应 需在卷烟制品内置铜管中进行反应。因此，能够运用的发热反应必须满足W下条件：①激活 方式操作方便，②放热速度较快，③发热效率足够高，④放热时间满足要求，⑥在使用和运 输中较为安全，⑧成本相对较低，⑦使用剂量较小等。本发明将上述发热反应的特点W及各 项指标总结如表1所示。
[0081] 表1各种水激励反应的比较
[0082]
[0084] 从使用剂量、发热速度、产热量、放热时间、安全性、成本等多方面考虑，可W得 出：
[0085] 反应激发方式方面：由水激励的发热反应在操作和工艺上较为简单易行，空气激 励的反应在加工方面会比水激励反应复杂一些，因此，由水激发的方式在反应前期准备方 面会更加便捷，优先考虑由水激发的反应。
[0086] 反应物使用剂量方面：水激励反应中，氧化巧-水类型的发热反应使用的剂量要 远大于其它反应；空气激励的反应中，铁氧化反应所需的反应物剂量大于离子液体反应； 其它类型的反应中硫酸侣-氨氧化钢反应的使用剂量较大。实验中发热材料的剂量需要尽 可能少，所W优先考虑侣-高儘酸钟-水、侣-过氧化钢-水、铁-高儘酸钟-水、儀-高儘 酸钟-水、儀侣合金-水、离子液体反应运几种反应。
[0087] 反应发热速度方面：氧化巧-水反应的发热速度较慢，侣-高儘酸钟-水、侣-过氧 化钢-水、铁-高儘酸钟-水、儀-高儘酸钟-水、儀侣合金-水、离子液体反应、硫酸侣-氨 氧化钢运些反应的反应速度较快，比较符合本发明的要求。
[0088] 反应发热量方面：氧化巧-水、铁氧化、醋酸钢的反应发热量太低不能达到要求， 而侣-高儘酸钟-水、铁-水、铁-高儘酸钟-水、儀-高儘酸钟-水、离子液体反应、硫酸 侣-氨氧化钢运些反应的发热量较高。本发明中所需的放热溫度需要在100°cW上，运些发 热量较高的反应可W满足条件。
[0089] 反应发热时间方面：运些反应中铁氧化反应的放热时间过长，最长会高达12h，而 本发明所需的放热时间为5min左右，时间过长反而造成浪费。所W，可W考虑侣-高儘酸 钟-水、铁-高儘酸钟-水、儀-高儘酸钟-水、儀侣合金-水、离子液体反应的发热时间较 合适的反应。
[0090] 安全性方面：侣-水反应、铁-水反应、儀-水反应、儀侣合金-水反应都会产生氨 气，在安全性上较差。其它反应在反应过程中不会产生气体，安全性能要高于运几个反应。 我们把安全性作为决定因素，安全性低或较低的方案全部予W否决。
[0091] 成本方面：运些反应中，儀侣合金-水反应的儀侣合金加工要比其它反应中使用 的材料在加工方面会稍微负责一步，相应的成本也要有所增加，因此在成本方面考虑，尽量 选择工艺简单，无需多步加工的反应。
[0092] 此外，考虑到氧化巧-水、铁氧化（空气激发）两个自发热体系，要求的使用剂量 大、放热速度较慢、放热量又较低，因此亦予W否决。
[0093] 综合上述因素，发现侣-高儘酸钟-水反应、铁-高儘酸钟-水反应和儀-高儘酸 钟-水反应在使用剂量、放热速度、放热量、放热时间、安全性和成本方面要相对更好。且= 个反应体系，皆为金属-高儘酸钟-水反应，可W综合使用。因此，本发明选取此类型的反 应进行研究。
[0094] 实施例2组合物配方的设计试验
[0095] 1.正交试验验证
[0096] 本发明确定参与反应的主要成分侣粉和/或铁粉和/或儀粉、高儘酸钟、二氧化 儘、酒石酸及酒石酸氨钟、无水硫酸儀、活性炭的用量为主要影响因素，本实施例W每种因 素选择五个水平，采用六因素五水平L25 (56)正交试验设计方案进行实验验证。为免寶述， 本实施例提供侣粉为例的正交试验数据进行说明。
[0097] 根据正交试验设计，确定合理的影响因素和水平用量，由于侣粉或儀粉、高儘酸钟 和酸性物质是反应必需的物质，而二氧化儘、无水硫酸儀、活性炭并非必需反应物，因此，二 氧化儘、无水硫酸儀和活性炭的用量最小值选为0,根据该反应中各成分的理论用量比例， 考虑应用于卷烟时其加热管的最大容量，确定所述六种成分的水平用量。正交试验确定的 六个主要因素和各因素的五个用量列于表2。
[0098] 表2反应体系中主要影响因素及用量
[0099]
[0100] 根据上表中选取的主要影响因素及用量，按照标准正交试验设计表设计出反应体 系的正交试验设计表，如表3所示。
