CN114411412A - 一种改性棉及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明属于棉花改性技术领域。本发明提供了一种改性棉，将正硅酸乙酯、无水乙醇、氨水和棉花混合，将正硅酸乙酯水解制备纳米二氧化硅，大量的纳米二氧化硅负载在棉花上，得到了中间棉；将蛭石和石墨纤维进行研磨，石墨纤维填充进蛭石的孔隙中，得到石墨纤维改性的蛭石；将中间棉、改性蛭石和偶联剂混合，纳米二氧化硅和棉花上的羟基可以通过偶联剂与改性蛭石相结合，将含有石墨纤维的蛭石负载到棉花上；蛭石中的石墨纤维可以快速的吸收烟油，并将烟油储存在片层结构中，实现了导油和储油的目的。本发明还提供了所述改性棉的制备方法，方法简单，工艺要求低，适合大规模的制备。
Description
技术领域
本发明涉及棉花改性技术领域，尤其涉及一种改性棉及其制备方法和应用。
背景技术
近年来电子烟作为一种新型电子产品在市场推广开来。电子烟的原理是通过加热烟油，将烟油变成蒸汽后产生烟雾的效果。在电子烟中，雾化器是重要的器件，烟油通过导油材料富集在加热丝附近，经过进一步的加热后来达到雾化的目的。现有的导油棉多采用普通的脱脂棉或纤维制成，对于烟油的吸附效果不好，烟油无法充满导油棉；液罐中烟油减少时，导油棉中的烟油又会回流到液罐中，此时加热丝工作后，会干烧导油棉产生焦糊味道。因此如何提高导油棉的吸油和储油性，成为了亟需解决的问题。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中的缺陷，提供一种改性棉及其制备方法和应用。
为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
本发明提供了一种改性棉的制备方法，包含下列步骤：
(1)将正硅酸乙酯、无水乙醇、氨水和棉花混合，得到中间棉；
(2)将蛭石和石墨纤维混合，得到改性蛭石；
(3)将中间棉、改性蛭石、偶联剂和水混合，即得所述改性棉。
作为优选，所述步骤(1)中氨水的质量分数为15～20％，所述正硅酸乙酯和氨水的体积比为1：0.2～0.5。
作为优选，所述步骤(1)中正硅酸乙酯和无水乙醇的体积比为1：12～15，所述正硅酸乙酯和棉花的体积质量比为1mL：5～6g。
作为优选，所述步骤(1)中混合在搅拌状态下进行，所述搅拌的转速为200～300rpm，所述搅拌的温度为70～80℃，所述搅拌的时间为0.5～1h。
作为优选，所述步骤(2)中蛭石和石墨纤维的质量比为1：0.3～0.5；
所述蛭石和步骤(1)中棉花的质量比为0.2～0.3：1。
作为优选，所述步骤(2)中混合的方式为研磨，所述研磨的转速为600～800rpm，所述研磨的时间为2～4h。
作为优选，所述步骤(3)中偶联剂和步骤(1)中棉花的体积质量比为1mL：10～15g；
所述偶联剂和水的体积比为1：15～20；
所述偶联剂包含硅烷偶联剂KH560、硅烷偶联剂KH570和钛酸酯偶联剂TMC-TTS；
所述硅烷偶联剂KH560、硅烷偶联剂KH570和钛酸酯偶联剂TMC-TTS的质量比为1：2～3：1～1.5。
作为优选，所述步骤(3)中混合的方式为搅拌，所述搅拌的转速为200～300rpm，所述搅拌的温度为50～60℃，所述搅拌的时间为2～3h。
本发明还提供了所述制备方法得到的改性棉。
本发明还提供了所述改性棉在电子烟中的应用。
本发明提供了一种改性棉的制备方法，将正硅酸乙酯、无水乙醇、氨水和棉花混合，将正硅酸乙酯水解制备纳米二氧化硅，大量的纳米二氧化硅负载在棉花上，得到了中间棉；将蛭石和石墨纤维进行研磨，石墨纤维填充进蛭石的孔隙中，得到石墨纤维改性的蛭石；将中间棉、改性蛭石和偶联剂混合，纳米二氧化硅和棉花上的羟基可以通过偶联剂与改性蛭石相结合，将含有石墨纤维的蛭石负载到棉花上；蛭石中的石墨纤维可以快速的吸收烟油，并将烟油储存在片层结构中，实现了导油和储油的目的。本发明还提供了所述改性棉的制备方法，方法简单，工艺要求低，适合大规模的制备。
具体实施方式
本发明提供了一种改性棉的制备方法，包含下列步骤：
(1)将正硅酸乙酯、无水乙醇、氨水和棉花混合，得到中间棉；
(2)将蛭石和石墨纤维混合，得到改性蛭石；
(3)将中间棉、改性蛭石、偶联剂和水混合，即得所述改性棉。
在本发明中，所述步骤(1)中氨水的质量分数优选为15～20％，进一步优选为16～19％，更优选为17～18％；所述正硅酸乙酯和氨水的体积比优选为1：0.2～0.5，进一步优选为1：0.3～0.4，更优选为1：0.34～0.36。
