[发明专利]一种基于复合相变材料的中空纤维膜过滤器及其应用

说明书

本发明涉及烟草滤棒制造技术领域，旨在提供一种基于复合相变材料的中空纤维膜过滤器及其应用。该过滤器，包括包裹材料；还包括中空纤维膜；包裹材料内包裹多根平行排列、聚结成束的中空纤维膜形成均匀的圆柱形棒材，中空纤维膜间的间隙及中空纤维膜内部的轴向孔道形成气体流道；中空纤维膜由高分子复合相变材料制成，复合相变材料为高分子成膜材料与高分子相变材料的混合物。该过滤器应用于烟草制品中。本发明产品极大地提高了过滤器与烟气接触交换比表面，从而提升热交换速率，快速降低高温烟气的瞬时温度。

技术领域

本发明属于烟草滤棒制造技术领域，具体涉及一种基于复合相变材料的中空纤维膜过滤器及其应用。

背景技术

近年来，电子烟、加热不燃烧烟草制品等新型烟草制品正在快速兴起。电子烟并不直接使用烟丝形态的烟草，主要是将来源于烟草的尼古丁液体雾化形成气状物。加热不燃烧烟草制品是利用外部热源加热烟草而不是点燃烟草以产生具有烟草风味气体，有炭加热、电加热等方式。新型烟草被誉为传统烟草产品的一个更健康的替代品，烟气中的有害物质相对较少。但是由于新型烟草采用密闭加热的方式，且烟支较短，导致入口烟气温度过烫，在抽吸体验与抽吸感受等方面与传统卷烟尚存在较大差距。因此，选取合适的降温材料对降低烟气温度、提高烟气口感具有重要的意义。

专利201210336384公开了一种可降低烟气温度的滤嘴棒及其制备方法，在包裹材料正面通过胶层附着微孔铝层，利用微孔铝的冷凝作用降低烟气温度，但是该发明仅用于传统烟草，对于出口烟气温度更高的新型烟草效果不明。

专利201710785910.9公开了一种增香降温基棒，在滤棒中掺杂一定比例的直径为0.45～0.6mm的聚乳酸纤维颗粒或醋酸纤维颗粒。专利201710785572.9公开了一种降温增香薄膜聚拢基棒，在滤棒中包裹锯齿状且具有若干大小和形状均不规则的烟气通道的折叠状聚乳酸纤维薄膜或醋酸纤维薄膜。不论是颗粒材料还是薄膜材料，共同的问题是堆积密度较小，材料与烟气接触面积有限，难以实现对烟气快速降温的作用。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，克服现有技术中的不足，提供一种基于复合相变材料的中空纤维膜过滤器，尤其是提供一种可以实现高温烟气瞬时降温、并适度吸附烟尘、焦油等有害物质的过滤器。本发明提供的基于复合材料的中空纤维膜过滤器的出口烟气温度低于45℃，降温幅度大于30％。

为解决技术问题，本发明的解决方案是：

提供一种基于复合相变材料的中空纤维膜过滤器，包括中空纤维膜与包裹材料；包裹材料内包裹多根平行排列、聚结成束的中空纤维膜形成均匀的圆柱形棒材，中空纤维膜间的间隙及中空纤维膜内部的轴向孔道形成气体流道；中空纤维膜由高分子复合相变材料制成，复合相变材料为高分子成膜材料与高分子相变材料的混合物。

作为一种改进，中空纤维膜为中空纤维超滤膜或中空纤维微滤膜。

作为一种改进，中空纤维膜直径为0.2～1.8mm，壁厚为0.04～0.40mm，孔径为0.02～2.0μm，孔隙率为50～80％。中空纤维膜作为一种多孔材料，其结构对高分子相变材料与高温烟气的热交换速率有着决定性影响。一般而言，中空纤维膜直径越小、平均孔径越小、孔隙率越高，则材料表面积越大，热交换速率也越快。