[0101] 表3反应体系的正交试验设计表
[0102]
[0103] 2.试验结果：
[0104] 根据得到的正交试验设计表中的物质配比，取等量的固体材料进行实验和分析， 为了更好的观察反应的状态，同时保证实验的安全可控性，该正交实验选择在敞口体系中 进行。将称取好的固体材料粉末加入到相蜗中，取等量的水加入到相蜗中进行反应。使用 测溫记录仪记录反应过程中的溫度变化，最终可W得到运25组实验的最高溫度、放热时间 和升溫时间等结果。
[0105] 通过正交试验，得到了各物质不同配比进行反应的最高溫度如图1所示，结果表 明运25组实验中：Tmax高于100°C的实验有2组，分别是14号实验和25号实验，最高溫度 均为102°C;Tmax在90~100°C之间的实验有8组，分别是5, 7,9,12,13,15,19和24号实 验；Tmax在75~90°C之间的实验有11组，分别是3,6,8，10，11，16，17，18,20,21和22号 实验；Tmax低于75°C的实验有3组，分别为1，2和23号实验，其中23号实验的溫度最低， 仅为66°C。
[0106] 通过正交试验，得到了 25组实验反应中，发热溫度在60°CW上持续的时间结果如 图2所示，结果表明运25组实验中：放热时间最长的是14号实验，该反应在敞开体系时发 热溫度在60°CW上的持续时间约为8min;放热时间较14号实验较短的是4, 5, 7,13、21和 24号实验，运些实验的发热时间在6~7min;有6组实验的发热时间较短，分别为1，2，3，8， 18和20号实验，发热时间均不足3min;其它组实验的发热时间适中，发热时间在3~6min。
[0107] 通过正交试验，得到了 25组实验在反应开始后的升溫速度结果如图3所示，结果 表明运25组实验中：升溫速度较快的反应有8组，分别为1，5,9,11，14,15,19和25号实 验，运8组实验均在10s内升溫至最高溫度；升溫速度慢的反应有9组，分别为2,6, 7,8,16， 17, 21，22和23号实验，运9组实验升溫时间均超过30s;其中6、16和17号运=组实验的 升溫时间超过Imin，升溫时间过长；其余组的升溫时间在10~30s之间。
[010引通过对正交试验的最高发热溫度、发热时间和升溫时间结果的分析，总结发现运 25组实验中5号、14号和25号在最高溫度、发热时间和升溫时间运=方面综合情况较其它 组更好。其中，14号和25号的发热溫度更高，14号的放热时间较其它两组更长，运=组的 升溫速度相差不多。因此，综合反应的最高溫度、发热时间和升溫时间考虑，我们从运25组 实验中选出了能够达到较好放热效果的14号正交实验，该实验各成分的用量分别为：侣粉 0. 27g，高儘酸钟3.Og，酸性物质0. 45g，无水硫酸儀0. 50g，活性炭0. 50邑。
[0109] 氯化钢具有一定的储能作用，添加氯化钢对反应放热具有一定的积极作用。首 先经试验确定氯化钢的用量在5%~20%，因此选择在14号实验的基础上分别添加5%、 7. 5 %、10 %、12. 5 %、15 %和20. 0 %的氯化钢，得到的反应最高溫度如图4所示。由图4可 W看出添加氯化钢对反应的最高溫度有所提高，当添加比例为12. 5%时发热溫度最高。因 此，在14号正交实验的基础上加入12. 5%的氯化钢，该实验反应物的配比作为后续实验研 究的基础，更加深入研究各反应成分对反应放热的影响。为方便说明，将该配方称为配方 I，配方I中各成分的配比为：侣粉5. 0%，高儘酸钟55. 6%，酸性物质8. 3%，无水硫酸儀 9. 3%，活性炭9. 3%，氯化钢12. 5%。
[0110] 3.固体反应材料和水用量比例的确定
[0111] 在配方I用量的基础上，本发明进一步研究不同成分对反应溫度的影响。首先，确 定固体反应材料的最佳添加量、固体反应材料和水最佳比例。
