CN111378250A - 一种环氧树脂复合定形相变材料及其制备方法和应用 - Google Patents

一种环氧树脂复合定形相变材料及其制备方法和应用 Download PDF

Info

Publication number
CN111378250A
CN111378250A CN202010279157.8A CN202010279157A CN111378250A CN 111378250 A CN111378250 A CN 111378250A CN 202010279157 A CN202010279157 A CN 202010279157A CN 111378250 A CN111378250 A CN 111378250A
Authority
CN
China
Prior art keywords
epoxy resin
change material
composite shape
based composite
phase change
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202010279157.8A
Other languages
English (en)
Other versions
CN111378250B (zh
Inventor
缪建文
李敏敏
宋国华
王燕
夏杰
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nantong University
Original Assignee
Nantong University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nantong University filed Critical Nantong University
Priority to CN202010279157.8A priority Critical patent/CN111378250B/zh
Publication of CN111378250A publication Critical patent/CN111378250A/zh
Priority to PCT/CN2020/100976 priority patent/WO2021036533A1/zh
Priority to ZA2021/01550A priority patent/ZA202101550B/en
Application granted granted Critical
Publication of CN111378250B publication Critical patent/CN111378250B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K13/00—Use of mixtures of ingredients not covered by one single of the preceding main groups, each of these compounds being essential
    • C08K13/02—Organic and inorganic ingredients
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A24—TOBACCO; CIGARS; CIGARETTES; SIMULATED SMOKING DEVICES; SMOKERS' REQUISITES
    • A24D—CIGARS; CIGARETTES; TOBACCO SMOKE FILTERS; MOUTHPIECES FOR CIGARS OR CIGARETTES; MANUFACTURE OF TOBACCO SMOKE FILTERS OR MOUTHPIECES
    • A24D1/00—Cigars; Cigarettes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/02—Elements
    • C08K3/04—Carbon
    • C08K3/041—Carbon nanotubes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/02—Elements
    • C08K3/08—Metals
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K5/00—Use of organic ingredients
    • C08K5/04—Oxygen-containing compounds
    • C08K5/10—Esters; Ether-esters
    • C08K5/101—Esters; Ether-esters of monocarboxylic acids
    • C08K5/103—Esters; Ether-esters of monocarboxylic acids with polyalcohols
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K5/00—Heat-transfer, heat-exchange or heat-storage materials, e.g. refrigerants; Materials for the production of heat or cold by chemical reactions other than by combustion
    • C09K5/02—Materials undergoing a change of physical state when used
    • C09K5/06—Materials undergoing a change of physical state when used the change of state being from liquid to solid or vice versa
    • C09K5/063—Materials absorbing or liberating heat during crystallisation; Heat storage materials
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/02—Elements
    • C08K3/08—Metals
    • C08K2003/0806—Silver
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/02—Elements
    • C08K3/08—Metals
    • C08K2003/085—Copper

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Epoxy Resins (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)

Abstract

本发明公开了一种环氧树脂基复合定形相变材料及其制备方法和应用；所述环氧树脂基复合定形相变材料由质量分数为40～55%环氧树脂固化物、45～60%相变材料和0～10%导热材料通过浇铸成型法制备得到，固化剂占环氧树脂固化物33～36%；由于相变材料与环氧树脂良好的相容性及环氧树脂固化完全后形成的带三维交联网络结构的聚合物基体，使之具有优良的耐高温性能，呈现固‑固相变的特征以及易于加工制备的特点；相变材料由结晶态到无定形态的相转变，使材料实现吸热储能的功能；导热材料的加入，提高了复合定形相变材料的导热性能和定形性能。环氧树脂基复合定形相变材料以颗粒的形式装填进iQOS配套烟支降温段，可显著降低前一至三口滤嘴端烟气温度。

