CN110372916A - 一种淀粉基降温材料及其应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种淀粉基降温材料及其应用。本发明的淀粉基降温材料由8.0～9.0份淀粉、0.5～1.0份相变材料、0.5～1.0份多元醇制备得到。本发明的淀粉基降温材料通过淀粉、相变材料和多元醇三者协同配伍制备得到，其中相变材料具有吸收热量并存储热量的效果，可显著降低烟气气流温度，实现快速强降温的效果，降温效果可达70～120℃，制备原料均为可生物降解材料，制备得到的加热不燃烧用卷烟滤棒在使用后可降解，绿色环保，可广泛应用于加热不燃烧卷烟产品制备领域，淀粉基降温材料具有优异的热塑性能，加工成型方便，且有效降低了对卷烟烟气中香气成分等的截留。

Description

一种淀粉基降温材料及其应用
技术领域
本发明涉及加热不燃烧卷烟降温材料技术领域，更具体地，涉及一种淀粉基降温材料及其应用。
背景技术
加热不燃烧卷烟的卷烟加热温度通常在500℃以下，烟气多种有害成分可以大幅度降低，而香味成分受到的影响相对较小，某些香味成分甚至可能因热解减少而增加，烟碱和多数香味成分在相对较低温度(250-500℃)下就可以从烟草中释放出来并转移到烟气中。因为加热不燃烧卷烟是将烟草基体和加热部分分开的，目前主流的加热方式为电加热，电加热虽然避免了引燃烟草的风险，但仍存在抽吸时烟气温度偏高的问题，尤其是目前加热不燃烧卷烟的烟支长度普遍较多较短，烟气降温时间和距离有限，烟气温度高，热刺感强，因此如何开发一种强降温的加热不燃烧卷烟降温材料也是加热不燃烧卷烟的重点研究方面。
目前有烟支采用了聚乳酸PLA薄膜作为烟气降温的材料，聚乳酸薄膜虽然有降温效果，但受热容易收缩，也有许多其他的相变材料应用到加热不燃烧卷烟的降温领域，该相变材料添加至卷烟滤棒中时，可有效降低卷烟抽吸烟气温度，但存在截留烟气，从而降低抽吸体验的缺陷。现有技术CN109393558A公开了一种PLA降温滤棒及其制备方法，该降温滤棒通过直通式沟槽和PLA烟用丝束组成的过滤段达到降温效果，但该设计的降温效果主要是直通式沟槽涉及提高了向外界散热的效率已到达降温效果，对于降温材料本身的强降温效果并未有相应的改善。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有加热不燃烧卷烟降温材料不能实现强降温、低过滤的缺陷和不足，提供一种淀粉基降温材料及其应用。
本发明上述目的通过以下技术方案实现：
一种淀粉基降温材料，所述淀粉基降温材料由5.0～15.0份淀粉、0.2～5.0份相变材料、0.3～3.0份多元醇制备得到。
本发明的淀粉基降温材料的制备原料为全降解生物材料，具有高的环保价值。在水润胀的下，淀粉具有自身粘连的特性，相变材料具有吸收热量并存储热量的效果，降低气流温度的效果，同时使材料具有更好粘连性，易于螺杆挤出成型，多元醇的加入使材料软化，流动性提升，通过双螺杆挤出拉伸工艺，易于成型，利于提升结构的稳定性和降温效果。
其中，将本发明的淀粉基降温材料制备成相应的淀粉基多通道气流单元可以采用挤出拉伸工艺制备，具体方法如下：
一)物料熔融及混合
1)加热熔融聚乳酸，四个温区控制温度、1区-2区迅速升温至熔融，减少过程中分子结构的破坏；2区-3区，小幅升温，熔融充分而不分解；3区-4区，熔融物状态稳定；
2)加入淀粉：在控温3区加入，充分混合；
3)加入多元醇：在控温四区加入；
二)挤出：双螺杆挤出
三)真空定型
四)冷却定型
五)牵引
六)切割：定长
优选地，所述淀粉基降温材料由8.0～9.0份淀粉、0.5～1.0份相变材料、0.5～1.0份多元醇制备得到。
