復(fù)合相變材料的制備及其對(duì)卷煙濾嘴溫度的調(diào)控研究.pdf

1、在卷煙抽吸過(guò)程中，過(guò)高的濾嘴溫度不僅影響濾嘴對(duì)煙氣有害成分的過(guò)濾效果，而且會(huì)影響消費(fèi)者對(duì)煙氣感官質(zhì)量的認(rèn)可度。卷煙濾嘴溫度調(diào)控研究目前還沒(méi)見(jiàn)文獻(xiàn)報(bào)道。本論文針對(duì)卷煙濾嘴的特殊環(huán)境，研制了擔(dān)載型、膠囊型以及離子液體鍵合型三類復(fù)合相變材料，并以二段復(fù)合濾嘴的形式將復(fù)合相變材料添加于卷煙濾嘴，在卷煙抽吸過(guò)程中，通過(guò)復(fù)合材料的相變儲(chǔ)熱實(shí)現(xiàn)對(duì)濾嘴溫度的有效調(diào)控。采用X射線衍射儀(XRD)、傅里葉紅外光譜(FT-IR)、氮?dú)馕摳?、掃描電鏡(SEM

2、)、差示掃描熱分析(DSC)、導(dǎo)熱系數(shù)儀等對(duì)復(fù)合相變材料的物化結(jié)構(gòu)和熱性能進(jìn)行了表征。對(duì)卷煙燃燒錐氣相溫度檢測(cè)裝置進(jìn)行改進(jìn)，實(shí)現(xiàn)卷煙濾嘴溫度檢測(cè)，并且運(yùn)用類比數(shù)理統(tǒng)計(jì)中的數(shù)學(xué)期望和方差兩個(gè)特征量對(duì)濾嘴檢測(cè)區(qū)域溫度分布特征進(jìn)行表征分析。主要內(nèi)容如下:
　　(1)采用毛細(xì)吸附法制備了系列擔(dān)載型復(fù)合相變材料，該方法原料易得、操作簡(jiǎn)單、成本低。通過(guò)考察11種無(wú)機(jī)或有機(jī)相變材料和4種無(wú)機(jī)介質(zhì)載體材料，結(jié)果表明:二十烷為最佳相變材料，膨脹石墨

3、(EG）為最佳載體材料;當(dāng)二十烷含量為92 wt％時(shí)，二十烷/EG復(fù)合相變材料的相變溫度為43.1℃，相變焓為162.9 J/g，導(dǎo)熱系數(shù)為1.304 W/m·K，導(dǎo)熱性能相比于純的二十烷提高了3.8倍，具有較高的相變潛熱和熱傳導(dǎo)性能，且在受熱相變過(guò)程中無(wú)滲漏。
　　(2)以二十烷為芯材，以海藻酸鈉和殼聚糖為壁材，以氯化鈣交聯(lián)劑，運(yùn)用銳孔-凝固浴法制備了膠囊包裹型復(fù)合相變材料（二十烷/海藻酸鈉）。結(jié)果表明:最優(yōu)工藝條件為2.0 w

4、t％海藻酸鈉溶液、1.5 wt％殼聚糖溶液、2.5 wt％氯化鈣溶液，93％二十烷，反應(yīng)溫度45℃，攪拌轉(zhuǎn)速400 r/min，反應(yīng)時(shí)間90 min，pH≈4。最優(yōu)條件下制備的二十烷/海藻酸鈉膠囊的相變溫度為47.9℃，相變焓為134.6 J/g，導(dǎo)熱系數(shù)為0.426 W/m·K，冷熱循環(huán)10次以后相變溫度為47.1℃，相變焓為131.4 J/g，說(shuō)明該膠囊相變材料具有良好的相變性能和重復(fù)穩(wěn)定性。
　　(3)利用離子液體結(jié)構(gòu)可設(shè)計(jì)

5、、不揮發(fā)和相變性能優(yōu)良等優(yōu)點(diǎn)，設(shè)計(jì)合成了3種具有相變儲(chǔ)熱功能的咪唑類離子液體材料，并對(duì)其固載前后的儲(chǔ)熱性能進(jìn)行了研究。結(jié)果表明:在所合成的幾種離子液體中，[C16MIM]Cl離子液體具有更好的儲(chǔ)熱性能，相變溫度為68.1℃，相變焓為129.2 J/g;通過(guò)浸漬法固載后其相變性能不變但重復(fù)穩(wěn)定性增強(qiáng)。
　　(4)建立了卷煙濾嘴溫度場(chǎng)檢測(cè)及表征方法。以體積平均溫度為主要指標(biāo)，以體積平均溫差為輔助指標(biāo)，表征分析濾嘴溫度分布隨卷煙抽吸過(guò)程