一种双网络壁材水爆珠及其微流控制备方法与流

本发明属于材料领域，具体涉及一种双网络壁材水爆珠及其微流控制备方法。背景技术：1、烟用水爆珠对于提高烟气水分、改善烟气柔和度、减小刺激性、提高感官舒适性具有重要意义。然而，现阶段烟用爆珠主要集中在w/o型，限制了水溶性香精在烟用爆珠中的应用，且油溶性添加剂会参与燃烧，使烟气中引入其它的杂质，影响卷烟的感官品质。2、我国烟用水爆珠制备技术起步较晚，现仍处于研发阶段，壁材的选取以及工艺条件的改善仍是亟待解决的关键问题，极大影响了烟用水爆珠的工业化制备及市场发展。因此，深入研究o/w型烟用水爆珠对于卷烟抽吸品质的提升及进一步拓展爆珠在卷烟增香保润方面的应用具有重要意义。3、微流控技术是在微尺度下处理复杂流体的技术，具有高比表面积、高传热传质效率、高可控性、低能耗、连续化生产等特点，因而在流体操控、化学合成、分析检测、材料制备领域具有重要应用。其中，流体在微通道中呈层流状态，因而流体间界面张力占据主导作用。山东将军烟草新材料科技有限公司在2022年3月11日公开的公开号为cn114158768a的专利，公开了一种利用微通道的水溶性爆珠的制备方法和应用，采用水/乙醇混合溶液为内相(芯材)，采用光固化树脂、活性稀释剂和助剂体系为中间相(壁材)制备水爆珠。广西中烟工业有限责任公司在2018年8月10日公开的公开号为cn108378417a公开了一种基于毫流控技术的水溶性芯材爆珠的制备方法，采用水/乙醇混合溶液为内相(芯材)，采用与水相不溶的含光引发剂的光固化涂料，例如环氧丙烯酸酯、聚氨酯丙烯酸酯、聚酯丙烯酸酯等体系为中间相(壁材)制备水爆珠。4、尽管上述发明实现了水爆珠的连续化制备，但所用原料体系复杂、生产工艺繁琐、生产成本高，壁材机械强度差，易破裂导致漏液，且芯材为水/乙醇混合溶液，影响卷烟品质。技术实现思路1、本发明的目的在于提供一种双网络壁材水爆珠及其微流控制备方法，以互穿网络高分子为壁材、以水芯材、通过微流控液滴技术及紫外光固化制备水爆珠的方法。制备的水爆珠壁材由互穿网络凝胶构成，一方面，以改性天然高分子为基底，基于分子内部氢键相互作用，赋予水爆珠壁材高机械性能；另一方面，通过多官能度乙烯基单体自由基聚合，构筑互穿网络高分子结构，提高水爆珠壁材的交联密度，进而提高保水率。且制备方法简单，容易实现工业化。2、本发明具体技术方案如下：3、一种双网络壁材水爆珠，其原料包括壁材和芯材；4、所述壁材，包括以下质量份的原料:5、乙醇                  5-25份6、多官能度乙烯基单体    30-70份7、改性天然高分子        20-60份8、光引发剂1173          1-5份。9、所述多官能度乙烯基单体为二官能度乙烯基单体、三官能度乙烯基单体或四官能度乙烯基单体中的一种或多种。10、所述二官能度乙烯基单体选自二缩三丙二醇二丙烯酸酯、聚乙二醇二丙烯酸酯、二丙二醇二丙烯酸酯或新戊二醇二丙烯酸酯一种或多种；11、所述三官能度乙烯基单体选自乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、甘油丙氧杂酸(1po/oh)三丙烯酸、三甲醇丙烷乙氧酯三丙烯酸酯、丙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯一种或多种；12、所述四官能度乙烯基单体选自季戊四醇四丙烯酸酯、二(三羟甲基丙烷)四丙烯酸中的一种或多种。13、所述改性天然高分子为碳碳双键改性天然高分子或碳碳双键和环氧基改性天然高分子；14、所述碳碳双键改性天然高分子选自甲基丙烯酸酐改性明胶、甲基丙烯酸改性丝素蛋白、甲基丙烯酰羧甲基壳聚糖或顺丁烯二酸酐改性β-环糊精一种或几种；15、所述碳碳双键和环氧基改性天然高分子选自甲基丙烯酸缩水甘油酯改性明胶、甲基丙烯酸缩水甘油酯改性丝素蛋白中的一种或多种。16、所述的芯材，包括去离子水和表面活性剂；17、所述表面活性剂为op-10、span-20、tween-80、tween-81、tween-85、myrij-45、myrij-49、聚氧乙烯400单月桂酸酯、聚氧乙烯400单硬脂酸酯、聚氧乙烯400单油酸酯中的一种或多种；18、表面活性剂的重量份为水爆珠芯材总质量的1-2％。19、本发明提供的一种双网络壁材水爆珠的微流控制备方法，包括以下步骤：20、a)分别以含水爆珠芯材、壁材前驱体及硅油为内相、中间相和外相，通过蠕动泵调节三相流体流速，生成o/w型微液滴；21、b)在出口处通过紫外光固化，形成水爆珠；22、c)采用无水乙醇洗净，并进行干燥处理，获得双网络壁材水爆珠。23、步骤a)所述的硅油的黏度为1-1000cs。24、步骤a)中，所述的内相的通道内径为300-600μm，中间相的通道内径为500-2000μm，外相通道内径为4.0-5.0mm。25、步骤a)中所述的内相流速为0.5-2ml/min，中间相流速为0.5-2ml/min，外相流速为10-15ml/min。26、步骤b)中所述的紫外光固化功率为1000-3000w，固化时间为1-5s。27、步骤c)中无水乙醇将水爆珠表面硅油、未反应完全的单体、光引发剂及表面活性剂清洗干净。28、本发明以互穿网络高分子为壁材、以水芯材、通过微流控液滴技术及紫外光固化制备水爆珠的方法。所述的水爆珠壁材由互穿网络凝胶构成，一方面，以改性天然高分子为基底，基于分子内部氢键相互作用，赋予水爆珠壁材高机械性能；另一方面，通过多官能度乙烯基单体自由基聚合，构筑互穿网络高分子结构，提高水爆珠壁材的交联密度，进而提高保水率。29、与现有技术相比，本发明提供的水爆珠壁材中，多官能度乙烯基单体和改性天然高分子可形成互穿高分子网络。一方面，改性天然高分子中的碳碳双键和环氧基均可形成化学交联高分子网络，且天然高分子表面含有大量羟基、羧基和氨基，可生成多重分子间氢键相互作用，具有动态/可逆交联特性，在外界刺激下可自发断裂和重组，为高分子网络提供能量耗散机制，提高水爆珠壁材的机械性能；另一方面，多官能度乙烯基单体中的碳碳双键可发生自由基聚合，进而形成高交联密度分子网络。30、与传统方法相比，本发明中水爆珠壁材的互穿网络高分子结构，可有效提高水爆珠壁材的交联密度，进而提高其机械性能和保水率。所述水爆珠通过三相微流控液滴技术制备，采用同轴共流聚焦型微流控芯片，通过表面活性剂调控水爆珠芯材、壁材及硅油间的界面张力，实现结构稳定的水爆珠的构筑及调控。本发明克服了传统水爆珠壁材强度差、保水性差、包封率不足等缺点，具有操作简单、成本低、条件温和、易于大规模制备等优点。本发明制备的水爆珠结构稳定、壁材强度高、保水性强、包封率高。本发明具有操作简单、成本低、条件温和、易于大规模制备等优点。