Description

一种环氧树脂复合定形相变材料及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及加热不燃烧卷烟降温材料技术领域，尤其是一种降低加热不燃烧卷烟烟气温度的环氧树脂基复合定形相变材料及其制备方法和应用。
背景技术
以iQOS为代表的加热不燃烧卷烟(HNB)，通过加热烟草产生风味气体，抽吸过程中不经燃烧、无明火、无烟灰、无焦油、无二手烟危害、低尼古丁含量，加之真实的抽吸体验，备受广大吸烟者喜爱。目前，iQOS加热不燃烧卷烟产品的配套烟支采用聚拢、褶皱的聚乳酸薄膜片添加至降温段进行降温，但前几口烟气温度仍然偏高(54～60℃)，存在抽吸过热现象，极大影响了用户的抽吸体验。并且以菲莫国际为代表的烟草行业大多研究例如聚乳酸(PLA)类淀粉基生物降解材料，将定形相变材料(FSPCMs)应用到烟草领域中的研究还较少。因此降低加热不燃烧卷烟烟气温度是新型烟草技术的难点，无毒无害定形相变材料的制备是技术应用的关键。
发明内容
发明目的：本发明是为了克服现有技术的不足，提供一种原料无毒无害，制备工艺简单、制备过程无污染且易于工业化生产，降低加热不燃烧卷烟烟气温度效果显著的环氧树脂基复合定形相变材料颗粒。
技术方案：本发明通过下述技术方案实现：一种环氧树脂基复合定形相变材料，所述环氧树脂基复合定形相变材料按质量百分比由以下原料通过浇铸成型法制备得到：环氧树脂固化物40～55wt％；相变材料45～60wt％；表面活性剂0～5mL；导热材料0～10wt％。
进一步的，所述相变材料为乙二醇硬脂酸双酯(EGDS)，所述EGDS的纯度高于85wt％。
进一步的，所述导热材料为铜粉、银粉和多壁碳纳米管，所述铜粉的粒径为600目，所述银粉的粒径为200目，所述多壁碳纳米管的纯度高于95wt％。
所述的环氧树脂基复合定形相变材料的制备方法，采用浇铸成型法制备环氧树脂基复合定形相变材料，具体操作方法如下：
(1)在65℃水浴下，将EGDS溶于十二烷基苯磺酸钠(SBDS)的乙醇溶液；基于EGDS/EP的质量百分比加入一定质量的导热材料；待其分散均匀后，进一步的加入一定质量的环氧树脂搅拌30min。
(2)基于EP的添加量，按质量比为3:1的比例，加入固化剂搅拌至混合物进入凝胶状的固化相；
(3)趁热将混合物浇铸在锡纸模具中，冷却成型后移至表面皿并放于50℃烘箱内下固化48h；固化后的目标产物冷却至室温，得到EGDS/EP复合定形相变材料；
(4)将制得的材料直接粉碎后过筛，得到具有一定直径的环氧树脂基复合定形相变材料颗粒。
进一步的，所述的环氧树脂基复合定形相变材料制备方法简单，直接将EGDS溶于EP后加入固化剂固化即可，并且无需使用脱模剂，成型后可直接粉碎成颗粒，颗粒大小为10～20目。
进一步的，所述的环氧树脂基复合定形相变材料在保持较高相变焓的同时，耐高温和定形性能较好，能在130℃保持形态稳定且无泄漏。
一种所述的环氧树脂基复合定形相变材料的应用，将环氧树脂基复合定形相变材料颗粒添加至加热不燃烧卷烟iQOS滤嘴的降温段中；所述降温段的包含两个部分：分别为多孔材料降温段和相变材料降温段两部分。如图7所示，在靠近中空醋纤段的降温段内添加具有一定孔隙率的多孔材料起预冷、填充及调节吸阻的作用；环氧树脂基复合定形相变颗粒的添加位置在多孔材料和过滤嘴之间的降温段内。
进一步的，所述的环氧树脂基复合定形相变颗粒的应用，所述的多孔材料可以为多孔高分子材料和多孔泡沫金属材料，包括但不仅限于多孔聚氨酯、海绵、泡沫铜、泡沫铝及泡沫银等。所述的多孔材料孔隙率为30PPI～95PPI。
进一步的，所述的环氧树脂基复合定形相变颗粒的应用，所述的多孔材料的添加厚度为0～1.8cm，装烟吸阻为0.5～0.62kPa，接近于iQOS加热不燃烧卷烟烟支吸阻。
有益效果：由于固化完全后的环氧树脂(EP)可以形成带三维交联网络结构的聚合物基体，本发明的环氧树脂基复合定形相变材料呈现出优良的耐高温性能及固-固相变的特征；相变材料结晶态到无定形态的相转变，使材料实现吸热储能的功能；导热材料的加入，提高了复合定形相变材料的导热性能和定形性能。本发明的环氧树脂基复合定形相变材料装烟吸阻近似于iQOS配套烟支，可显著降低前一至三口滤嘴端烟气温度，第一口烟气温度最好可降至46℃，同比iQOS配套烟支相比第一口滤嘴端烟气温度降低量可达8℃以上。
