本發明涉及卷煙，尤其涉及一種基于微結構的高導熱燃燒載體及其制備方法和應用。

背景技術：

1、加熱卷煙是一種新型煙草制品，其外觀、煙支結構、功能和傳統卷煙相似。區別于傳統卷煙明火燃燒約800℃的高溫，加熱卷煙主要通過熱源加熱煙草段發煙，在非燃燒狀態下(<400℃)產生供消費者吸入的煙霧，減少了煙草原料高溫條件下燃燒和熱裂解產生的有害煙氣成分，且不產生側流煙氣，在一定程度上緩解了吸煙有害健康的問題。

2、目前的加熱卷煙按煙芯材料填充方式分為有序加熱卷煙和無序加熱卷煙兩種類型，對于有序加熱卷煙，芯材（薄片絲）有序排列，相對較低的孔隙率會影響加熱煙具對煙支的加熱效率，以內芯針式加熱煙具來看，熱量被更多地集中在加熱針附近而較少向外擴散；另一方面，有序加熱卷煙在插入內芯針式加熱煙具時也會出現薄片被加熱針頂到發煙段外的情況，嚴重時會堵塞氣流通道，同時對加熱效率也會產生影響。對于無序加熱卷煙，芯材（薄片絲或煙葉絲）亂序排列，無序加熱卷煙雖然有了較高的孔隙率，熱量分布更加均勻，但無序薄片在卷制時填充均勻性較難控制，也容易出現煙支端部落絲的情況，影響抽吸體驗。

3、由于加熱卷煙受熱釋放氣溶膠的特性，需要熱量高效傳遞，而煙具作為供熱體，攜帶不方便，操作不便捷。如果能借鑒傳統卷煙抽吸形式，將燃燒物質熱量有效導入加熱卷煙，使加熱卷煙芯材受熱釋放氣溶膠，將大大提升用戶體驗。基于此，亟需一種能夠實現含有高效熱流發生系統的加熱卷煙。

技術實現思路

1、為解決上述技術問題，本發明提供了一種基于微結構的高導熱燃燒載體及其制備方法和應用，燃燒載體為條狀單元，多單元組合時形成非緊密接觸的可控間隙排布構型，使燃燒過程中包覆層內部形成高效的定向熱流場。

2、為達此目的，本發明采用以下技術方案：

3、第一方面，本發明提供了一種基于微結構的高導熱燃燒載體，所述燃燒載體包括聚合物、導熱填料和助劑；所述燃燒載體為條狀單元。

4、本發明中，燃燒載體為條狀單元，能夠減少燃燒載體之間以及與燃料之間的接觸面積，能夠降低熱流阻隔效應、維持軸向連續熱傳導路徑，有利于形成高效的定向熱流場，提升熱量的傳遞效率。

5、本發明中燃燒載體包括聚合物、導熱填料和助劑，其中聚合物作為粘合材料，使燃燒載體固定形成條狀單元；導熱填料提升燃燒載體導熱性能；助劑提升燃燒載體的燃燒性能。三者結合，使燃燒載體即具有良好導熱性能，又具有一定燃燒性能。

6、優選地，所述聚合物、導熱填料和助劑的質量比為1:(0.2-0.5):(1-2)。所述(0.2-0.5)，例如可以是0.2、0.25、0.3、0.35、0.4、0.45或0.5等。所述(1-2)，例如可以是1、1.2、1.4、1.6、1.8或2等。

7、優選地，所述聚合物含有聚酰胺和/或二丙二醇二苯甲酸酯。

8、優選地，所述聚合物含有聚酰胺和二丙二醇二苯甲酸酯。

9、優選地，所述聚酰胺和二丙二醇二苯甲酸酯的質量比為1:(0.2-0.5)。所述(0.2-0.5)，例如可以是0.2、0.25、0.3、0.35、0.4、0.45或0.5等。

