一种非燃烧型卷烟用自发热材料及方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种非燃烧型卷烟用自发热材料及方法和应用，所述非燃烧卷烟用自发热材料由氧化钙和硫酸氢钠溶液组成。本发明专利技术自发热材料体积较小，激发反应后，在产生热量的同时，无氢气产生，放热时安全稳定，不会发生燃烧或者爆炸，放出的热量能够使铜管外壁所产生的温度在150℃以上，且温度在150℃以上的时间能够大于5min，在非燃烧型卷烟方面具有很好的应用前景。

Non burning self heating material for cigarette and its method and Application

The present invention discloses a non burning self heating material for cigarette and its method and application. The self heating material for non burning cigarette is made up of calcium oxide and sodium hydrogen sulfate solution. The invention has the advantages of small volume self heating material, reaction, in the heat generated at the same time, no hydrogen generation, exothermic safe and stable combustion or explosion occurred, not the heat can make the outer surface of the tube produced by the temperature of 150 DEG C, the temperature and time in the above 150 degrees to more than 5min, has a good application prospect good in non combustible cigarettes.

【技术实现步骤摘要】
一种非燃烧型卷烟用自发热材料及方法和应用
本专利技术涉及非燃烧型卷烟
，具体地，涉及一种非燃烧型卷烟用自发热材料及方法和应用。
技术介绍
伴随着人类健康意识的不断提升，吸烟与健康的问题逐渐成为人们关注的热点问题，越来越多的人加入到抵制二手烟的队伍中，在公共场合吸烟的行为受到了严格地限制，同时从上世纪70年代后，世界卫生组织着手推动全球性的控烟运动，并于2003年通过了旨在限制全球卷烟产品的《烟草控制框架公约》。《烟草控制框架公约》的出台，给传统的卷烟产业带来了严重的冲击，面对各国政府及法律对传统卷烟的严格限制，烟草企业必须通过各种途径努力减少吸食卷烟带来的危害，同时利用当今的科学技术手段开发出能够适应当下严格控烟形式的新型烟草制品，而非燃烧型烟草制品由于其具有对吸食者危害小、不燃烧、不产生二手烟、对环境污染小等特点受到了越来越多的关注，已成为世界各国烟草企业的研究重点。但国内的烟草企业在非燃烧加热型烟草制品的研究方面起步相对较晚。已有的自发热材料中，其放热原理主要有：(1)利用氧化钙和水的水合反应来放热；(2)将金属铝粉与碱混合，通过加入适量的水，利用铝粉在强碱溶液中的反应来放热；(3)以水作为电解质，利用金属镁粉与铁粉等构成短路原电池的原理来放热；(4)利用铁粉或者锌粉的氧化反应来放热；(5)利用盐与水的结晶来放热。已有的以理化反应放热作为加热源的非燃烧加热型烟草制品，所用的自发热材料，大多依靠潮湿的铁粉在空气中发生氧化反应来产生热量，在使用时，实际产生的温度不高，导致在加热烟草时，烟气气味小，难以满足吸烟者感官上对烟草的吸食需求。另外，依靠铁粉氧化反应来产生热量的自发热材料，在制作时必须与空气或者氧气隔绝，加工难度较大。1999年，美国人WilliamL.Bell公开了一篇名为“自加热柔性软包装”的专利技术专利，该专利中的自发热材料为一定比例的氧化钙和水，其中氧化钙被一种柔性软包装整体密封，水被柔性软包装分多段隔离密封。使用时，用力挤压柔性软包装，水被挤出后与氧化钙反应放出热量，用于加热食品或者饮料等，这种以氧化钙和水来加热食品或饮料的方法在后来得到了大规模的应用。如果自发热材料仅为氧化钙，当水与氧化钙接触反应时，氧化钙的初始反应速率较慢，温度上升缓慢，在经过约3分钟左右的时间，氧化钙与水才会迅速反应放出热量。为了加快氧化钙与水的初始反应速率，高玉玲等将氧化钙与一定比例的无水硫酸镁、活性炭混合，用水激发反应后，温度上升迅速。使用该自发热材料约30克，加水25毫升左右，反应产生120℃的最高温度。从热力学的角度来讲，每摩尔氧化钙与水反应，放出的热量约为66.17千焦，单位物质的量氧化钙放热量较小。张泓等将一定量的铝粉和镁粉与氧化钙混合制成自发热材料，并放置在带有空隙的发热袋中，发热袋的空隙小于药品的粒径，且能够让水透过。当加水激发反应后，氧化钙与水首先反应生成氢氧化钙并放出热量，然后铝粉再与氢氧化钙反应放出热量，而镁粉则与水发生置换反应放出热量。这种将金属粉末与氧化钙混合而成的自发热材料，单位克重放出的热量远大于同样质量的氧化钙，放热时间更长，可以加热质量或者体积更大的食物。使用该自发热材料60g，加水量为180毫升，反应产生的温度最高在90℃。将铝粉加入到氧化钙中，虽然能够提高自发热材料单位克重的产热量，但是铝粉是两性金属，在反应过程中，会有氢气不断产生，存在安全隐患。氯化铜或者氧化铁的加入，能够减少氢气的排放量，但是只能减少一部分氢气，无法做到反应时没有氢气排放，不适合在密闭的装置中使用。用五氧化二磷与氧化钙混合作为自发热材料，虽然两种氧化物的水合反应的产物能够继续发生中和反应并放出热量，无氢气产生，使用时较为安全，但是五氧化二磷非常不稳定，对包装的要求非常高，反应装置过于复杂，体积较大，无法在较小的密封装置中使用。而非燃烧型卷烟的密封装置非常小，显然不适用。当前，已有的自发热材料中，单独依靠氧化钙跟水反应来放热，虽然反应过程中没有氢气产生，但是药品单位克重的产热量少，反应产生的温度较低，药品体积较大，无法在较小的装置中产生150℃以上的高温。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是针对现有卷烟用自发热方法技术不足，提供一种非燃烧型卷烟用自发热方法。本专利技术要解决的另一技术问题是针对现有卷烟用自发热材料技术不足，提供一种非燃烧型卷烟用自发热材料。本专利技术要解决的还一技术问题是提供所述自发热材料的应用。本专利技术的目的通过以下技术方案予以实现：本专利技术提供一种非燃烧卷烟用自发热材料，由氧化钙和硫酸氢钠溶液组成的自发热材料。该自发热材料放热安全稳定，在密闭的反应容器中使用，达到了非燃烧加热型烟草制品的要求。优选地，所述自发热材料中，氧化钙和硫酸氢钠溶液的比例按照如下确定：由11.6g的氧化钙与5mL浓度为0.075g/mL～0.175g/mL硫酸氢钠溶液组成。进一步优选地，所述自发热材料由11.6g的氧化钙与5mL浓度为0.075g/mL、0.1g/mL、0.125g/mL、0.15g/mL或0.175g/mL的硫酸氢钠溶液组成。更优选地，所述自发热材料由11.6g的氧化钙与5mL浓度为0.125g/mL的硫酸氢钠溶液组成。优选地，所述自发热材料中，氧化钙和硫酸氢钠溶液的比例按照如下确定：由4.6g的氧化钙与1.5mL浓度为0.3g/mL～1.5g/mL硫酸氢钠溶液组成。进一步优选地，所述自发热材料由4.6g的氧化钙与1.5mL浓度为1.3g/mL或1.4g/mL硫酸氢钠溶液组成。优选地，所述氧化钙为分析纯氧化钙或生石灰。最优选地，所述自发热材料由4.6g的生石灰与1.5mL浓度为1.4g/mL硫酸氢钠溶液组成。本专利技术同时提供了所述自发热材料的制备方法，包括以下步骤：将固体氧化钙击碎成较小的碎块，将硫酸氢钠溶解在水中配制成溶液。使用的时候将用一定浓度的硫酸氢钠溶液与碎块儿状的氧化钙在密闭的铜管中进行反应。优选地，所述较小的碎块的粒径大小在3mm～15mm之间。本专利技术提供所述自发热方法和自发热材料在制备非燃烧型卷烟用发热材料方面的应用。本专利技术同时提供一种非燃烧型卷烟用自发热方法，是在较大的氧化钙用量和应用密闭环境体积一定的条件下，通过加入并增大硫酸氢钠溶液的浓度实现提供发热温度不小于150℃，发热时间接近5分钟，所述硫酸氢钠溶液的浓度不小于0.075g/mL；或者在较小的氧化钙用量和应用密闭环境体积一定的条件下，通过加入并增大硫酸氢钠溶液的浓度实现提供发热温度不小于150℃，发热时间接近5分钟，所述硫酸氢钠溶液的浓度不小于0.3g/mL。本专利技术的有益效果：本专利技术从使用安全性、放热温度、放热时间以及自发热材料的体积大小等多个角度进行考虑，开发出了一种由氧化钙和硫酸氢钠溶液组成的自发热材料。结果表明，该自发热材料放热安全稳定，在密闭的反应容器中使用，达到了非燃烧加热型烟草制品的要求。本专利技术满足了以下三个要求：1.激发反应后，在产生热量的同时，无氢气产生，放热时安全稳定，不会发生燃烧或者爆炸；2.体积较小，最终能够在外直径约20mm左右的体积较小的密闭铜管中激发反应；3.以较小的用量激发反应后，放出的热量能够使铜管外壁所产生的温度在150℃以上，且温度在150℃以上的时间能够大于5min。针对本专利技术自发热材料本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种非燃烧卷烟用自发热材料，其特征在于，是由氧化钙和硫酸氢钠溶液组成。

