復合相變材料的制備及其對卷煙濾嘴溫度的調(diào)控研究.pdf

1、在卷煙抽吸過程中，過高的濾嘴溫度不僅影響濾嘴對煙氣有害成分的過濾效果，而且會影響消費者對煙氣感官質(zhì)量的認可度。卷煙濾嘴溫度調(diào)控研究目前還沒見文獻報道。本論文針對卷煙濾嘴的特殊環(huán)境，研制了擔載型、膠囊型以及離子液體鍵合型三類復合相變材料，并以二段復合濾嘴的形式將復合相變材料添加于卷煙濾嘴，在卷煙抽吸過程中，通過復合材料的相變儲熱實現(xiàn)對濾嘴溫度的有效調(diào)控。采用X射線衍射儀(XRD)、傅里葉紅外光譜(FT-IR)、氮氣吸脫附、掃描電鏡(SEM

2、)、差示掃描熱分析(DSC)、導熱系數(shù)儀等對復合相變材料的物化結(jié)構和熱性能進行了表征。對卷煙燃燒錐氣相溫度檢測裝置進行改進，實現(xiàn)卷煙濾嘴溫度檢測，并且運用類比數(shù)理統(tǒng)計中的數(shù)學期望和方差兩個特征量對濾嘴檢測區(qū)域溫度分布特征進行表征分析。主要內(nèi)容如下:
　　(1)采用毛細吸附法制備了系列擔載型復合相變材料，該方法原料易得、操作簡單、成本低。通過考察11種無機或有機相變材料和4種無機介質(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;當二十烷含量為92 wt％時，二十烷/EG復合相變材料的相變溫度為43.1℃，相變焓為162.9 J/g，導熱系數(shù)為1.304 W/m·K，導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性能，且在受熱相變過程中無滲漏。
　　(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，運用銳孔-凝固浴法制備了膠囊包裹型復合相變材料（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，反應溫度45℃，攪拌轉(zhuǎn)速400 r/min，反應時間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，說明該膠囊相變材料具有良好的相變性能和重復穩(wěn)定性。
　　(3)利用離子液體結(jié)構可設計

5、、不揮發(fā)和相變性能優(yōu)良等優(yōu)點，設計合成了3種具有相變儲熱功能的咪唑類離子液體材料，并對其固載前后的儲熱性能進行了研究。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熱性能，相變溫度為68.1℃，相變焓為129.2 J/g;通過浸漬法固載后其相變性能不變但重復穩(wěn)定性增強。
　　(4)建立了卷煙濾嘴溫度場檢測及表征方法。以體積平均溫度為主要指標，以體積平均溫差為輔助指標，表征分析濾嘴溫度分布隨卷煙抽吸過程