例如可以为8.0份淀粉、0.8份相变材料、0.8份多元醇，或
9.0份淀粉、0.8份相变材料、0.8份多元醇，或
9.0份淀粉、0.6份相变材料、0.6份多元醇，或
8.0份淀粉、0.6份相变材料、0.6份多元醇。
更优选地，所述淀粉基降温材料由8.0份淀粉、0.8～0.6份相变材料、0.6～0.8份多元醇制备得到。
优选地，所述淀粉的粒径10μm～200μm。
优选地，所述淀粉的粒径为10μm～100μm。
本发明的淀粉可以为玉米淀粉、马铃薯淀粉、紫薯淀粉、百合淀粉中的一种或几种。
优选地，所述相变材料为聚乳酸，聚乳酸的分子量为10000-200000。
更优选地，所述聚乳酸的分子量为15000-100000。
为了实现更好的材料成型和提升降温效果，更优选地，所述淀粉的粒径为20μm～80μm，聚乳酸的分子量为20000～80000。
例如可以为淀粉的粒径为20μm，聚乳酸的分子量为50000，或
淀粉的粒径为80μm，聚乳酸的分子量为30000，或
淀粉的粒径为30μm，聚乳酸的分子量为30000，或
淀粉的粒径为30μm，聚乳酸的分子量为50000。
进一步优选所述淀粉的粒径为30μm，聚乳酸的分子量为50000。
优选地，所述多元醇为丙二醇和/或丙三醇。
一种淀粉基降温材料在制备加热不燃烧卷烟滤棒中的应用也在本发明的保护范围之内。
具体的应用方式可以为：23mm淀粉基管+7mm醋纤为一个基本单元组合，一个基本单元应用于加热不燃烧卷烟作为烟雾过滤段，其中醋纤段位于烟气下游端(唇端)，淀粉基管位于烟气上游端，淀粉基管两端的温差在70～120℃之间，表明淀粉基管单元具有强烈的降温作用。
本发明的淀粉基降温材料不仅具备快速降温的强降温效果，可降低烟气温度达70～120℃，且整个基材的制备原料均可生物降解，绿色环保，将其应用在加热不燃烧卷烟滤棒中可显著缓解加热不燃烧卷烟烟气温度过高且热刺感强的问题，进一步提升加热不燃烧卷烟制品的抽吸感官舒适度和香味物质的保留。
本发明还保护一种加热燃烧卷烟滤棒，所述滤棒包括上述淀粉基降温材料制备的淀粉基多通道单元。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
(1)本发明的淀粉基降温材料通过淀粉、相变材料和多元醇三者协同配伍制备得到，其中相变材料具有吸收热量并存储热量的效果，可显著降低烟气气流温度，实现快速强降温的效果，降温效果可达70～120℃，加工成型方便，且有效降低了对卷烟烟气中香气成分等的截留。
(2)本发明的淀粉基降温材料的制备原料均为可生物降解材料，制备得到的加热不燃烧用卷烟滤棒在使用后可降解，绿色环保，可广泛应用于加热不燃烧卷烟产品制备领域。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步的说明，但实施例并不对本发明做任何形式的限定。除非另有说明，本发明实施例采用的原料试剂为常规购买的原料试剂。
实施例1
一种淀粉基降温材料，淀粉基降温材料由5.0份淀粉、0.2份相变材料、0.3份多元醇制备得到，其中淀粉为玉米淀粉，相变材料为聚乳酸，多元醇为丙三醇。
具体制备工艺如下：
一)物料熔融及混合
1)加热熔融聚乳酸，四个温区控制温度、1区-2区迅速升温至熔融，减少过程中分子结构的破坏；2区-3区，小幅升温，熔融充分而不分解；3区-4区，熔融物状态稳定；
2)加入淀粉：在控温3区加入，充分混合；
3)加入多元醇：在控温四区加入；
二)挤出：双螺杆挤出
三)真空定型
四)冷却定型
五)牵引
六)切割：定长。
实施例2
