[发明专利]聚乳酸多孔纳米纤维-纳米相变胶囊复合材料及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种聚乳酸多孔纳米纤维‑纳米相变胶囊复合材料及其制备方法和应用，该复合材料包括聚乳酸多孔纳米纤维基体和附着在聚乳酸多孔纳米纤维基体的纳米孔隙中的纳米相变胶囊，纳米相变胶囊的粒径为80‑120nm；其制备方法包括，将聚乳酸多孔纳米纤维基体置入纳米相变胶囊的乳浊液中，浸渍15‑30min取出，干燥至恒重即可。本发明可制备具有高热导率、高相变潜热且易于分散的纳米相变胶囊，将其负载在聚乳酸多孔纳米纤维基材上，提高基材的热导率和降温冷却效果；本发明充分利用纳米孔隙能有效的吸附有机小分子和嵌合纳米颗粒的特点，可避免传统负载方法容易脱落且负载过程复杂并可能用到有毒的交联剂的缺陷，应用效果优异。

技术领域

本发明属于复合材料科学与技术领域，具体涉及一种聚乳酸多孔纳米纤维-纳米相变胶囊复合材料及其制备方法和应用。

背景技术

加热不燃烧卷烟由烟具和烟弹组成；使用时将烟弹插入烟具中，通过烟具给烟弹加热，使烟弹中的烟草即热而不燃烧。

加热不燃烧烟草的烟弹部分由滤嘴段、降温段、空管段和烟草段段组成。加热不燃烧烟草抽吸时烟草段温度160-200℃,滤嘴段近唇温度30-40℃。目前国产加热不燃烧烟草制品正处于迅猛发展中，但其中还存在很多不足之处和需要的克服技术难题。例如，国产加热不燃烧烟草的抽吸口感相对传统卷烟来说偏淡，烟弹整体长度较短，降温段降温效果有限，致使滤嘴段近唇温度较高。

纳米胶囊是微粒粒径在1-1000nm之间的微胶囊；纳米胶囊相变材料是微(米)胶囊相变材料进一步发展的结果，它不仅保留了微胶囊的技术优势(当形成微胶囊时，囊芯被包覆而与外界环境隔离，它的性质能毫无影响地被保留下来)，而且弥补了普通微胶囊相变材料的不足之处。由于胶囊尺寸从微米级降为纳米级，使胶囊表面积与体积的比率增大，有利于提高相变材料的传热速率，因而，进一步扩大了胶囊型相变材料的应用范围；同时，在使用过程中还可大大降低由于使用中粒子之间碰撞所造成的破坏。因此，近年来纳米胶囊相变材料技术研究逐渐成为一大热点。

到目前为止，几乎未见到纳米胶囊相变材料在加热不燃烧卷烟中的应用的相关报道。

鉴于此，提出本发明。

发明内容

针对现有加热不燃烧卷烟降温段材料相变降温能力的不足，本发明提供了一种聚乳酸多孔纳米纤维-纳米相变胶囊复合材料及其制备方法和应用。

根据本发明一方面提供了一种聚乳酸多孔纳米纤维-纳米相变胶囊复合材料，包括聚乳酸多孔纳米纤维基体和附着在所述聚乳酸多孔纳米纤维基体的纳米孔隙中的纳米相变胶囊，所述聚乳酸多孔纳米纤维基体的孔隙覆盖率为15-30％，平均孔隙为180-280nm，所述纳米相变胶囊的粒径为80-120nm。

在上述技术方案中，所述聚乳酸多孔纳米纤维基体采用静电纺丝法制备，具体步骤如下：

将聚乳酸颗粒溶于二氯甲烷和N，N二甲基乙酰胺的混合溶剂中，混匀后作为纺丝液进行静电纺丝，得到聚乳酸多孔纳米纤维基体。

进一步地，在上述技术方案中，在所述聚乳酸多孔纳米纤维基体的制备过程中，所述纺丝液中聚乳酸的质量分数为5-12％。

具体地，聚乳酸的浓度在很大程度上影响静电纺丝的结果；当聚乳酸的浓度过低时，纺丝液中分子链的缠结度太小，静电纺丝过程中射流容易形成球状物而且无法得到充分的牵伸，同时，较低黏度的射流更容易被拉伸变细，这使孔隙更容易被拉长甚至拉伸至孔隙闭合，进而使聚乳酸纤维中的孔隙大量减少；当聚乳酸的浓度过高时，纺丝液黏度过大，不利于静电纺丝过程中聚乳酸射流的形成及纤维的拉伸。

进一步地，在上述技术方案中，在所述聚乳酸多孔纳米纤维基体的制备过程中，所述混合溶剂中，二氯甲烷和N，N二甲基乙酰胺的质量比为5-10：1。