附图说明
图1为环氧树脂基FSPCMs的泄漏测试；
图2为导热增强型环氧树脂基复合FSPCMs的泄漏测试；
图3为EGDS/EP/Ag复合FSPCMs的泄漏测试；
图4为EGDS/EP/MWNTs复合FSPCMs的泄漏测试；
图5为EGDS/EP复合FSPCMs的红外光谱图；
图6为环氧树脂基复合FSPCMs的DSC图；
图7为相变材料颗粒在加热不燃烧卷烟中的装填方式；
图8为EGDS/EP/Ag复合FSPCMs的升温测试图；
图9为EGDS/EP/MNWTs复合FSPCMs的升温测试图；
图10为添加10wt％的不同导热材料的环氧树脂基复合FSPCMs的升温测试对比图。
具体实施方式
本发明的降低加热不燃烧卷烟烟气温度的环氧树脂基复合定形相变材料，所述环氧树脂基复合定形相变材料按质量百分比由以下原料通过浇铸成型法制备得到：环氧树脂固化物40～55wt％；相变材料45～60wt％；表面活性剂0～5mL；导热材料0～10wt％。
其中，所述相变材料为乙二醇硬脂酸双酯(EGDS)，所述EGDS的纯高于85wt％。所述导热材料为铜粉、银粉和多壁碳纳米管，所述铜粉的粒径为600目，所述银粉的粒径为200目，所述多壁碳纳米管的纯度高于95wt％。
所述的环氧树脂基复合定形相变材料的制备方法，采用浇铸成型法制备环氧树脂基复合定形相变材料，具体操作方法如下：
(1)在65℃水浴下，将EGDS溶于十二烷基苯磺酸钠(SBDS)的乙醇溶液。基于EGDS/EP的质量百分比加入一定质量的导热材料；待其分散均匀后，进一步的加入一定质量的环氧树脂搅拌30min；
(2)基于EP的添加量，按质量比为3:1的比例，加入固化剂搅拌至混合物进入凝胶状的固化相；
(3)趁热将混合物浇铸在锡纸模具中，冷却成型后移至表面皿并放于50℃烘箱内下固化48h；固化后的目标产物冷却至室温，得到EGDS/EP复合定形相变材料；
(4)将制得的材料直接粉碎后过筛，得到具有一定直径的环氧树脂基复合定形相变材料颗粒。
本发明制备工艺简单、制备过程无污染且易于工业化生产，环氧树脂与制得的环氧树脂基复合定形相变材料均无毒无害。
本发明制备出的环氧树脂基复合定形相变材料为颗粒状，颗粒大小为10～20目；环氧树脂基复合定形相变材料在保持较高相变焓的同时，耐高温和定形性能较好，能在130℃保持形态稳定且无泄漏。
所述环氧树脂基复合定形相变颗粒的应用为：将环氧树脂基复合定形相变颗粒添加至加热不燃烧卷烟iQOS滤嘴的降温段中；所述降温段的包含两个部分：分别为多孔材料降温段和相变材料降温段两部分；在靠近中空醋纤段的降温段内添加具有一定孔隙率的多孔材料起预冷、填充及调节吸阻的作用；环氧树脂基复合定形相变颗粒的添加位置在多孔材料和过滤嘴之间的降温段内；所述的多孔材料可以为多孔高分子材料和多孔泡沫金属材料，包括但不仅限于多孔聚氨酯、海绵、泡沫铜、泡沫铝及泡沫银等；多孔材料的孔隙率为30PPI～95PPI，添加厚度为0～1.8cm，装烟吸阻为0.5～0.62kPa，接近于iQOS加热不燃烧卷烟烟支吸阻。
本发明中，相变材料EGDS为药品级原料。固化后的环氧树脂及环氧树脂基复合定形相变均无毒无害。
实施例1
EGDS/EP复合定形相变材料颗粒的制备
在65℃水浴下，将16.26g的EGDS添加至100mL圆底烧瓶中，并加入5mL质量分数为0.5％的十二烷基苯磺酸钠(SBDS)乙醇溶液使其均匀溶解后加10g环氧树脂搅拌30min。基于EP质量百分比，按质量比为3:1的比例，加入3.3g固化剂，继续搅拌约20min至混合物进入凝胶状的固化相后，趁热将混合物浇铸在锡纸模具中，冷却成型后移至表面皿并放于50℃烘箱内下固化48h。固化后的目标产物冷却至室温，得到质量比55:45的EGDS/EP复合定形相变材料。将制得的材料粉碎后过10～20筛网，得到EGDS/EP定形相变材料的10～20目颗粒。