【技术特征摘要】
1.一种非燃烧卷烟用自发热材料，其特征在于，是由氧化钙和硫酸氢钠溶液组成。2.根据权利要求1所述非燃烧卷烟用自发热材料，其特征在于，所述自发热材料由11.6g的氧化钙与5mL浓度为0.075g/mL～0.175g/mL硫酸氢钠溶液组成。3.根据权利要求2所述非燃烧卷烟用自发热材料，其特征在于，所述自发热材料由11.6g的氧化钙与5mL浓度为0.075g/mL、0.1g/mL、0.125g/mL、0.15g/mL或0.175g/mL的硫酸氢钠溶液组成；优选所述自发热材料由11.6g的氧化钙与5mL浓度为0.125g/mL的硫酸氢钠溶液组成。4.根据权利要求1所述非燃烧卷烟用自发热材料，其特征在于，所述自发热材料由4.6g的氧化钙与1.5mL浓度为0.3g/mL～1.5g/mL硫酸氢钠溶液组成。5.根据权利要求4所述非燃烧卷烟用自发热材料，其特征在于，所述自发热材料由4.6g的氧化钙与1.5mL浓度为1.3g/mL或1.4g/mL硫酸氢钠溶液组成。6.根据权利要求1～5任一项所述非燃烧卷烟用自发热材料，其特征在于，...

【专利技术属性】
技术研发人员：孔浩辉，陈森林，甘峰，兰帅锋，
申请(专利权)人：广东中烟工业有限责任公司，
类型：发明
国别省市：广东,44