[發明專利]增強煙絲導熱導電性能的材料及其制備方法與應用

有效

• 申請號: 201910560386.4
• 申請日: 2019-06-26
• 公開（公告）號: CN112137159B
• 公開（公告）日: 2022-07-22
• 發明（設計）人: 張振濤;張驥;楊俊玲;張化福;張鈺;越云凱
• 申請（專利權）人: 中國科學院理化技術研究所
• 主分類號: A24B15/28
• 分類號: A24B15/28;A24B15/12;A24D1/20
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司 11002
• 代理人: 黃爽

本發明提供一種增強煙絲導熱導電性能的材料及其制備方法與應用。本發明采用導熱和導電性能優異的表面修飾高導熱碳基材料(如碳納米管)作為增強體，借助超聲、高速剪切、高能球磨和表面處理等輔助分散技術制備碳納米管懸濁液，有效避免碳納米管的團聚問題，提高碳納米管的分散性和穩定性。再通過靜電噴射技術，將分散后的表面修飾碳納米管有效調控植入煙草薄片的表面結構中并進行固化處理，以此來增強煙草薄片的導熱、導電和抗菌性能。從而制備出適合應用于電加熱型不燃燒低溫卷煙。

技術領域

本發明屬于新型煙草制品領域，具體地說，涉及一種增強煙絲導熱導電性能的材料及其制備方法與應用。

背景技術

煙草薄片又稱再造煙葉、重組煙葉或均質煙葉，主要由煙末碎片、煙梗或低次煙葉，外加植物纖維、膠粘劑和其它添加劑組成。利用煙草低次原料制成的煙草薄片具有成本低、填充性好，并能減少煙氣中焦油含量等特點，作為煙制品原料現己廣泛用作卷煙制品。低溫卷煙，也稱加熱不燃燒卷煙，卷煙中的煙草物質只加熱而不燃燒，其加熱溫度(250～350℃)遠低于傳統卷煙的燃燒溫度(800～900℃)，相對于傳統煙草，對煙草段的導熱性要求更高。

作為一種具備優良導熱導電性能的碳納米材料，碳納米管已經能大規模批量生產，且生產成本也已降低到較為低廉的價位。靜電噴射技術是近些年逐漸發展起來的新型納米材料制備工藝，其應用范圍十分廣泛，被大量運用于過濾膜、生物材料、復合增強材料等方面。采用導熱和導電性能優異的表面修飾碳納米管作為增強體，通過靜電噴射技術，將表面修飾碳納米管有效調控植入煙草薄片的表面結構中，以此來增強煙草薄片的導熱和導電性能，從而制備出適合應用于電加熱型不燃燒低溫卷煙。

發明內容

本發明旨在針對現有煙草薄片導熱導電性能不足的問題，利用碳納米管的高導熱和導電性能，通過靜電噴射技術對煙草薄片表面進行修飾，以此來強化煙草薄片的導熱和導電性能。具體地，本發明的目的是提供一種增強煙絲導熱導電性能的材料及其制備方法與應用。

為了實現本發明目的，第一方面，本發明提供一種增強煙絲導熱導電性能的材料的制備方法，包括以下步驟：

(1)用高速剪切機對高導熱碳基材料進行剪切處理，初步分散碳納米管的同時調控其直徑；其中，剪切所用轉速為2000～4000r/min，處理時間為30～120min；

所述高導熱碳基材料選自碳纖維、碳納米管、石墨烯等中的至少一種；優選碳納米管；

(2)對步驟(1)所得高導熱碳基材料進行表面處理，將剪切后的高導熱碳基材料浸漬入酸性溶液中，回流，再水洗至中性并干燥至恒重；

(3)將表面處理后的高導熱碳基材料和分散劑按一定比例加入到去離子水中，在高能球磨機中進行分散，再進行超聲分散；其中，所述分散劑為十二烷基苯磺酸鈉(SDBS)或十二烷基硫酸鈉(SDS)，高導熱碳基材料和分散劑的質量比為1：3～1：10，高導熱碳基材料和去離子水的質量比為1：50～1：100，高能球磨時的轉速為1000～5000r/min，球磨時間為4～10h，研磨球的粒徑大小為0.5～1mm，超聲分散時的功率為60～150W，超聲時間為4～8h，即得。

前述的方法，步驟(1)中所述碳納米管為單壁碳納米管和/或多壁碳納米管，長度為1～100μm，直徑為1～30nm。

前述的方法，步驟(2)中所述酸性溶液為硝酸或硫酸，濃度為4～8mol/L，回流溫度為60～80℃，回流時間為6～12h。

第二方面，本發明提供按照上述方法制備的增強煙絲導熱導電性能的材料。

第三方面，本發明提供所述增強煙絲導熱導電性能的材料在煙草加工領域中的應用。

第四方面，本發明提供增強煙絲導熱導電性能的材料在制備加熱不燃燒卷煙中的應用。