一种亲水型镍铬加热丝及其制备方法和应用与流程

1.本发明属于烟草技术领域，具体涉及一种亲水型镍铬加热丝及其制备方法和防烟液糊化烧结的应用。


背景技术：

2.电子烟是一种将含尼古丁或不含尼古丁的烟液雾化成气溶胶并供用户抽吸的装置，其作为一类极具发展潜力的非燃烧、低危害性新型烟草制品，因其在生理感受、心理感知和吸食方式等方面与传统卷烟比较接近，在世界范围内掀起了健康消费的热潮，全球电子烟发展态势非常迅猛，市场占有率逐年增大，消费群体逐年增多且趋于年轻化。
3.电子烟通过气流传感器或机械按键等触发电子烟工作，导通控制电路给金属加热丝或多孔陶瓷发热片等发热组件供电，加热烟液雾化产生气溶胶。在众多的发热组件中，镍铬加热丝凭借电热转化效率高、耐用性好等优势，在市售电子烟中的使用比例较高。
4.然而，镍铬加热丝在使用过程中，烟液在镍铬加热丝表面粘附，其部分组分会在高温作用下在加热丝表面发生交联糊化。这些糊化的产物粘附在加热丝的表面，形成积碳，一方面会影响加热丝的加热效率，另一方面，糊化后的产物会产生特殊的气息，影响使用者的抽吸体验。电子烟烟液在加热丝表面的粘附是引起糊化和积碳的重要因素。
5.专利cn111165904a在镍铬丝表面设计溶胶凝胶层和低表面能层，烟液对所述镍铬加热丝的接触角大于150
°
，且烟液粘在所述镍铬加热丝表面的粘附量低于5wt％。但cn111165904a使用一段时间后，镍铬丝表面的积碳量仍然较多。
6.如果使用亲水表面的镍铬丝使得烟液在粘附后更容易用水清洗去除，可以使得烟液在镍铬丝表面粘附后的清洗更容易，清洗效果更明显。
7.为解决上述问题提出本发明。


