可逆变色丸芯及其制备方法和应用与流程

本发明涉及属于功能材料领域，具体涉及一种可逆变色丸芯及其制备方法和应用。背景技术：1、随着社会经济的发展，卷烟消费需求不断发生着变化。为满足消费者更加多样化的需求，提升消费体验，出现了多种具有变色功能的卷烟滤棒。具有变色功能的卷烟滤棒主要是在卷烟透明空腔滤棒中添加变色颗粒。应用于透明空腔滤棒的变色颗粒能使消费者在抽吸卷烟时在视觉感官上明显感受到颗粒颜色随温度、光或烟气ph值的变化而发生可逆或不可逆的变色效果，形成一类独具特色的卷烟特种滤棒，颜色的变化可以作为一种视觉信号，同时增加卷烟抽吸时感官上的趣味性。2、例如，中国发明专利申请cn 115109320a公开了一种烟用变色颗粒及其制备方法与它的用途，其通过混料、挤出成型、干燥与筛分等步骤得到了变色颗粒，将其装于透明空腔滤棒中，能使消费者在抽吸卷烟时明显感受到颗粒颜色随着温度、光或ph的变化而改变的效果。该专利申请虽然可以在卷烟抽吸过程中实现滤棒的可逆变色功能，但是其变色/返色速度调控技术是缺乏。技术实现思路1、本发明的目的是提供一种可逆变色丸芯，能够自由调控丸芯的变色和返色速度。2、本发明的第二个目的是提供一种能够自由调控丸芯的变色和返色速度的可逆变色丸芯的制备方法。3、本发明的第三个目的是提供一种上述可逆变色丸芯在卷烟中的应用，以提升卷烟的消费体验。4、为了实现目的，本发明所采用的技术方案是：5、一种可逆变色丸芯，由丸芯核层和丸芯壳层按照20:(1-3)的质量比组成；所述丸芯核层主要由以下重量份的组分组成：第一低导热系数材料10-98份、中导热系数材料1-50份、滑石粉1-50份、第一高导热系数材料0-0.5份、第一粘合剂0.1-1份；所述丸芯壳层主要由以下重量份的组分组成：温变色素1-10份、第二高导热系数材料1-5份、第二低导热系数材料0-5份、第二粘合剂0.1-1份；其中，所述第一低导热系数材料及第二低导热系数材料的导热系数小于0.05w/m*k，所述中导热系数材料的导热系数0.1-1.0w/m*k，所述第一高导热系数材料及第二高导热系数材料的导热系数为100-300w/m*k。6、若丸芯核层的用量多，两者质量比大于20:1，可逆变色丸芯返色速度快，甚至不容易观察到颜色变化，从而使得返色速度不可控；若丸芯壳层用量大，两者质量比小于20:3，可逆变色丸芯返色速度慢，将可逆变色丸芯用于卷烟中，直至卷烟被抽吸完毕，也很难观察到可逆变色丸芯返色；因此，所述丸芯核层和丸芯壳层的质量比优选为20:(1-3)。7、其中，丸芯核层中的各种导热系数材料相互配合，调控可逆变色丸芯的返色速度。丸芯壳层中的各种导热系数材料相互配合，调控可逆变色丸芯的变色速度。8、所述第一及第二低导热系数材料的导热系数小于0.05w/m*k，可以为气相二氧化硅、气相二氧化钛或两者的任意组合。为进一步提高调控返色和变色速度的能力，以及便于可逆变色丸芯防潮，所述第一及第二低导热系数材料更优选为具有20-400m2/g比表面积的疏水型气相二氧化硅或气相二氧化钛，如比表面积150-400m2/g的疏水性气相二氧化硅。所述第一及第二低导热系数材料可以相同，也可以不相同。9、所述中导热系数材料的导热系数0.1-1.0w/m*k，其兼有协助调控返色速度和促进丸芯成球的作用，可以为壳聚糖、蔗糖、淀粉或纤维素或其任意组合。所述中导热系数材料优选为壳聚糖，使其在满足中导热性能基础上，提升丸芯成球性能。10、滑石粉的导热系数0.1-1.0w/m*k，其在满足中导热性能基础上，还能提高丸芯核层的圆整度，提升丸芯核层加工中流动性等性能，从而提高可逆变色丸芯的圆整度合格率。11、所述第一高导热系数材料及第二高导热系数材料的导热系数为100-300w/m*k，可以为纳米氮化硼、纳米氮化铝或两者的任意组合。所述第一高导热系数材料及第二高导热系数材料可以相同，也可以不相同。12、所述第一粘合剂主要作用是将丸芯核层中的各个原料充分粘接在一起成球形，并提升丸芯核层的强度；其可以为羧甲基纤维素、羧甲基淀粉或两者任意组合。其中，羧甲基纤维素粘性更强，稳定性更好，有利于提升丸芯强度和稳定性，所以，所述第一粘合剂优选为羧甲基纤维素。