EGDS/EP复合定形相变材料颗粒的应用：将10～20目样品颗粒装入iQOS烟支内，并取5支卷烟放入Y450AKC01型吸阻分选仪中测得平均吸阻。将装有相变颗粒的加热不燃烧卷烟置于S45000601型吸烟机中进行模拟吸烟测试，用热电偶测量并记录滤嘴端温度。10～20目的EGDS/EP复合定形相变材料颗粒可将滤嘴端第一口烟气温度由对照样iQOS加热不燃烧卷烟产品的54.7℃降至46.7℃，且整体降温效果均比对照样好。
实施例2
EGDS/EP/Ag复合定形相变材料颗粒的制备
在65℃水浴下，将16.26g的EGDS添加至100mL烧瓶中，并加入5mL质量分数为0.5％的SBDS乙醇溶液使其均匀溶解后，基于EGDS/EP的质量百分比分别加入5wt％的银粉。待其分散均匀后，加10g环氧树脂搅拌30min。基于EP质量百分比，按质量比为3:1的比例，加入3.3g固化剂，继续搅拌约20min至混合物进入凝胶状的固化相后，趁热将混合物浇铸在锡纸模具中，冷却成型后移至表面皿并放于50℃烘箱内下固化48h。固化后的目标产物冷却至室温，得到导热增强型EGDS/EP/Ag复合定形相变材料。将制得的材料粉碎过10～20筛网，得到EGDS/EP/Cu复合FSPCMs的10～20目颗粒。
EGDS/EP/Ag复合定形相变材料颗粒：测试方法同实施例1；10～20目的EGDS/EP/Ag复合定形相变材料颗粒可将滤嘴端第一口烟气温度由对照样iQOS加热不燃烧卷烟产品的54.7℃降至46.3℃，且吸阻为0.54kPa，前4口降温效果显著优于iQOS空白样。
实施例3
EGDS/EP/MNWTs复合定形相变材料复合定形相变材料颗粒的制备
实施方法同具体实施例2，仅将导热材料的银粉替换为多壁碳纳米管。
EGDS/EP/MNWTs复合定形相变材料颗粒的应用：测试方法同实施例1；10～20目的EGDS/EP/MNWTs复合定形相变材料颗粒可将滤嘴端第一口烟气温度由对照样iQOS加热不燃烧卷烟产品的54.7℃降至46℃，同比iQOS配套烟支相比第一口滤嘴端烟气温度降低量达8.8℃。
本发明的泄露测试如下：图1为环氧树脂基定形相变材料在泄漏测试过程中的照片。图1a、b、c、d分别为质量比为60:40、55:45、50:50、45:55的EGDS/EP定形相变材料。从照片中可以观察到，在温度升高过程中，质量比为60:40、45:55、50:50、55:45的EGDS/EP定形相变材料依次出现泄漏现象，并且在100℃时，质量比为55:45的EGDS/EP定形相变材料仍能保持形态稳定，约108℃左右开始泄漏，而此时其它材料都出现了一定程度的泄漏现象。这说明质量比为55:45的EGDS/EP定形相变材料的耐高温效果较好，热稳定性较高。
图2为导热增强型环氧树脂基复合定形相变材料的泄漏测试照片。实验变量仅为添加导热材料的种类，基于质量比为55:45的EGDS/EP定形相变材料，导热材料添加量为10wt％。图2a、b、c分别添加了铜粉、银粉和多壁碳纳米管的导热增强型环氧树脂基复合定形相变材料。在温度持续升高过程中，图2a、b、c这三组复合定形相变材料依次发生不同程度的融化现象。并且在图中可以直观看出时，定形效果排序为：EGDS/EP/MNWTs＞EGDS/EP/Ag＞EGDS/EP/Cu。因此，尽管这三种复合定形相变材料在相变温度下均能保持形态稳定，但添加了MNWTs的导热增强型环氧树脂基复合定形相变材料为优选，其次为添加银粉的复合定形相变材料。
图3为EGDS/EP/Ag复合定形相变材料的泄漏测试照片。实验变量仅为导热材料银粉的添加量。同样为基于质量比为55:45的EGDS/EP定形相变材料，图3a、b、c分别为添加了1、3、5wt％银粉的EGDS/EP/Ag复合FSPCMs。并且从照片中可以直观观察到，在温度持续升高过程中，添加5wt％银粉的EGDS/EP/Ag在超出相变温度50℃以上出现泄漏现象。因此，尽管这三种复合定形相变材料在70℃下均能保持形态稳定，添加量为5wt％银粉的导热增强型环氧树脂基复合定形相变材料为最优选。