技术实现要素：

8.本发明公开了一种亲水型镍铬加热丝及其制备方法和应用。本发明在镍铬加热丝的表面涂覆一层二氧化钛/ti3c2tx复合物涂覆层，其具有更好的亲水性能和烟液清洗功能。本发明还公开了镍铬加热丝的制备方法。
9.本发明的技术方案如下：
10.本发明第一方面公开了一种亲水型镍铬加热丝，在镍铬加热丝的表面有一层二氧化钛/ti3c2tx复合物涂覆层，所述二氧化钛/ti3c2tx复合物涂覆层的厚度为1-5μm。
11.优选地，水对所述镍铬加热丝的接触角大于20
°
，且烟液经过水冲洗后粘在所述镍铬加热丝表面的粘附量低于0.2wt％。
12.优选地，所述经过水冲洗为在去离子水中浸泡一段时间，一般不少于5mins即可。
13.优选地，所述二氧化钛/ti3c2tx复合物涂覆层为ti3c2tx纳米片混合于二氧化钛的涂层中；所述ti3c2tx纳米片尺寸为100nm-500nm，厚度为20-100nm。
14.优选地，所述ti3c2tx纳米片的量为二氧化钛量的1-10wt％。
15.本发明第二方面公开了所述的亲水型镍铬加热丝的制备方法，包括如下步骤：
16.(1)将金属镍铬丝在氢氧化钠溶液中超声一段时间后，分别用丙酮和无水乙醇各自超声清洗10mins以上，再用无水乙醇冲洗多次，置于室温下晾干；
17.(2)将步骤(1)金属镍铬丝置于酸溶液中在一定温度下进行刻蚀，然后用清水洗，置于室温下晾干；
18.(3)制备二氧化钛/ti3c2tx复合物溶胶，将步骤(2)金属镍铬丝涂覆二氧化钛/ti3c2tx复合物溶胶，然后在一定温度下热处理一段时间，即得到所述的镍铬加热丝。
19.优选地，步骤(1)的氢氧化钠溶液为0.5m-2m，在20-40℃下超声30mins以上。
20.优选地，步骤(2)的酸溶液为10-20wt％的盐酸溶液或0.1-1wt％的hf溶液；刻蚀温度为20-60℃、时间为1-60h。
21.优选地，步骤(3)的热处理温度为120-200℃，时间为1-12h。
22.优选地，步骤(3)的二氧化钛/ti3c2tx复合物溶胶的制备方法包括如下步骤：
23.(a)将钛酸酯加入到无水乙醇中，室温下搅拌反应一段时间，然后加入的冰醋酸室温反应一段时间，即得二氧化钛溶胶；
24.(b)将ti3c2tx乙醇溶液加入到步骤(a)得到的溶胶中，超声分散一段时间，即得所述二氧化钛/ti3c2tx复合物溶胶。
25.优选地，所述ti3c2tx纳米片的量为二氧化钛量的1-10wt％。
26.本发明第三方面公开了所述的亲水型镍铬加热丝用于电子烟烟液粘结物的清洗应用。
27.本发明的有益效果：
28.1.本发明的亲水型镍铬加热丝，在镍铬加热丝的表面涂覆一层厚度为1-5μm的二氧化钛/ti3c2tx复合物涂覆层，烟液对具有该复合物涂覆层的镍铬加热丝的接触角少于30
°
，水对所述镍铬加热丝的接触角少于20
°
。烟液经过水冲洗后(一般为在去离子水中浸泡不少于5mins)粘在所述镍铬加热丝表面的粘附量低于0.2wt％。
29.2.本发明的镍铬加热丝的制备方法简单。
具体实施方式
30.以下通过具体实施方式对本发明作进一步的详细说明，但不应将此理解为本发明的范围仅限于以下实例。在不脱离本发明思想的情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段做出的各种替换和变更，均应包含在本发明的范围内。
31.实施例1：一种亲水型镍铬加热丝的制备，步骤如下：
32.(1)将金属镍铬丝在30℃、1m的氢氧化钠溶液中超声30mins以上后，分别用丙酮和无水乙醇各自超声清洗20mins，再用无水乙醇冲洗三次，置于室温下晾干；
33.(2)将步骤(1)金属镍铬丝置于15wt％的盐酸溶液中在30℃温度下进行刻蚀30h，然后用清水洗，置于室温下晾干；
34.(3)将步骤(2)金属镍铬丝涂覆二氧化钛/ti3c2tx复合物溶胶，然后在120℃热处理12h，即得到所述的镍铬加热丝；
35.其中，二氧化钛/ti3c2tx复合物溶胶制备方法包括如下步骤：
36.(a)将0.002mol的钛酸正丁酯加入到200ml无水乙醇中，室温下搅拌反应24h，然后
加入0.1ml的冰醋酸，室温反应96h，即得二氧化钛溶胶；
37.(b)将5ml含ti3c2tx为1wt％乙醇溶液加入到步骤(a)得到的二氧化钛溶胶中，超声分散30mins，即得所述二氧化钛/ti3c2tx复合物溶胶。
38.水对得到的亲水金属镍铬丝的接触角为16
°
。
39.将得到的金属镍铬加热丝用常用的电子烟烟液进行评价的结果如下：
[0040][0041]
【注】测试接触角时使用的镍铬基材为镍铬片。烟液粘附量测试使用的镍铬基材为镍铬丝，步骤为金属镍铬丝用于电子烟烟液加热100次后，分别经去离子水浸泡5mins后，80℃烘箱干燥，称量金属镍铬丝用于电子烟烟液加热100次前后的质量，样品清洗后多出的质量占样品质量的百分比。
[0042]
实施例2：一种亲水型镍铬加热丝的制备，步骤如下：
[0043]
(1)将金属镍铬丝在30℃、1m的氢氧化钠溶液中超声30mins以上后，分别用丙酮和无水乙醇各自超声清洗20mins，再用无水乙醇冲洗三次，置于室温下晾干；
[0044]
(2)将步骤(1)金属镍铬丝置于15wt％的盐酸溶液中在30℃温度下进行刻蚀30h，然后用清水洗，置于室温下晾干；
[0045]
(3)将步骤(2)金属镍铬丝涂覆二氧化钛/ti3c2tx复合物溶胶，然后在200℃热处理12h，即得到所述的镍铬加热丝；
[0046]