10、優選地，所述導熱填料包括金屬氮化物、金屬氧化物或石墨中的任意一種或至少兩種的組合；

11、優選地，所述金屬氮化物包括氮化鋁和/或氮化硼。

12、優選地，所述金屬氧化物包括氧化銅、氧化鋁、氧化鋅和/或氧化錳。

13、優選地，所述助劑包括植物纖維和/或淀粉。

14、優選地，所述條狀單元的形狀包括圓柱體、長方體、螺旋形或外溝槽形中的任意一種。

15、第二方面，本發明提供了一種根據第一方面所述的基于微結構的高導熱燃燒載體的制備方法，所述制備方法包括將聚合物、導熱填料和助劑混合后加熱，裝入模具中擠塑形成。

16、優選地，所述加熱溫度為110℃-250℃。例如可以是，110℃、130℃、150℃、200℃或250℃等。

17、第三方面，本發明提供了一種基于微結構的定向熱流發生系統，所述定向熱流發生系統包括條狀燃料、包覆材料和第一方面所述的基于微結構的高導熱燃燒載體。

18、本發明中，定向熱流發生系統中的條狀燃料、包覆材料和高導熱燃燒載體，高導熱燃燒載體為條狀單元，與條狀燃料形成非緊密接觸的可控間隙排布構型，該排布構型具有以下協同效應：（1）通過減少相鄰條狀單元的實際接觸面積降低熱流阻隔效應；（2）維持軸向連續熱傳導路徑；（3）優化熱傳導與氣流動力學的協同作用。本發明的熱流發生系統作為加熱卷煙芯材，可提升電加熱煙具發熱體熱量傳遞效率；該熱流發生系統亦可作為燃料接裝于加熱卷煙芯材前端，經點燃抽吸產生高溫熱氣流，通過條狀單元表面形貌調控與空間分布的協同優化，在燃燒界面建立軸向主導的熱流傳輸特性，使燃燒波陣面沿軸向穩定推進，結合包覆層的隔熱特性和燃燒載體的高導熱特性，使燃燒過程中包覆層內部形成高效的定向熱流場，為后端加熱卷煙芯材釋放氣溶膠提供有效熱源。

19、優選地，所述條狀燃料和高導熱燃燒載體由包覆材料包裹，并沿其長度方向排列。

20、優選地，所述定向熱流發生系統中條狀燃料和高導熱燃燒載體的填充密度為150mg/cm3-750?mg/cm3。例如可以是150?mg/cm3、200?mg/cm3、250?mg/cm3、300?mg/cm3、350?mg/cm3、400?mg/cm3、500?mg/cm3、600?mg/cm3、700mg/cm3或750?mg/cm3等。

21、優選地，所述條狀燃料和高導熱燃燒載體的質量比為（10-40）:1。所述（10-40），例如可以是10、15、20、25、30、35或40等。

22、優選地，所述條狀燃料包括再造煙葉絲。

23、優選地，所述包覆材料為成形紙。

24、優選地，所述包覆材料的表面涂層材料包括凹凸棒黏土和/或氯化鈉。

25、優選地，所述表面涂層的含量為0.5-5?mg/cm2。例如可以是0.5?mg/cm2、1?mg/cm2、1.5?mg/cm2、2?mg/cm2、2.5?mg/cm2、3?mg/cm2、3.5?mg/cm2、4?mg/cm2、4.5?mg/cm2或5?mg/cm2等。

26、第四方面，本發明提供了一種根據第三方面所述的基于微結構的定向熱流發生系統在制備加熱卷煙中的應用。

27、與現有技術相比，本發明至少具有以下有益效果：

28、1.本發明中的高導熱燃燒載體由聚合物、導熱填料和助劑組成，其中聚合物作為粘合材料，使燃燒載體固定形成條狀單元；導熱填料提升燃燒載體導熱性能；助劑提升燃燒載體的燃燒性能。三者結合，使燃燒載體即具有良好導熱性能，又具有一定燃燒性能，使其即能用于加熱卷煙芯材中提升電加熱煙具發熱體熱量傳遞效率，又能用作燃料使燃燒過程中包覆層內部形成高效的定向熱流場，為后端加熱卷煙芯材釋放氣溶膠提供有效熱源。

29、2.本發明中構建的微結構的定向熱流發生系統，其中條狀燃料燃燒釋放熱量，通過高導熱燃燒載體進行有效導熱，以及包覆材料的慢燃燒特征有效降低熱流發生系統燃燒過程的熱量損失。該熱流發生系統用于加熱卷煙前端，當點燃熱流發生系統并進行抽吸時，熱流發生系統燃燒釋放的熱量進行定向流動，可為后端加熱卷煙芯材熱釋放提供熱源。