CN101116539B - 选择性降低卷烟烟气中挥发性羰基化合物的烟草添加剂及其制备方法和应用 - Google Patents

选择性降低卷烟烟气中挥发性羰基化合物的烟草添加剂及其制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

一种选择性降低卷烟烟气中挥发性羰基化合物的烟草添加剂及其制备方法和应用，其特征在于：它是将3-胺基丙基三乙氧基硅烷(APTES)、四乙氧基硅烷(TEOS)、硬脂酸(SA)和氢氧化钠在乙醇/水溶液中反应而制得的。其制备方法包括溶解搅拌、晶化、清洗、除酸、干燥等。将本发明的烟草添加剂加入到滤嘴中，由于胺基功能基能够与羰基反应，因此能够选择性降低卷烟主流烟气中挥发性羰基化合物含量，从而达到降低卷烟危害性的目的。

Description

选择性降低卷烟烟气中挥发性羰基化合物的烟草添加剂及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及烟草添加剂研究领域，具体说是涉及一种选择性降低卷烟烟气中挥发性羰基化合物的烟草添加剂及其制备方法和应用，利用本发明的添加剂添加于卷烟滤嘴中，能够选择性降低卷烟主流烟气中挥发性羰基化合物含量。
背景技术
挥发性羰基化合物是大气中的主要污染物之一，它在大气化学中扮演着重要的角色，这类污染物不仅是一级污染物，更重要的是二级污染物，是光化学烟雾的主要成份。现已证明大气中醛酮类污染物对人的眼睛、皮肤和呼吸道有着强烈的刺激作用，甲醛、丙烯醛对动物具有致癌作用。美国新的清洁空气法将九种醛和酮列为重点控制污染物，日本和欧洲许多国家也将一些醛和酮列入重点污染物名单中，我国环境质量标准及排放标准中也包括醛和酮类化合物。由此看出，此类化合物对人体健康的影响一直受到广泛关注。
卷烟烟气中含有挥发性羰基化合物。一般卷烟烟气中醛酮类物质大部分具有香气特征，是烟气中重要的致香物质之一，而挥发性羰基化合物则是有害物质，特别是包括甲醛、乙醛、丙酮、丙烯醛、丙醛、巴豆醛、2-丁酮和丁醛等在内的八种低分子醛酮。
目前国内外在降低烟气中主要的挥发性羰基化合物方面基本上都采用复合滤嘴，按所用的添加剂可分为活性炭滤嘴、铝硅酸盐类滤嘴和其它滤嘴等。这些材料都是一些广谱性吸附材料，选择性不强，在吸附了烟气中主要的挥发性羰基化合物同时也吸附了烟气中一些香味成分，使得卷烟的感官质量变化较大。
发明内容
本发明的目的正是针对上述现有技术中所存在的问题而专门研制的一种可选择性降低卷烟烟气中挥发性羰基化合物的烟草添加剂及其制备方法和应用，即提供一种用阴离子表面活性剂直接合成表面富含胺基功能基材料，该烟草添加剂由于胺基功能基能够与羰基反应，因此用于卷烟滤嘴中能够选择性降低卷烟主流烟气中挥发性羰基化合物含量，达到降低卷烟危害性的目的。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
本发明的烟草添加剂是将3-胺基丙基三乙氧基硅烷(APTES)、四乙氧基硅烷(TEOS)、硬脂酸(SA)和氢氧化钠在乙醇/水溶液中反应而制得的，所得最终产物其表面结构特征为：
Figure S07155007320070913D000021
本发明的各成分重量份配比如下：
3-胺基丙基三乙氧基硅烷(APTES)                  12～15份
四乙氧基硅烷(TEOS)                            15～20份
硬脂酸(SA)                                     3-5份
氢氧化钠                                       0.4～0.8份
本发明的烟草添加剂是由以下工艺步骤制备：
(1)将3-5g硬脂酸(SA)和氢氧化钠(0.4-0.8g)加入到乙醇/水(体积比75-95：5-25)溶液中，在60-70℃下搅拌溶解；
(2)将3-胺基丙基三乙氧基硅烷(APTES)12-15g和四乙氧基硅烷(TEOS)15-20g加入上述溶液，并在60-70℃下搅拌1-3h，然后加热到70-150℃静置晶化沉淀1-3天；
(3)产物抽滤并用去离子水清洗沉淀，在70-90℃干燥；
(4)然后按照10-15g沉淀加入到500-800ml乙醇/盐酸溶液(体积比：乙醇：盐酸＝10-20)中，在70-95℃回流4-9h；
(5)产物抽滤并用乙醇清洗沉淀，在70-90℃干燥；
(6)然后按照0.5-1g沉淀加入到10-30ml甲醇/氨水溶液(体积比：甲醇：氨水＝2-5)中，在70-95℃回流2-5h；
(7)产物抽滤并用乙醇清洗沉淀，在70-90℃干燥1-3h，然后在120-170℃真空干燥5-30h，得到最终产物。
本发明的烟草添加剂应用是：可以悬浮液喷洒到滤嘴丝束上或者作为复合滤嘴添加剂颗粒料添加到卷烟滤嘴中，该烟草添加剂在每支卷烟滤嘴中的用量范围为10～50毫克。
本发明的最突出特点在于：由于胺基功能基能够与羰基反应，因此用于卷烟滤嘴中能够选择性降低卷烟主流烟气中挥发性羰基化合物含量，达到降低卷烟危害性的目的。
附图说明
附图为本发明的制备工艺流程图。
具体实施方式
本发明以下结合实施例(附图)作进一步描述，但并不是限制本发明。
实施例1
将3.8g硬脂酸(SA)和氢氧化钠(0.55g)加入到乙醇/水(体积比80：20)溶液中，在60℃下搅拌溶解；将3-胺基丙基三乙氧基硅烷(APTES)12.5g和四乙氧基硅烷(TEOS)16.8g加入上述溶液，并在60-70℃下搅拌3h，然后加热到90℃静置晶化沉淀1天；产物抽滤并用去离子水清洗沉淀，在70℃干燥；然后按照12g沉淀加入到500ml乙醇/盐酸溶液(体积比：乙醇：盐酸＝10)中，在70℃回流5h；产物抽滤并用乙醇清洗沉淀，在75℃干燥；然后按照0.5g沉淀加入到10ml甲醇/氨水溶液(体积比：甲醇：氨水＝2)中，在75℃回流4h；产物抽滤并用乙醇清洗沉淀，在80℃干燥3h，然后在150℃真空干燥15h，得到最终产物。
将产物作为复合滤嘴添加剂颗粒使用，使用量为35mg/cig，测定卷烟主流烟气中的挥发性羰基化合物含量，评价产物作为滤嘴添加剂对卷烟主流烟气的影响。以未使用任何滤嘴添加剂的卷烟为对照样品。结果如下表所示(单位：μg/cig)：
Figure S07155007320070913D000041
上述结果表明，本发明产物可以用于复合滤嘴卷烟的生产，可以将卷烟主流烟气中的挥发性羰基化合物含量降低16％。
实施例2
将5g硬脂酸(SA)和氢氧化钠(0.65g)加入到乙醇/水(体积比90：10)溶液中，在60℃下搅拌溶解；将3-胺基丙基三乙氧基硅烷(APTES)15g和四乙氧基硅烷(TEOS)20g加入上述溶液，并在70℃下搅拌2h，然后加热到100℃静置晶化沉淀1天；产物抽滤并用去离子水清洗沉淀，在70℃干燥；然后按照12g沉淀加入到500ml乙醇/盐酸溶液(体积比：乙醇：盐酸＝10)中，在70℃回流5h；产物抽滤并用乙醇清洗沉淀，在75℃干燥；然后按照0.5g沉淀加入到10ml甲醇/氨水溶液(体积比：甲醇：氨水＝5)中，在75℃回流3h；产物抽滤并用乙醇清洗沉淀，在80℃干燥3h，然后在150℃真空干燥10h，得到最终产物。
将产物作为复合滤嘴添加剂颗粒使用，使用量为35mg/cig，测定卷烟主流烟气中的挥发性羰基化合物含量，评价产物作为滤嘴添加剂对卷烟主流烟气的影响。以未使用任何滤嘴添加剂的卷烟为对照样品。结果如下表所示(单位：μg/cig)：
Figure S07155007320070913D000042
上述结果表明，本发明产物可以用于复合滤嘴卷烟的生产，可以将卷烟主流烟气中的挥发性羰基化合物含量降低22％以上。

