本发明属于烟草滤棒制造技术领域，具体涉及一种基于中空纤维的快速吸热过滤器及其应用。
背景技术：
近年来，电子烟、加热不燃烧烟草制品等新型烟草制品正在快速兴起。电子烟并不直接使用烟丝形态的烟草，主要是将来源于烟草的尼古丁液体雾化形成气状物。加热不燃烧烟草制品是利用外部热源加热烟草而不是点燃烟草以产生具有烟草风味气体，有炭加热、电加热等方式。新型烟草被誉为传统烟草产品的一个更健康的替代品，烟气中的有害物质相对较少。但是由于新型烟草采用密闭加热的方式，且烟支较短，导致入口烟气温度过烫，在抽吸体验与抽吸感受等方面与传统卷烟尚存在较大差距。因此，选取合适的降温材料对降低烟气温度、提高烟气口感具有重要的意义。
专利201210336384公开了一种可降低烟气温度的滤嘴棒及其制备方法，在包裹材料正面通过胶层附着微孔铝层，利用微孔铝的冷凝作用降低烟气温度，但是该发明仅用于传统烟草，对于入口烟气温度更高的新型烟草效果不明。
专利201710785910.9公开了一种增香降温基棒，在滤棒中掺杂一定比例的直径为0.45～0.6mm的聚乳酸纤维颗粒或醋酸纤维颗粒。专利201710785572.9公开了一种降温增香薄膜聚拢基棒，在滤棒中包裹锯齿状且具有若干大小和形状均不规则的烟气通道的折叠状聚乳酸纤维薄膜或醋酸纤维薄膜。不论是颗粒材料还是薄膜材料，共同的问题是堆积密度较小，材料与烟气接触面积有限，难以实现对烟气快速降温的作用。
技术实现要素：
本发明要解决的技术问题是，克服现有技术中的不足，提供一种基于中空纤维的快速吸热过滤器，尤其是提供一种可以实现高温烟气瞬时降温的过滤器。本发明提供的基于中空纤维的快速吸热过滤器的出口烟气温度低于45℃，降温幅度大于30％。
为解决技术问题，本发明的解决方案是：
提供一种基于中空纤维的快速吸热过滤器，包括包裹材料；还包括中空纤维与胶粘材料；包裹材料内包裹多根平行排列、聚结成束的中空纤维形成均匀的圆柱形棒材，中空纤维间的间隙内填充胶粘材料用于对中空纤维进行密封固定；中空纤维内部的轴向孔道形成气体流道；胶粘材料为玻璃化温度小于80℃、熔点低于200℃且比热容大于1.5kj·kg-1·k-1的胶粘剂。
作为一种改进，中空纤维为中空纤维管、中空纤维超滤膜或中空纤维微滤膜，直径为0.2～1.3mm，壁厚为0.04～0.30mm。
作为一种改进，中空纤维的材料为聚砜、聚醚砜、聚醚砜酮、磺化聚砜、聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、聚全氟羧酸、聚全氟磺酸、醋酸纤维素、硝酸纤维素、羧甲基纤维素、乙基纤维素、再生纤维素、聚酰胺、聚酰亚胺、聚苯砜对苯二甲酰胺、芳香聚酰胺酰肼、聚丙烯、聚乙烯、聚丙烯腈、聚氯乙烯、聚丙烯酸、聚乙烯醇、聚丙烯酰胺、聚苯乙烯、乙烯-乙烯醇共聚物、聚氨酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯并咪唑、聚吡嗪酰胺、壳聚糖、甲壳素、聚乳酸、聚电解质、聚醚嵌段共聚物、聚乙烯吡咯烷酮、聚间苯二甲酰间苯二胺、有机硅的一种或任意两种的混合物，优选聚偏氟乙烯、磺化聚砜、聚砜、聚醚砜、醋酸纤维素、聚丙烯腈、聚氯乙烯、聚四氟乙烯、聚丙烯、聚乙烯、聚乳酸的一种或任意两种的混合物。
作为一种改进，过滤器中的中空纤维填充率为20～80％，优选60～80％。
作为一种改进，胶粘材料是聚氨酯、环氧树脂、有机硅胶、丙烯酸酯胶、聚醋酸乙烯及其共聚物、不饱和聚酯、酚醛树脂、脲醛树脂、聚氰胺甲醛树脂以及橡胶类胶粘剂中的一种。
作为一种改进，包裹材料为卷烟纸。
作为一种改进，过滤器长度为0.2～2.0cm。
本发明还提供了一种基于中空纤维的快速吸热过滤器在烟草制品中的应用。
发明原理：
中空纤维结构不仅极大地提高了过滤器与烟气接触交换比表面，而且其细长的孔道起到节流降温的作用。本发明中，过滤器的中空纤维间隙填充了胶粘材料，近似一只布满平行的毛细孔道的多孔塞，高温烟气只能从中空纤维内部管径中通过。由于通道迅速收缩，烟气流动受到阻碍，压力逐渐变小，温度也随之下降。一般而言，中空纤维越细，长度越长，节流效果也越明显，但是相应地也会使得烟气流动不畅。所以，应把中空纤维尺寸控制在一定范围内。
