汽眼罩，因其具有舒緩眼部，保護視力;消除眼部浮腫及瞼袋;鎮靜安神，改善睡眠;消除疲勞、舒緩壓力和改善頑固性黑眼圈等優勢，在市場上取得了較好反響。但是，具有自發熱功能的面膜在市場尚未見到。本文旨在研究自發熱面膜的最佳發熱配比，為開發自發熱醫學美容材料提供一種創新理論與配方支持。

1? 材料和方法

1.1 試劑與藥物：還原鐵粉（天津市天力化學試劑有限公司），活性炭（天津市天力化學試劑有限公司），氯化鈉（天津市天力化學試劑有限公司），蛭石（靈壽縣燕西礦產品加工廠），水、薯蕷皂苷提取物等。

1.2 主要儀器與耗材：玻璃溫度計（量程為0～100℃） ，電熱恒溫培養箱（PH070A型，上海一恒科學儀器有限公司），移液槍（Freshman，美國），電子分析天平（JA1003型，上海良平儀器儀表有限公司，陶瓷研缽，無紡布袋，手工膠水，美容敷面罩，塑料薄膜封口機和全自動真空抽濾機等。

1.3 自發熱原理：本研究自發熱材料由還原鐵粉（Fe）、活性碳（C）、氯化鈉（NaCl）、水（H2O）和蛭石（Mg0.5（H2O）4Mg3[AlSi3O10]（OH）2）按照一定的比例組成的一種固體狀混合物。發熱原理為還原鐵粉與空氣中氧氣、水蒸氣接觸后發生化學反應釋放出的熱能。鐵在自然條件下的氧化反應速度是緩慢的，鐵和碳形成原電池后，可以加速鐵的氧化反應[1-2]，活性炭和還原鐵粉分別為原電池的正負兩極，氯化鈉是催化劑，蛭石主要起到蓄熱保溫作用。

1.4 自發熱材料最佳溫度測定：本試驗以啟動時間、持續時間、最高溫度及平均溫度為考察指標[3]。考慮到人體對熱敷溫度的耐受范圍，將包裝內的自發熱材料溫度控制在60℃～70℃范圍內，將接觸臉部的最高溫度控制在37℃～45℃范圍內，其權重最大為0.4;平均溫度以大于人體深部平均溫度37℃為有效值，權重為0.3;啟動時間越短越好，權重為0.15;持續時間越長越好，權重取0.15。具體評分方法見表1。

本實驗不考慮因素之間的相互作用，空氣取微孔透氣膜復合無紡布袋包裹狀態，不作為單獨因素列出。采用L16（45）正交試驗設計，優選最佳配比。因素水平見表2，正交試驗見表3。

按正交設計助手2所設計的的正交表（見表3），進行組方配比。分別稱取適量活性炭、氯化鈉和蛭石于陶瓷研缽中混合均勻，再用移液槍吸取定量蒸餾水于研缽中，最后加入適量還原鐵粉研勻，稱取適量分裝于無紡布袋中，即得樣品。將溫度計置于樣品袋外面，將樣品并溫度計迅速轉移至電熱恒溫培養箱內[溫度控制在（32±0.5）℃]，通過觀察窗記錄其最高溫度、平均溫度（ 持續時間內溫度的平均值） 、啟動時間（從環境溫度升溫至37℃的時間）及持續時間（起始溫度37℃，終止溫度37℃，測定溫度≥37℃的時間），每組試驗重復3次，試驗結果取其平均值。

1.5 驗證性研究：按照優選的最佳配比配置自發熱材料三批，測定其發熱結果，考察各指標的穩定性，驗證實驗結果的準確性。

2? 結果

2.1 正交設計法篩選最佳配比

2.1.1 結果直觀分析：按照表3所得出的16組實驗的評分，在正交設計助手上得出實驗結果的直觀分析表，根據K1、K2、K3與K4的大小比較，可以優選出的自發熱材料的最佳組合為A4B2C4D2E4。即各組分的最佳配比為：還原鐵粉∶活性炭∶氯化鈉∶蛭石∶水=8∶4∶5∶2∶5。

