基于可控等值比法实时分析低温加热状态下烟草CO的释放量

为评价低温加热状态下烟草CO的释放特性,采用基于可控等值比法的稳态燃烧热解装置和非散射红外分析仪联用系统(SSTF-NDIR)建立了低温加热状态下烟草CO释放量实时定量分析方法,考察了温度和等值比(φ)对烟草CO释放量的影响。结果表明:1基于可控等值比法的SSTF-NDIR测试系统,可实时分析低温加热状态下烟草CO释放量。2当φ相同时,与高温燃烧状态相比,低温加热状态下烟草的CO释放量明显偏低;温度对低温加热状态下烟草CO释放量影响较小。3当固定温度为450℃时,随着贫氧程度的增加,CO释放量先快速增加后趋于稳定。     

烤烟、白肋烟和香料烟的燃烧行为和热解气相产物比较

为了解烤烟、白肋烟和香料烟的燃烧行为,利用微燃烧量热仪研究比较了3种烟草燃烧热释放规律,并采用热重红外联用模拟考察了3种烟草在卷烟阴燃状态下主要热解气相产物CO2,CO,H2O和羰基化合物的生成规律.燃烧热释放和热重红外联用的研究结果表明:烤烟、白肋烟和香料烟的燃烧温度区间主要在150～600℃之间;香料烟与白肋烟的燃...     

加热状态下烟草气溶胶释放特性的影响因素:温度、甘油和气氛

为揭示加热状态下烟草热解气溶胶释放特性的影响因素,基于稳态热解装置与烟密度计联用系统,研究了温度、甘油含量(质量分数)、烟草种类、一级进气对烟草气溶胶释放量和发烟起始时间的影响,并利用稳态热解装置与撞击采样器联用系统,分析了甘油对烟草气溶胶粒径分布的影响。结果表明:(1)随甘油含量增加,烟草发烟起始时间线性降低,气溶胶释放量线性增加,且气溶胶粒径分布变宽。(2)不含甘油时,降低温度、增加一级进气流量均可使烟草气溶胶释放量增加;加入甘油后,增加一级进气流量可更加有效地提高烟草气溶胶释放量,但气溶胶释放量随温度升高先增大后降低;过高的温度(500℃)会导致烟草发生燃烧,甘油对此有明显的加剧效应。(3)升高温度、增加甘油含量可以有效缩短气溶胶释放的响应时间,并且甘油使气溶胶释放时间具有更高的温度敏感性。(4)不同烟草原料因具有不同的理化特性,导致其气溶胶释放量和发烟起始时间存在一定差异。     

低温加热状态下烤烟气溶胶释放量及其影响因素

为考察烟草在低温加热状态下气溶胶释放特性,采用自制稳态热解装置和烟密度计联用测试系统(SSTF-SDG)建立了可定量表征气溶胶释放量的烟草质量光密度(D_m)测试方法,考察了全国不同产区、品种、部位共34种烤烟样品在低温加热状态下的D_m,并对D_m与烤烟主要元素及常规化学成分的关系进行了统计分析。结果表明:①基于SSTF-SDG,该方法可分析低温加热状态下烟草D_m。②D_m与烟草中碳、氢、氮、烟碱均在0.01水平显著正相关,与钾硫比、钾氮比、(碳+氢)/氧以及糖碱比均在0.01水平显著负相关。③D_m各影响因素重要性排序依次为:碳 > 烟碱 > 钾硫比 > 氮 > 钾氮比 > 氢 > (碳+氢)/氧 > 糖碱比 > 硫 > 钾 > 总糖 > 氧 > 还原糖 > 氯 > 钾氯比。④由碳、氮和钾硫比为自变量的回归方程可较好地评价烤烟烟叶低温加热状态下气溶胶释放量。      

