一種降低卷煙煙氣中苯酚的微納結(jié)構(gòu)濾嘴添加劑及其制備方法和應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及卷煙減害技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種降低卷煙煙氣中苯酚的微納結(jié)構(gòu)濾 嘴添加劑及其制備方法和應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著社會(huì)對(duì)吸煙與健康問(wèn)題關(guān)注的不斷增強(qiáng)，卷煙產(chǎn)品的減害技術(shù)研宄已經(jīng)引起 煙草行業(yè)的高度重視。針對(duì)卷煙煙氣中各種有害成分，研宄者發(fā)展了多種減害技術(shù)，如有復(fù) 合濾嘴、應(yīng)用濾嘴通風(fēng)稀釋技術(shù)、使用高透氣度和靜燃速率快的卷煙紙、摻用膨脹煙絲和膨 脹梗絲等方法。其中對(duì)卷煙濾嘴的改性是常用的減害手段之一，通過(guò)向卷煙濾嘴中添加或 復(fù)合生物材料、高分子材料和納米材料等，達(dá)到有效降低卷煙煙氣中有害成分的效果。
[0003] 卷煙煙氣中酚類物質(zhì)有40多種，其中最主要的包括苯酚、苯二酚和甲基苯酚等。 煙氣酚類化合物主要來(lái)源于煙葉中多酚類化合物(綠原酸和蕓香苷）的裂解，對(duì)卷煙的香氣 品質(zhì)有很重要的作用。但有些酚類物質(zhì)具有促癌作用，苯酚、間甲苯酚、對(duì)甲苯酚、鄰甲苯 酷、間苯二酷等已被Hoffman名單收錄，列入降低卷煙危害性的推薦性控制成分。中國(guó)專利 CN101664228B中公開了將對(duì)-[1-(4-羥基苯基）-1-甲基乙基]杯[8]芳烴作為卷煙添 加劑直接添加到卷煙濾嘴中，降低煙氣中苯酚的含量。中國(guó)專利ZL201010278343. 6公開了 以多孔材料為載體，以層層自組裝的方式交替負(fù)載聚陰離子和聚陽(yáng)離子材料，達(dá)到降酚效 果。但這些材料在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中或者制備成本較高，或者工藝復(fù)雜、不適合大規(guī)模工業(yè)化 生產(chǎn)。因此，有必要開發(fā)一種新型濾嘴添加劑。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的以上不足，本發(fā)明的第一個(gè)目的是提供一種降低卷煙煙氣中苯酚 的微納結(jié)構(gòu)濾嘴添加劑，該濾嘴添加劑可有效降低煙氣中苯酚的釋放量。本發(fā)明的第二個(gè) 目的是提供上述的濾嘴添加劑的制備方法，該方法簡(jiǎn)單可控，適于工業(yè)化生產(chǎn)。本發(fā)明的第 三個(gè)目的是提供上述的濾嘴添加劑的應(yīng)用。
[0005] 為了實(shí)現(xiàn)上述的第一個(gè)目的，本發(fā)明采用了以下的技術(shù)方案： 一種降低卷煙煙氣中苯酚的微納結(jié)構(gòu)濾嘴添加劑，所述的濾嘴添加劑以煙用椰殼炭為 載體，且在載體表面負(fù)載聚電解質(zhì)納米粒子；所述的聚電解質(zhì)納米粒子是兩性離子聚合物 的自組裝體，所述的兩性離子聚合物為含有羥基的兩性離子共聚物；所述聚電解質(zhì)納米粒 子在濾嘴添加劑中的質(zhì)量百分含量為0. 1~5. 0%。
[0006] 本發(fā)明所述的煙用椰殼炭表面負(fù)載的聚電解質(zhì)納米粒子既可增加煙氣與材料的 接觸，又不會(huì)堵塞椰殼炭的孔隙；其中的羥基官能團(tuán)、季銨鹽基團(tuán)等有利于吸附苯酚，增加 降低苯酚的效果。
[0007] 所述聚電解質(zhì)納米粒子在濾嘴添加劑中的質(zhì)量百分含量為0. 1~5. 0%?？稍诠?jié)約 成本的前提下有效降低煙氣中苯酚的釋放量。作為優(yōu)選，所述聚電解質(zhì)納米粒子在濾嘴添 加劑中的質(zhì)量百分含量為0. 2~2. 0%。
[0008] 作為優(yōu)選，所述的兩性離子共聚物包括甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨、丙烯酸 酯和N，N-二甲基N-(2-甲基丙烯酰氧乙基）N-(3-磺丙基）銨鹽的共聚物。作為再優(yōu)選， 所述的丙烯酸酯為丙烯酸-2-羥乙酯、丙烯酸-2-羥丙酯和丙烯酸縮水甘油酯中的一種。
[0009] 為了實(shí)現(xiàn)上述的第二個(gè)目的，本發(fā)明采用了以下的技術(shù)方案： 一種制備上述的降低卷煙煙氣中苯酚的微納結(jié)構(gòu)濾嘴添加劑的方法，該方法包括以下 的步驟： 1) 將含有季銨鹽基團(tuán)的單體、丙烯酸酯單體和兩性離子單體加入水中，通入氮?dú)?，加?質(zhì)量百分比濃度為1~3%的氧化一還原引發(fā)劑，在35~50°C下進(jìn)行溶液/乳液聚合，聚合 時(shí)間為8~24小時(shí)，得到聚電解質(zhì)納米粒子的分散液； 2) 以煙用椰殼炭為載體，將其浸漬到上述聚電解質(zhì)納米粒子的分散液中，通過(guò)靜電驅(qū) 動(dòng)原位生長(zhǎng)的方式，在其表面負(fù)載一定量的聚電解質(zhì)納米粒子，經(jīng)過(guò)濾、洗滌和干燥后得到 微納結(jié)構(gòu)的濾嘴添加劑。
[0010] 作為優(yōu)選，步驟1)中所述的含有季銨鹽基團(tuán)的單體、丙烯酸酯單體和兩性離子單 體在水中的質(zhì)量濃度分別為0. 1~5%、0. 1~5%和1~15%。
[0011] 作為優(yōu)選，步驟2)中所述的靜電驅(qū)動(dòng)原位生長(zhǎng)的條件為在25~35 °C，靜置 0. 5~3. 5小時(shí)。
[0012] 為了實(shí)現(xiàn)上述的第三個(gè)目的，本發(fā)明采用了以下的技術(shù)方案： 上述的濾嘴添加劑在制備降低卷煙煙氣中苯酚的卷煙濾嘴中的應(yīng)用。
[0013] 一種降低卷煙煙氣中苯酚的卷煙濾嘴，該卷煙濾嘴中添加了上述的濾嘴添加劑， 所述濾嘴添加劑在每支濾嘴中的添加量為1〇~60mg。
[0014] 作為優(yōu)選，所述的卷煙濾嘴為二元復(fù)合濾嘴，包括近嘴端的普通濾棒以及沿軸向 疊加的近煙絲端的料棒；所述的料棒由所述的濾嘴添加劑和普通濾棒材料組成；或者，所 述的卷煙濾嘴為三元復(fù)合濾嘴，包括兩段普通濾棒以及沿軸向疊加的料棒，所述的料棒位 于兩段普通濾棒之間；所述的料棒由所述的濾嘴添加劑或由所述的濾嘴添加劑和普通濾棒 材料組成。
[0015] 本發(fā)明所述的普通濾棒優(yōu)選用本領(lǐng)域的醋纖棒和紙質(zhì)嘴棒。
[0016] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)：本發(fā)明微納結(jié)構(gòu)濾嘴添加劑，以煙用椰殼 炭表面負(fù)載納米粒子的特殊結(jié)構(gòu)以及負(fù)載的聚電解質(zhì)納米粒子的官能團(tuán)實(shí)現(xiàn)了有效降低 卷煙煙氣中苯酚的釋放量。與同規(guī)格的對(duì)照卷煙相比，含有本發(fā)明添加劑的卷煙濾嘴可使 卷煙主流煙氣中苯酚的釋放量降低10~20%。本發(fā)明的濾嘴添加劑制備工藝簡(jiǎn)單，具有良 好的工業(yè)實(shí)用性。
【具體實(shí)施方式】
[0017] 實(shí)施例1: 將1質(zhì)量份的甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨、1質(zhì)量份的丙烯酸-2-羥乙酯和25質(zhì) 量份的N，N-二甲基N-(2-甲基丙烯酰氧乙基）N-(3-磺丙基）銨鹽加入水中，配成濃度為 10wt%的混合液，通入氮?dú)?，加入濃度?wt%的氧化一還原引發(fā)劑K2S2OjPNaHSO3(I: 1)， 在35°C下進(jìn)行溶液/乳液聚合，聚合時(shí)間為24小時(shí)，得到聚電解質(zhì)納米粒子的分散液。將 煙用椰殼炭浸漬到聚電解質(zhì)納米粒子的分散液中，在25 °C下靜置0.5h，通過(guò)靜電驅(qū)動(dòng)原 位生長(zhǎng)方式，在其表面負(fù)載聚電解質(zhì)納米粒子，經(jīng)過(guò)濾、洗滌和干燥后得到微納結(jié)構(gòu)濾嘴添 加劑。其中，聚電解質(zhì)納米粒子在添加劑中的質(zhì)量百分含量約為〇. 1%。
[0018] 將上述添加劑應(yīng)用于卷煙濾嘴，每支卷煙濾嘴中的添加量約為20mg，測(cè)定卷煙主 流煙氣中苯酚的釋放量，以未使用添加劑的同規(guī)格卷煙為對(duì)照樣品。結(jié)果表1所示。
[0019] 表1.本發(fā)明的濾嘴添加劑對(duì)主流煙氣中苯酚釋放量的影響
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種降低卷煙煙氣中苯酚的微納結(jié)構(gòu)濾嘴添加劑，其特征在于：所述的濾嘴添加劑 以煙用椰殼炭為載體，且在載體表面負(fù)載聚電解質(zhì)納米粒子；所述的聚電解質(zhì)納米粒子是 兩性離子聚合物的自組裝體，所述的兩性離子聚合物為含有羥基的兩性離子共聚物；所述 聚電解質(zhì)納米粒子在濾嘴添加劑中的質(zhì)量百分含量為0. 1~5. 0%。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的降低卷煙煙氣中苯酚的微納結(jié)構(gòu)濾嘴添加劑，其特征在于： 所述的聚電解質(zhì)納米粒子在濾嘴添加劑中的質(zhì)量百分含量為〇. 2~ 2. 0%。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的降低卷煙煙氣中苯酚的微納結(jié)構(gòu)濾嘴添加劑，其特征在 于：所述的兩性離子共聚物包括甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨、丙烯酸酯和N，N-二甲基 N-(2-甲基丙烯酰氧乙基）N-(3-磺丙基）銨鹽的共聚物。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的降低卷煙煙氣中苯酚的微納結(jié)構(gòu)濾嘴添加劑，其特征在于： 所述的丙烯酸酯為丙烯酸-2-羥乙酯、丙烯酸-2-羥丙酯和丙烯酸縮水甘油酯中的一種。
5. -種制備權(quán)利要求1~4任意一項(xiàng)權(quán)利要求所述的降低卷煙煙氣中苯酚的微納結(jié)構(gòu) 濾嘴添加劑的方法，其特征在于該方法包括以下的步驟： 1) 將含有季銨鹽基團(tuán)的單體、丙烯酸酯單體和兩性離子單體加入水中，通入氮?dú)猓尤?質(zhì)量百分比濃度為1~3%的氧化一還原引發(fā)劑，在35~50°C下進(jìn)行溶液/乳液聚合，聚合 時(shí)間為8~24小時(shí)，得到聚電解質(zhì)納米粒子的分散液； 2) 以煙用椰殼炭為載體，將其浸漬到上述聚電解質(zhì)納米粒子的分散液中，通過(guò)靜電驅(qū) 動(dòng)原位生長(zhǎng)的方式，在其表面負(fù)載一定量的聚電解質(zhì)納米粒子，經(jīng)過(guò)濾、洗滌和干燥后得到 微納結(jié)構(gòu)的濾嘴添加劑。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的濾嘴添加劑的制備方法，其特征在于：步驟1)中所述的含 有季銨鹽基團(tuán)的單體、丙烯酸酯單體和兩性離子單體在水中的質(zhì)量濃度分別為0. 1~5%、 0? 1 ~5% 和 1 ~15%。
7. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的濾嘴添加劑的制備方法，其特征在于：步驟2)中所述的靜電 驅(qū)動(dòng)原位生長(zhǎng)的條件為在25~35 °C，靜置0. 5~3. 5小時(shí)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1~4任一項(xiàng)所述的濾嘴添加劑在制備降低卷煙煙氣中苯酚的卷煙濾 嘴中的應(yīng)用。
9. 一種降低卷煙煙氣中苯酚的卷煙濾嘴，其特征在于：該濾嘴中含有權(quán)利要求1~4任 一項(xiàng)所述的濾嘴添加劑，所述濾嘴添加劑在每支濾嘴中的添加量為1〇~60 mg。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種降低卷煙煙氣中苯酚的卷煙濾嘴，其特征在于：所述的 卷煙濾嘴為二元復(fù)合濾嘴，包括近嘴端的普通濾棒以及沿軸向疊加的近煙絲端的料棒；所 述的料棒由所述的濾嘴添加劑和普通濾棒組成；或者，所述的卷煙濾嘴為三元復(fù)合濾嘴，包 括兩段普通濾棒以及沿軸向疊加的料棒，所述的料棒位于兩段普通濾棒之間；所述的料棒 由所述的濾嘴添加劑或由所述的濾嘴添加劑和普通濾棒組成。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種降低卷煙煙氣中苯酚的微納結(jié)構(gòu)濾嘴添加劑，所述的濾嘴添加劑以煙用椰殼炭為載體，且在載體表面負(fù)載聚電解質(zhì)納米粒子；所述的聚電解質(zhì)納米粒子是兩性離子聚合物的自組裝體，所述的兩性離子聚合物為含有羥基的兩性離子共聚物；所述聚電解質(zhì)納米粒子在濾嘴添加劑中的質(zhì)量百分含量為0.1~5.0%。本發(fā)明與同規(guī)格的對(duì)照卷煙相比，含有本發(fā)明添加劑的卷煙濾嘴可使卷煙主流煙氣中苯酚的釋放量降低10～20%。本發(fā)明的濾嘴添加劑制備工藝簡(jiǎn)單，具有良好的工業(yè)實(shí)用性。
【IPC分類】A24D3-06
【公開號(hào)】CN104738814
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510071043
【發(fā)明人】周國(guó)俊, 周建華, 李霞, 劉金莉, 徐建, 盧昕博, 蔣健, 夏駿
【申請(qǐng)人】浙江中煙工業(yè)有限責(zé)任公司
【公開日】2015年7月1日
【申請(qǐng)日】2015年2月11日