2.1.2 結果方差分析：按照表3所得出的16組實驗的評分，在正交設計助手上得出實驗結果的方差分析表，根據方差分析表中的F比值，可以得知自發熱材料配比綜合評分影響程度 D>E>A>C>B，見表4。

2.1.3 自發熱最佳配比結論：從正交實驗直觀分析和方差分析中可以看出，自發熱材料配比綜合評分影響程度 D>E>A>C>B，蛭石的比例對綜合評分影響最大，其次為氯化鈉、還原鐵粉、活性C和水。對蛭石而言，D2>D1>D4> D3;對水而言，E4>E2>E3>E1;對還原鐵粉而言，A4>A2>A3>A1;對氯化鈉而言，C4>C2>C1>C3;對活性炭而言，B2>B1>B4>B3。優選出的自發熱材料的最佳組合為A4B2C4D2E4。即各組分的最佳配比為，還原鐵粉∶活性炭∶氯化鈉∶蛭石∶水=8∶4∶5∶2∶5。

2.2 驗證性實驗：按照優選的最佳配比配置自發熱材料三批，測得結果見表5。根據表中的實驗結果可知，自發熱材料的各考察指標穩定、批間差異小，說明自發熱材料最佳配比可信。

3? 討論

3.1 自發熱面膜的優點：有文獻報道，在50℃～60℃溫度范圍內進行中藥熱敷，能增加局部血液循環，提高藥效[4]。相對于傳統面膜來說，自發熱面膜具有如下優勢：①促進面部血液循環，加速皮膚新陳代謝;②使皮膚毛孔舒張，提高皮膚對事先涂于皮膚表面的功能性有效成分的吸收;③固體劑型，使用攜帶方便。

3.2 自發熱材料溫度的測定：還原鐵粉是自發熱材料的關鍵原料，且對自發熱效果有顯著性影響，為避免配方過程熱量損失，保證實驗結果的準確性，還原鐵粉需最后加入[3]。自發熱實驗過程中，實驗操作要迅速，以免在實驗過程中造成熱量損失，導致實驗誤差。最常用的催化劑組分一般由活性炭、氯化鈉和蛭石組成[3，5-6]。當催化劑組分中沒有活性炭或氯化鈉時，自發熱產品不發熱[6]，因此，活性炭、氯化鈉是催化劑組分中的核心成分[7]。

自發熱材料溫度范圍的選擇。自發熱材料在皮膚的接觸面，最高溫度應在38℃～45℃范圍內，過低不能達到促進血液循環的目的，過高則燙傷皮膚[3]。通過對自發熱產品內部溫度及與皮膚接觸面溫度進行多次測試，發現當自發熱材料內部發熱溫度在60℃～70℃范圍內時，應用于人體皮膚表面時，接觸人體皮膚的溫度在38℃～45℃范圍內變動，此溫度不會造成對皮膚的熱損傷。

[參考文獻]

[1]熊宗齊，徐泓.“暖寶寶”反應原理和產物組成的探究[J].化學教學，2007，29（10）： 25-26.

[2]翟志勇，金前英.暖寶成分最佳配比的微型實驗設計與研究[J].化學教學，2012， 34（11）：52-54.

[3]孫洪林，曹桂萍，李建祥，等.自發熱無鉛丁桂膏的制備[J].現代中藥研究與實踐，2013， 27（6）：47-49.

[4]徐滿芳，陳堅.中藥濕敷法治療急性期腰椎間盤突出癥的護理體會[J].中國中醫急癥， 2009，18（6）：10222-11023.

[5]王新波，孫林.發熱劑熱穩定性的研究[J].蘇州絲綢工學院學報，1997，17（3）：83-85.

[6]廖杰.自發熱材料配方研究[J].化學研究與應用，1998，10（1）：93-94.

[7]祝杰，潘奇.自發熱產品溫度的控制[J].輕工科技，2016，206（1）：58-59，100.

[收稿日期]2019-04-16

本文引用格式：龍麗輝，薛健強，姚楊，等.自發熱面膜各成分最佳配比的研究[J].中國美容醫學，2020，29（2）：68-70.