一种防吸湿烟用发烟剂及其制备方法和应用
阅读说明：本技术 一种防吸湿烟用发烟剂及其制备方法和应用 (Smoke agent for moisture absorption prevention cigarettes as well as preparation method and application thereof ) 是由 喻赛波 金勇� 李克 吴名剑 于 2020-05-29 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种防吸湿烟用发烟剂及其制备方法和应用,该防吸湿烟用发烟剂由烟用发烟剂包封在疏水微胶囊壳体内部构成。其制备过程为：将烟用发烟剂及无机酸和表面活性剂溶于水,得到溶液A,以及将表面活性剂溶于非极性有机溶剂,得到溶液B；在搅拌条件下,将溶液A加入到溶液B中进行乳化,得到乳液；向乳液中滴加微胶囊壳体前驱体材料,搅拌反应,所得产物通过表面疏水处理,即得,该制备方法简单,成本低,条件温和有利于大规模生产,制备的防吸湿烟用发烟剂添加在加热不燃烧卷烟中,在不影响正常发烟的前提下,具有良好的防吸湿性能。(The invention discloses a smoking agent for moisture-absorption-preventing cigarettes as well as a preparation method and application thereof. The preparation process comprises the following steps: dissolving a smoke agent for cigarettes, inorganic acid and a surfactant in water to obtain a solution A, and dissolving the surfactant in a nonpolar organic solvent to obtain a solution B; adding the solution A into the solution B for emulsification under the stirring condition to obtain emulsion; the microcapsule shell precursor material is dripped into the emulsion, the stirring reaction is carried out, the obtained product is subjected to surface hydrophobic treatment, the preparation method is simple, the cost is low, the condition is mild, the large-scale production is facilitated, and the prepared smoke agent for the moisture-absorption-preventing cigarette has good moisture-absorption-preventing performance on the premise of not influencing normal smoking when the smoke agent is added into a cigarette which is not heated and combusted.)
技术领域
本发明涉及一种发烟材料，具体涉及一种具有防吸湿功能的烟用发烟剂，还涉及其制备方法和应用，属于新型烟用材料技术领域。
背景技术
由于全球控烟的持续推进，传统卷烟压力日趋增大，新型烟草产品逐渐成为研究热点，其中加热不燃烧卷烟尤其受到关注。加热不燃烧卷烟是以烟草成分为主要原料制成烟弹，然后通过加热烟弹(300-400℃)使烟草在不燃烧状态下挥发出含有烟草成分的烟雾，满足消费者的吸食要求。为了使卷烟在抽吸时产生足够的烟雾量，在烟弹的制作过程中需加入10-30％的发烟剂，其发烟剂的主要组份为丙三醇(甘油)。丙三醇虽然具有很好的发烟效果，且对卷烟的吸味不会产生负面影响，但其吸湿性很强，因此给加热不燃烧卷烟烟弹的生产和储存造成不利的影响。为了解决加热不燃烧卷烟生产应用面临的这一实际问题，中国专利(CN210043197U)提出通过含烟草材料的复合滤棒调节加热不燃烧卷烟的含水率，中国专利(CN110881684A)提出用功能性材料担载发烟材料，中国专利(CN108451054A)报道通过在烟草薄片上涂布疏水材料降低烟弹芯材的吸湿性。对于中国专利(CN210043197U)提出的方案虽然能降低烟气的含水率，但不能解决烟弹吸湿的问题，而中国专利(CN110881684A)提出的用功能材料担载发烟剂也存在吸附量的问题，至于涂布疏水性材料在卷烟生产过程中还是会存在一定弊端。
