一种用于降低卷烟主流烟气温度的储热胶囊及其制备和应用制造技术

本发明专利技术公开了一种用于降低卷烟主流烟气温度的储热胶囊，包括壁材和芯材；所述的芯材包含无机相变材料；所述的壁材为聚乳酸。所述的无机相变材料为十二水合磷酸氢二钠。本发明专利技术还公开所述的储热胶囊的制备方法，芯材溶液经静电纺丝同轴针头的内孔、壁材溶液经所述的同静电纺丝同轴针头的内外孔间隙一并滴加至凝固液中，搅拌后固液分离、洗涤、冷却凝固即得。不同于现有常采用的化学法，采用物理方法实现了无机相变材料的包覆。相对于化学方法，减少化学反应繁杂的步骤，不需要使用过多的化学溶剂，装置简单，粒径可控。

A heat storage capsule for reducing the temperature of mainstream cigarette smoke and its preparation and Application

The invention discloses a heat storage capsule for reducing the temperature of mainstream cigarette smoke, which comprises a wall material and a core material; the core material comprises inorganic phase change material; and the wall material is polylactic acid. The inorganic phase change material is disodium hydrogen phosphate dodecahydrate. The invention also discloses the preparation method of the heat storage capsule. The core material solution is dripped into the solidification solution through the inner and outer holes of the electrospinning coaxial needle and the wall material solution through the gap between the inner and outer holes of the coaxial needle, and then the solid-liquid separation, washing and cooling and solidification are obtained after stirring. Unlike the existing chemical methods, physical methods are used to realize the coating of inorganic phase change materials. Compared with chemical methods, it reduces the complicated steps of chemical reaction, does not need to use too many chemical solvents, and has simple device and controllable particle size.

