CN107149167A - 卷烟用中低温含能热源及其制备方法 - Google Patents

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齐秀生
张琳
周顺
王孝峰
何庆
张晓宇
赵安文
黄宴峰
余亮
高尚
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Abstract

一种用于烟草加热的中低温含能热源及其制备方法。本热源配方取重量组分酚醛树脂17％‑32％、硝酸锶60％‑63％、助剂5％‑23％，粒径0.1mm‑0.2mm。本热源制得的无需外界供氧即可发生阴燃，产生的中低温用于烟丝热解，可有效降低因烟丝高温燃烧产生的有毒、有害气体含量。将此热源用于烟草加热在尽可能不影响吸食口感的情况下，可有效抑制烟草中某些成分因高温燃烧释放有毒、有害气体，对于降低吸烟的危害具有普及推广意义。

Description

卷烟用中低温含能热源及其制备方法
技术领域
本发明涉及烟草领域，具体地说，涉及一种用于烟草加热的中低温含能热源及其制备方法。
背景技术
目前的中低温烟丝加热技术有电加热、燃料加热和理化加热，由于燃料加热技术结构简单、造价低廉，技术难度相对较低，因而更具实用性；在燃料加热技术中，以碳质热源居多，但碳质材料在空气中的低温燃烧较难发生且产生大量一氧化碳，尽管目前有很多降低燃烧温度，减小一氧化碳排放的专利，如日本专利特开平2-215373号中采用添加金属氮化物燃烧生成金属氧化物，再通过该金属氧化物促进CO向CO2的转变，使CO量降低；美国专利公开US2004/0173229A1中通过超微粒子金属催化剂将CO转变成CO2使CO量减少；PM公司CN101909851B中还有利用涂覆纵向空气流动通道内表面的做法达到降低吸食烟气中CO含量的目的。上述专利中的方法存在工艺实施难度高、对周围环境CO释放量无影响的问题。
现今各领域诸多材料中，含能材料是一种能够满足上述特性要求的高效快捷型燃料。含能材料主要由可燃剂和氧化剂组成，可使混合材料进行分子间或分子内的氧化还原反应，无需引入环境空气中的氧气发生气固相扩散燃烧，燃烧过程相对稳定；而含能材料的中低温燃烧速度、温度对氧化剂具有很强的依赖性，如专利CN105533800A对目前中低温热源所用氧化剂和可燃剂进行了罗列，但其配方存在配方组分复杂，燃烧温度相对较高，燃烧速度相对较大的问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种中低温加热烟丝的含能热源及其制备方法，是一种能够有效降低烟丝热解产生的有毒有害气体含量的燃料加热技术。
为解决上述问题，本发明所采用的技术方案是：
卷烟用中低温含能热源药品配方，其特征在于：由下述重量组分的原料制成：酚醛树脂17％-32％、硝酸锶60％-63％、助剂5％-23％；
助剂包括碳酸钙、碳酸钠、硫化钙、氧化铁；
本发明一种卷烟用中低温含能热源药品配方的配制方法，包括如下步骤：
a、按重量组分计，将17％-32％的酚醛树脂、60％-63％的硝酸锶、5％-23％的碳酸钙进行烘干处理；
b、将原料通过不同目数分子筛筛分；
c、将烘干好的原料置于烘干处理的装置内进行充分混合；
d、将混合好的原料置于相应模具中依靠酚醛树脂自身粘性，制备成药柱。
进一步的，步骤b中，分子筛筛分采用70-80目。
进一步的，烘干处理条件为：在30℃下烘干3个小时。
进一步的，步骤d中，模具采用圆柱形。
为保证含能热源燃烧温度的稳定性，克制燃烧速度较大的不足，本发明所提供的配方能够有效控制燃烧温度及燃烧速度，保证烟丝在中低温环境下热解，进而有效控制有毒有害气体的释放。
本发明采用硝酸锶和酚醛树脂为主配方。由于硝酸锶物性稳定，以硝酸锶为主配方限制了氧气的释放速率，减缓了燃烧的剧烈程度，进而降低了燃烧温度，减小了燃烧速度。
本发明相对于现有技术相比具有显著特点：此含能热源用于烟草降低了燃烧温度，减小了燃烧速度，使烟草加热在尽可能不影响吸食口感的情况下，可有效抑制烟草中某些成分因高温燃烧释放有毒、有害气体，对于降低吸烟的危害具有普及推广意义。
具体实施方式
比较例一
作为比较例1，采用热源为碳质热源组合物，含有30％-55％的碳酸钙，5％-15％的粘合剂，依靠粘合剂的粘合作用挤压成型为热源；该热源中碳酸钙粒径为0.08-0.15μm。
热源燃烧温度为1000℃以下；
产物一氧化碳产生量为50％-80％。
由于碳质热源在使用过程中无法将其包覆，其碳质的不完全燃烧产生大量一氧化碳，对人体具有一定危害。
比较例二
作为比较例2，采用热源为含能热源，含有硝酸钾40-55％，木粉25-35％，环氧树脂5-20％，氧化铜3.5-20％，依靠环氧树脂粘性置于环境中自然成型为热源。
热源燃烧温度900℃；
燃烧状态为明火燃烧，且有熔融液滴滴落。
实施例1
本实施例中含能热源配方由以下质量分数的原料组成：21％酚醛树脂、23％碳酸钙、56％硝酸锶，将原料过70目分子筛，在30℃下烘干3个小时，原料粒径0.2mm，将原料再在30℃下烘干3个小时、混匀后依靠酚醛树脂自身粘性将其挤压成型为热源，然后对其燃烧性能测试，测试结果显示：
热源燃烧状态为阴燃；
含能热源配方的燃烧温度为430℃。
含能热源配方的燃烧速度为1.0mm/min。
实施例2
本实施例中含能热源配方由以下质量分数的原料组成：7％-19％酚醛树脂、18％碳酸钙、63％-75％硝酸锶，将原料过70目分子筛，在30℃下烘干3个小时，原料粒径0.2mm，将原料再在30℃下烘干3个小时、混匀后依靠酚醛树脂自身粘性将其挤压成型为热源，然后对其燃烧性能测试，测试结果显示：
含能热源配方的燃烧温度为700℃-1000℃；
含能热源配方的燃烧速度为7-13mm/min；
含能热源配方的燃烧状态为持续明火燃烧。
实施例3
本实施例中含能热源配方由以下质量分数的原料组成：21％酚醛树脂、23％碳酸钙、10％硝酸钾、46％硝酸锶，将原料过70目分子筛，在30℃下烘干3个小时，原料粒径0.2mm，将原料再在30℃下烘干3个小时、混匀后依靠酚醛树脂自身粘性将其挤压成型为热源，然后对其燃烧性能测试，测试结果显示：
所述含能热源配方燃烧产生的NOx浓度为780ppm；
实施例4
本实施例中含能热源配方由以下质量分数的原料组成：21％酚醛树脂、23％碳酸钙、56％硝酸锶，将原料过70目分子筛，在30℃下烘干3个小时，原料粒径0.2mm，将原料再在30℃下烘干3个小时、混匀后依靠酚醛树脂自身粘性将其挤压成型为热源，然后对其燃烧性能测试，测试结果显示：
所述含能热源配方燃烧产生的NOx的浓度为230ppm；
实施例5
本实施例中含能热源配方由以下质量分数的原料组成：21％酚醛树脂、23％碳酸钙、56％硝酸锶，将原料过70目分子筛，在30℃下烘干3个小时，原料粒径0.4mm，将原料再在30℃下烘干3个小时、混匀后依靠酚醛树脂自身粘性将其挤压成型为热源，然后对其燃烧性能测试，测试结果显示：
热源燃烧状态为不持续阴燃；
表1对比例两种配方与本发明配方对比
样品 燃烧温度(℃) 燃烧速度(mm/min) 组分数
比较例1 430 1.5 6
比较例2 500 1.0 5
本发明实施例1 430 1.0 3
由表1可以看出本发明含能热源配方在燃烧温度、燃烧速度以及组分数的减小上具有优势。
表2实施例1和实施例2两种配方的对比
样品 燃烧温度(℃) 燃烧速度(mm/min) 燃烧状态
实施例1 430 1 阴燃
实施例2 700-1000 7-13 明火燃烧
由表2可以看出本专利配方的配比范围使得热源的燃烧状态处于阴燃与明火燃烧相比，燃烧温度，速度大幅度降低。
表3实施例3和实施例4两种配方的对比
样品 氮氧化物含量(ppm) 组分数
实施例3 780 4
实施例4 230 3
由表3两组实施例的对比可以看出，实施例3中多一组分，氮氧化物的含量骤然上升，氮氧化物含量的增加严重影响人体健康。
表4实施例1和实施例5两种配方的对比
样品 粒径(mm) 燃烧状态
实施例1 0.1-0.2 持续阴燃
实施例4 0.4 不持续阴燃
由表4可以看出粒径对燃烧状态产生一定的影响，当粒径大于0.4mm，燃烧状态受到影响，从持续阴燃转变为不持续燃烧。