胶粘材料大量地填充在中空纤维间隙，除了收缩烟气流通孔道的功能之外，也是强大的热能存储器。本发明所采用的胶粘剂，玻璃化温度小于80℃、熔点低于200℃且比热容大于1.5kj·kg-1·k-1的胶粘剂，显热值远高于一般聚合物材料，在人体口感舒适温度附近具有很宽的吸收热量但不变形的温度范围，可以大量吸收高温烟气所附带的热量。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、过滤器的中空纤维间隙填充了胶粘材料，近似一只布满平行的毛细孔道的多孔塞，高温烟气只能从中空纤维内部管径中通过，流道截面积突然收缩，烟气流速加快，压力下降，利用节流作用降低烟气温度。
2、采用高显热值胶粘剂作为胶粘材料，玻璃化温度小于50℃、熔点低于200℃且比热容大于1.5kj·kg-1·k-1，在人体口感舒适温度附近具有很宽的吸收热量但不变形的温度范围，可以大量吸收高温烟气所附带的热量。
3、中空纤维结构极大地提高了过滤器与烟气接触交换比表面，从而提升热交换速率，快速降低高温烟气的瞬时温度。
附图说明
图1为本发明一种基于中空纤维的快速吸热过滤器的径向截面示意图；
图2为本发明实施例1-10中测温点位置示意图。
图中，1-包裹材料；2-中空纤维；3-胶粘材料；4-烟草材料段；5-三元复合嘴棒；6-第一测温点；7-第二测温点；8-第三测温点。
具体实施方式
以下的实施例可以使本专业技术领域的技术人员更全面的了解本发明，但不以任何方式限制本发明。
一种基于中空纤维的快速吸热过滤器，长度为0.2～2.0cm，包括包裹材料1、中空纤维2与胶粘材料3；所述包裹材料1内包裹平行排列、聚结成束的中空纤维2形成均匀的圆柱形棒材，中空纤维2填充率为20～80％。中空纤维2为中空纤维管、中空纤维超滤膜或中空纤维微滤膜，直径为0.2～1.3mm，壁厚为0.04～0.30mm；中空纤维2间的间隙内填充胶粘材料3用于对中空纤维进行密封固定，胶粘材料3为玻璃化温度小于80℃、熔点低于200℃且比热容大于1.5kj·kg-1·k-1的胶粘剂；所述中空纤维2内部的轴向孔道形成气体流道。
中空纤维2的材料为聚砜、聚醚砜、聚醚砜酮、磺化聚砜、聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、聚全氟羧酸、聚全氟磺酸、醋酸纤维素、硝酸纤维素、羧甲基纤维素、乙基纤维素、再生纤维素、聚酰胺、聚酰亚胺、聚苯砜对苯二甲酰胺、芳香聚酰胺酰肼、聚丙烯、聚乙烯、聚丙烯腈、聚氯乙烯、聚丙烯酸、聚乙烯醇、聚丙烯酰胺、聚苯乙烯、乙烯-乙烯醇共聚物、聚氨酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯并咪唑、聚吡嗪酰胺、壳聚糖、甲壳素、聚乳酸、聚电解质、聚醚嵌段共聚物、聚乙烯吡咯烷酮、聚间苯二甲酰间苯二胺、有机硅的一种或任意两种的混合物。
胶粘材料3为聚氨酯、环氧树脂、有机硅胶、丙烯酸酯胶、聚醋酸乙烯及其共聚物、不饱和聚酯、酚醛树脂、脲醛树脂、聚氰胺甲醛树脂以及橡胶类胶粘剂中的一种。
实施例1
如图1所示，一种基于中空纤维的快速吸热过滤器，由卷烟纸包裹若干根平行排列、聚结成束的聚偏氟乙烯中空纤维超滤膜，形成均匀的长度为0.2cm的圆柱形棒材。聚偏氟乙烯中空纤维超滤膜直径为0.2mm，壁厚为0.04mm，填充率为80％。聚偏氟乙烯中空纤维超滤膜间的间隙内填充聚氨酯用于对聚偏氟乙烯中空纤维超滤膜进行密封固定。
实施例2
如图1所示，一种基于中空纤维的快速吸热过滤器，由卷烟纸包裹若干根平行排列、聚结成束的磺化聚砜-聚砜中空纤维超滤膜，形成均匀的长度为0.4cm的圆柱形棒材。磺化聚砜-聚砜中空纤维超滤膜直径为0.3mm，壁厚为0.05mm，填充率为76％。磺化聚砜-聚砜中空纤维超滤膜间的间隙内填充环氧树脂用于对磺化聚砜-聚砜中空纤维超滤膜进行密封固定。
实施例3