另外，第一粘合剂的用量若少于0.1重量份，制得的丸芯核层容易掉粉，脆碎度增加；若超过1重量份，丸芯核层的强度比较高，不容易成球，影响丸芯核层的圆整度，进而影响可逆变色丸芯的圆整度合格率。13、所述第二粘合剂能将丸芯壳层中的各个原料充分粘接在一起成球形，并提升可逆变色丸芯强度；其可以为聚乙烯吡咯烷酮(pvp)、聚乙烯醇0588(pva 0588)或两者的任意组合。其中，pvp稳定性更好、对色素颜色影响最小，所述第一粘合剂优选为聚乙烯吡咯烷酮k12型(pvp k12)。另外，第二粘合剂的用量若少于0.1重量份，制得的丸芯壳层容易掉粉，脆碎度增加；若超过1重量份，丸芯壳层的强度比较高，不容易成球，影响丸芯核层的圆整度合格率，而且对色素颜色影响比较大。14、所述温变色素为现有的温变色素，包括热消色型和热发色型等种类。所述热消色型为低温显色颜色，当温度升至变色温度时色素从有色变为无色。热发色型为低温不显示颜色，当温度升至变色温度时色素从无色变为有色。其中，为使所述可逆变色丸芯能够用于卷烟滤棒中，并控制可逆变色速度，所述热消色型和热发色型的温变色素变色温度均为30-50℃。为提高可逆变色丸芯随烟气变色和返色灵敏度，所述温变色素的变色温度优选35-45℃。15、为便于所述可逆变色丸芯能够置于卷烟滤棒的透明空腔中，所述可逆变色丸芯粒径优选为10-100目，其中，可逆变色丸芯粒径12-25目时，在卷烟滤棒的透明空腔中的视觉观察效果更佳。16、所述可逆变色丸芯还可负载功能成分，且所述功能成分包括香精香料、保润剂或两者的任意组合，使其还具有增香保润效果，从而提升卷烟产品特色和品质。17、本发明提供的上述可逆变色丸芯能够实现可逆变色速度可控的主要原因在于：(1)丸芯壳层是由温变色素、粘合剂、高导热系数材料和低导热系数材料组成；当卷烟烟气经过丸芯壳层时，除烟气温度外，其变色速度与丸芯壳层导热系数有直接关系，通过改变高导热系数材料和低导热系数材料比例和用量，可得到不同导热系数的丸芯壳层，从而实现变色速度的调控；(2)丸芯核层是由低、中、高不同导热系数的材料和粘合剂组成，当卷烟抽吸结束后，随丸芯温度降低，丸芯壳层颜色会逐渐发生返色，其返色速度与丸芯核层导热系数有直接关系，通过改变几种组分用量实现丸芯核层导热系数的调控，从而实现返色速度的调控。18、所以，上述可逆变色丸芯通过丸芯核层配方中各组分之间的协同作用、丸芯壳层配方中各组分之间的协同作用、丸芯核层及丸芯壳层的协同作用，使其实现可逆变色丸芯的变色及返色速度可控，而且具有较高的圆整度合格率和较低的脆碎度。19、一种上述可逆变色丸芯的制备方法，采用现有的核壳结构制备方法。其中，该制备方法可以包括以下步骤：20、(1)丸芯核层制备21、先将上述丸芯核层的组分与水均匀混合，再制成预定形状的丸芯核层；如，采用现有的挤出滚圆法将丸芯核层制成圆形。具体地，先将第一低导热系数材料10-98份、中导热系数材料1-50份、滑石粉1-50份、第一高导热系数材料0-0.5份、第一粘合剂0.1-1份、水100-200份混合均匀后，再采用挤出滚圆法制成丸芯核层。22、(2)成品丸芯制备23、先将上述丸芯壳层的组分与水均匀混合，制得包衣液；再利用包衣机将所述包衣液包裹在丸芯核层上形成丸芯壳层，制得所述可逆变色丸芯。具体地，先将温变色素1-10份、第二高导热系数材料1-5份、第二低导热系数材料0-5份、第二粘合剂0.1-1份、水50-100份混合均匀，制得所述包衣液；再利用包衣机将所述包衣液包裹在丸芯核层形成丸芯壳层，制得所述可逆变色丸芯成品。24、进一步地，可以采用喷雾等方法将香精香料和保润剂等功能成分喷涂到所述丸芯壳层上，制得负载功能成分的可逆变色丸芯。25、本发明提供的上述可逆变色丸芯的制备方法简单，易操作，能够实现工业化生产。另外，由上述方法制得的可逆变色丸芯具有变色和返色速度可控、脆碎度低、圆整度合格率高等特点，能够满足卷烟滤棒的不同应用加工需求。26、本发明还提供一种上述可逆变色丸芯在卷烟中的应用。其中，所述卷烟包括滤棒，该滤棒中设置有透明空腔，所述可逆变色丸芯填充在所述透明空腔中。为了保证视觉效果，所述可逆变色丸芯在所述透明空腔中的添加量为10-60mg/支烟，更优选为20-50mg/支烟。27、由于所述可逆变色丸芯能够实现丸芯变色和返色速度可控，可以满足不同的消费习惯，以提升卷烟的消费体验。