图4为EGDS/EP/MNWTs复合定形相变材料的泄漏测试照片。实验变量仅为导热材料MNWTs的添加量。同样基于质量比为55:45的EGDS/EP定形相变材料，图4a、b、c分别为添加了1wt％、3wt％、5wt％的MNWTs的EGDS/EP/MNWTs复合定形相变材料。并且对比图3可以发现，整体的添加MNWTs的复合FSPCMs耐高温性能均优于添加银粉的复合FSPCMs，同样对比EGDS65℃的相变温度，添加5wt％的MNWTs的复合FSPCMs在超出EGDS相变温度70℃以上才出现泄漏现象。因此，添加量为5wt％的MNWTs的导热增强型环氧树脂基复合FSPCMs为最优选。
本发明的红外吸收光谱测定如下：图5为质量比为55:45的EGDS/EP定形相变材料的红外光谱图。从图中可以看出，固化后的环氧树脂在1620cm-1，1509cm-1和1457cm-1处为EP中C＝C键的振动峰。1112cm-1处的峰是由于EP环氧基团开环后的C-O-C伸缩振动引起。在所有红外光谱图中，同时在2850cm-1和2918cm-1处出现甲基和亚甲基的不对称伸缩振动吸收峰，这是由于EP固化剂中的聚醚氨的特征峰。EGDS在1178cm-1处为C-O-C的反对称伸缩振动峰，1741cm-1处为羰基的伸缩振动峰。在图5中可以观察到所有EGDS和EP的特征峰并且没有明显的新峰出现，这些表明在EGDS和EP之间是纯物理缠结交联。
本发明的差示扫描量热仪(DSC)分析如图6所示，具体数据整理于表1。
表1样品的焓变分析
Figure BDA0002445907710000091
本发明的导热性能测试如下：依次对质量比为55:45的EGDS/EP定形相变材料、添加了1wt％、3wt％、5wt％和10wt％银粉的EGDS/EP/Ag复合FSPCMs进行升温测试，比较各样品的导热性能。由图8可以看出，升温至70℃，未添加银粉的EGDS/EP定形相变材料耗时约为223秒，添加了1wt％、3wt％、5wt％和10wt％银粉的样品耗时分别为212、199、182和140秒，升温时间降低4.9％、10.8％、18.4％和37.2％。因此可以得出结论：添加0～10wt％银粉时，银粉含量越高，导热增强型环氧树脂基复合FSPCMs的导热性能越好。
分别对质量比为55:45的EGDS/EP定形相变材料、添加了1wt％、3wt％、5wt％和10wt％的MNWTs的EGDS/EP/MNWTs复合FSPCMs进行升温测试。测试结果如图9所示，升温至70℃，未添加MNWTs的EGDS/EP定形相变材料耗时约为223秒，添加了1wt％、3wt％、5wt％和10wt％的MNWTs的样品耗时分别为206、198、176和153秒，升温耗时降低7.6％、11.2％、21.1％和31.4％。可以得出结论：添加0～10wt％的MNWTs时，MNWTs含量越高，导热增强型环氧树脂基复合FSPCMs的导热性能越好。
图10为添加不同导热材料的环氧树脂基复合FSPCMs的升温测试对比图。从图中可以看出，在升温测试中，添加MNWTs和银粉的样品升温曲线近乎重叠，导热效果均优于添加铜粉的环氧树脂基复合FSPCMs。因此，添加银粉和多壁碳纳米管的环氧树脂基复合FSPCMs导热效果更好，可以更快地吸收或释放潜热。
本发明的装烟及吸阻测试如下：将样品颗粒装入iQOS烟支内，记录海绵长度以及装烟质量，并将5支卷烟放入Y450AKC01型吸阻分选仪中测得吸阻，详细数据记录如下表2所示。
表2样品10～20目颗粒的吸阻、海绵长度及装烟质量
Figure BDA0002445907710000101
本发明的模拟吸烟机降温测试如下：采用菲莫国际生产的iQOS加热不燃烧卷烟作为空白样，并将iQOS中聚乳酸薄膜片替换为不同长度海绵样作对照样进行对比。表3为10～20目样品颗粒模拟吸烟机前三口降温测试数据。
表3样品10～20目颗粒降温测试前三口滤嘴端温度
Figure BDA0002445907710000102
本发明的环氧树脂基复合定形相变材料因具有三维空间网络结构和优良的机械性能的环氧树脂而呈现出优良的热稳定性以及固-固相变的特征；相变材料EGDS从结晶态到无定形态的相转变，使材料实现吸热储能的功能；导热材料的加入，提高材料的导热性能和定形性能。本发明的环氧树脂基复合定形相变材料装烟吸阻近似于iQOS配套烟支，可显著降低前一至三口滤嘴端烟气温度，第一口烟气温度最好可降至46℃，同比iQOS配套烟支相比第一口滤嘴端烟气温度降低量可达8℃以上。

