[发明专利]非燃烧型低温卷烟用相变控温式燃料组件及其热塑性缠绕挤出复合制备方法

权利要求书

1.一种非燃烧型低温卷烟用相变控温式燃料组件，其特征在于，包括燃料元件和相变热控管，所述燃料元件与相变热控管串联；所述燃料元件包括碳质原料固结物和在其外侧的凝胶浸渍棉线绳缠绕包覆层，所述碳质原料固结物和棉线绳缠绕包覆层之间形成螺旋状腔体；所述相变热控管由相变蓄热膏体制成，所述相变热控管内部设有轴向吸燃气通道；所述燃料元件和相变热控管包覆耐热纸；所述碳质原料固结物由碳质原料热塑性结合剂制成，所述碳质原料包括竹碳和隐晶质石墨。

2.根据权利要求1所述的非燃烧型低温卷烟用相变控温式燃料组件，其特征在于，所述碳质原料中竹碳和隐晶质石墨的配比如下，按质量百分数计为：

竹炭50％～95％，固定碳含量不低于95％，放热峰起始温度范围310～325℃，放热峰终止温度约为355～370℃；

隐晶质石墨5％～50％，固定碳含量大于90％，碳质晶体层间距放热峰起始温度范围540～590℃，放热峰终止温度为770～960℃。

3.根据权利要求2所述的非燃烧型低温卷烟用相变控温式燃料组件，其特征在于，所述碳质原料热塑性结合剂包括以下组分，按质量百分数计为：

聚环氧乙烷40％～65％；麦芽糖醇20％～25％；甘露醇5％～10％，丙三醇20％～30％。

4.根据权利要求1所述的非燃烧型低温卷烟用相变控温式燃料组件，其特征在于，所述凝胶包括以下组分，按质量百分数计为：电气石8％～25％，高岭土20％～45％，氧化铁2％～5％，氧化铈1％～3％，水玻璃30％～45％，淀粉8％～20％，瓜尔胶羟丙基三甲基氯化铵或羧甲基纤维素1％～3％，蛋清蛋白与动物胶原蛋白1:1的发泡剂1％。

5.根据权利要求1所述的非燃烧型低温卷烟用相变控温式燃料组件，其特征在于，所述相变蓄热膏体包括以下组分，按质量百分数计为：复合基体材料35％～55％；相变蓄热粉体20％～40％；水玻璃15％～32％；丙三醇4％～8％。

6.根据权利要求5所述的非燃烧型低温卷烟用相变控温式燃料组件，其特征在于，所述复合基体材料包括以下组分，按质量百分数计为：

电气石13％～40％，硅藻土32％～60％，氧化铁3％～8％，氧化铈2％～5％，淀粉13％～30％，瓜尔胶羟丙基三甲基氯化铵1％～5％。

7.根据权利要求5所述的非燃烧型低温卷烟用相变控温式燃料组件，其特征在于，所述相变蓄热粉体取自以下材料中的一种或几种材料的物理混合物：低温玻璃粉，铝基共晶合金，三氧化二硼，氢氧化锶，氯化钠与氯化钙混合盐。

8.一种相变控温式燃料组件的热塑性缠绕挤出复合制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、获取竹炭和隐晶质石墨的粒状配比原料；

S2、对碳质原料进行超细粉碎；

S3、通过碳质原料热塑性结合剂对碳质原料进行预塑化混合，获得碳质原料预塑化配比混合粉体；

S4、将所述碳质原料预塑化配比混合粉体，通过双螺杆挤出机，并连续通过包线缠绕机，将凝胶浸渍棉线绳均匀地缠绕包覆在所述碳质原料熔体挤出料条的表面；发泡碳化后形成燃料元件；

S5、复合基体材料和相变蓄热粉体，通过混炼捏合形成相变蓄热膏体材料，经挤出、干燥和碳化制备获得相变热控管；

S6、燃料元件与相变热控管串联接装和一体包卷，得到燃料组件。

9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，在对碳质原料进行粉碎的过程中，利用介质磨剥类超细磨的粉碎机械力化学效应和掺杂效应，以及粉碎粒度分布方程的分布模数，来调整所述碳质原料的燃烧性能和对CO的氧化催化效果。

10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，其特征在于，所述碳质原料的超细粉碎粒度分布方程符合：其中，R(D)为粒径为D的颗粒筛上累积质量百分数，De取值范围2.0～8.0μm，n取值范围0.5～2.7。