本发明涉及烟用滤棒，特别涉及一种可用于制备滤棒的可降解的复合硅胶材料，还涉及采用这种复合硅胶材料得到的具有微孔结构的滤棒。
背景技术：
1、传统卷烟滤棒大量使用二醋酸纤维丝束作为滤棒材料。然而，由于醋纤滤棒是丝束成型压合得到的，其强度较低，因此无法制造结构精细复杂的镂空图形，从而难以实现通过设计形状合理的烟气流道提高滤棒对烟气的降温效果。
2、中国发明专利申请cn 112273740a公开了一种加热不燃烧制品硅胶降温段，该降温段是中空管状的，其采用现有高温固化成型法由硅胶制成预制硅胶降温段，其硅胶降温段的硅胶是甲基硅橡胶、甲基乙烯基硅橡胶、甲基乙烯基苯基硅橡胶、腈硅橡胶或氟硅橡胶食品级硅橡胶材料。然而，该硅胶降温段整体不是多孔结构，因此其降温性能较差，其烟气温度为41.3～43.5℃，吸食体验依然较烫。
3、中国发明专利申请cn 104177831a公开了一种食品级硅橡胶发泡制品及其制作方法，其原料包括气相法硅橡胶、沉淀法硅橡胶、中空玻璃微球、羟基硅油、铂金硫化剂b剂和铂金硫化剂a剂。然而，经过测试得知，该发泡制品的降温性能不满足烟用滤棒的要求。
4、现有技术还公开了一些硅橡胶，例如中国发明专利申请cn105419341a公开的一种低压缩永久变形硅橡胶，其组分为乙烯基摩尔含量0.18％的生胶、乙烯基摩尔含量0.30％的生胶、沉淀白炭黑、羟基硅油、含氢硅油和硬脂酸等。然而，由于该材料并非发泡材料，不具备降温性能，因此不满足烟用滤棒的要求。
技术实现思路
1、本发明的目的是克服现有技术缺陷，提供一种新的复合硅胶材料，并可以采用这种复合硅胶材料制备具有微孔结构的烟用滤棒，以期获得更好的烟气降温效果和滤棒加工性能，同时应当具备卷烟滤棒应有的物理性能。
2、基于此，一种可降解的复合硅胶材料的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
3、(1)制备硅胶基体
4、以质量比计称取8～12:0.5～2:0.2～1份生胶、补强填充剂和硅油混合均匀，得到硅胶集体；所述生胶选自甲基乙烯基硅胶、二甲基硅胶和/或甲基苯基乙烯基硅胶中的一种或多种硅胶，所述生胶的邵氏硬度为10-30；
5、(2)密炼
6、以质量比计称取0.8～1.3:2～5份填补剂和所述硅胶基体，置于密炼机中在120℃～180℃条件下密炼，得到密炼胶；
7、(3)开炼
8、以质量比计称取80～100:0.1～1:0.1～2:3～15份密炼胶、硫化剂、食品级复合发泡剂和植物纤维，所述植物纤维的平均纤维长度为0.5～6mm，置于双辊开炼机中开炼，得到一种可降解的复合硅胶材料。
9、在本发明中，步骤(1)中的补强填充剂选自白炭黑和/或二氧化钛；所述硅油选自羟基硅油和/或甲氧基硅油。通常，当补强填充剂采用白炭黑与二氧化钛的混合物时，它们的比例不需要特别限制。当硅油采用羟基硅油和甲氧基硅油混合物时，它们的比例通常也不需要特别限制。
10、步骤(2)的密炼是本领域技术人员已经掌握的知识，通常采用密炼机在转速为20～50r/min、温度为120℃～180℃的条件下密炼10～20min实现。温度、转速和密炼时间属于本领域的常规选择，本领域技术人员也可根据工况和环境条件适当调整密炼设备的作业参数。
11、根据一种优选的实施方式，步骤(3)采用的填补剂选自碳酸钙、白炭黑、石英粉和/或硅灰石粉中的一种或多种填补剂。本步骤的填补剂与步骤(1)的补强填充剂可以选择相同的材料(例如白炭黑)，也可以选择不同的材料。
12、特别优选地，上述步骤(3)中的食品级复合发泡剂含有，以质量份计：
13、碳酸氢钠80～120份
14、食品级改性剂40～60份
15、生胶30～50份
16、其中，所述改性剂选自无水柠檬酸、硬脂酸、单硬脂酸甘油酯、芥酸酰胺的一种或多种改性剂；
17、所述食品级复合发泡剂的制备方法是：
18、将食品级改性剂溶解在2.5～6倍质量的无水乙醇中，混合均匀后加入碳酸氢钠，混合均匀后的物料在转速为300～600rpm、温度为15～20℃的条件下持续搅拌直至乙醇挥发完全，所得产物置于40～60℃条件下干燥10～20min，得到干燥的改性碳酸氢钠；将所述改性碳酸氢钠置于研磨机中研磨，然后100目筛，得到改性碳酸氢钠粉末，将其与生胶混合均匀后置于常温下密封放置12～24小时，得到食品级复合发泡剂。
19、与现有技术中以单一的碳酸氢钠作为食品发泡剂不同，本发明的食品级复合发泡剂含有的改性剂提高了碳酸氢钠的分解温度、缩小分解温度区间、提高分解速率，防止碳酸氢钠在塑炼或预成型步骤提前分解损失而导致的发泡效果不良，从而确保材料的发泡效果充分且稳定。另外，制备复合发泡剂时，添加生胶作为骨架材料，使所得复合发泡剂在开炼步骤中添加至硅胶基体中，有利于发泡剂与硅胶基体在开炼过程中混匀，确保发泡充分，且不同批次的产品具有稳定均一的效果。
20、在本发明中，食品级复合发泡剂的添加量是经过大量实验确认得到的最优范围。若复合发泡剂的用量不足，则所得滤棒孔隙率较低，导致吸阻极大且烟气降温效果差；若复合发泡剂使用过量，则滤棒硬度及回弹率低，滤棒外观软塌，质量不稳定，甚至可能无法满足滤棒的物理性能要求。