Claims (10)

1.一种环氧树脂基复合定形相变材料，其特征在于：所述环氧树脂基复合定形相变材料按质量百分比由以下原料通过浇铸成型法制备得到：环氧树脂固化物40～55wt%；相变材料45～60wt%；表面活性剂0～5mL；基于环氧树脂定形相变材料，导热材料占比0～10wt%；
在所述的环氧树脂固化物中，固化剂为聚醚氨，占环氧树脂固化物33～36wt%。
2.根据权利要求1所述的环氧树脂基复合定形相变材料，其特征在于：所述相变材料为乙二醇硬脂酸双酯（EGDS），纯度≥85wt%。
3.根据权利要求1或2所述的环氧树脂基复合定形相变材料，其特征在于：所述表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠（SDBS）的乙醇溶液，含量为0.5wt%。
4.根据权利要求1-3中任意一项所述的环氧树脂基复合定形相变材料，其特征在于：所述导热材料为铜粉、银粉和多壁碳纳米管，所述铜粉的粒径为600目，所述银粉的粒径为200目，所述多壁碳纳米管的纯度高于95wt%。
5.一种根据权利要求1-4任意一项所述的环氧树脂基复合定形相变材料的制备方法，其特征在于：采用浇铸成型法制备环氧树脂基复合定形相变材料，具体操作方法如下：
（1）在65℃水浴下，将EGDS溶于十二烷基苯磺酸钠（SBDS）的乙醇溶液，基于EGDS/EP的质量百分比加入一定质量的导热材料；待其分散均匀后，进一步的加入一定质量的环氧树脂搅拌30min；
（2）基于EP的添加量，按质量比为3:1的比例，加入固化剂搅拌至混合物进入凝胶状的固化相；
（3）趁热将混合物浇铸在锡纸模具中，冷却成型后移至表面皿并置于50℃烘箱内固化48h；固化后的目标产物冷却至室温，得到EGDS/EP复合定形相变材料；
（4）将制得的材料直接粉碎后过筛，得到具有一定直径的环氧树脂基复合定形相变材料颗粒。
6.根据权利要求5所述的环氧树脂基复合定形相变材料的制备方法，其特征在于：所述的环氧树脂基复合定形相变材料制备方法简单，直接将EGDS溶于EP后加入固化剂固化即可，并且无需使用脱模剂，成型后可直接粉碎成颗粒，颗粒大小为10～20目。
7.根据权利要求6所述的环氧树脂基复合定形相变材料的制备方法，其特征在于：所述的环氧树脂基复合定形相变材料在保持较高相变焓的同时，耐高温和定形性能较好，能在130℃以上保持形态稳定且无泄漏。
8.一种根据权利要求1所述的环氧树脂基复合定形相变材料的应用，其特征在于：将环氧树脂基复合定形相变材料颗粒添加至加热不燃烧卷烟iQOS滤嘴的降温段中；所述降温段的包含两个部分：分别为多孔材料降温段和相变材料降温段两部分；在靠近中空醋纤段的降温段内添加具有一定孔隙率的多孔材料起预冷、填充及调节吸阻的作用；环氧树脂基复合定形相变颗粒的添加位置在多孔材料和过滤嘴之间的降温段内。
9.根据权利要求8所述的环氧树脂基复合定形相变颗粒的应用，其特征在于：所述多孔材料为多孔高分子材料和多孔泡沫金属材料，包括但不仅限于多孔聚氨酯、海绵、泡沫铜、泡沫铝及泡沫银；所述多孔材料孔隙率为30PPI～95PPI。
10.根据权利要求9所述的环氧树脂基复合定形相变颗粒的应用，其特征在于：所述多孔材料的添加厚度为0～1.8cm，装烟吸阻为0.5～0.62kPa，接近于iQOS加热不燃烧卷烟的烟支吸阻。
CN202010279157.8A 2020-04-10 2020-04-10 一种环氧树脂复合定形相变材料及其制备方法和应用 Active CN111378250B (zh)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010279157.8A CN111378250B (zh) 2020-04-10 2020-04-10 一种环氧树脂复合定形相变材料及其制备方法和应用
PCT/CN2020/100976 WO2021036533A1 (zh) 2020-04-10 2020-07-09 一种环氧树脂复合定形相变材料及其制备方法和应用
ZA2021/01550A ZA202101550B (en) 2020-04-10 2021-03-08 Epoxy resin composite form-stable phase change material, preparation method therefor, and application

