一种香烟用聚乳酸基降温释香材料及其制备方法和应用与流程

本发明属于烟草降温材料，具体涉及一种香烟用聚乳酸基降温释香材料及其制备方法和应用。

背景技术：

1、烟草企业围绕卷烟减害降焦开展了大量研究，包括降焦滤棒研究及加热卷烟研发。降焦滤棒对烟气焦油有很好的吸附效果，使烟气中有害成分大幅降低，但烟香也随之降低，如何在降焦的同时提升烟香是传统卷烟亟待解决的问题。加热卷烟因采用烘烤方式释放尼古丁和香味物质，烟气中有害成分大幅降低，吸引了越来越多的消费者。但由于加热卷烟烟支较短，导致入口烟气温度过烫。因此，需要一种能够降低烟草烟气温度的材料，解决加热卷烟烟气烫嘴问题。综上所述，研究一种安全高效的卷烟烟气降温释香材料，用于加热卷烟中，在不影响烟气浓度的同时有效降低烟气温度、且能释放香味成分，丰富烟香；用于传统卷烟中亦能释放香味成分的功能材料，对加热卷烟及传统卷烟品质提升具有很强的现实意义。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种香烟用聚乳酸基降温释香材料及其制备方法和应用。

2、为达此目的，本发明采用以下技术方案：

3、第一方面，本发明提供一种香烟用聚乳酸基降温释香材料，所述香烟用聚乳酸基降温释香材料包括圆柱体基材和缠绕在圆柱体基材表面的纤维纺丝。

4、所述圆柱体基材包括高岭土、硅藻土或膨润土中的任意一种或至少两种的组合。

5、所述纤维纺丝由乳酸、聚乙烯醇、丙三醇、香精和纳米铁粉通过微流控静电纺丝结合紫外激发聚合制成。

6、本发明所述香烟用聚乳酸基降温释香材料发生相变能吸收大量热量，可有效降低烟气温度。当烟气流经降温释香材料时，部分烟气热量直接作用于纤维，部分热量传导于圆柱体基材，圆柱体基材释放部分热量到纤维，作用于纤维的热量快速传导，进一步吸收烟气热量促进香精吸热挥发，释放一定的香味，增强香烟的口感。

7、高岭土和/或硅藻土和/或膨润土圆柱体基材是实心结构，烟气会被导流到圆柱体侧壁，其侧壁上有纳米纤维，纤维则是由聚乳酸-聚乙烯醇-丙三醇的三段聚合物、纳米铁粉及香精组成。其中聚乙烯醇和丙三醇具有丰富的表面羟基，从而使香精能够以氢键的形式吸附于聚乳酸-聚乙烯醇-丙三醇的三段聚合物上。

8、纳米铁粉除了在聚合过程中具有催化作用外，同时能够均匀负载于三段聚合物中，提高纤维材料的导热性能；当烟气流经降温释香材料时，一部分烟气热量直接作用于纤维材料，一部分热量传导于圆柱体基材。圆柱体基材释放部分热量到纤维材料。作用于纤维的热量被高导热性能的纳米铁粉快速传导，提升三段聚合物相变效果，进一步吸收烟气热量，最后烟气热量因香精吸热挥发进行第三重吸收。由于圆柱体基材的存在，即使纳米纤维因相变发生形貌变化，也不会影响烟气流通及烟支外观发生变化。

9、优选地，所述纤维纺丝和圆柱体基材的质量比为(1-4):(16-24)。

10、纤维纺丝和圆柱体基材在满足上述比例时，烟气降温效果更佳，释香能力更优秀。

11、所述1-4的具体点值例如1、2、3、4等；所述16-24的具体点值例如16、18、20、22、23、24等。上述数值范围内具体点值均可选择，在此便不再一一赘述。

12、优选地，所述乳酸、聚乙烯醇、丙三醇、香精和纳米铁粉的质量比为(40-60):(10-20):(5-10):(5-10):(2-3)；

13、所述40-60的具体点值例如40、45、50、55、60；所述10-20的点值例如10、13、15、17、18、20等；所述5-10的具体点值例如5、6、7、8、9、10等；所述2-3的具体点值例如2、2.2、2.4、2.6、2.8、3等。