利用裂解技术模拟测定烤烟的热释放行为

为研究加热型卷烟制品在不同加热温度下的热释放行为,采用热裂解技术对粉末型烤烟在150~400℃下受热时挥发性化合物的释放行为进行研究。结果表明:随着受热温度的增加,烟草所释放出的挥发性产物的种类和数量都发生了明显变化,挥发性产物种类不断增多,释放的产物总量也在不断增加。与烟草模拟燃烧裂解所释放的尼古丁相比较,150℃时所释放的尼古丁仅为其5%左右,到200℃和250℃时,烟碱的释放量分别达到模拟燃烧时的62%和82%左右,当烟粉在300℃加热时,烟碱的释放量有所减少,但随着受热温度的提高,烟碱的释放量缓慢提高。烟碱烯的释放量在350℃达到峰值,这时释放的烟碱烯量约为该温度下所释放的烟碱量的15.68%,而模拟燃烧状态下所释放的烟碱烯量约为350℃加热状态时的35%左右。可替宁的释放量与烟碱烯非常相似,麦斯明的释放量随着加热温度的升高而迅速增加,150,200,250,300,350℃加热时所释放的麦斯明分别为模拟燃烧状态时所释放的麦斯明的2.57%,18.78%,39.39%,65.62%,85.72%。烟草组分在250℃以下加热,烟草中的香味物质基本上得到挥发,同时不会形成对人体有害的成分。随着温度的继续升高,有害物质的形成量会随之增加,形成的主要有害物质包括苯酚、甲基苯酚、乙基苯酚、邻苯二酚、间苯二酚、苯并呋喃衍生物以及苯腈、苯丙腈类化合物。     

壳聚糖-聚磷酸铵阻燃改性薄片的制备及燃烧热解特性研究

为降低卷烟燃烧温度和烟气中有害物的浓度,研究膨胀阻燃材料对烟草薄片燃烧性能的影响。以壳聚糖和聚磷酸铵为阻燃材料制备了烟草阻燃改性薄片,采用扫描电镜分析了改性薄片的结构,微燃烧量热仪和热重-红外光谱系统分析了改性薄片的燃烧性能和热解特性。结果显示:壳聚糖和聚磷酸铵阻燃材料涂层能够促使烟草薄片的热解过程向高温区移动,有效延缓薄片主要成分的热解,850℃残炭量增加了23.7%。微燃烧量热测试分析表明改性薄片中的壳聚糖比例为5%时最大热释放速率和总热释放量比对照薄片分别降低了50.7%和35.8%。燃烧锥温度场分析也表明阻燃改性薄片烟支燃烧锥最高温度相比对照薄片烟支下降了77℃。      

聚四氟乙烯织物的燃烧性能分析

探讨聚四氟乙烯织物的燃烧性能。采用锥形量热法,测试了聚四氟乙烯织物及聚四氟乙烯芳纶交织物的点燃时间、热释放速率、总释放热、有效燃烧热、质量损失速率、烟释放速率等。聚四氟乙烯织物的热释放速率峰值为9.276 2 kW/m2,聚四氟乙烯芳纶交织物的热释放速率峰值为65.524 kW/m2。聚四氟乙烯芳纶交织物的有效燃烧热为9.937 6 mJ/kg,时间为90 s;聚四氟乙烯织物的有效燃烧热为5.059 4 mJ/kg,时间为172 s。认为:聚四氟乙烯织物有更好的阻燃性能。     

烟草及烟草制品燃烧&热解检测分析技术研究进展

从燃烧热解过程检测、产物检测、热释放测量以及残留物表征四个方面，综述了烟草制品燃烧热解特性检测分析技术研究进展；从燃烧锥检测、燃烧热测量和燃烧锥灰分表征三个方向，归纳了已有卷烟燃烧热解特性主要研究手段；简要介绍了当前新型烟草制品研制过程中所建立的燃烧热解特性分析方法。展望了烟草行业未来燃烧热解检测分析技术重点研究方向。      

不同结构烟草纤维素的燃烧热解特性

为研究不同结构烟草纤维素的燃烧热解特性,分别从烤烟、白肋烟、香料烟和烟梗中提取了具有不同结构特征的烟草纤维素,并对其结晶进行了结构表征;采用热重(TG)分析法和微燃烧量热(MCC)法比较研究了不同类型烟草纤维素的热解过程和燃烧特征;利用热裂解-气相色谱/质谱联用(Py-GC/MS)法和管式炉离线热解装置分别探讨其热解产物组成及羰基化合物的释放规律。结果发现:(1)不同类型烟草纤维素的结构存在明显差异,其中香料烟纤维素具有较高的结晶度、次晶纤维量,以及较大的可及基原纤表面和基原纤尺寸。(2)香料烟纤维素的燃烧性较差,其在低温阶段(350℃)的热稳定性最差,但在高温阶段却具有最高的残炭量。(3)烟梗纤维素热解产生了更多的小分子化合物,香料烟纤维素羰基化合物的释放规律与其他3种烟草纤维素略有不同。烟草纤维素结构上的差异,使其相应表现出了不同的燃烧热解特性。     