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010279157.8A CN111378250B (zh) 2020-04-10 2020-04-10 一种环氧树脂复合定形相变材料及其制备方法和应用

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN111378250A true CN111378250A (zh) 2020-07-07
CN111378250B CN111378250B (zh) 2022-05-03

Family

ID=71220124

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010279157.8A Active CN111378250B (zh) 2020-04-10 2020-04-10 一种环氧树脂复合定形相变材料及其制备方法和应用

Country Status (3)

Country Link
CN (1) CN111378250B (zh)
WO (1) WO2021036533A1 (zh)
ZA (1) ZA202101550B (zh)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021036533A1 (zh) * 2020-04-10 2021-03-04 南通大学 一种环氧树脂复合定形相变材料及其制备方法和应用
CN113174238A (zh) * 2021-04-13 2021-07-27 深圳市康吸科技有限公司 一种快速降低电子烟烟气温度的复合相变材料及其制备方法、电子烟
CN114058190A (zh) * 2020-08-04 2022-02-18 中国科学院大连化学物理研究所 一种可控结晶的定形环氧相变材料及其制备方法
CN115849796A (zh) * 2022-12-16 2023-03-28 南京能娃新型材料科技有限公司 一种防水型保温砂浆及其制备工艺
WO2024000274A1 (zh) * 2022-06-29 2024-01-04 浙江大学 双相透明的相变材料及其制备方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101230256A (zh) * 2008-01-04 2008-07-30 华南理工大学 聚乙二醇与环氧树脂定形复合相变材料的制备方法
CN107531608A (zh) * 2015-01-26 2018-01-02 特伦特大学 用可再生相变材料储存潜热
WO2018026556A2 (en) * 2016-08-05 2018-02-08 3M Innovative Properties Company Heat-dissipating resin composition, cured product thereof, and method of using same
CN108143004A (zh) * 2017-12-22 2018-06-12 安徽中烟工业有限责任公司 一种加热不燃烧卷烟烟气降温材料及其应用

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104449586B (zh) * 2014-11-06 2017-06-06 湖南中烟工业有限责任公司 一种可调控卷烟滤嘴烟气温度的有机/无机复合相变材料及其制备方法和应用
JP6516509B2 (ja) * 2015-03-02 2019-05-22 株式会社トクヤマ 六方晶窒化ホウ素粉末及びその製造方法
CN111378250B (zh) * 2020-04-10 2022-05-03 南通大学 一种环氧树脂复合定形相变材料及其制备方法和应用

