一種多孔碳質(zhì)熱源材料的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種卷煙用熱源材料的制備方法，具體地說(shuō)是一種多孔碳質(zhì)熱源材料 的制備方法，可用于低溫卷煙，屬于新型煙草制品領(lǐng)域。 二、
【背景技術(shù)】
[0002] 低溫加熱型卷煙一般是通過(guò)加熱不燃燒煙草的方式將滿足感和煙草香味傳遞給 消費(fèi)者，其外觀與消費(fèi)方式上也與傳統(tǒng)卷煙相似，在一定程度上適應(yīng)和滿足了消費(fèi)者的生 理需要和心理需求。這種"加熱不燃燒"的方式，使煙草只在較低的溫度下（理想溫度區(qū)間 450_550°C)被加熱，避免了煙草燃燒時(shí)高溫環(huán)境導(dǎo)致的大量有害化合物生成，而且由于基 本沒(méi)有側(cè)流煙氣，不會(huì)產(chǎn)生二手煙氣，不會(huì)對(duì)公共環(huán)境產(chǎn)生影響，在一定程度上緩解了吸煙 和公共場(chǎng)所禁煙的矛盾。
[0003] 低溫加熱型卷煙的實(shí)現(xiàn)方式一般是將煙草與熱源材料在物理上分離，因此，熱源 材料是其設(shè)計(jì)的核心。其中，碳質(zhì)熱源材料因具有安全穩(wěn)定、快捷高效、價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)，已 成為低溫卷煙的主要熱源之一?，F(xiàn)有的碳質(zhì)熱源經(jīng)常設(shè)置多個(gè)縱向通道(CN102458165A， 1^4881556，〇附01420876厶，〇_9104936.3，〇價(jià)100453厶、〇價(jià)03263084厶等），以提高其引燃 性、燃燒充分性以及熱量傳遞效率，但復(fù)雜的物理結(jié)構(gòu)給材料加工帶來(lái)了難度，也降低了材 料的力學(xué)強(qiáng)度，進(jìn)而降低了加工耐受性和耐熱塌縮性。CN103233295A和CN103263077A提出 了一種使用鈣鹽交聯(lián)碳質(zhì)熱源材料的方法，其制備的材料結(jié)構(gòu)疏松，存在間隙，熱氣流可順 利通過(guò)，且交聯(lián)固化的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)能夠提高力學(xué)強(qiáng)度以及耐熱塌縮性，但使用的碳粉尺寸過(guò) 大，對(duì)材料燃燒性以及力學(xué)強(qiáng)度勢(shì)必有較大損傷。CN 104432538 A提出了將生物質(zhì)/金屬離 子進(jìn)行水熱碳化，并經(jīng)高溫處理后，得到孔道發(fā)達(dá)的碳材料。CN 105212275 A提出了將生物 質(zhì)和金屬離子凝膠化后，經(jīng)冷凍、干燥、高溫碳化，得到多孔碳材料。但這兩種方法制備工藝 繁瑣，能耗高。 三、

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 為克服現(xiàn)有碳質(zhì)熱源材料所存在的上述缺陷，本發(fā)明提供了一種多孔碳質(zhì)熱源材 料的制備方法，利用擠出發(fā)泡技術(shù)，制備出易引燃、低收縮、低C0釋放量以及熱流傳輸通暢 的碳質(zhì)熱源材料。
[0005] 本發(fā)明解決技術(shù)問(wèn)題采用如下技術(shù)方案：
[0006] -種多孔碳質(zhì)熱源材料的制備方法，包括如下步驟：
[0007] 利用混合機(jī)將碳質(zhì)熱源各組分和水進(jìn)行初混，然后送入螺桿擠出機(jī)中繼續(xù)混合， 同時(shí)將發(fā)泡劑C02注入螺桿擠出機(jī)，發(fā)泡后擠出成型，再經(jīng)干燥切割，得到多孔碳質(zhì)熱源材 料。
[0008] 所述水用量為碳質(zhì)熱源各組分總質(zhì)量的0.5~1.5倍。
[0009] 螺桿擠出機(jī)工藝參數(shù)設(shè)置為:溫度為25-35°C，螺桿轉(zhuǎn)速為100-200轉(zhuǎn)/分。
[0010] 發(fā)泡劑C02的注入流量為5-20mL/min。
[0011] 所述多孔碳質(zhì)熱源材料的各組分按質(zhì)量百分比構(gòu)成如下： 碳粉 60-80%: 粘結(jié)材料 5-15%; 無(wú)機(jī)晶須材料 5-10%;
[0012] 助燃劑 2-10%; 催化劑 0.5-5%;
