[发明专利]一种用于加热不燃烧烟草制品的红外电热材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种用于加热不燃烧烟草制品的红外电热材料及其制备方法，该红外电热材料为具有金属特性的ABO₃型钙钛矿材料，其红外发射率高、电阻值低。将本发明的红外电热材料应用至加热不燃烧卷烟制品的配套烟具中，激发红外电热材料对外辐射红外线，进而达到辐射加热的目的，为释烟材料提供热量，可在较短时间内升至目标温度，且释烟材料受热均匀、碳化完全。

技术领域

本发明属于新型烟草制品技术领域，尤其涉及的是一种用于加热不燃烧烟草制品的红外电热材料及其制备方法。

背景技术

大量研究表明，如果把卷烟温度降低到500℃以下，即所谓“烟草被加热但不燃烧”，烟气中多种有害成分可以大幅度降低，而尼古丁与香味成分受到的影响相对较小，某些香味成分甚至可能因热解减少而增加。基于这种思路，“烟草加热但不燃烧”的新概念烟草制品应运而生。该烟草制品的烟丝只被加热但不发生燃烧，大幅度降低了烟气中有害化学成分的释放。上述卷烟的技术定义是“释烟材料被加热但不燃烧的卷烟”(Cigarettethat primarily heat rather than burn tobacco，简称Heat rather than burntobacco)。

加热不燃烧烟草制品的实现方式一般是将烟草与热源在物理上分离，因此，其核心之一是热源设计开发。加热不燃烧烟草制品以电加热型热源为主(代表产品菲莫国际iQOS和英美烟草的GLO)。但目前市售电加热烟具普遍存在对释烟材料的加热不均匀的问题，且使用后释烟材料由于焦化、碳化、粘结等原因会残留于电加热组件上，需要配套专门的工具对加热组件进行清洁，影响消费者对产品的体验感。电红外辐射加热是指通过电能激发材料发射2.5～25μm的电磁波，被加热物体吸收到达表面的红外射线，重新转变成热能对物体进行加热。利用远红外线加热具有一系列技术优势，如热效率高、穿透性强、非接触式加热、待加热物体受热均匀等，由于大多数有机化合物对远红外线都有强烈的吸收特性，可为发烟制品提供新的供能方式，逐步引起研究者的重视。红外辐射加热技术的关键在于高红外辐射率材料的选择，而红外电热膜材料多年来一直都是高红外辐射率材料研究的热点之一，该类材料具有热功率密度高、电热转换效率高、被加热物体受热均匀、元件使用寿命长等特点。

公开号为CN105916222A、CN107182140A、CN108481852A、CN104797016A、CN105282882A的中国专利公开了多种红外电热膜发热元件，一般是先合成出高红外辐射粉体材料，再与导热浆料混合，采用喷涂、固相烧结以及物理粘接等方式，在基底材料上完成导电层与红外辐射层的复合。通过调节红外电热膜材料的组分配比，可对膜的导电性能与红外辐射性能进行改善。现有红外电热膜技术的主要缺陷是：导电浆液与无机基底材料结合力不强，很容易脱落，造成电热膜使用稳定性差、热功率密度低。而有机热压虽可提高两者的粘接力，但受限于基材使用温度不可用于高温环境，且制备工艺繁琐。由此，寻找一种材料，兼具良好的导电性能与红外辐射能力是很有实际应用价值的。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种用于加热不燃烧烟草制品的红外电热材料及其制备方法，使其兼具阻值低、红外辐射率高的特点。

本发明为实现发明目的采用如下技术方案：

本发明首先公开了一种用于加热不燃烧烟草制品的红外电热材料，其特征在于：所述红外电热材料为具有金属特性的ABO₃型钙钛矿材料，其中：A为La、Sr、Ca、Mg、Bi中的一种或多种，优选为不少于两种；B原子为Al、Ni、Fe、Co、Mn、Mo、Cr中的一种或多种，优选为不少于两种。当A或B为不少于两种元素的混合时，各原子之间形成互掺杂的关系，可显著提高材料的导电性能与红外辐射性能。

本发明还公开了上述用于加热不燃烧烟草制品的红外电热材料，其特征在于，按如下步骤进行：

(1)将A的硝酸盐与B的硝酸盐加入去离子水中，混合均匀，获得混合盐溶液；其中，A离子与B离子的摩尔比为A:B＝1:1；