[發(fā)明專利]一種多壁碳納米管復(fù)合定形相變材料及其制備方法和應(yīng)用

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010473446.1
• 申請(qǐng)日: 2020-05-29
• 公開（公告）號(hào): CN111548772A
• 公開（公告）日: 2020-08-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 繆建文;李敏敏;宋國華;夏杰;王燕
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南通大學(xué)
• 主分類號(hào): C09K5/06
• 分類號(hào): C09K5/06;A24F40/40;A24D3/17
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32249
• 代理人: 許潔

本發(fā)明公開了一種能有效降低加熱不燃燒卷煙煙氣溫度的多壁碳納米管復(fù)合定形相變材料及其制備方法和應(yīng)用，本發(fā)明的多壁碳納米管復(fù)合定形相變材料由質(zhì)量分?jǐn)?shù)為16.7?83.3wt％多壁碳納米管、16.7?83.3wt％相變材料和0?16.7wt％生物可降解材料通過物理共混法制備得到。本發(fā)明制備的復(fù)合定形相變材料具有優(yōu)良的耐高溫性能，呈現(xiàn)固?固相變的特征，且能在高溫下保持形態(tài)穩(wěn)定；相變材料由結(jié)晶態(tài)到無定形態(tài)的相轉(zhuǎn)變，使材料實(shí)現(xiàn)吸熱儲(chǔ)能的功能；多壁碳納米管自身良好的導(dǎo)熱性能使材料能達(dá)到快速吸熱降溫的效果。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于定形相變材料和加熱不燃燒卷煙降溫材料技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種能顯著降低加熱不燃燒卷煙煙氣溫度的多壁碳納米管復(fù)合定形相變材料及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)

在全球控?zé)熈Χ鹊牟粩嗉訌?qiáng)及傳統(tǒng)卷煙銷量持續(xù)下降的背景下，新型煙草制品應(yīng)運(yùn)而生，逐步成為研發(fā)熱點(diǎn)，其中以菲莫國際的iQOS為代表的電加熱型加熱不燃燒卷煙(HNB)產(chǎn)品為代表，通過加熱煙草產(chǎn)生煙霧，過程中不燃燒、低焦油、低二手煙氣釋放，加上真實(shí)的抽吸體驗(yàn)，備受廣大吸煙者青睞。iQOS產(chǎn)品的配套煙支在降溫段采用PLA薄片冷卻煙氣，但前幾口煙氣溫度仍然偏高(54-60℃)，存在抽吸過熱現(xiàn)象，用戶的體驗(yàn)感不佳。

制備無毒無害的多壁碳納米管(MNWTs)定形相變材料(FSPCMs)，既可以顯著降低加熱不燃燒卷煙前幾口濾嘴端煙氣溫度，又有利于打破國外煙草巨頭菲莫國際的技術(shù)壁壘。目前，國內(nèi)外對(duì)煙用降溫材料的研究，主要聚焦在聚乳酸(PLA)等淀粉基生物可降解材料上，將定形相變材料(FSPCMs)應(yīng)用到煙草領(lǐng)域中的研究還較少。將PLA制備成降溫薄膜片、降溫線和降溫顆粒等更改降溫材料在煙支中的填充方式的研究較多。僅有個(gè)別研究將如聚乙二醇、十六醇、氯化銨等相變材料(PCMs)，直接應(yīng)用于卷煙濾嘴。例如中國專利CN2106690415A中制備了一種添加丙二醇、聚乙二醇和十六醇作為吸熱凝膠的卷煙濾棒，可降低濾嘴端煙氣溫度1-8℃，提高煙支抽吸舒適性。但該研究將PCMs通過涂覆方式直接應(yīng)用于卷煙濾嘴，不僅添加量低、降溫效果不顯著還可能導(dǎo)致?lián)]發(fā)泄漏等問題。

因此降低加熱不燃燒卷煙煙氣溫度是新型煙草技術(shù)的難點(diǎn)，無毒無害定形相變材料的制備是技術(shù)應(yīng)用的關(guān)鍵。

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明目的：本發(fā)明是為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種原料無毒無害，制備工藝簡單、制備過程綠色無污染且易于工業(yè)化生產(chǎn)，降低加熱不燃燒卷煙煙氣溫度效果顯著的多壁碳納米管復(fù)合定形相變材料。

技術(shù)方案：本發(fā)明通過下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：一種多壁碳納米管復(fù)合定形相變材料，所述多壁碳納米管復(fù)合定形相變材料按質(zhì)量百分比由以下原料通過物理共混法制備得到：多壁碳納米管16.7-83.3wt％；相變材料16.7-83.3wt％；生物可降解材料0-16.7wt％。

進(jìn)一步的，所述相變材料可以為乙二醇硬脂酸雙酯(EGDS)，純度≥85wt％；所述相變材料可以為聚乙二醇，所述聚乙二醇的分子量為2000-10000；所述相變材料可以為石蠟(PA)，所述石蠟的熔點(diǎn)在56-58℃之間。

進(jìn)一步的，所述的多壁碳納米管(MWNTs)可以為純MWNTs，純度高于95wt％，也可以為純MWNTs酸化改性后的MWNT-COOHs。

進(jìn)一步的，所述生物可降解材料包括PHBV、PHA和PHB等生物可降解聚羥基脂肪酯類材料，聚-3-羥基丁酸-3-羥基戊酸酯(PHBV)的粒徑大小為100-800目，hv含量為5-15mol％；所述PHBV既可以因其吸油性能和生物相容性被選做支撐材料，又可以由于其結(jié)晶性能而達(dá)到相變材料儲(chǔ)能的效果，同時(shí)自身又具有一定的生物降解性能。

所述的多壁碳納米管復(fù)合定形相變材料的制備方法，采用物理共混法制備多壁碳納米管復(fù)合定形相變材料，具體操作方法如下：