21、与常规的食品级发泡剂相比(例如使用单一的碳酸氢钠)，应用本发明的复合发泡剂后，所得滤棒具有更好的性能，表现为更合适的吸阻和更好的烟气降温效果。如果仅使用改性剂作为发泡剂，由于改性剂不具备发泡作用，因此无法实现本发明的滤棒的降温和减小吸阻的效果。若只使用碳酸氢钠作为发泡剂，则发泡效果差，发泡不均匀，不同产品批次间均一性较差，且容易导致滤棒孔隙率较低，难以起到烟气降温和降低吸阻的作用。若碳酸氢钠中只添加食品级改性剂但不添加硅胶，同样存在发泡效果不均匀、不同产品批次间均一性较差的问题，产品质量不稳定。若碳酸氢钠中只添加生胶，则发泡效果依然较差，烟气降温效果不足。因此，需将食品级改性和生胶与碳酸氢钠结合使用，才能实现最佳的滤棒性能。
22、上述步骤(3)中，所述植物纤维选自亚麻、黄麻、剑麻、苎麻、蕉麻中的一种或多种纤维。在本发明中，利用植物纤维作为硅胶体系的骨架支撑材料能够提升硅胶棒强度及使用性能，减少产品的形变量。另外，植物纤维的加入能够加快产品的降解速度，使产品的环保性能更好。因此这些植物纤维可择一使用或混合使用，在混合使用时，它们的比例通常无需限定。
23、基于此，本发明还提供上述制备方法得到的可降解的复合硅胶材料在滤棒中的应用。
24、在本发明中，所述滤棒可以是加热不燃烧卷烟滤棒或燃烧型卷烟滤棒，本发明的滤棒可替代传统滤棒(如醋酸纤维丝束滤棒)实现烟气降温和有害物质吸附的作用。
25、进一步地，本发明还提供一种可降解的具有微孔结构的滤棒的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
26、将上述制备方法得到的可降解的复合硅胶材料置于挤出机中，于25～85℃条件下预成型1～5min，再在120～180℃条件下交联发泡并挤出，冷却后得到棒状物料；
27、所得棒状物料经分切后得到复合硅胶材料条；
28、将复合硅胶材料条在150～200℃条件下处理6～12小时，热定型后得到可降解的具有微孔结构的滤棒。
29、其中，将复合硅胶材料先在较低温度下预成型的目的是适当调整复合硅胶材料的状态，便于随后在更高的温度下发泡并挤出。预成型和交联发泡都是在挤出机中进行的，本领域技术人员可根据复合硅胶材料的具体状态合理调整预成型的温度和时间，确保挤出的物料经过充分交联和发泡，冷却后呈棒状。
30、在本发明中，硅胶挤出机例如采用河北旭朗机械设备制造有限公司生产销售的80硅胶管挤出设备产品，使用时可通过调节挤出机的运行参数，控制内模具的转速与挤出速度的比，以获得不同形状的烟气流道。通过更换具有不同物料流道分布的内模头(例如参考cn 215750663u公开的挤出成型模头)可以获得具有不同烟气流道形状或结构的滤棒，这些烟气流道可以具有不同的截面镂空形状，以丰富滤棒端部的外观形状选择。
31、本发明所得滤棒的密度通常为0.2～0.8g/cm3，孔隙率为20～50％，孔隙率可通过孔隙率检测仪测试获得。本领域技术人员可通过调整发泡时间以控制发泡程度，从而调整所得产品的密度。
32、本发明的可降解合硅胶材料可用于制备异型滤棒，与常规醋酸纤维滤棒相比，本发明的可降解具有微孔结构的滤棒能够实现更低吸阻和更好的烟气降温效果，且滤棒硬度及回弹率较高，具有较好的抗形变能力，能够维持良好的外观品质，保障滤棒质量稳定，满足传统卷烟和加热不燃烧卷烟的应用需求。
33、本发明通过改进发泡剂的配方，进一步提高了微孔结构滤棒的降温性能，适当降低滤棒吸阻，从而实现更好的抽吸体验。
1.一种可降解的复合硅胶材料的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于步骤(1)中，所述补强填充剂选自白炭黑和/或二氧化钛；所述硅油选自羟基硅油和/或甲氧基硅油。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于步骤(3)中，所述填补剂选自碳酸钙、白炭黑、石英粉和/或硅灰石粉中的一种或多种填补剂。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于步骤(3)中，所述食品级复合发泡剂含有，以质量份计：
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于步骤(3)中，所述植物纤维选自亚麻、黄麻、剑麻、苎麻、蕉麻中的一种或多种纤维。
6.权利要求1-5中任一项权利要求所述的制备方法得到的可降解的复合硅胶材料在滤棒中的应用。
7.根据权利要求6所述的应用，其特征在于所述滤棒是加热不燃烧卷烟滤棒或燃烧型卷烟滤棒。
8.一种可降解的具有微孔结构的滤棒的制备方法，其特征在于所述制备方法包括以下步骤：
9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于所述滤棒的密度为0.2～0.8g/cm3，孔隙率为20～50％。
