一种改性炭材料、其制备方法及用途技术

本发明专利技术公开了一种改性炭材料，其包括碳质材料和与其结合的不溶于水的改性剂；所述改性剂为CuO。本发明专利技术还公开了所述改性炭材料的制备方法及用于炭加热不燃烧卷烟用热源的用途。本发明专利技术首次使用CuO作为改性剂改性碳质材料，用于炭加热不燃烧卷烟用热源具有易点燃、放热均匀和燃烧速率可控的特性。

【技术实现步骤摘要】
一种改性炭材料、其制备方法及用途
本专利技术属于烟草制品
，具体涉及一种炭加热不燃烧卷烟用热源的改性炭材料、其制备方法及用途。
技术介绍
随着人们对健康的要求的不断提高，烟草行业出现了适宜这一要求的新型烟草制品。新型烟草制品大概可以分四个大类：第一类是电子烟、第二类是加热不燃烧烟草制品、第三类是口含烟、第四类是其他一些种类的烟草制品。其中以加热不燃烧烟草制品由于其充分保留了传统烟草的质感而获得市场青睐。加热不燃烧烟草制品的主要特点是利用外部热源加热烟草而不是点燃烟草，这是与传统烟草最本质的区别。炭质热源是其的一种主要热源，其性能好坏直接关系烟草的品质。根据炭加热卷烟的特点，其是否易燃、释热是否均匀以及燃烧速率是否可控等因素都直接关系到炭加热卷烟的品质的发挥和用户的体验。作为炭质热源的原料炭材料的性质直接影响炭质热源的性质。目前制备炭质热源的原料为生物质材料，例如椰壳、竹子、果木，以及纸、纤维素等。但是生物质材料制备的炭质热源存在较多缺点，如果要对炭质热源的燃烧性能进行精确调控，将难以实现。例如中国专利CN107033938公开了一种燃烧性能可控的炭加热卷烟供热体用炭材料的制备方法，其采用纯纤维素为碳源，控制不同热解温度，获得一系列不同燃烧特性的炭材料，然后将其混合，最终实现对燃烧性能的调控。但该专利得到的炭质热源的易点燃性、释热均匀性和燃烧速率可控性等方面仍然有待提高。因此提供一种易点燃、燃烧速率可控且放热均匀的炭质热源十分必要，同时该炭质热源的成本要低且适合工业化生产。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题针对上述现有技术的不足，提供一种炭加热不燃烧卷烟用热源的改性炭材料及其制备方法，该改性炭材料成本低，其制备方法简单适合工业化生产，同时改性炭材料的燃烧特性容易调控炭。本专利技术第一方面公开了一种改性炭材料，其包括碳质材料和与其结合的不溶于水的改性剂；所述改性剂为CuO。优选地，所述碳质材料为生物质炭或炭黑中的一种或者其混合物。生物炭即由生物质材料，例如椰壳、竹子、果木、橡木以及纸、纤维素等得到的炭材料。优选地，所述改性剂为CuO的质量占所述碳质材料的0.1-10wt％。本专利技术第二方面公开了所述改性炭材料的制备方法，包括如下步骤：(1)将碳质材料浸泡于硫酸铜溶液中保持5-36h，所述碳质材料与硫酸铜比例控制为使得最终所述改性炭材料中CuO质量占碳质材料的0.1-10wt％；(2)向步骤(1)的溶液中加入碱溶液，使pH值≥12，保持0.5-2h后过滤，干燥得到的固体物即到所述的改性炭材料。优选地，步骤(1)中所述硫酸铜溶液浓度为0.5-3wt％。优选地，步骤(2)中所述碱溶液为氢氧化钠溶液或氢氧化钾溶液，其浓度为1-50wt％。优选地，步骤(2)中所述的干燥温度为80-95℃。本专利技术第三方面公开了所述的改性炭材料用于炭加热不燃烧卷烟用热源的用途。本专利技术的有益效果1、本专利技术首次使用CuO作为改性剂改性碳质材料，得到的改性炭材料用于炭加热不燃烧卷烟用热源具有燃烧特性覆盖宽且燃烧特性可控的优点；即本专利技术使用CuO作为改性剂改性得到的改性炭材料具有易点燃、放热均匀和燃烧速率可控等的特性。2、本专利技术的制备方法简单，可以根据实际需要，选择常用的炭粉即生物质炭和工业大规模生产的炭黑，生产成本更低，适合大规模工艺可控地制备。附图说明图1为本专利技术的改性炭材料的制备方法的工艺流程图。图2为实施例1-7中改性炭粉和10000目橡木炭粉的热重曲线。图3为实施例1-7中改性炭粉和10000目橡木炭粉的微分热重曲线。图4为实施例1-7中改性炭粉和10000目橡木炭粉的DSC曲线。图5为实施例8-14中改性炭粉和C311炭黑的热重曲线。图6为实施例8-14中改性炭粉和C311炭黑的微分热重曲线。图7为实施例8-14中改性炭粉和C311炭黑的DSC曲线。图8为实施例15的混合炭粉的热重曲线。图9为实施例15的混合炭粉的DSC曲线。具体实施方式以下通过具体实施方式对本专利技术专利技术作进一步的详细说明，但不应将此理解为本专利技术的范围仅限于以下实例。