[0013]所述碳粉由木炭粉和竹炭粉按質(zhì)量比為3:1組成，尺寸為2-30μηι。
[0014] 所述粘結(jié)材料由海藻酸鉀和海藻酸鈉按質(zhì)量比2:1組成。
[0015] 所述無(wú)機(jī)晶須材料為氧化鎂晶須、氧化鋁晶須、碳酸鎂晶須、碳酸鈣晶須、硫酸鈣 晶須、堿式硫酸鎂晶須、鈦酸鉀晶須中的至少一種，用以提高碳質(zhì)熱源加工性能、力學(xué)強(qiáng)度 和耐熱塌縮脫落性;所述晶須長(zhǎng)度為10-30μηι，直徑為0· 1-10μηι;長(zhǎng)徑比2 30。
[0016] 所述助燃劑由高錳酸鉀、硝酸鉀、碳酸鉀和碳酸鈉按質(zhì)量比為2:1:4:3組成，用以 提高碳質(zhì)熱源的引燃性、降低C0釋放量。
[0017] 所述催化劑為納米氧化鐵和納米氧化鑭按質(zhì)量比為1:1組成，用以將C0轉(zhuǎn)化為 C02,從而降低C0釋放量。
[0018] 與已有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果體現(xiàn)在：
[0019] 1、本發(fā)明碳質(zhì)熱源的多孔特性使其較易引燃、燃燒充分且熱流傳遞順暢，從而避 免了復(fù)雜的縱向通道帶來(lái)的加工成型的困難以及力學(xué)強(qiáng)度的降低。
[0020] 2、本發(fā)明無(wú)機(jī)晶須材料的加入，可以有效提高熱源材料力學(xué)強(qiáng)度，同時(shí)將其受熱 時(shí)的變形率降至最低，顯著提高耐熱縮性。
[0021] 3、本發(fā)明竹炭粉的使用可以賦予熱源燃燒時(shí)釋放竹炭香味。
[0022] 4、本發(fā)明多孔碳質(zhì)熱源材料生成周期短、效率高、成本低。
[0023] 以下通過(guò)【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。 四、【具體實(shí)施方式】 [0024] 實(shí)施例1:
[0025] 本實(shí)施例中多孔碳質(zhì)熱源材料的各組分構(gòu)成如下： 碳粉70g; 海藻酸鉀8 g:; 海藻酸鈉4 g; 氧化鎂晶須11 g*
[0026] 高猛酸鉀1 g; 硝酸鉀0.5 g; 碳酸鉀2f;: 碳酸鈉1.5 gi 納米氧化鐵1 g; 納米氧化鑭1 g。
[0027] 將上述原料和60g水進(jìn)行初混，然后送入螺桿擠出機(jī)中繼續(xù)混合，同時(shí)將發(fā)泡劑 c〇2注入擠出機(jī)，發(fā)泡后擠出成型，再經(jīng)干燥切割，得到多孔碳質(zhì)熱源材料。
[0028] 螺桿工藝參數(shù)設(shè)置為:溫度為25_35°C，螺桿轉(zhuǎn)速為100轉(zhuǎn)/分。
[0029] 發(fā)泡劑C02的注入流量為6mL/min。
[0030] 實(shí)施例2:
[0031 ]本實(shí)施例中多孔碳質(zhì)熱源材料的各組分構(gòu)成如下：
[0032] 碳粉66 5 g; 海藻酸鉀7 g; 海藻酸鈉3.:5 g; 碳酸鈣晶須15g; 高猛酸鉀1 .g;. 硝酸鉀0.5 g; 碳:酸鉀_2.g:; 碳:酸鈉 l,5g:;: 納米氧化鐵1.5 g; 納米氧化鑭1 .5g_。
[0033] 將上述原料和lOOg水進(jìn)行初混，然后送入螺桿擠出機(jī)中繼續(xù)混合，同時(shí)將發(fā)泡劑 c〇2注入擠出機(jī)，發(fā)泡后擠出成型，再經(jīng)干燥切割，得到多孔碳質(zhì)熱源材料。
[0034] 螺桿工藝參數(shù)設(shè)置為:溫度為25-35°C，螺桿轉(zhuǎn)速為150轉(zhuǎn)/分。
[0035] 發(fā)泡劑C02的注入流量為10mL/min。
[0036] 實(shí)施例3:
[0037] 本實(shí)施例中多孔碳質(zhì)熱源材料的各組分構(gòu)成如下：
[0038] 碳粉78g; 海藻酸鉀5 g: 海藻酸鈉2.5 g; 氧化鋁晶須9,1 g; 高錳酸鉀0.8 g;硝酸鉀0.4 g; 碳酸鉀1,6 g; 碳酸鈉1.2 g:; 納米氧化鐵0.7 g; 納米氧化鑭0.7 g〇
[0039] 將上述原料和130g水進(jìn)行初混，然后送入螺桿擠出機(jī)中繼續(xù)混合，同時(shí)將發(fā)泡劑 c〇2注入擠出機(jī)，發(fā)泡后擠出成型，再經(jīng)干燥切割，得到多孔碳質(zhì)熱源材料。
[0040] 螺桿工藝參數(shù)設(shè)置為:溫度為25-35°C，螺桿轉(zhuǎn)速為180轉(zhuǎn)/分。