用锥形量热仪研究酥油的燃烧性

利用锥形量热仪在50kW/m2热辐照条件下,研究了工业酥油、食用酥油和石蜡的燃烧性,获得了点燃时间、比消光面积、最大热释放速率、总释放热、有效燃烧热、最大烟产生速率、总烟释放量及质量损失速度等参数.实验结果表明,工业酥油、食用酥油比石蜡容易点燃;工业酥油和石蜡燃烧性能接近,可燃性和火灾指数均高于食用酥油;石蜡和食用酥油燃烧过程的碳烟量比工业酥油低,石蜡和食用酥油比工业酥油燃烧完全.三种材料燃烧过程中热量的释放滞后于烟气的释放,其质量的损失主要由烟气的释放造成.稳定燃烧时烟气释放速率降低,热释放速率达到最大.     

卷烟燃烧参数、灰分外观和烟气成分相互关系研究

【目的】揭示卷烟燃烧三个维度之间相互关系。【方法】利用统计分析方法研究了卷烟燃烧参数（燃烧温度、耗氧量和燃烧速率）、灰分外观指标（灰色值、裂口率、缩灰率、炭线宽度、炭线整齐度和持灰力）和烟气成分（烟气常规成分和七种有害成分）之间的相关性。【结果】(1)烟丝静燃速率、卷烟吸燃速率和耗氧量之间呈极显著正相关,但均与燃烧温度和卷烟纸阴燃速率无显著相关性;卷烟静燃速率仅与耗氧量显著正相关,燃烧温度仅与卷烟纸阴燃速率呈极显著负相关。(2)燃烧速率参数不仅与多种烟气成分显著负相关,亦与灰分外观质量显著正相关,与燃烧温度和耗氧量相比,是调节卷烟烟气和灰分外观质量更为有效的燃烧参数。     

烤烟烟叶主要元素与燃烧热关系研究

为考察烤烟烟叶中主要元素对其燃烧特性的影响, 对全国17个区域、7个品种、上中下三个部位的37个烤烟样品进行元素分析和燃烧热测试, 利用R统计方法对烤烟总燃烧热(THR) 及其主要元素含量(C、H、O、N、K、S和Cl) 进行了描述, 并研究了两者间的相关性。结果表明: ①烤烟烟叶总燃烧热主要由三个部分组成, 按照产生顺序依次为易挥发小分子挥发热解产物燃烧热、难挥发大分子热解产物燃烧热以及焦炭热解产物燃烧热; ②烤烟七种元素中C和O含量最高, 然后依次为H、N、K、S和Cl。其中, 不同烤烟烟叶中Cl含量差异较大, C、H和O含量则差异较低; ③烤烟THR与C、H和N含量呈极显著正相关, 与S呈显著正相关, 与O、K、Cl、K/Cl无显著相关性。      

复合抑熔滴剂对阻燃聚酯共混物燃烧性能的影响

针对磷系阻燃聚酯存在耐熔滴差的问题,采用自制膨胀型阻燃剂（IFR）与聚四氟乙烯（PTFE）以不同的质量比配制成复合抑熔滴剂,将其与含磷阻燃聚酯（FRPET）切片通过熔融共混的方法制备阻燃抑熔滴聚酯共混物。借助差示扫描量热仪、热重分析仪、极限氧指数仪、水平燃烧测试仪、微型量热仪、锥形量热仪对共混物的热性能及阻燃性能进行表征。结果表明：当复合抑熔滴剂质量分数为15%, IFR 和PTFE 的质量比为1：2时,二者的协同作用最为明显,熔滴的抑制作用也最显著;此时ＦＲＰＥＴ 的极限氧指数从25%提高到30%,1 min内的熔滴数从46 滴减少到21 滴;700 ℃时的残炭量相对增加了68.8%,总燃烧释放热和总烟释放量都明显降低。     