在本发明中，所述步骤(1)中正硅酸乙酯和无水乙醇的体积比优选为1：12～15，进一步优选为1：13～14，更优选为1：13.4～13.6；所述正硅酸乙酯和棉花的体积质量比优选为1mL：5～6g，进一步优选为1mL：5.2～5.8g，更优选为1mL：5.4～5.6g。
在本发明中，所述步骤(1)中混合优选在搅拌状态下进行，所述搅拌的转速优选为200～300rpm，进一步优选为220～280rpm，更优选为240～260rpm；所述搅拌的温度优选为70～80℃，进一步优选为72～78℃，更优选为74～76℃；所述搅拌的时间优选为0.5～1h，进一步优选为0.6～0.9h，更优选为0.7～0.8h。
在本发明中，搅拌结束后将中间棉干燥至恒重，所述干燥的温度优选为70～80℃，进一步优选为72～78℃，更优选为74～76℃。
在本发明中，正硅酸乙酯在氨水的作用下生成纳米二氧化硅，并生长在棉花表面，提供了更多的羟基。
在本发明中，所述步骤(2)中蛭石和石墨纤维的质量比优选为1：0.3～0.5，进一步优选为1：0.34～0.46，更优选为1：0.38～0.42。
在本发明中，所述蛭石和步骤(1)中棉花的质量比优选为0.2～0.3：1，进一步优选为0.22～0.28：1，更优选为0.24～0.26：1。
在本发明中，所述步骤(2)中混合的方式优选为研磨，所述研磨的转速优选为600～800rpm，进一步优选为640～760rpm，更优选为680～720rpm；所述研磨的时间优选为2～4h，进一步优选为2.4～3.6h，更优选为2.8～3.2h。
在本发明中，所述步骤(3)中偶联剂和步骤(1)中棉花的体积质量比优选为1mL：10～15g，进一步优选为1mL：11～14g，更优选为1mL：12～13g。
在本发明中，所述偶联剂和水的体积比优选为1：15～20，进一步优选为1：16～19，更优选为1：17～18。
在本发明中，所述偶联剂优选包含硅烷偶联剂KH560、硅烷偶联剂KH570和钛酸酯偶联剂TMC-TTS。
在本发明中，所述硅烷偶联剂KH560、硅烷偶联剂KH570和钛酸酯偶联剂TMC-TTS的质量比优选为1：2～3：1～1.5，进一步优选为1：2.2～2.8：1.1～1.4，更优选为1：2.4～2.6：1.2～1.3。
在本发明中，所述步骤(3)中混合的方式优选为搅拌，所述搅拌的转速优选为200～300rpm，进一步优选为220～280rpm，更优选为240～260rpm；所述搅拌的温度优选为50～60℃，进一步优选为52～58℃，更优选为54～56℃；所述搅拌的时间优选为2～3h，进一步优选为2.2～2.8h，更优选为2.4～2.6h。
在本发明中，搅拌结束后将改性棉用水洗涤至中性，然后干燥至恒重；所述干燥的温度优选为70～80℃，进一步优选为72～78℃，更优选为74～76℃。
在本发明中，将负载石墨纤维的蛭石和表面含有大量羟基的棉花混合搅拌，在偶联剂的作用下，蛭石进入到棉花内部并和羟基牢固结合，石墨纤维可以将烟油快速吸附并储存在片层中，达到了快速导油和储油的目的。
本发明还提供了所述制备方法得到的改性棉。
本发明还提供了所述改性棉在电子烟中的应用。
下面结合实施例对本发明提供的技术方案进行详细的说明，但是不能把它们理解为对本发明保护范围的限定。
实施例1
取10mL正硅酸乙酯、130mL无水乙醇、3.5mL质量分数为18％的氨水和55g棉花，将上述原料混合后在75℃下，以250rpm转速搅拌1h得到中间棉，将中间棉在75℃下干燥至恒重。
取13.75g蛭石、5.5g石墨纤维在700rpm转速下研磨3h得到改性蛭石。
取4.2mL偶联剂和75.6mL水，偶联剂中KH560、KH570和TMC-TTS的质量比为1：2.5：1.3，将偶联剂、水、中间棉和改性蛭石混合，在55℃下，以250rpm转速搅拌2.5h得到改性棉，将改性棉用水洗涤至中性，然后在75℃下干燥至恒重。
对本实施例制备的改性棉进行性能测试，结果记录在表1中。
实施例2
取20mL正硅酸乙酯、300mL无水乙醇、4mL质量分数为15％的氨水和120g棉花，将上述原料混合后在80℃下，以200rpm转速搅拌1h得到中间棉，将中间棉在70℃下干燥至恒重。
取24g蛭石、7.2g石墨纤维在600rpm转速下研磨4h得到改性蛭石。