如图1所示，一种基于中空纤维的快速吸热过滤器，由卷烟纸包裹若干根平行排列、聚结成束的的聚醚砜中空纤维超滤膜，形成均匀的长度为0.6cm的圆柱形棒材。聚醚砜中空纤维超滤膜直径为0.4mm，壁厚为0.06mm，填充率为74％。聚醚砜中空纤维超滤膜间的间隙内填充有机硅胶用于对聚醚砜中空纤维超滤膜进行密封固定。
实施例4
如图1所示，一种基于中空纤维的快速吸热过滤器，由卷烟纸包裹若干根平行排列、聚结成束的醋酸纤维素中空纤维管，形成均匀的长度为0.8cm的圆柱形棒材。醋酸纤维素中空纤维管直径为0.5mm，壁厚为0.08mm，填充率为72％。醋酸纤维素中空纤维管间的间隙内填充丙烯酸酯胶用于对醋酸纤维素中空纤维管进行密封固定。
实施例5
如图1所示，一种基于中空纤维的快速吸热过滤器，由卷烟纸包裹若干根平行排列、聚结成束的聚丙烯腈中空纤维微滤膜，形成均匀的长度为1.0cm的圆柱形棒材。聚丙烯腈中空纤维微滤膜直径为0.6mm，壁厚为0.1mm，填充率为70％。聚丙烯腈中空纤维微滤膜的间隙内填充聚醋酸乙烯用于对聚丙烯腈中空纤维微滤膜进行密封固定。
实施例6
如图1所示，一种基于中空纤维的快速吸热过滤器，由卷烟纸包裹若干根平行排列、聚结成束的聚氯乙烯中空纤维微滤膜，形成均匀的长度为1.5cm的圆柱形棒材。聚氯乙烯中空纤维微滤膜直径为0.9mm，壁厚为0.2mm，填充率为60％。聚氯乙烯中空纤维微滤膜间的间隙内填充橡胶类胶粘剂用于对聚氯乙烯中空纤维微滤膜进行密封固定。
实施例7
如图1所示，一种基于中空纤维的快速吸热过滤器，由卷烟纸包裹若干根平行排列、聚结成束的聚四氟乙烯中空纤维管，形成均匀的长度为2.0cm的圆柱形棒材。聚四氟乙烯中空纤维管直径为1.3mm，壁厚为0.3mm，填充率为20％。聚四氟乙烯中空纤维管间的间隙内填充不饱和聚酯用于对聚四氟乙烯中空纤维管进行密封固定。
实施例8
如图1所示，一种基于中空纤维的快速吸热过滤器，由卷烟纸包裹若干根平行排列、聚结成束的聚丙烯中空纤维管，形成均匀的长度为0.6cm的圆柱形棒材。聚丙烯中空纤维管直径为0.2mm，壁厚为0.04mm，填充率为80％。聚丙烯中空纤维管间的间隙内填充酚醛树脂用于对聚丙烯中空纤维管进行密封固定。
实施例9
如图1所示，一种基于中空纤维的快速吸热过滤器，由卷烟纸包裹若干根平行排列、聚结成束的聚乙烯中空纤维超滤膜，形成均匀的长度为0.8cm的圆柱形棒材。聚乙烯中空纤维超滤膜直径为0.3mm，壁厚为0.06mm，填充率为76％。聚乙烯中空纤维超滤膜间的间隙内填充脲醛树脂用于对聚乙烯中空纤维超滤膜进行密封固定。
实施例10
如图1所示，一种基于中空纤维的快速吸热过滤器，由卷烟纸包裹若干根平行排列、聚结成束的聚乳酸中空纤维管，形成均匀的长度为1.0cm的圆柱形棒材。聚乳酸中空纤维管直径为0.4mm，壁厚为0.06mm，填充率为74％。聚乳酸中空纤维管间的间隙内填充聚氰胺甲醛树脂用于对聚乳酸中空纤维管进行密封固定。
值得注意的是：除上述实施例以外，本行业技术人员在不付出创造性劳动的情况下，将中空纤维材料替换为以下材料：聚醚砜酮、聚全氟羧酸、聚全氟磺酸、硝酸纤维素、羧甲基纤维素、乙基纤维素、再生纤维素、聚酰胺、聚酰亚胺、聚苯砜对苯二甲酰胺、芳香聚酰胺酰肼、聚丙烯酸、聚乙烯醇、聚丙烯酰胺、聚苯乙烯、乙烯-乙烯醇共聚物、聚氨酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯并咪唑、聚吡嗪酰胺、壳聚糖、甲壳素、聚电解质、聚醚嵌段共聚物、聚乙烯吡咯烷酮、聚间苯二甲酰间苯二胺、有机硅及其任意两种的组合物，其余条件仿照上述实施例设置，均能达到预期效果。
上述各个实施例所得的基于中空纤维的快速吸热过滤器，经下列测试方法进行性能测试评价，测试结果见表1。
1、降温效果测试
将所得基于中空纤维的快速吸热过滤器与烟草材料组成四元复合结构(烟草材料段4+三元复合嘴棒5)，其中三元复合嘴棒的中间段为基于中空纤维的快速吸热过滤器。实验选取3个测温点6、7、8，分别位于相应位置烟支横截面的圆心，如图1所示。
温度降幅计算方法：x＝(t第一测温点－t第二测温点)/t第一测温点
表1采用不同实施例过滤器的烟支温度测试结果
本发明的实际范围不仅包括所公开的实施例，还包括在权利要求书之下实施或者执行本发明的所有等效方案。