发明内容
为了解决加热不燃烧卷烟烟弹中由于使用大量发烟剂导致烟支吸湿性强、不利于保存等问题，本发明的第一个目的是在于提供一种防吸湿烟用发烟剂，该防吸湿烟用发烟剂利用做了疏水处理的无机壳材胶囊来包封发烟剂，不但可以减少发烟剂直接与溶剂和空气接触，而且不影响正常的发烟效果，解决了加热不燃烧卷烟由于发烟剂带来的高吸湿问题。
本发明的第二个目的是在于提供一种条件温和、过程简单、低成本制备所述防吸湿烟用发烟剂的方法。
本发明的第三个目的是在于提供一种防吸湿烟用发烟剂在加热不燃烧卷烟中的应用，采用防吸湿烟用发烟剂可以有效解决现有加热不燃烧卷烟由于采用发烟剂带来的吸湿性强不易保存的技术问题。
为了实现上述技术目的，本发明提供了一种防吸湿烟用发烟剂，由烟用发烟剂包封在疏水微胶囊壳体内部构成。
现有技术中的烟用发烟剂主要是小分子多元醇类化合物，其吸湿性较强，其储存过程中易挥发。本发明提供的防吸湿烟用发烟剂不但可以很好地防止发烟剂吸湿，而且可以防止储存过程中发烟剂的挥发损失，同时采用疏水微胶囊壳体包封发烟剂并不影响其正常的发烟效果，很好地解决烟用发烟剂吸湿性强不易保存的技术问题
作为一个优选的方案，所述疏水微胶囊壳体由无机氧化物壳体及其表面修饰的疏水层构成。
作为一个优选的方案，所述无机氧化物壳体由二氧化钛、二氧化硅、三氧化铝中至少一种无机材料构成。这些材料稳定性好，安全，满足卷烟的添加要求，且这些材料低成本、无污染、易获得。
作为一个优选的方案，所述的疏水层由聚砜、聚芳砜、聚醚砜中至少一种疏水材料构成。这些高分子材料具有较好的疏水性，且热稳定性好，修饰在无机氧化物材料表面，进一步提高微胶囊壳体的疏水性。
作为一个优选的方案，所述烟用发烟剂为丙三醇、丙二醇、乙二醇、丁二醇、丁三醇中至少一种。较优选的烟用发烟剂为丙三醇、丙二醇、丁二醇中至少一种。
作为一个优选的方案，烟用发烟剂与疏水微胶囊壳体的质量比为9:1～1:1。较优选的质量比为9:1～7:1。
本发明还提供了一种防吸湿烟用发烟剂的制备方法，其包括以下步骤：
1)将烟用发烟剂及无机酸和表面活性剂溶于水，得到溶液A，以及将表面活性剂溶于非极性有机溶剂，得到溶液B；
2)在搅拌条件下，将溶液A加入到溶液B中进行乳化，得到乳液；
3)在所述乳液中滴加微胶囊壳体前驱体材料，搅拌反应，所得反应产物经过固液分离、洗涤、烘干，得到固体颗粒材料；
4)将固体颗粒材料加入至含疏水材料的溶液中搅拌反应，过滤分离、烘干，即得。
作为一个优选的方案，烟用发烟剂与水及非极性有机溶剂的体积比为1～10∶1∶10～50。在优选的比例范围内有利于胶囊形成，如果比例控制不好，容易造成对发烟剂包覆效率低，或者难以形成微胶囊结构。
作为一个优选的方案，所述非极性有机溶剂为正己烷和/或环己烷。这些非极性溶剂不溶于水，有利于后续形成乳液。
作为一个优选的方案，所述无机酸为盐酸、硫酸、硝酸中至少一种。无机酸主要起到催化作用，催化前驱体水解生成二氧化硅、二氧化钛和三氧化二铝。
作为一个优选的方案，所述无机酸在溶液A中的浓度为0.1～6.5M。
作为一个优选的方案，所述表面活性剂为十二烷基磺酸钠、十二烷基硫酸钠、司盘80、土温80、十六烷基三甲基溴化铵中至少一种。表面活性剂主要作用是促进发烟剂在两相体系中形成微小液滴或微乳液滴，然后使从前驱体水解生成的无机氧化物沉积在液滴表面将其包覆得到(微)胶囊。
作为一个优选的方案，所述表面活性剂在溶液A中的浓度为0.01～0.1g/mL；所述表面活性剂在溶液B中的浓度为0.005～0.05g/mL。
作为一个优选的方案，所述微胶囊壳体前驱体材料包含钛酸正丁酯、四氯化钛、四甲氧基硅烷、四乙氧基硅烷、叔丁醇铝、仲丁醇铝中至少一种。微胶囊壳体前驱体材料可以是以原液形式添加，或者将其溶于非极性有机溶剂中进行添加。