卷烟吸燃耗氧量影响因素

为研究卷烟设计参数、抽吸参数和燃烧速率对卷烟燃吸耗氧量的影响,采用吸烟机和顺磁氧气分析联用系统建立了卷烟吸燃耗氧量的测试方法,考察了不同抽吸条件下和不同设计参数的卷烟吸燃耗氧量变化,并研究了吸燃耗氧量与燃烧速率和烟气常规成分之间的相互关系。结果表明：(1)卷烟吸燃耗氧量随抽吸容量、抽吸持续时间、膨胀烟丝含量、再造烟叶丝含量、卷烟纸定量、卷烟纸钾钠比、卷烟纸填料含量和烟支圆周的增加而升高,随烟支单支质量、膨胀梗丝含量和卷烟纸透气度的增加而降低,随烟丝宽度和卷烟纸助燃剂含量的增加呈先升后降变化趋势。(2)卷烟吸燃耗氧量与卷烟吸燃速率、烟丝静燃速率和卷烟静燃速率显著正相关,与烟碱、TPM、焦油及抽吸口数显著负相关,与水分和CO无显著相关性。     

加热不燃烧卷烟气溶胶研究进展

综述了加热不燃烧卷烟气溶胶的化学成分和毒理学评价及加热不燃烧状态下烟叶或烟草材料的热解情况。要点如下:①加热不燃烧卷烟气溶胶主要由甘油、水、烟碱和较少潜在有害物质（HPHCs）组成,其中气溶胶中挥发性成分、苯并芘、TSNAs、酚类化合物、苯乙烯等相对于传统卷烟降低80%以上。②加热不燃烧卷烟气溶胶生理毒性低于传统卷烟。③加热不燃烧状态下例如250~550℃之间,烟碱释放速率随温度升高而减慢,而二氧化碳和一氧化碳释放速率随温度升高而增快。      

超支化磷酰胺在粘胶织物阻燃整理中的应用

为开发无甲醛阻燃粘胶织物,以多羟基超支化磷酰胺(HPAE)和1,2,3,4-丁烷四羧酸(BTCA)为阻燃整理体系,制备阻燃粘胶织物。对比分析整理前后粘胶织物的表面结构组成、成炭性能和燃烧行为,评价该阻燃整理体系对粘胶织物的拉伸断裂强力、折皱回复角和白度的影响。结果表明:当织物的质量增加率为22.5%时,极限氧指数(LOI值)从21.0%提高到28.9%,织物离火自熄,能顺利通过垂直燃烧测试;HPAE极大提升了粘胶织物的成炭能力,在800 ℃氮气氛围中的残炭量为42.9%;整理后织物在燃烧过程中的热释放明显降低,最大热释放速率和总热释放量分别下降了59.4%和15.1%;经过25次标准水洗后,LOI值从29.1%下降到24.8%。     

The influence of spruce wood heat treatment on its thermal stability and burning process

This paper deals with the assessment of the influence of heat treatment of Norway spruce wood (Picea abies L.) on its thermal stability and burning process. Three types of samples were used for the research. The first group was comprised of untreated samples. The second group was comprised of samples heat treated according to the ThermoWood—Thermo-S thermal programme (maximum temperature during heat treatment is 190 °C), and the third group was modified according to the ThermoWood—Thermo-D thermal programme (maximum temperature during heat treatment is 212 °C). The influence of heat treatment on the burning process was assessed based on the heat release rate, effective heat of combustion and the yield of carbon monoxide. The influence of heat treatment on the thermal stability was assessed based on the resistant residue weight. Heat release rate, effective heat of combustion, yield of carbon monoxide and resistant residue weight were determined with a cone calorimeter for different heat flux densities. The results obtained prove that the spruce wood heat treatment has an important influence on the decrease of the maximum heat release rate and the increase of resistant residue weight. The results obtained further prove that the heat treatment has only a modest influence on the increase of the carbon monoxide yield, and its influence on the effective heat of combustion significantly depends on the heat flux density.     

过量空气系数对微管内燃烧的影响

针对微尺度燃烧的特点,在传热分析的基础上,建立了微型管内氢-空气预混合气的燃烧模型,对0.2 mm微管内过量空气系数对氢气空气预混燃烧的影响进行了数值模拟研究.结果表明:对于0.2 mm微管,在适当的氢气和氧气混合比下,火焰可以实现稳定持续燃烧;当过量空气系数为1.25时,有最高燃烧温度和最高的氢气转化率.所得结果对燃烧室的优化有一定的参考价值.