一种淀粉基降温材料，淀粉基降温材料由15.0份淀粉、5.0份相变材料、3.0份多元醇制备得到，其中淀粉为马铃薯淀粉，相变材料为聚乳酸，多元醇为丙三醇。
具体制备工艺如下：
一)物料熔融及混合
1)加热熔融聚乳酸，四个温区控制温度、1区-2区迅速升温至熔融，减少过程中分子结构的破坏；2区-3区，小幅升温，熔融充分而不分解；3区-4区，熔融物状态稳定；
2)加入淀粉：在控温3区加入，充分混合；
3)加入多元醇：在控温四区加入；
二)挤出：双螺杆挤出
三)真空定型
四)冷却定型
五)牵引
六)切割：定长。
实施例3
一种淀粉基降温材料，淀粉基降温材料由7.0份淀粉、3.0份相变材料、2.0份多元醇制备得到，其中淀粉为马铃薯淀粉，相变材料为聚乳酸，多元醇为丙三醇。
具体制备工艺如下：
一)物料熔融及混合
1)加热熔融聚乳酸，四个温区控制温度、1区-2区迅速升温至熔融，减少过程中分子结构的破坏；2区-3区，小幅升温，熔融充分而不分解；3区-4区，熔融物状态稳定；
2)加入淀粉：在控温3区加入，充分混合；
3)加入多元醇：在控温四区加入；
二)挤出：双螺杆挤出
三)真空定型
四)冷却定型
五)牵引
六)切割：定长。
实施例4
一种淀粉基降温材料，淀粉基降温材料由8.0份淀粉、1.0份相变材料、1.0份多元醇制备得到，其中淀粉为马铃薯淀粉，相变材料为聚乳酸，多元醇为丙三醇，淀粉的粒径10μm，聚乳酸的分子量为15000。
实施例5
一种淀粉基降温材料，淀粉基降温材料由8.0份淀粉、1.0份相变材料、0.8份多元醇制备得到，其中淀粉为马铃薯淀粉，相变材料为聚乳酸，多元醇为丙三醇，淀粉的粒径100μm，聚乳酸的分子量为200000。
实施例6
一种淀粉基降温材料，淀粉基降温材料由8.0份淀粉、0.8份相变材料、0.8份多元醇制备得到，其中淀粉为马铃薯淀粉，相变材料为聚乳酸，多元醇为丙三醇，淀粉的粒径20μm，聚乳酸的分子量为50000。
实施例7
一种淀粉基降温材料，淀粉基降温材料由9.0份淀粉、0.8份相变材料、0.8份多元醇制备得到，其中淀粉为马铃薯淀粉，相变材料为聚乳酸，多元醇为丙三醇，淀粉的粒径80μm，聚乳酸的分子量为30000。
实施例8
一种淀粉基降温材料，淀粉基降温材料由9.0份淀粉、0.6份相变材料、0.6份多元醇制备得到，其中淀粉为马铃薯淀粉，相变材料为聚乳酸，多元醇为丙三醇，淀粉的粒径30μm，聚乳酸的分子量为30000。
实施例9
一种淀粉基降温材料，淀粉基降温材料由8.0份淀粉、0.8份相变材料、0.8份多元醇制备得到，其中淀粉为马铃薯淀粉，相变材料为聚乳酸，多元醇为丙三醇，淀粉的粒径30μm，聚乳酸的分子量为50000。
实施例10
一种淀粉基降温材料，淀粉基降温材料由8.0份淀粉、0.6份相变材料、0.6份多元醇制备得到，其中淀粉为马铃薯淀粉，相变材料为聚乳酸，多元醇为丙三醇，淀粉的粒径30μm，聚乳酸的分子量为50000。
对比例1
一种淀粉基降温材料，淀粉基降温材料由20份淀粉、6份相变材料、5份多元醇制备得到，其中淀粉为马铃薯淀粉，相变材料为聚乳酸，多元醇为丙三醇，淀粉的粒径30μm，聚乳酸的分子量为50000。
对比例2
一种淀粉基降温材料，淀粉基降温材料由4份淀粉、0.1份相变材料、0.2份多元醇制备得到，其中淀粉为马铃薯淀粉，相变材料为聚乳酸，多元醇为丙三醇，淀粉的粒径30μm，聚乳酸的分子量为50000。
对比例3
一种淀粉基降温材料，淀粉基降温材料由8.0份淀粉、0.5份相变材料、4.0份多元醇制备得到，其中淀粉为马铃薯淀粉，相变材料为聚乳酸，多元醇为丙三醇，淀粉的粒径30μm，聚乳酸的分子量为50000。
对比例4
