[發(fā)明專利]用于加熱不燃煙降溫段的石蠟負(fù)載相變降溫顆粒及其應(yīng)用

在審

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• 申請日: 2021-05-31
• 公開（公告）號: CN113388373A
• 公開（公告）日: 2021-09-14
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 鄭駿馳;孫兆懿;錢晶;舒幫建;趙亞風(fēng);李忠艷;孟征;安峻瑩;陳婧;姜昊
• 申請（專利權(quán)）人: 北京航天凱恩化工科技有限公司;北京航天試驗技術(shù)研究所
• 主分類號: C09K5/06
• 分類號: C09K5/06;A24B15/18;A24B15/28
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本發(fā)明涉及一種由石蠟負(fù)載的相變降溫顆粒的制備技術(shù)，該顆粒應(yīng)用于加熱不燃燒卷煙的降溫段材料中，起到幫助煙氣降溫，改善吸食感受的作用。本發(fā)明的技術(shù)特征在于，將預(yù)處理后的鋁粉與無機(jī)粉體混合后制成懸浮液，使用含有硅烷偶聯(lián)劑與脂肪族聚醚的復(fù)合表面處理劑改性后干燥，加入粉體重量80?120％的石蠟后，在適當(dāng)溫度下充分混合，冷卻后即可得到石蠟負(fù)載相變降溫顆粒。在應(yīng)用中，將該顆粒與聚己內(nèi)酯(PCL)和聚乳酸(PLA)熔融共混，其中母粒的加入量為5?25％，以此制備得到聚合物降溫材料。該材料在40?70℃下具有明顯的吸熱作用，可以有效降低通過該材料的煙氣溫度。

技術(shù)領(lǐng)域：

本申請涉及降溫功能復(fù)合材料領(lǐng)域，更具體的涉及一種石蠟負(fù)載相變降溫顆粒設(shè)計及其與特定聚合物基體復(fù)合的方法。

背景技術(shù)：

加熱不燃煙是一類全新的煙草制品，與傳統(tǒng)卷煙不同，加熱不燃煙在不燃燒煙草的前提下，就可以讓煙草發(fā)出烤煙的香味。由于沒有燃燒煙草，加熱不燃煙在抽吸時產(chǎn)生的氣霧比傳統(tǒng)香煙燃燒后產(chǎn)生的煙霧少了90-95％有害物質(zhì)，同時又不產(chǎn)生煙灰。國外各大煙草公司均已在市場上推出了加熱不燃煙產(chǎn)品，并迅速占領(lǐng)市場，我國中煙集團(tuán)也已經(jīng)加快加熱不燃煙產(chǎn)品的研發(fā)。結(jié)構(gòu)上看，加熱不燃煙的煙支長度顯著小于傳統(tǒng)卷煙，且不燃煙配合使用的加熱源位置更靠近濾嘴端，為克服因加熱不燃煙結(jié)構(gòu)特點所導(dǎo)致的煙氣溫度相對較高現(xiàn)象，目前的加熱不燃煙設(shè)計中，普遍在煙絲與濾嘴間設(shè)計有一段1cm左右的降溫段，這一段可以起到一定的降低煙霧溫度的作用。

理論上，通過改變降溫段材料的導(dǎo)熱性與吸熱性，可以更加有效地消耗煙霧所攜帶的熱能，以此進(jìn)一步降低煙霧的溫度，改善吸食感受。因此，具有較高導(dǎo)熱性且具有熱能貯存特性的材料是加熱不燃煙降溫支撐段的理想材料。此外，加熱不燃煙的降溫支撐段主要以聚合物材料為主體，因此，在降溫功能實現(xiàn)方面同樣應(yīng)考慮在聚合物材料為主體的基礎(chǔ)上進(jìn)行設(shè)計。

本發(fā)明設(shè)計將具有較高固-固相變潛熱無機(jī)粉體與具有高導(dǎo)熱性的鋁粉充分結(jié)合，再使用同樣具有相對高固-固相變潛熱的石蠟負(fù)載上述組分，最終制備得到相變降溫顆粒。進(jìn)一步，將該顆粒加入到相變溫度相對不高、熔點適中的聚合物材料與低熔點、低相變溫度聚合物材料混合體系中，通過熔融共混制備即可得到可用于加熱不燃煙降溫段材料。

發(fā)明內(nèi)容：

本發(fā)明利用無機(jī)粉體和部分有機(jī)合物的固-固相變儲能特性，設(shè)計了一種包含有機(jī)-無機(jī)復(fù)合結(jié)構(gòu)的相變降溫顆粒。該顆粒與聚己內(nèi)酯(PCL)和聚乳酸(PLA)熔融共混后，可實現(xiàn)加熱不燃煙降溫段材料的制備。本發(fā)明所制顆粒中的無機(jī)組分經(jīng)充分表面修飾，能夠在PCL與PLA復(fù)合的基體內(nèi)均勻分散，且能夠以化學(xué)形式與PCL及PLA結(jié)合，因此，使用該顆粒制得的降溫段材料能夠有效發(fā)揮吸熱及導(dǎo)熱作用。同時，通過選擇適當(dāng)?shù)幕w聚合物，能夠確保材料復(fù)合后具有適當(dāng)?shù)娜埸c，使材料在不熔融的前提下，吸收大量熱量，實現(xiàn)在煙支不變形的情況下，對加熱不燃煙煙氣的降溫作用。

本發(fā)明通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)：

1.制備石蠟負(fù)載相變降溫顆粒：

(1)鋁粉的預(yù)處理：

取鋁粉，將其加入至球磨機(jī)中，加入其重量3-6％的油酸(I)或硬脂酸(II)，以800-1300r/min的研磨速度，研磨3-7小時，得到表面處理后的超細(xì)活性鋁粉，

CH₃(CH₂)₇CH＝CH(CH₂)₇COOH

(I)

CH₃(CH₂)₁₆COOH

(II)