[0112] 固体反应材料的添加量探究试验：取2. 0g、2. 5g、2. 6g、2. 7g、2. 8g、2. 9g、3.Og、 3.lg、3. 2g、3. 3g(容纳反应材料的铜管最大容纳量）的混合材料，不同用量的探究实验的 溫度曲线见图5所示。在铜管1(壁厚4mm)中加入等比例的水进行实验。实验发现用量为 2. 5~3. 3g之间时反应放热情况较好，因此再选择其中的2. 6g、2. 7g、2. 8g、2. 9g、3.IgW及 3. 2g的固体发热材料加入等比例水进行反应。固体反应材料用量不同时反应的升溫速度相 近，固体材料用量对反应发热溫度和放热时间的影响如图6和图7所示。从图6可W看出 固体材料用量对发热溫度的影响：用量为2. 0~3. 2g的范围内，随着固体材料用量的增加， 反应达到最高溫度随之增加；用量为3. 3g时材料填充过满，固体材料和水接触面积减小， 阻碍了反应的进行，虽然用量大但反应量较小，溫度较低；反应放热达到溫度最高的反应是 固体材料用量为3. 2g的反应溫度最高，用量为2.Og时的反应溫度最低。从图7可W看出固 体材料用量对放热时间的影响：当固体材料用量为2.Og时，放热时间最短；在2. 5~3. 2g 时随着固体反应材料的增加，反应的放热时间逐渐增长；当用量为3. 2g时，反应的放热时 间达到最长。通过运一系列实验可W得出：在用量为2.Og至3. 2g的范围内，随着固体材料 用量的增加，反应放热时间随之增加；而当固体材料的用量达到3. 3g时，反应的放热时间 反而减小。反应放热时间最长的反应是固体材料用量为3. 2g的反应，该反应的放热时间较 长；运一系列反应中溫度最低的反应是用量为2.Og时的反应，放热时间最短。
[0113]综合固体反应材料对反应最高溫度和放热时间的影响，固体材料用量3. 2g时放 热溫度和持续时间同时达到最佳效果。
[0114]水的添加量探究试验：水的用量对反应的进行有着显著影响，因此有必要对加水 量进行调整确定最佳的用水量。取同样配比的3. 2g固体反应材料6份于铜管I，分别取 0. 5g、l. 0g、l. 5g、l. 75g、2. 0g、2. 25g水进行反应。实验结果如图8所示。在上述6组实验 中水用量探究的实验中可W看出：当水用量为1. 75g和2.Og时反应发热溫度较高，其它4 组实验的发热溫度较低。为了得到更精确的最佳水用量，我们在1. 75g和2.Og之间又取 了1.8邑、1.85邑、1.9邑和1.95邑运4个用量进行实验，比较水的用量为1.75邑、1.8邑、1.85邑、 1. 9g、l. 95g和2.Og的反应溫度如图9所示。
[0115]水用量探究实验的反应发热溫度和放热时间如图10和图11所示。从图10可W看出水的用量对发热溫度的影响：水的用量对反应的溫度有较大的影响；当水的用量在 1. 75~2.Og时反应发热溫度达到较高的水平；当水的用量为1. 8~1. 9g时，反应发热溫度 达到最好，1.8邑、1.85邑、1.9邑运3组实验达到的最高溫度相差不大。从图11可^看出水的 用量对放热时间的影响：加水量为0. 5~1.Og时反应的放热时间非常短；加水量在1. 75~ 1. 9 5g范围内时，反应的放热时间较长；在一定范围内，放热时间随着加水量的增加而增 加，运是因为水是进行该自发热反应的必须物质，水不足会造成固体材料的浪费，无法全部 参与反应放出热量，但是当水过多时，水量超过1. 9g后放热时间随着加水量的增加反而减 小，运是因为多余的水在铜管中不参与反应，而多余的水会吸收部分热量造成热量损失。综 合考虑发热溫度和持续时间，材料量为3. 2g时，水用量为1. 75~1. 95g时反应放热较好， 其中用量为1. 85~1. 9血时最佳。因此，材料与水用量的最佳添加比例为1. 60~1. 72:1。
[0116] 4.各成分用量的调整试验
[0117] 确定了一定体积铜管内最佳的固体材料和水的用量，需要对配方中各成分的用量 进行调整，得到各成分对反应放热的影响。分别分析确定侣粉或铁粉、高儘酸钟、酸性物质、 无水硫酸儀、活性炭、氯化钢等成分的用量，取3. 2g固体材料总量，1. 9mL水于铜管I中进行 反应，研究各成分不同添加量对反应放热情况的影响。
[0118] 高儘酸钟用量试验：高儘酸钟占整个固体反应材料的比例非常大，分别选取配方 I高儘酸钟用量的0. 5倍、0. 75倍、1.