一种淀粉基降温材料，淀粉基降温材料由8.0份淀粉、0.5份相变材料、0.1份多元醇制备得到，其中淀粉为马铃薯淀粉，相变材料为聚乳酸，多元醇为丙三醇，淀粉的粒径30μm，聚乳酸的分子量为50000。
对比例5
一种相变降温材料，相变材料为聚乳酸，聚乳酸的分子量为50000。
结果检测
(1)降温效果检测
将上述实施例1-10和对比例1-4制备的淀降温材料制备成相应的加热不燃烧卷烟滤棒，滤棒包括降温材料段和醋纤段，将相应滤棒应用于加热不燃烧卷烟，检测降温材料两端的温度，记录相关温度差值，即为降温效果，其中降温材料段的长度为23mm，醋纤段长度为7mm。烟雾量采用减重法测试，利用ISO标准吸烟方法进行，即35ml/2s/30s。每支烟抽7口后计算抽吸前后的质量差，抽3支烟取平均值得到烟雾量值，并将各实施例的测试结果除以对比例5的结果，得到烟气量的相对值。
检测结果如表1所示：
表1
从上述表1的数据可以看出，本发明的淀粉基降温材料的降温效果均在70℃以上，具有较好的降温效果，从对比例中可以看出，单独的聚乳酸材料只能达到68℃左右的降温，无法实现本发明的强降温效果，其他不在本发明的各组分的保护范围之内的具体方案也无法达到本发明的降温值，可见本发明的技术方案具有显著的有益效果。
(2)抽吸感官评价
检测方法：
检测结果如表2所示：
表2
序号 抽吸感官评价
实施例1 8.5
实施例2 8.0
实施例3 8.5
实施例4 8.5
实施例5 8.0
实施例6 9.5
实施例7 9.0
实施例8 9.0
实施例9 9.0
实施例10 9.5
对比例1 7.0
对比例2 7.5
对比例3 7.5
对比例4 7.0
对比例5 7.5
从上述表2的数据可以看出，本发明的淀粉基降温材料的的抽吸感官评价均在8.0以上，可以有效降低对卷烟烟气中香气成分等的截留，保证抽吸时烟气中的香气物质含量，提升抽吸感官质量。从对比例中可以看出，单独的聚乳酸材料的抽吸评分只有7.5，无法实现本发明的效果，其他不在本发明的各组分的保护范围之内的具体方案也无法达到本发明的抽吸感官评分值，同样可见本发明的技术方案具有显著的有益效果。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种淀粉基降温材料，其特征在于，所述淀粉基降温材料由5.0～15.0份淀粉、0.2～5.0份相变材料、0.3～3.0份多元醇制备得到。
2.如权利要求1所述淀粉基降温材料，其特征在于，所述淀粉基降温材料由8.0～9.0份淀粉、0.5～1.0份相变材料、0.5～1.0份多元醇制备得到。
3.如权利要求1所述淀粉基降温材料，其特征在于，所述淀粉的粒径10μm～200μm。
4.如权利要求3所述淀粉基降温材料，其特征在于，所述淀粉的粒径10μm～100μmμm。
5.如权利要求3所述淀粉基降温材料，其特征在于，所述相变材料为聚乳酸，聚乳酸的分子量为10000～200000。
6.如权利要求5所述淀粉基降温材料，其特征在于，所述聚乳酸的分子量为15000～100000。
7.如权利要求5所述淀粉基降温材料，其特征在于，所述淀粉的粒径为20μm～80μm，聚乳酸的分子量为20000～80000。
8.如权利要求1所述淀粉基降温材料，其特征在于，所述多元醇为丙二醇和/或丙三醇。
9.权利要求1～8任意一项所述淀粉基降温材料在制备加热不燃烧卷烟滤棒中的应用。
10.一种加热燃烧卷烟滤棒，其特征在于，所述滤棒包括权利要求1～7任意一项淀粉基降温材料制备的淀粉基多通道单元。
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