降低吸烟危害用低温缓燃热源包覆结构设计
1引言
吸烟危害健康已是众所周知的事实。全世界每年因吸烟死亡达250万人之多，烟是人类第一杀手。自觉养成不吸烟的个人卫生习惯，不仅有益于健康，而且也是一种高尚公共卫生道德的体现。在吸烟的房间里，尤其是冬天门窗紧闭的环境里，室内不仅充满了人体呼出的二氧化碳，还有吸烟者呼出的一氧化碳，会使人感到头痛、倦怠，工作效率下降，更为严重的是在吸烟者吐出来的冷烟雾中，烟焦油和烟碱的含量比吸烟者吸入的热烟含量多1倍，苯并芘多2倍，一氧化碳多4倍，氨多50倍。因此，设计出一种高效清洁、能量利用率高的能源材料及应用结构。保证该材料具有缓燃、低温的特点，是现在研究的主要方向。[1]“美国家庭吸烟预防和烟草控制法案”将烟草减害产品（MRTP）定义为：用于减少与商业销售烟草产品有关烟草疾病，进行销售或分销的任何烟草产品（家庭吸烟预防和烟草控制法案）。THS 2.2是一种新型烟草产品类型。它由三个部分组成形成了不同的功能（图2）：（i）烟棒 - 一种新型的正在申请专利的烟草制品，其中含有由烟草粉末制成的加工烟草，（ii）烟棒可以插入的支架，可以通过电子控制的加热片加热烟草材料，（iii）充电器，在每次使用之后对支架进行再充电。
图1 THS 2.2产品的三个部分
THS 2.2产品的操作温度远低于引起烟草着火和燃烧所需的温度，并且在烟棒中所测得的温度不超过300℃。当从烟棒中抽吸时，随着通过烟棒吸取周围空气，烟丝的温度下降。由于不会发生燃烧，所以在使用后仍可以保持烟草棒的结构完整性。烟丝不像香烟一样被消耗，也不会形成烟灰。本文从烟草的燃烧特性、药剂的燃烧特性、烟草的有害物质三个方面对如何设计低温缓燃热源包覆结构进行综述。
2烟草的燃烧特性
了解烟草的燃烧特性对研究工作至关重要，Anthony等发现[2]来自不同烟草类型的热解在350-600℃的温度下形成10种酚类化合物（氢醌，间苯二酚，儿茶酚，苯酚，4-甲基儿茶酚，3-甲基儿茶酚，愈创木酚，邻-，间-和对-甲酚）。Weixuan Wu等人又[3]对动力学和反应化学的热解和燃烧废物烟草进行了调查。对主要由烟叶组成的烟草废弃物样品进行N2和空气气氛下的物理化学分析和热重分析。烟草废弃物的热解过程可分为四个阶段：（a）由脂肪族羟基和强结合水合物的裂解产生的水分蒸发，以及烟草废弃物中较简单的糖类和其它低温分解成分的降解第一阶段; （b）半纤维素和果胶的分解，以及第二阶段中尼古丁的形成; （c）第三阶段纤维素的分解;和（d）最后阶段木质素和焦炭形成的分解。接着，Marcilla等人[4]当分析混合物的行为时，检测到烟草和DAP(磷酸二氢铵)两者的热解行为的显着变化。已经观察到主要与从烟草中的甘油和木质素向较低温度有关的分解步骤的位移，而与纤维素相关的分解步骤的位移向较高温度移动。另外，在涉及DAP -烟草混合物的曲线中没有检测到与磷氧化物分解相对应的峰。所有这些特征都表明了DAP和烟草之间的强烈的相互作用。在此基础上，Carangelo等人[4]采用热重分析仪（TGA）获得的低加热速率数据，结合演变产物的傅里叶变换红外分析（TG - FTIR），对烟草热解进行动力学分析。在高加热速率条件下进行热解模拟，并将预测产物收率与文献数据进行比较。
还有，Wang[5]等采用非等温热重分析方法对烟叶的热解和燃烧特性进行了测试，并采用分布活化能模型对动力学参数进行了测定。结果表明，中间烟叶的分解和燃尽特性最好。Gao等人对[6]茎和叶的烟草残渣的热解通过热重分析（TGA）仪器和相应的衍生热解重量分析（DTG）进行分析。 TGA曲线是以10 lt;ce：hsp sp =“0.25”/gt;℃/ min的加热速率和从25℃到700℃的温度范围获得的。 hsp sp =“0.25”/gt;℃。结果表明，烟梗和烟叶的热解分为脱水，主脱挥，连续脱挥三个阶段。此外，Richard等人[7]根据卷烟燃烧区内发生的温度，升温速率，氧气含量和气体流动状况，并结合相关的热解和吸烟试验，制定了一套热解条件，近似于热解燃烧的香烟区域。这些条件包括在氮气流量为9％氧气的情况下，将样品在30℃下从300加热到900℃：hsp sp =“0.25”/gt;℃s -1 。在这些条件下对11种相对挥发性物质的热解行为的实验结果与13个已发表的研究的结果非常吻合，在所述研究中吸入了标记形式的物质的卷烟。
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