【技术实现步骤摘要】
一种用于降低卷烟主流烟气温度的储热胶囊及其制备和应用
本专利技术涉及无机水合盐相变材料领域，具体涉及一种封装无机水合盐储热胶囊的制备方法。
技术介绍
在卷烟抽吸过程中，卷烟燃烧锥产生的热量会被主流烟气带至滤嘴，并且随着卷烟抽吸进程，通过滤嘴的烟气温度逐渐升高。前人的研究结果表明，在抽吸接近结束的前2-3口抽吸时，滤嘴端的烟气温度最高可达70℃～80℃，在深度抽吸模式下滤嘴端的烟气温度最高温度甚至达到了100℃左右，过高的滤嘴温度不仅影响滤嘴对烟气气溶胶颗粒物在滤嘴中的截留效果，同时也会影响消费者对烟气感官质量的认可度。所以，滤嘴中烟气温度分布调控对滤嘴截留效率和产品质量能够起到关键作用。相变材料在相变过程中能吸收或释放大量的潜热，可广泛应用于热量储存和温度控制领域。按属性可分为无机类相变材料、有机类相变材料。有机相变材料存在相变潜热低、导热系数低、成本高等缺点，所以利用低熔点、高潜热的无机水合盐作为储热材料具有广阔的应用前景。例如公开号为CN105996121A的中国专利文献公开了一种滤棒添加剂，该添加剂至少包括有功能助剂和相变赋形剂，还可以另外添加增塑剂和溶剂；当仅包含功能助剂和相变赋形剂时，各组分的重量百分比为：功能助剂0.1～70％、相变赋形剂30～99.9％。再如公开号为CN104449586A的中国专利文献公开了一种可调控卷烟滤嘴烟气温度的有机/无机复合相变材料，其特征在于，由C19～C21的烷烃负载在膨胀石墨和/或多孔硅胶颗粒表面构成；其中，各原料组分的质量百分比含量为：C19～C21的烷烃70～96％；膨胀石墨和/或多孔硅胶4～30％。但是现有针对滤棒的胶囊型无机相变降温材料还未有报道。
技术实现思路
本专利技术提供了一种用于降低卷烟主流烟气温度的无机水合盐储热胶囊，旨在制得毫米级别、适用于卷烟滤棒的降温添加材料。本专利技术的第二目的在于，提供所述的无机水合盐储热胶囊的制备方法。本专利技术的第三目的在于，提供了所述的无机水合盐储热胶囊在卷烟滤棒中的应用。现有包覆有机相变材料报道较多，例如石蜡的包覆，而对于无机水合盐相变材料的包覆研究则较少。传统无机水合盐的包覆主要采用化学方法，例如原位聚合法、界面聚合法等，壁材采用有机高分子材料，残留有害物质，并且制备的储热胶囊材料为粉末状，无法直接添加于卷烟滤嘴中。为解决现有技术问题，本专利技术提供了一种用于降低卷烟主流烟气温度的储热胶囊，包括壁材和芯材；所述的芯材包含无机相变材料；所述的壁材为聚乳酸。在解决卷烟抽吸最后三口温度较高的问题领域，本专利技术独创性地提供了以所述无机相变材料为芯材，以天然聚合物(聚乳酸)为壁材的胶囊结构的卷烟添加材料。该材料能良好的解决卷烟领域对降温材料的要求，能防止无机相变材料的过冷、相分离以及泄漏等问题。作为优选，所述的无机相变材料为相变温度介于30-60℃的无机水合盐相变材料。进一步优选，所述的无机相变材料包括但不仅限于Na2HPO4·12H2O，Zn(NO3)2·6H2O，Ca(NO3)2·4H2O，Na2SO3·5H2O，Ba(OH)2·8H2O，MgSO4·7H2O，Na2SO4·10H2O，Na2CO3·10H2O，CaCl2·6H2O，Li2NO3·3H2O中的一种或几种。最优选，所述的无机相变材料为十二水合磷酸氢二钠。本专利技术优选采用十二水合磷酸氢二钠，其相变点35.5℃，制备过程不易相分离，更利于形成储热胶囊。作为优选，所述的芯材还包含增稠剂和成核剂。本专利技术中，采用增稠剂和成核剂对所述的无机相变材料进行改性处理，有助于和十二水合磷酸氢二钠协同配合，维持其良好的相变性能。所述的增稠剂可采用本领域技术人员所熟知的物料，优选为海藻酸钠、聚乙二醇、羧甲基纤维素或聚乙烯醇中的至少一种；特别优选为海藻酸钠。本专利技术所述的成核剂可为本领域技术人员所熟知的物料。进一步研究发现，所述的成核剂优选为α-Al2O3、Na2SiO3.9H2O、CH3COONa.3H2O或Na2B4O7.10H2O中的至少一种；进一步优选为α-Al2O3。α-Al2O3对十二水合磷酸氢二钠成核效果最好。作为优选，增稠剂和成核剂的质量比为不低于1∶1。研究发现，该比例低于1∶1，成核剂会沉降，高于1∶1有助于形成所述的储热胶囊。进一步优选，增稠剂和成核剂的质量比为1∶1。作为优选，所述的增稠剂和成核剂独自为无机相变材料重量的3～5％；进一步优选为5％。研究表明，在5％下成核效果最好，高于5％，不利于成核。作为优选，聚乳酸的分子量为20000-100000。壁材和芯材的质量比没有特别要求，应保证壁材完全包覆所述的芯材即可。该质量比还可根据制备过程的物料浓度和流量调控。作为优选，本专利技术所述的储热胶囊的粒径为0.5～5mm。本专利技术所述的储热胶囊达到毫米级别，更利于在卷烟领域应用。本专利技术所述的储热胶囊的粒径，可通过物料浓度和流量调控。作为优选，所述的储热胶囊的粒径为0.5～2mm。本专利技术还提供了一种所述的储热胶囊的制备方法，芯材溶液经静电纺丝同轴针头的内孔、壁材溶液经所述的静电纺丝同轴针头(本专利技术也称为同轴针头)的内外孔间隙(内孔的外壁和外孔的内壁之间的间隙)一并(优选以不同的流速)滴加至凝固液中，搅拌后固液分离、洗涤、冷却凝固即得。本专利技术方法，采用物理方法实现了无机相变材料的包覆。相对于化学方法，步骤简单，不需要使用过多的化学溶剂，装置简单，粒径可控。作为优选，所述凝固液为聚乙烯醇水溶液，其浓度为1～8wt％。作为优选，所述凝固液中，聚乙烯醇溶液的浓度为2.5～3wt％(聚乙烯醇的浓度为2.5～3g/100mL)。聚乙烯醇在实验中作为凝固液，其为分散液及保护液。浓度过小达不到分散的效果，浓度过大，随着滴入的液滴越来越多，造成溶液呈果冻状，胶囊破裂，达不到保护的效果。研究发现，在该优选的含量下，更利于所述的储热胶囊的形成。作为优选，所述的芯材溶液为无机相变材料、增稠剂和成核剂的熔融液。将无机相变材料、增稠剂和成核剂混合后加热熔融，得所述的芯材溶液。作为优选，所述的芯材溶液中，增稠剂为无机相变材料重量的4.5～5％，进一步优选为5％；成核剂为无机相变材料重量的4.5～5％；进一步优选为5％。作为优选，壁材溶液为聚乳酸溶解在有机溶剂中的溶液。作为优选，所述的有机溶剂为低沸点溶剂；优选为二氯甲烷。作为优选，壁材溶液中，所述聚乳酸的浓度为0.03～0.10g/mL(每1mL有机溶剂溶解有0.03～0.10g的聚乳酸)；进一步优选为0.09～0.1g/mL。作为优选，壁材溶液、芯材溶液的流量比例为1.8～2.2∶1。在所述的壁材溶液、芯材溶液的浓度下，控制壁材溶液、芯材溶液的流量比例，有助于制得所述的储热胶囊。作为优选，壁材溶液的流速为8ml/h～80ml/h。优选的芯材溶液的流速为5mL/h～50mL/h。进一步优选，壁材溶液的流速为15～50ml/h；芯材溶液的流速为8ml/h～35ml/h。作为优选，搅拌转速为200r/min～400r/min。本专利技术中，采用去离子水进行所述的洗涤，洗涤后再冷却结晶，冷却结晶的方法可采用现有方法，例如，在4℃下冷却结晶。本专利技术中，所述的静电纺丝同轴针头可为现有常规设备。所述的静电纺丝同轴双针头包括内孔输入端、外孔输入端和输出端，输出端包括同轴设本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于降低卷烟主流烟气温度的储热胶囊，其特征在于，包括壁材和芯材；所述的芯材包含无机相变材料；所述的壁材为聚乳酸。

