[發(fā)明專(zhuān)利]增強(qiáng)煙絲導(dǎo)熱導(dǎo)電性能的材料及其制備方法與應(yīng)用

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910560386.4
• 申請(qǐng)日: 2019-06-26
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112137159B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-07-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張振濤;張?bào)K;楊俊玲;張化福;張鈺;越云凱
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院理化技術(shù)研究所
• 主分類(lèi)號(hào): A24B15/28
• 分類(lèi)號(hào): A24B15/28;A24B15/12;A24D1/20
• 代理公司: 北京路浩知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11002
• 代理人: 黃爽

本發(fā)明提供一種增強(qiáng)煙絲導(dǎo)熱導(dǎo)電性能的材料及其制備方法與應(yīng)用。本發(fā)明采用導(dǎo)熱和導(dǎo)電性能優(yōu)異的表面修飾高導(dǎo)熱碳基材料(如碳納米管)作為增強(qiáng)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(shù)制備碳納米管懸濁液，有效避免碳納米管的團(tuán)聚問(wèn)題，提高碳納米管的分散性和穩(wěn)定性。再通過(guò)靜電噴射技術(shù)，將分散后的表面修飾碳納米管有效調(diào)控植入煙草薄片的表面結(jié)構(gòu)中并進(jìn)行固化處理，以此來(lái)增強(qiáng)煙草薄片的導(dǎo)熱、導(dǎo)電和抗菌性能。從而制備出適合應(yīng)用于電加熱型不燃燒低溫卷煙。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于新型煙草制品領(lǐng)域，具體地說(shuō)，涉及一種增強(qiáng)煙絲導(dǎo)熱導(dǎo)電性能的材料及其制備方法與應(yīng)用。

背景技術(shù)

煙草薄片又稱(chēng)再造煙葉、重組煙葉或均質(zhì)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(diǎn)，作為煙制品原料現(xiàn)己廣泛用作卷煙制品。低溫卷煙，也稱(chēng)加熱不燃燒卷煙，卷煙中的煙草物質(zhì)只加熱而不燃燒，其加熱溫度(250～350℃)遠(yuǎn)低于傳統(tǒng)卷煙的燃燒溫度(800～900℃)，相對(duì)于傳統(tǒng)煙草，對(duì)煙草段的導(dǎo)熱性要求更高。

作為一種具備優(yōu)良導(dǎo)熱導(dǎo)電性能的碳納米材料，碳納米管已經(jīng)能大規(guī)模批量生產(chǎn)，且生產(chǎn)成本也已降低到較為低廉的價(jià)位。靜電噴射技術(shù)是近些年逐漸發(fā)展起來(lái)的新型納米材料制備工藝，其應(yīng)用范圍十分廣泛，被大量運(yùn)用于過(guò)濾膜、生物材料、復(fù)合增強(qiáng)材料等方面。采用導(dǎo)熱和導(dǎo)電性能優(yōu)異的表面修飾碳納米管作為增強(qiáng)體，通過(guò)靜電噴射技術(shù)，將表面修飾碳納米管有效調(diào)控植入煙草薄片的表面結(jié)構(gòu)中，以此來(lái)增強(qiáng)煙草薄片的導(dǎo)熱和導(dǎo)電性能，從而制備出適合應(yīng)用于電加熱型不燃燒低溫卷煙。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明旨在針對(duì)現(xiàn)有煙草薄片導(dǎo)熱導(dǎo)電性能不足的問(wèn)題，利用碳納米管的高導(dǎo)熱和導(dǎo)電性能，通過(guò)靜電噴射技術(shù)對(duì)煙草薄片表面進(jìn)行修飾，以此來(lái)強(qiáng)化煙草薄片的導(dǎo)熱和導(dǎo)電性能。具體地，本發(fā)明的目的是提供一種增強(qiáng)煙絲導(dǎo)熱導(dǎo)電性能的材料及其制備方法與應(yīng)用。

為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的，第一方面，本發(fā)明提供一種增強(qiáng)煙絲導(dǎo)熱導(dǎo)電性能的材料的制備方法，包括以下步驟：

(1)用高速剪切機(jī)對(duì)高導(dǎo)熱碳基材料進(jìn)行剪切處理，初步分散碳納米管的同時(shí)調(diào)控其直徑；其中，剪切所用轉(zhuǎn)速為2000～4000r/min，處理時(shí)間為30～120min；

所述高導(dǎo)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(yōu)選碳納米管；

(2)對(duì)步驟(1)所得高導(dǎo)熱碳基材料進(jìn)行表面處理，將剪切后的高導(dǎo)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(dǎo)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(jī)中進(jìn)行分散，再進(jìn)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(dǎo)熱碳基材料和分散劑的質(zhì)量比為1：3～1：10，高導(dǎo)熱碳基材料和去離子水的質(zhì)量比為1：50～1：100，高能球磨時(shí)的轉(zhuǎn)速為1000～5000r/min，球磨時(shí)間為4～10h，研磨球的粒徑大小為0.5～1mm，超聲分散時(shí)的功率為60～150W，超聲時(shí)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(zhǎng)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(shí)間為6～12h。

第二方面，本發(fā)明提供按照上述方法制備的增強(qiáng)煙絲導(dǎo)熱導(dǎo)電性能的材料。

第三方面，本發(fā)明提供所述增強(qiáng)煙絲導(dǎo)熱導(dǎo)電性能的材料在煙草加工領(lǐng)域中的應(yīng)用。

第四方面，本發(fā)明提供增強(qiáng)煙絲導(dǎo)熱導(dǎo)電性能的材料在制備加熱不燃燒卷煙中的應(yīng)用。