其中，二氧化钛/ti3c2tx复合物溶胶制备方法包括如下步骤：
[0047]
(a)将0.002mol的钛酸正丁酯加入到200ml无水乙醇中，室温下搅拌反应24h，然后加入0.1ml的冰醋酸，室温反应96h，即得二氧化钛溶胶；
[0048]
(b)将5ml含ti3c2tx为6wt％乙醇溶液加入到步骤(a)得到的二氧化钛溶胶中，超声分散30mins，即得所述二氧化钛/ti3c2tx复合物溶胶。
[0049]
水对得到金属镍铬丝的接触角少于18
°
。
[0050]
将得到的金属镍铬加热丝用常用的电子烟烟液进行评价的结果同实施例1。
[0051]
实施例3：一种亲水型镍铬加热丝的制备，步骤如下：
[0052]
(1)将金属镍铬丝在30℃、1m的氢氧化钠溶液中超声30mins以上后，分别用丙酮和无水乙醇各自超声清洗20mins，再用无水乙醇冲洗三次，置于室温下晾干；
[0053]
(2)将步骤(1)金属镍铬丝置于15wt％的盐酸溶液中在30℃温度下进行刻蚀30h，然后用清水洗，置于室温下晾干；
[0054]
(3)将步骤(2)金属镍铬丝涂覆二氧化钛/ti3c2tx复合物溶胶，然后在160℃热处理12h，即得到所述的镍铬加热丝；
[0055]
其中，二氧化钛/ti3c2tx复合物溶胶制备方法包括如下步骤：
[0056]
(a)将0.002mol的钛酸正丁酯加入到200ml无水乙醇中，室温下搅拌反应24h，然后加入0.1ml的冰醋酸，室温反应96h，即得二氧化钛溶胶；
[0057]
(b)将5ml含ti3c2tx为10wt％乙醇溶液加入到步骤(1)得到的二氧化钛溶胶中，超声分散30mins，即得所述二氧化钛/ti3c2tx复合物溶胶。
[0058]
水对得到金属镍铬丝的接触角少于15
°
。
[0059]
将得到金属镍铬加热丝用常用的电子烟烟液进行评价的结果同实施例1。
[0060]
实施例仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种亲水型镍铬加热丝，其特征在于，在镍铬加热丝的表面有一层二氧化钛/ti3c2tx复合物涂覆层，所述二氧化钛/ti3c2tx复合物涂覆层的厚度为1-5μm。2.根据权利要求1所述的亲水型镍铬加热丝，其特征在于，水对所述镍铬加热丝的接触角大于20
°
，且烟液经过水冲洗后粘在所述镍铬加热丝表面的粘附量低于0.2wt％。3.根据权利要求2所述的亲水型镍铬加热丝，其特征在于，所述经过水冲洗为在去离子水中浸泡一段时间。4.根据权利要求1所述的亲水型镍铬加热丝，其特征在于，所述二氧化钛/ti3c2tx复合物涂覆层为ti3c2tx纳米片混合于二氧化钛的涂层中；所述ti3c2tx纳米片尺寸为100nm-500nm，厚度为20-100nm。5.根据权利要求4所述的亲水型镍铬加热丝，其特征在于，所述ti3c2tx纳米片的量为二氧化钛量的1-10wt％。6.根据权利要求1-5任一所述的亲水型镍铬加热丝的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)将金属镍铬丝在氢氧化钠溶液中超声一段时间后，分别用丙酮和无水乙醇各自超声清洗10mins以上，再用无水乙醇冲洗多次，置于室温下晾干；(2)将步骤(1)金属镍铬丝置于酸溶液中在一定温度下进行刻蚀，然后用清水洗，置于室温下晾干；(3)制备二氧化钛/ti3c2tx复合物溶胶，将步骤(2)金属镍铬丝涂覆二氧化钛/ti3c2tx复合物溶胶，然后在一定温度下热处理一段时间，即得到所述的镍铬加热丝。7.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)的氢氧化钠溶液为0.5m-2m，在20-40℃下超声30mins以上。8.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)的酸溶液为10-20wt％的盐酸溶液或0.1-1wt％的hf溶液；刻蚀温度为20-60℃、时间为1-60h。9.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)的热处理温度为120-200℃，时间为1-12h。10.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)的二氧化钛/ti3c2tx复合物溶胶的制备方法包括如下步骤：(a)将钛酸酯加入到无水乙醇中，室温下搅拌反应一段时间，然后加入的冰醋酸室温反应一段时间，即得二氧化钛溶胶；(b)将ti3c2tx乙醇溶液加入到步骤(a)得到的溶胶中，超声分散一段时间，即得所述二氧化钛/ti3c2tx复合物溶胶。11.根据权利要求10所述的制备方法，其特征在于，所述ti3c2tx纳米片的量为二氧化钛量的1-10wt％。12.根据权利要求1-5任一所述的亲水型镍铬加热丝用于电子烟烟液粘结物的清洗应用。

技术总结
本发明公开了一种亲水型镍铬加热丝，在镍铬加热丝的表面有一层二氧化钛/Ti3C2Tx复合物涂覆层，所述二氧化钛/Ti3C2Tx复合物涂覆层的厚度为1-5μm。本发明还公开了所述亲水型镍铬加热丝的制备方法及用于电子烟烟液粘结物的清洗应用。的清洗应用。


技术研发人员：李廷华 李寿波 刘玉鹏 尤俊衡 李志强 朱东来 秦云华 王道爱 尚善斋 张霞 龚为民 洪鎏 田永峰
受保护的技术使用者：云南中烟工业有限责任公司
技术研发日：2023.08.29
技术公布日：2023/10/19