取12mL偶联剂和240mL水，偶联剂中KH560、KH570和TMC-TTS的质量比为1：2：1，将偶联剂、水、中间棉和改性蛭石混合，在58℃下，以200rpm转速搅拌3h得到改性棉，将改性棉用水洗涤至中性，然后在80℃下干燥至恒重。
对本实施例制备的改性棉进行性能测试，结果记录在表1中。
实施例3
取100mL正硅酸乙酯、1500mL无水乙醇、50mL质量分数为20％的氨水和600g棉花，将上述原料混合后在70℃下，以300rpm转速搅拌1h得到中间棉，将中间棉在80℃下干燥至恒重。
取180g蛭石、90g石墨纤维在800rpm转速下研磨3h得到改性蛭石。
取40mL偶联剂和600mL水，偶联剂中KH560、KH570和TMC-TTS的质量比为1：3：1.5，将偶联剂、水、中间棉和改性蛭石混合，在50℃下，以300rpm转速搅拌2.5h得到改性棉，将改性棉用水洗涤至中性，然后在70℃下干燥至恒重。
对本实施例制备的改性棉进行性能测试，结果记录在表1中。
以普通医用脱脂棉为对照例，对改性棉进行性能测试。
表1实施例1～3改性棉性能测试结果
| 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 对照例 | |
| 导油率(％) | 176 | 177 | 175 | 100 |
| 储油率(％) | 148 | 149 | 150 | 100 |
| 使用次数 | 32 | 30 | 31 | 20 |
由以上实施例可知，本发明提供了一种改性棉，在棉花上负载大量的纳米二氧化硅，然后在偶联剂的作用下，将含有石墨纤维的蛭石和棉花结合，石墨纤维可以做到快速的导油和储油，根据实施例的结果可知，本发明制备的改性棉导油率提高了77％，储油率提高了50％，使用次数提高了12次，可降低电子烟的成本，改善体验，是一种性能优异的导油棉。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种改性棉的制备方法，其特征在于，包含下列步骤：
(1)将正硅酸乙酯、无水乙醇、氨水和棉花混合，得到中间棉；
(2)将蛭石和石墨纤维混合，得到改性蛭石；
(3)将中间棉、改性蛭石、偶联剂和水混合，即得所述改性棉。
2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中氨水的质量分数为15～20％，所述正硅酸乙酯和氨水的体积比为1：0.2～0.5。
3.如权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中正硅酸乙酯和无水乙醇的体积比为1：12～15，所述正硅酸乙酯和棉花的体积质量比为1mL：5～6g。
4.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中混合在搅拌状态下进行，所述搅拌的转速为200～300rpm，所述搅拌的温度为70～80℃，所述搅拌的时间为0.5～1h。
5.如权利要求1或4所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中蛭石和石墨纤维的质量比为1：0.3～0.5；
所述蛭石和步骤(1)中棉花的质量比为0.2～0.3：1。
6.如权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中混合的方式为研磨，所述研磨的转速为600～800rpm，所述研磨的时间为2～4h。
7.如权利要求1或6所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中偶联剂和步骤(1)中棉花的体积质量比为1mL：10～15g；
所述偶联剂和水的体积比为1：15～20；
所述偶联剂包含硅烷偶联剂KH560、硅烷偶联剂KH570和钛酸酯偶联剂TMC-TTS；
所述硅烷偶联剂KH560、硅烷偶联剂KH570和钛酸酯偶联剂TMC-TTS的质量比为1：2～3：1～1.5。
8.如权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中混合的方式为搅拌，所述搅拌的转速为200～300rpm，所述搅拌的温度为50～60℃，所述搅拌的时间为2～3h。
9.权利要求1～8任意一项所述制备方法得到的改性棉。
10.权利要求9所述改性棉在电子烟中的应用。
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