Claims (7)

1.一种卷烟用中低温含能热源，其特征在于，该含能热源由下述重量组分的原料制成：可燃剂酚醛树脂17％-32％、硝酸锶60％-63％、助剂5％-23％。
2.根据权利要求1所述的卷烟用中低温含能热源，其特征在于，所述的助剂包括碳酸钙、氧化铁、硫酸钙或碳酸钠。
3.根据权利要求1所述的卷烟用中低温含能热源，其特征在于，所述的热源各组分原料粒径均为0.1mm-0.2mm。
4.一种卷烟用中低温含能热源的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
a、按重量组分计，将17％-32％的酚醛树脂、60％-63％的硝酸锶、5％-23％的助剂进行烘干处理；
b、将原料通过不同目数分子筛筛分；
c、将烘干好的原料再次进行烘干处理及充分混合；
d、将混合好的原料置于模具中依靠酚醛树脂自身粘性挤压成型热源。
5.根据权利要求4所述的卷烟用中低温含能热源的制备方法，其特征在于，步骤b中，分子筛筛分采用70-80目。
6.根据权利要求4所述的卷烟用中低温含能热源的制备方法，其特征在于，烘干处理条件为：在30℃下烘干3个小时。
7.根据权利要求4所述的卷烟用中低温含能热源的制备方法，其特征在于，步骤d中，步骤d中，所述的模具采用圆柱形模具。
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