在不脱离本专利技术方法思想的情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段做出的各种替换或变更，均应包含在本专利技术的范围内。本专利技术的改性炭材料的制备方法的工艺流程图如图1所示。实施例1(1)将10000目橡木炭粉(橡木经过高温炭化，粉碎而成)浸入浓度为6.25g/L的CuSO4溶液中(CuSO4·5H2O固体与橡木炭粉固体质量比为6.25:100)，浸泡24h。(2)对(1)步骤中的浸泡液进行搅拌，在搅拌的过程中缓慢加入浓度为10wt％的氢氧化钠溶液，直到pH值达到13，停止加入氢氧化钠溶液，继续搅拌溶液1h，进行抽滤清洗至中性，在90℃下干燥，经过碾磨，即得到所述的改性炭粉(2wt％CuO)。实施例2(1)将10000目橡木炭粉(橡木经过高温炭化，粉碎而成)浸入浓度为12.5g/L的CuSO4溶液中(CuSO4·5H2O固体与橡木炭粉固体质量比为12.5:100)，浸泡24h。(2)对(1)步骤中的浸泡液进行搅拌，在搅拌的过程中缓慢加入浓度为20wt％的氢氧化钠溶液，直到pH值达到13，停止加入氢氧化钠溶液，继续搅拌溶液1h，进行抽滤清洗至中性，在90℃下干燥，经过碾磨，即得到所述是改性炭粉(4wt％CuO)。实施例3(1)将10000目橡木炭粉(橡木经过高温炭化，粉碎而成)浸入浓度为18.75g/L的CuSO4溶液中(CuSO4·5H2O固体与橡木炭粉固体质量比为18.75:100)，浸泡24h。(2)对(1)步骤中的浸泡液进行搅拌，在搅拌的过程中缓慢加入浓度为20wt％的氢氧化钠溶液，直到pH值达到13，停止加入氢氧化钠溶液，继续搅拌溶液1h，进行抽滤清洗至中性，在90℃下干燥，经过碾磨，即得到所述的改性炭粉(6wt％CuO).实施例4(1)将10000目橡木炭粉(橡木经过高温炭化，粉碎而成)浸入浓度为25g/L的CuSO4溶液中(CuSO4·5H2O固体与橡木炭粉固体质量比为1:4)，浸泡24h。(2)对(1)步骤中的浸泡液进行搅拌，在搅拌的过程中缓慢加入浓度为20wt％的氢氧化钠溶液，直到pH值达到13，停止加入氢氧化钠溶液，继续搅拌溶液1h，进行抽滤清洗至中性，在90℃下干燥，经过碾磨，即得到所述改性炭粉(8wt％CuO)。实施例5(1)将10000目橡木炭粉(橡木经过高温炭化，粉碎而成)浸入浓度为3.13g/L的CuSO4溶液中(CuSO4·5H2O固体与橡木炭粉固体质量比为3.13:100)，浸泡24h。(2)对(1)步骤中的浸泡液进行搅拌，在搅拌的过程中缓慢加入浓度为1wt％的氢氧化钠溶液，直到pH值达到13，停止加入氢氧化钠溶液，继续搅拌溶液1h，进行抽滤清洗至中性，在90℃下干燥，经过碾磨，即得到所述改性炭粉(1wt％CuO).实施例6(1)将10000目橡木炭粉(橡木经过高温炭化，粉碎而成)浸入浓度为1.56g/L的CuSO4溶液中(CuSO4·5H2O固体与橡木炭粉固体质量比为1.56:100)，浸泡24h。(2)对(1)步骤中的浸泡液进行搅拌，在搅拌的过程中缓慢加入浓度为1wt％的氢氧化钠溶液，直到pH值达到13，停止加入氢氧化钠溶液，继续搅拌溶液1h，进行抽滤清洗至中性，在9本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种改性炭材料，其特征在于，其包括碳质材料和与其结合的不溶于水的改性剂；所述改性剂为CuO。

【技术特征摘要】
1.一种改性炭材料，其特征在于，其包括碳质材料和与其结合的不溶于水的改性剂；所述改性剂为CuO。2.根据权利要求1所述的改性炭材料，其特征在于，所述碳质材料为生物质炭或炭黑中的一种或者其混合物。3.根据权利要求1所述的改性炭材料，其特征在于，所述改性剂的质量占所述碳质材料的0.1-10wt％。4.一种根据权利要求1所述改性炭材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)将碳质材料浸泡于硫酸铜溶液中保持5-36h，所述碳质材料与硫酸铜比例控制为使得最终所述改性炭材料中CuO质量占碳质材料的0.1-10...

【专利技术属性】
技术研发人员：雷萍，汤建国，陈永宽，尚善斋，郑绪东，李志强，龚为民，韩敬美，王程娅，吴俊，何沛，徐晓黎，曹东野，刘志华，
申请(专利权)人：云南中烟工业有限责任公司，
类型：发明
国别省市：云南,53