【技术特征摘要】
1.一种用于降低卷烟主流烟气温度的储热胶囊，其特征在于，包括壁材和芯材；所述的芯材包含无机相变材料；所述的壁材为聚乳酸。2.如权利要求1所述的用于降低卷烟主流烟气温度的储热胶囊，其特征在于，所述的无机相变材料为相变温度介于30-60℃的无机水合盐相变材料，包括但不仅限于Na2HPO4·12H2O，Zn(NO3)2·6H2O，Ca(NO3)2·4H2O，Na2SO3·5H2O，Ba(OH)2·8H2O，MgSO4·7H2O，Na2SO4·10H2O，Na2CO3·10H2O，CaCl2·6H2O，Li2NO3·3H2O中的一种或几种。3.如权利要求1或2所述的用于降低卷烟主流烟气温度的储热胶囊，其特征在于，所述的芯材还包含增稠剂和成核剂。4.如权利要求3所述的用于降低卷烟主流烟气温度的储热胶囊，其特征在于，所述的增稠剂为海藻酸钠、聚乙二醇、羧甲基纤维素或聚乙烯醇中的至少一种。5.如权利要求3所述的用于降低卷烟主流烟气温度的储热胶囊，其特征在于，所述的成核剂为α-Al2O3、Na2SiO3.9H2O、CH3COONa.3H2O或Na2B4O7.10H2O中的至少一种。6.如权利要求3所述的用于降低卷烟主流烟气温度的储热胶囊，其特征在于，增稠剂和成核剂的质量比为不低于1∶1。7.如权利要求3所述的用于降低卷烟主流烟气温度的储热胶囊，其特征在于，所述的增稠剂和成核剂独自为无机相变材料重量的3～5％。8.如权利要求1所述的用于降低卷烟主流烟气温度的储热胶囊，其特征在于，聚乳酸的分子量为20000-100000。9.如权利要求1～8任一项所述的用于降低卷烟主流烟气温度的储热胶囊，其特征在于，储热胶囊的粒径为0.5～5mm。10.一种如权利要求1～9任一项所述的储热胶囊的制备方法，其特征在于，芯材溶液经静电纺丝同轴针头的内孔、壁材溶液经所述的同静电纺丝同轴针头的内外孔间隙一并滴加至凝固液中，搅拌后固液分离、洗涤、冷却凝固即得。11.如权利要求10所述的储热胶囊的制备方法，...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢国勇，樊娜，袁鼎浩，银董红，尹双凤，
申请(专利权)人：湖南中烟工业有限责任公司，
类型：发明
国别省市：湖南,43