[0041 ] 發(fā)泡劑C02的注入流量為16mL/min。
[0042]將實(shí)施例1、實(shí)施例2和實(shí)施例3制備的碳質(zhì)熱源進(jìn)行引燃性、C0釋放量以及燃燒收 縮率三個(gè)指標(biāo)的評(píng)價(jià)，結(jié)果見表1。
[0043]從表1可以看出，本發(fā)明所制備的碳質(zhì)熱源的引燃溫度、C0釋放量以及收縮率均優(yōu) 于某市售產(chǎn)品。其中，引燃溫度依據(jù)熱重切線法確定，C0釋放量才用穩(wěn)態(tài)管式爐實(shí)驗(yàn)平臺(tái)測(cè) 定，收縮率直接用游標(biāo)卡尺度量。
[0044]表1各實(shí)施例與某市售產(chǎn)品的引燃性、C0釋放量以及收縮率對(duì)比
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種多孔碳質(zhì)熱源材料的制備方法，其特征在于包括如下步驟： 利用混合機(jī)將各組分和水進(jìn)行初混，然后送入螺桿擠出機(jī)中繼續(xù)混合，同時(shí)將發(fā)泡劑 c〇2注入螺桿擠出機(jī)，發(fā)泡后擠出成型，再經(jīng)干燥切割，得到多孔碳質(zhì)熱源材料； 所述各組分按質(zhì)量百分比構(gòu)成如下： 碳粉 60-B0%; 粘結(jié)材料 5-15%; 無(wú)機(jī)晶須材料 5-10%; 助燃劑 2-10%; 催化劑 0.5-5% ?2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于： 水的添加量為碳質(zhì)熱源各組分總質(zhì)量的0.5-1.5倍。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于： 螺桿擠出機(jī)工藝參數(shù)設(shè)置為:溫度為25-35 °C，螺桿轉(zhuǎn)速為100-200轉(zhuǎn)/分。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于： 發(fā)泡劑C02的注入流量為5-20mL/min。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于： 所述碳粉由木炭粉和竹炭粉按質(zhì)量比為3:1組成，尺寸為2-30μηι。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于： 所述粘結(jié)材料由海藻酸鉀和海藻酸鈉按質(zhì)量比2:1組成。7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于： 所述無(wú)機(jī)晶須材料為氧化鎂晶須、氧化鋁晶須、碳酸鎂晶須、碳酸鈣晶須、硫酸鈣晶須、 堿式硫酸鎂晶須、鈦酸鉀晶須中的至少一種；晶須長(zhǎng)度為10-30μηι，直徑為0.1-10μηι，長(zhǎng)徑比 >30。8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于： 所述助燃劑由高錳酸鉀、硝酸鉀、碳酸鉀和碳酸鈉按質(zhì)量比為2:1:4:3組成。9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于： 所述催化劑為納米氧化鐵和納米氧化鑭按質(zhì)量比為1:1組成。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種多孔碳質(zhì)熱源材料的制備方法，利用混合機(jī)將各組分和水進(jìn)行初混，然后送入螺桿擠出機(jī)中繼續(xù)混合，同時(shí)將發(fā)泡劑CO2注入螺桿擠出機(jī)，發(fā)泡后擠出成型，再經(jīng)干燥切割，得到多孔碳質(zhì)熱源材料。本發(fā)明碳質(zhì)熱源的多孔特性使其較易引燃、燃燒充分且熱流傳遞順暢，避免了復(fù)雜的縱向通道設(shè)計(jì)帶來(lái)的加工成型的困難以及力學(xué)強(qiáng)度的降低。
【IPC分類】A24F47/00
【公開號(hào)】CN105614955
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201610189258
【發(fā)明人】王孝峰, 周順, 何慶, 張亞平, 徐迎波
【申請(qǐng)人】安徽中煙工業(yè)有限責(zé)任公司
【公開日】2016年6月1日
【申請(qǐng)日】2016年3月28日