作为一个优选的方案，在25～35℃温度条件下，将微胶囊壳体前驱体材料滴加至乳液中，搅拌反应，滴加完后，继续搅拌反应18～30小时。
作为一个优选的方案，所述含疏水材料的溶液中疏水材料的浓度为0.1～0.5g/mL。所述含疏水材料的溶液由聚砜、聚芳砜、聚醚砜中至少一种疏水材料溶于二氯甲烷和/或DMF中得到。
作为一个优选的方案，步骤4)中，搅拌反应的时间为0.5～3小时。
本发明提供的防吸湿烟用发烟剂的具体制备方法如下：将烟用发烟剂在25～70℃溶于含一定量无机酸和表面活性剂的水中，再冷却到15～30℃，得到溶液A；再将一定量表面活性剂溶解于非极性溶剂中得到溶液B；然后将溶液A加入到溶液B中，在室温一定转速下搅拌乳化得到稳定的乳液；在25～35℃下向乳液中滴加微胶囊壳体前驱体材料；加完后于再持续搅拌反应24小时，过滤，用相应的非极性溶剂和乙醇洗涤固体颗粒、烘干，再将所得固体颗粒加入到溶解有疏水性高分子材料的二氯甲烷和/或二甲基甲酰胺中搅拌0.5～3小时，过滤分离，最后经烘干得到防吸湿烟用发烟剂。
本发明还提供了一种防吸湿烟用发烟剂的应用，其应用于加热不燃烧卷烟。
相对现有技术，本发明技术方案带来的有益效果：
1)将防吸湿烟用发烟剂胶囊加入到加热不燃烧卷烟的烟弹主材(薄片或烟丝)中，暴露于60％湿度环境中，防吸湿烟用发烟剂吸水量不超过防吸湿烟用发烟剂量的3％，且防吸湿烟用发烟剂胶囊相对一般烟用发烟剂可以延长储存时间，而在高温下可以正常发烟，不影响发烟剂的雾化效果。
2)本发明的防吸湿烟用发烟剂制备过程简单、原料易得、条件温和，有利于工业化生产。
附图说明
图1为防吸湿烟用发烟剂扫描电镜图；
图2为防吸湿烟用发烟剂及普通烟用发烟剂的热重分析对比图。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明进行进一步说明，其目的在于更好的理解本发明的研究内容而非限制本发明的保护范围。
实施例1
将5mL甘油和0.05g十二烷基硫酸钠加入到2.2mL盐酸浓度为2.5M的水溶液中，60℃搅拌溶解，冷却到25℃得A液。将0.3g司盘80溶解于30mL环己烷中，得B液。将A液加入到B液，3000RPM乳化1分钟得到油包水乳液，升温到35℃，缓慢往乳液中滳加5mL正硅酸乙酯原液。加完后于35℃持续搅拌反应24小时，过滤，将滤渣用环己烷洗涤两次，乙醇洗涤1次，40℃干燥12小时，所得固体颗粒加入到浓度为0.5g/mL的聚砜二甲基甲酰胺溶液中，搅拌1.5小时，过滤，水洗两次，80℃干燥12小时，得到所述防吸湿烟用发烟剂。
防吸湿烟用发烟剂的形貌图如图1所示，从图中可以看出，其为微米级球形颗粒。且尺寸大小较为均一。
防吸湿烟用发烟剂与丙三醇热重分析如图2所示，从图2可以看出微胶囊发烟剂与发烟剂纯物质的雾化温度没有明显区别，因此将发烟剂有效成分包裹的手段不会影响发烟剂本身的雾化效果。
实施例2
将4mL甘油、1mL丙二醇和0.01g十二烷基硫酸钠加入到1mL盐酸浓度为0.5M的水溶液中，70℃搅拌溶解后冷却到15℃得A液。将0.1g吐温80溶解于10mL环己烷中，得B液。将A液加入到B液并冷却到15℃，1000RPM乳化5分钟得到油包水乳液，升温到25℃，缓慢往乳液中滳加3.75mL正硅酸甲酯原液。加完后于25℃持续搅拌反应24小时，过滤，将滤渣用环己烷洗涤两次，乙醇洗涤1次，40℃干燥12小时，所得固体颗粒加入到浓度为0.3g/mL的聚砜二甲基甲酰胺溶液中，搅拌2小时，过滤，水洗两次，80℃干燥12小时，得到所述防吸湿烟用发烟剂。
实施例3
将8mL甘油、2mL丁二醇和1g十二烷基硫酸钠加入到1mL盐酸浓度为1M的水溶液中，25℃搅拌溶解后得A液。将2.5g十二烷基磺酸钠溶解于50mL环己烷中，得B液。将A液加入到B液，于室温下10000RPM乳化1分钟得到油包水乳液，升温到30℃，缓慢往乳液中滳加3.75mL正硅酸乙酯原液。加完后于25℃持续搅拌反应24小时，过滤，将滤渣用环己烷洗涤两次，乙醇洗涤1次，40℃干燥12小时，所得固体颗粒加入到浓度为0.5g/mL的聚砜二甲基甲酰胺溶液中，搅拌1小时，过滤，水洗两次，80℃干燥12小时，得到所述防吸湿烟用发烟剂。
将以上实施例中制备的防吸湿烟用发烟剂与烟草薄片按20％的添加比例混合，然后置于60％湿度环境下暴露于空气中15天，通过称量样品质量来评价发烟剂的吸湿性能，实验结果如下表：
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