[发明专利]一种非燃烧型卷烟用自发热材料及方法和应用

说明书

本发明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。

技术领域

本发明涉及非燃烧型卷烟技术领域，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。

背景技术

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William L.Bell公开了一篇名为“自加热柔性软包装”的发明专利，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。