[發(fā)明專利]一種選擇性吸附降溫材料及其制備方法和應(yīng)用

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110921979.6
• 申請日: 2021-08-12
• 公開（公告）號: CN113603501B
• 公開（公告）日: 2022-08-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 金俊陽
• 申請（專利權(quán)）人: 南京工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: C04B38/06
• 分類號: C04B38/06;C04B38/02;C04B33/13;C04B33/04;C04B41/81;B01J20/20;B01J20/30
• 代理公司: 南京天華專利代理有限責(zé)任公司 32218
• 代理人: 韓正玉;徐冬濤

本發(fā)明公開了一種適用于加熱卷煙的選擇性吸附降溫材料及其制備方法，該吸附降溫材料以水合鎂鋁硅酸鹽粘土、鋁源粉料、活性炭粉末、成型劑溶液和表面改性劑制備而成。將水合鎂鋁硅酸鹽粘土、鋁源、活性炭粉末粉料和成型劑溶液經(jīng)配料、造粒、成型、煅燒等工藝制備成多孔陶瓷，將多孔陶瓷浸漬于表面改性劑溶液中，經(jīng)反應(yīng)、干燥后得到吸附降溫材料。該吸附降溫材料不僅能夠?qū)崿F(xiàn)對加熱卷煙煙氣中水的選擇性吸附和對甘油的不吸附，并且能夠在不影響發(fā)煙效果的前提下使煙氣溫度有效降低，同時(shí)成本較低，易于規(guī)模化生產(chǎn)，具有廣闊的市場應(yīng)用前景。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明提供一種選擇性吸附降溫材料及其制備方法和應(yīng)用，屬新材料技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

加熱卷煙是新型煙草制品的重要形式，主要通過加熱蒸餾方式(500℃以下)使煙草材料受熱釋放氣溶膠。與傳統(tǒng)卷煙相比，加熱卷煙只加熱煙草材料而非燃燒，減少了煙草高溫燃燒過程中產(chǎn)生的有害成分，且側(cè)流煙氣和環(huán)境煙氣的釋放量也明顯降低。雖然國際市場主流的加熱卷煙，如菲莫國際的iQOS、英美煙草的Glo、日本煙草的Ploom Tech等產(chǎn)品已熱銷，但國內(nèi)對加熱卷煙的研究還處于研發(fā)階段。由于加熱卷煙煙支較短，導(dǎo)致入口煙氣溫度過燙。對此，各家煙草公司在煙支降溫段設(shè)計(jì)上采用了各不相同的解決方案。如，采用壓紋聚攏的PLA薄膜、具有降溫效果的纖維編織束、壓紋聚攏鋁箔復(fù)合紙及降溫腔體固件等。總的來說，煙氣降溫措施主要集中在通過添加降溫材料降溫和設(shè)計(jì)降溫結(jié)構(gòu)降溫兩個(gè)方面。

在材料降溫方面，吸熱材料、儲(chǔ)熱材料、導(dǎo)熱材料等均可于加熱卷煙煙氣降溫，實(shí)現(xiàn)煙氣熱量的轉(zhuǎn)移。這種方法也是目前最主要的研究方法。如，聚乳酸類相變降溫材料。高溫?zé)煔庠诖┻^聚乳酸聚合體時(shí)會(huì)使聚乳酸發(fā)生玻璃化轉(zhuǎn)變吸熱，消耗煙氣熱能；另一方面煙氣中的水蒸汽經(jīng)過聚乳酸聚合體時(shí)會(huì)在其表面凝結(jié)，使煙氣被干燥。但是在聚乳酸薄片與高溫?zé)煔饨佑|發(fā)生玻璃態(tài)轉(zhuǎn)變后會(huì)出現(xiàn)熔化粘結(jié)現(xiàn)象，堵塞縱向延伸的煙氣通道，煙氣不再流經(jīng)聚乳酸薄片內(nèi)部，同時(shí)聚乳酸類材料還會(huì)對煙氣中的甘油具有部分吸附效果，降低了煙氣中甘油的含量，使抽吸品質(zhì)有所下降。

除通過在加熱卷煙中添加可以吸熱、儲(chǔ)熱、導(dǎo)熱的添加物以達(dá)到降低煙氣溫度的目的外，還可結(jié)合卷煙結(jié)構(gòu)的調(diào)整加強(qiáng)煙氣降溫效果，如利用空腔緩沖儲(chǔ)熱、加長煙氣通道、加強(qiáng)煙氣與外界環(huán)境的熱交換等。上述降溫措施中，均能夠部分降低煙氣溫度，但是仍然存在一定的不足之處。通過降溫材料降溫，雖可達(dá)到較好的降溫效果，但也會(huì)對甘油產(chǎn)生吸附效果，從而降低了煙氣品質(zhì)；通過結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)降溫，雖然對煙氣濃度影響不大，但是降溫效果卻有限。綜上所述，研究一種選擇性吸附降溫材料，在不影響煙氣濃度的同時(shí)有效降低煙氣溫度，對加熱卷煙產(chǎn)品質(zhì)量的提升具有很強(qiáng)的現(xiàn)實(shí)意義。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是為了改進(jìn)現(xiàn)有技術(shù)的不足而提供一種選擇性吸附降溫材料及其制備方法，本發(fā)明的另一目的是提供上述吸附降溫材料在加熱卷煙降溫方面的應(yīng)用。

本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

本發(fā)明的技術(shù)方案為：本發(fā)明通過在水合鎂鋁硅酸鹽粘土中加入鋁源粉料、活性炭粉末和成型劑溶液，從而制備成多孔陶瓷；再將多孔陶瓷進(jìn)行表面改性。其中，鋁源粉料的加入主要是輕微降低水合鎂鋁硅酸鹽粘土的微觀孔徑。眾所周知，水合鎂鋁硅酸鹽粘土的微觀孔徑為0.37～0.64nm，水分子和丙三醇的分子直徑分別為0.4nm和0.62nm，利用鋁源粉料的加入使得水合鎂鋁硅酸鹽粘土的孔徑降低至0.62nm以下，便可以使吸附降溫材料的微觀孔道對水分子產(chǎn)生選擇性吸附。另一方面，活性炭粉末的加入主要是使吸附降溫材料形成通透的宏觀多孔結(jié)構(gòu)，既能大幅降低吸附材料的質(zhì)量，同時(shí)也能更易于使煙氣通過，避免降低煙氣的口感，三維多級孔道的存在也能夠進(jìn)一步耗散煙氣的熱能。與此同時(shí)，通過對多孔陶瓷吸附降溫材料的表面改性，使其對丙三醇完全沒有吸附能力。因此，該吸附降溫材料不僅能夠?qū)崿F(xiàn)對加熱卷煙煙氣中水的選擇性吸附和對甘油的不吸附，并且能夠在不影響發(fā)煙效果的前提下使煙氣溫度有效降低，同時(shí)成本較低，易于規(guī)模化生產(chǎn)。