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101230256A (zh) * 2008-01-04 2008-07-30 华南理工大学 聚乙二醇与环氧树脂定形复合相变材料的制备方法
CN107531608A (zh) * 2015-01-26 2018-01-02 特伦特大学 用可再生相变材料储存潜热
WO2018026556A2 (en) * 2016-08-05 2018-02-08 3M Innovative Properties Company Heat-dissipating resin composition, cured product thereof, and method of using same
CN108143004A (zh) * 2017-12-22 2018-06-12 安徽中烟工业有限责任公司 一种加热不燃烧卷烟烟气降温材料及其应用

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021036533A1 (zh) * 2020-04-10 2021-03-04 南通大学 一种环氧树脂复合定形相变材料及其制备方法和应用
CN114058190A (zh) * 2020-08-04 2022-02-18 中国科学院大连化学物理研究所 一种可控结晶的定形环氧相变材料及其制备方法
CN113174238A (zh) * 2021-04-13 2021-07-27 深圳市康吸科技有限公司 一种快速降低电子烟烟气温度的复合相变材料及其制备方法、电子烟
CN113174238B (zh) * 2021-04-13 2021-11-16 深圳市康吸科技有限公司 一种快速降低电子烟烟气温度的复合相变材料及其制备方法、电子烟
WO2024000274A1 (zh) * 2022-06-29 2024-01-04 浙江大学 双相透明的相变材料及其制备方法
CN115849796A (zh) * 2022-12-16 2023-03-28 南京能娃新型材料科技有限公司 一种防水型保温砂浆及其制备工艺
CN115849796B (zh) * 2022-12-16 2023-11-14 南京能娃新型材料科技有限公司 一种防水型保温砂浆及其制备工艺

Also Published As

Publication number Publication date
ZA202101550B (en) 2022-04-28
CN111378250B (zh) 2022-05-03
WO2021036533A1 (zh) 2021-03-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN111378250B (zh) 一种环氧树脂复合定形相变材料及其制备方法和应用
CN111218099A (zh) 一种二醋酸纤维素复合定型相变材料及其制备方法和应用
CN109419043B (zh) 一种用于加热不燃烧烟草制品的抽吸材料
KR102430596B1 (ko) 일체로 성형된 가열-비연소 발연 제품 및 그 제조 방법
US5178167A (en) Carbonaceous composition for fuel elements of smoking articles and method of modifying the burning characteristics thereof
CN109763185A (zh) 一种用于卷烟降温滤段中空聚乳酸纤维及其制备方法
CN113974203B (zh) 一种加热不燃烧发烟烟弹及其制备方法
JP2022512063A (ja) タバコ構成要素含有剤を含有する造形発泡体の形成方法
CN112438429A (zh) 一种降温滤棒、制备方法及其应用
JPH07313871A (ja) 改良された濾過材
CN108835710A (zh) 一种烟气温度可控、低温不燃烧的香烟过滤嘴棒及其制备方法
CN111789285A (zh) 一种聚乳酸降温改性丝束滤棒的制备方法
CN114766715A (zh) 一种相变点可控的加热卷烟用增香降温颗粒及其制备方法
CN111944493B (zh) 一种降低卷烟烟气温度的复合相变材料及其制备方法与应用
CN111548772A (zh) 一种多壁碳纳米管复合定形相变材料及其制备方法和应用
JP3232586U (ja) 加熱非燃焼植物加熱棒スモークボム構造
CA3210836A1 (en) Tobacco material comprising flavor material and method of preparing the same
CN112841702A (zh) 一种加热不燃烧烟草棒及其制备方法
CN113367384A (zh) 一种用于加热不燃烧型卷烟的可降解凝胶膜滤棒制备方法
CN111345497A (zh) 具有CO特异吸附能力的亚铜离子基MOFs-凝胶复合材料及其应用于卷烟滤棒
JP3230454U (ja) 加熱非燃焼カートリッジの代わりに用いる加熱非燃焼植物加熱棒
CN113057362A (zh) 一种沉香型加热不燃烧颗粒型烟芯材料及其制备方法
CN212728785U (zh) 一种加热不燃烧卷烟降温单元
CN116326822A (zh) 一种卷烟烟气降温材料及其制备方法和应用
CN118285558A (zh) 一种可降低卷烟烟气温度的生物降解型滤棒及其制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant