CN112383978A - 一种红外加热复合材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种红外加热复合材料及其制备方法，所述红外加热复合材料包含天然矿物和无机粘结剂。经研究发现，本发明的红外加热复合材料采用天然矿物为原料，制备方法简单易行，价格便宜；并且该复合材料在1‑25μm波段范围内的发射率高，具有加热速度快，价格便宜，使用寿命长等特点。
Description
技术领域
本发明属于烟草加热材料技术领域，具体地，涉及一种可用于加热不燃烧烟草制品中的红外加热复合材料及其制备方法。
背景技术
加热不燃烧卷烟在生理感受、心理感知和吸食方式等方面最接近传统卷烟，是新型烟草发展的趋势之一。加热不燃烧卷烟是通过外部加热元件对烟草物质进行加热，烟丝或薄片只加热但不燃烧，烟支中的雾化介质、烟草中的香味成分和外加香物质通过加热产生烟雾，烟气中有害化学成分的释放量明显降低。
然而，目前采用的电加热器存在加热不均匀等问题，而红外辐射加热不需要传递介质，热传递效率高，在一定程度上可以穿透被加热体表面，实现物质内外同时加热。因此，采用红外加热是解决上述问题的重要思路之一。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中的电加热器存在加热不均匀的不足，提供一种更适于均匀加热不燃烧烟草制品的复合材料。本发明人发现，将本发明的红外加热复合材料施用于现有的电加热器表面以对烟草进行加热时，能够提高加热速率且加热均匀，从而基于该发现完成了本发明。
在一个方面，本发明提供了一种红外加热复合材料，其包含天然矿物和无机粘结剂。
在一个特定实施方式中，所述天然矿物与无机粘结剂的重量比为1：0.05-0.1。
在另一个特定实施方式中，所述无机粘结剂为膨润土、水玻璃、硅溶胶、铝溶胶或其组合。
在另一个特定实施方式中，所述天然矿物选自石英、赤铁矿、黑铜矿、硬水铝石、勃姆石、方解石、菱镁矿、白云石、菱锶矿、钙芒硝、明矾石、蓝晶石、锰铁榴石、钙铝榴石、钙铁榴石、铁橄榄石、绿帘石、斜黝帘石、褐帘石、黑柱石、方柱石、堇青石、镁电气石、锂辉石、蔷薇辉石、符山石、葡萄石、透闪石、角闪石、钠闪石、阳起石、正纤蛇纹石、叶蛇纹石和高岭石中的一种或多种。
在另一方面，本发明还提供了一种制备上述红外加热复合材料的方法，其包括以下步骤：(1)将一种或多种天然矿物混合后粉碎和球磨；(2)过筛以选取500-1000目的粉末；以及(3)向选取的粉末中加入无机粘结剂。
在一个特定实施方式中，所述天然矿物与无机粘结剂的重量比为1：0.05-0.1。
在另一个特定实施方式中，所述方法在步骤(3)中还包括向所述选取的粉末中加入水，所述天然矿物与水的重量比为1：0.1-0.15。
在另一个特定实施方式中，所述红外加热复合材料在1-25μm波段的红外发射率在0.834-0.920之间。
在又另一方面，本发明还提供了上述红外加热复合材料在制备加热不燃烧烟草制品的加热器中的用途。
在一个特定实施方式中，所述用途包括将所述红外加热复合材料施用于电加热器表面。
在另一个特定实施方式中，所述施用以表面涂覆的方式进行。
与现有技术相比，本发明的红外加热复合材料采用天然矿物为原料，制备方法简单易行，价格便宜；并且该复合材料在1-25μm波段范围内发射率高，具有加热速度快，价格便宜，使用寿命长等特点。
具体实施方式
以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
在一个方面，本发明提供了一种红外加热复合材料，其包含天然矿物和无机粘结剂。
本发明的红外加热复合材料是一种以天然矿物为有效成分而复合得到的材料，对于作为辅助成分的无机粘结剂的种类和用量的没有特别限制，可以为本领域中常规的无机粘结剂种类和用量。为了达到更好地粘结效果，在一个优选的实施方式中，所述天然矿物与膨润土的重量比可以为1：0.05-0.1，例如1：0.06、1：0.07、1：0.08或1：0.09；在另一个优选的实施方式中，所述无机粘结剂可以为膨润土、水玻璃、硅溶胶、铝溶胶或其组合，但不限于此。
根据本发明，所述天然矿物的种类包括但不限于目前已知的大部分甚至所有天然矿物的种类。例如，在一个优选的实施方式中，所述天然矿物可以选自石英、赤铁矿、黑铜矿、硬水铝石、勃姆石、方解石、菱镁矿、白云石、菱锶矿、钙芒硝、明矾石、蓝晶石、锰铁榴石、钙铝榴石、钙铁榴石、铁橄榄石、绿帘石、斜黝帘石、褐帘石、黑柱石、方柱石、堇青石、镁电气石、锂辉石、蔷薇辉石、符山石、葡萄石、透闪石、角闪石、钠闪石、阳起石、正纤蛇纹石、叶蛇纹石和高岭石中的一种或多种。
也就是说，本发明的天然矿物可以为上述天然矿物中的任一种或其任意组合，在较为优选的情况下，所述天然矿物为多种上述天然矿物的组合。在本发明的天然矿物包括多种天然矿物组分的情况下，多种天然矿物的各自重量占比可以根据需要或实际情况进行调整。
在另一方面，本发明还提供了一种制备上述红外加热复合材料的方法，其包括以下步骤：
(1)将一种或多种天然矿物混合后粉碎和球磨；
(2)过筛以选取500-1000目的粉末；以及
(3)向选取的粉末中加入无机粘结剂。
在上述制备方法中，对各原料的用量没有特别的限制，可以根据所期望的天然矿物和无机粘结剂的重量组成而变化。与本发明的红外加热复合材料的组成比例相似，在一个优选的实施方式中，所述天然矿物和无机粘结剂的重量比可以为1：0.05-0.1，例如1：0.06、1：0.07、1：0.08或1：0.09。
根据本发明，为了方便随后将本发明的红外加热复合材料通过例如涂覆或喷涂的方式施用于加热基体，可以在红外加热复合材料的制备过程中加入水，而水会在使用过程中随着电加热温度升高而挥发，使得涂层与基体结合稳定。因此，在一个优选的实施方式中，所述制备方法可以在步骤(3)中还包括向所述选取的粉末中加入水，更优选地，所述天然矿物与水的重量比为1：0.1-0.15，例如1：0.12。
对于上述制备方法中的粉碎和球磨等步骤，可以采用本领域常规的方法进行，为了不混淆本发明的主要发明点所在，这些步骤的具体操作方式在此不再赘述。
如前所述，通过本发明的制备方法得到的红外加热复合材料在1-25μm波段范围内发射率高。例如，在一个优选的实施方式中，所述红外加热复合材料在1-25μm波段的红外发射率可以在0.834-0.920之间，例如0.856、0.877或0.901等。
在另一方面，本发明还提供了上述红外加热复合材料在制备加热不燃烧烟草制品的加热器中的用途。
在实施上述用途时，可以包括将所述红外加热复合材料施用在电加热器表面，并且在一个优选的实施方式中，所述施用可以以表面涂覆的方式进行，进一步地，所述表面涂覆可以包括但不限于如热喷涂、超音速喷涂、固相扩散等表面处理工艺。通过该方法制得的加热不燃烧烟草制品的加热器可以快速且均匀地加热烟草，提高用户的满足感。
与现有技术相比，本发明的红外加热复合材料采用天然矿物为原料，制备方法简单易行，价格便宜；并且该复合材料在1-25μm波段范围内发射率高，具有加热速度快，价格便宜，使用寿命长等特点。
下面结合较佳实施例对本发明作进一步的详细说明，应当理解，较佳实施例是为了更好的理解本发明，不作为本发明的限定。
实施例1
选取5wt％石英、5wt％赤铁矿、5wt％黑铜矿、5wt％硬水铝石、5wt％勃姆石、5wt％方解石、5wt％菱镁矿、5wt％白云石、5wt％菱锶矿、5wt％钙芒硝、5wt％明矾石、5wt％蓝晶石、5wt％锰铁榴石、5wt％钙铝榴石、5wt％钙铁榴石、5wt％铁橄榄石、5wt％绿帘石、5wt％斜黝帘石、5wt％褐帘石和5wt％黑柱石作为天然矿物原料，将上述多种组分混合后粉碎和球磨；过筛以选取500-1000目的粉末；并且向选取的粉末中加入膨润土和水，其中所述天然矿物与膨润土和水的重量比为1：0.06：0.12；从而制得本发明的红外加热复合材料。
经测试，所得红外加热复合材料在1-25μm波段红外发射率为0.834。
实施例2
按照与实施例1相同的方式进行，不同的是，其中选取5wt％石英、5wt％赤铁矿、5wt％黑铜矿、10wt％硬水铝石、10wt％勃姆石、10wt％方解石、10wt％菱镁矿、15wt％白云石、15wt％菱锶矿和15wt％钙芒硝作为天然矿物原料。
经测试，所得红外加热复合材料在1-25μm波段红外发射率为0.862。
实施例3
按照与实施例1相同的方式进行，不同的是，其中选取3wt％石英、3wt％赤铁矿、2wt％黑铜矿、2wt％硬水铝石、3wt％勃姆石、3wt％方解石、3wt％菱镁矿、3wt％白云石、0.5wt％菱锶矿、5.5wt％钙芒硝、0.5wt％明矾石、0.5wt％蓝晶石、0.5wt％锰铁榴石、10wt％钙铝榴石、3wt％钙铁榴石、3.5wt％铁橄榄石、3wt％绿帘石、3wt％斜黝帘石、3wt％褐帘石、1wt％黑柱石、5wt％方柱石、3wt％堇青石、3wt％镁电气石、3wt％锂辉石、6wt％蔷薇辉石、0.5wt％符山石、2.5wt％葡萄石、3wt％透闪石、4wt％角闪石、4wt％钠闪石、1wt％阳起石、3wt％正纤蛇纹石、2wt％叶蛇纹石和4wt％高岭石作为天然矿物原料。
经测试，所得红外加热复合材料在1-25μm波段红外发射率为0.877。
实施例4
按照与实施例1相同的方式进行，不同的是，其中选取5wt％锂辉石、5wt％蔷薇辉石、5wt％符山石、5wt％葡萄石、5wt％透闪石、5wt％角闪石、5wt％钠闪石、5wt％阳起石、5wt％正纤蛇纹石、5wt％叶蛇纹石和50wt％高岭石作为天然矿物原料。
经测试，所得红外加热复合材料在1-25μm波段红外发射率为0.856。
实施例5
按照与实施例1相同的方式进行，不同的是，其中选取70wt％石英、1wt％赤铁矿、1wt％黑铜矿、1wt％硬水铝石、1wt％勃姆石、1wt％方解石、1wt％菱镁矿、1wt％白云石、0.5wt％菱锶矿、1wt％钙芒硝、0.5wt％明矾石、0.5wt％蓝晶石、0.5wt％锰铁榴石、1wt％钙铝榴石、1wt％钙铁榴石、1wt％铁橄榄石、1wt％绿帘石、1wt％斜黝帘石、1wt％褐帘石、1wt％黑柱石、0.5wt％方柱石、1wt％堇青石、1wt％镁电气石、1wt％锂辉石、1wt％蔷薇辉石、0.5wt％符山石、1wt％葡萄石、1wt％透闪石、1wt％角闪石、1wt％钠闪石、1wt％阳起石、1wt％正纤蛇纹石、1wt％叶蛇纹石和1wt％高岭石作为天然矿物原料。
经测试，所得红外加热复合材料在1-25μm波段红外发射率为0.848。
从实施例1-5的结果可以证实，本发明的红外加热复合材料在1-25μm波段红外发射率较高，具有加热速度快和加热均匀的优点，能够有效地满足加热不燃烧烟草制品的加热器的要求。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。
Claims (11)
1.一种红外加热复合材料，其包含天然矿物和无机粘结剂。
2.根据权利要求1所述的红外加热复合材料，其中，所述天然矿物与无机粘结剂的重量比为1：0.05-0.1。
3.根据权利要求1所述的红外加热复合材料，其中，所述无机粘结剂为膨润土、水玻璃、硅溶胶、铝溶胶或其组合。
4.根据权利要求1所述的红外加热复合材料，其中，所述天然矿物选自石英、赤铁矿、黑铜矿、硬水铝石、勃姆石、方解石、菱镁矿、白云石、菱锶矿、钙芒硝、明矾石、蓝晶石、锰铁榴石、钙铝榴石、钙铁榴石、铁橄榄石、绿帘石、斜黝帘石、褐帘石、黑柱石、方柱石、堇青石、镁电气石、锂辉石、蔷薇辉石、符山石、葡萄石、透闪石、角闪石、钠闪石、阳起石、正纤蛇纹石、叶蛇纹石和高岭石中的一种或多种。
5.一种制备根据权利要求1-4中任一项所述的红外加热复合材料的方法，其包括以下步骤：
(1)将一种或多种天然矿物混合后粉碎和球磨；
(2)过筛以选取500-1000目的粉末；以及
(3)向选取的粉末中加入无机粘结剂。
6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述天然矿物与无机粘结剂的重量比为1：0.05-0.1。
7.根据权利要求5所述的方法，其在步骤(3)中还包括向所述选取的粉末中加入水，所述天然矿物与水的重量比为1：0.1-0.15。
8.根据权利要求5-7中任一项所述的方法，其中，所述红外加热复合材料在1-25μm波段的红外发射率在0.834-0.920之间。
9.根据权利要求1-4中任一项所述的红外加热复合材料在制备加热不燃烧烟草制品的加热器中的用途。
10.根据权利要求9所述的用途，其包括将所述红外加热复合材料施用于电加热器表面。
11.根据权利要求10所述的用途，所述施用以表面涂覆的方式进行。
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