14、上述数值范围内具体点值均可选择，在此便不再一一赘述。

15、所述乳酸、聚乙烯醇、丙三醇、香精和纳米铁粉的质量比在满足上述比例时，制得的纳米纤维具有更为优秀的导热能力。

16、优选地，所述纳米铁粉的粒径为50-100nm，微观形貌为球体。

17、所述50-100的具体点值例如50、55、60、65、70、80、90、100等，上述数值范围内具体点值均可选择，在此便不再一一赘述。

18、第二方面，本发明提供一种第一方面所述的香烟用聚乳酸基降温释香材料的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：

19、(1)纤维纺丝制备原料混合，在紫外光照射下进行微流控静电纺丝，得纤维纺丝；

20、圆柱体基材原料和去离子水混合，3d打印得到泥料胚体，然后干燥、煅烧形成圆柱体基材；

21、(2)将步骤(1)得到的纤维纺丝缠绕于圆柱体基材表面，烘干得到所述香烟用聚乳酸基降温释香材料。

22、本发明在传统的微流控静电纺丝进料前端设置紫外光，使得乳酸、聚乙烯醇及丙三醇在纳米铁粉的催化作用下发生聚合反应，形成聚乳酸-聚乙烯醇-丙三醇的三段聚合物，聚乙烯醇以及丙三醇的加入使得聚乳酸-聚乙烯醇-丙三醇的三段聚合物材料的相变温度降低至45℃，在烟气通过材料时聚乳酸-聚乙烯醇-丙三醇的三段聚合物材料发生相变从而吸收大量的热量，可有效降低烟气温度。

23、优选地，步骤(1)所述微流控静电纺丝中，纺丝的电压为15-25kv，注射器的注射速率为0.5-1.5ml/h；

24、所述纺丝电压可以为15kv、17kv、20kv、23kv、25kv等。

25、所述注射速率可以为0.5ml/h、0.8ml/h、1.0ml/h、1.2ml/h、1.5ml/h等。上述数值范围内具体点值均可选择，在此便不再一一赘述。

26、优选地，步骤(1)所述紫外光功率为5-10w。

27、所述紫外光功率可以为5w、6w、7w、8w、9w、10w等。

28、上述数值范围内具体点值均可选择，在此便不再一一赘述。

29、优选地，步骤(1)所述圆柱体基材原料与去离子水质量比为(5-10):(1-2)。

30、所述5-10具体点值例如5、6、7、8、9、10等；

31、所述1-2具体点值例如1、1.2、1.5、2等。上述数值范围内具体点值均可选择，在此便不再一一赘述。

32、优选地，步骤(1)所述3d打印的速度为20-40mm/s，3d打印的喷嘴直径为0.2-1mm。

33、所述20-40具体点值例如20、23、25、27、29、31、33、35、38、40等。

34、所述0.2-1具体点值例如0.2、0.3、0.5、0.8、1等。上述数值范围内具体点值均可选择，在此便不再一一赘述。

35、优选地，步骤(1)所述的干燥的温度为80-120℃，干燥的时间为1-6h，煅烧的温度为900-1200℃，煅烧的时间为4-16h。

36、所述干燥的温度可以为80℃、90℃、100℃、110℃、120℃等；干燥的时间例如1h、2h、3h、4h、5h、6h等；煅烧的温度可以为900℃、1000℃、1100℃、1150℃、1200℃等；煅烧的时间可以为4h、6h、8h、10h、13h、14h、15h、16h等。上述数值范围内具体点值均可选择，在此便不再一一赘述。

37、优选地，步骤(2)所述烘干温度为30-35℃。

38、所述烘干温度可以为30℃、31℃、32℃、33℃、34℃、35℃等。上述数值范围内具体点值均可选择，在此便不再一一赘述。

39、第三方面，本发明提供第一方面所述的香烟用聚乳酸基降温释香材料在制备香烟中的应用。

40、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

41、本发明所述香烟用聚乳酸基降温释香材料发生相变能吸收大量热量，可有效降低烟气温度。当烟气流经降温释香材料时，部分烟气热量直接作用于纤维，部分热量传导于圆柱体基材，圆柱体基材释放部分热量到纤维，作用于纤维的热量快速传导，进一步吸收烟气热量促进香精吸热挥发，释放一定的香味，增强香烟的口感。