Claims (3)

1.一种选择性降低卷烟烟气中挥发性羰基化合物的烟草添加剂的制备方法，其特征在于：它是将3-胺基丙基三乙氧基硅烷(APTES)、四乙氧基硅烷(TEOS)、硬脂酸(SA)和氢氧化钠在乙醇/水溶液中反应而制得的，各成分重量份配比如下：
3-胺基丙基三乙氧基硅烷(APTES)                12-15份
四乙氧基硅烷(TEOS)                           15-20份
硬脂酸(SA)                                   3-5份
氢氧化钠                                     0.4-0.8份
其制备工艺步骤如下：
(1)将3-5g硬脂酸(SA)和氢氧化钠0.4-0.8g加入到乙醇/水体积比为75-95∶5-25的溶液中，在60-70℃下搅拌溶解；
(2)将3-胺基丙基三乙氧基硅烷(APTES)12-15g和四乙氧基硅烷(TEOS)15-20g加入上述溶液，并在60-70℃下搅拌1-3h，然后加热到70-150℃静置晶化沉淀1-3天；
(3)产物抽滤并用去离子水清洗沉淀，在70-90℃干燥；
(4)然后取10-15g沉淀加入到500-800ml乙醇/盐酸体积比为10-20的溶液中，在70-95℃回流4-9h；
(5)产物抽滤并用乙醇清洗沉淀，在70-90℃干燥；
(6)然后取0.5-1g沉淀加入到10-30ml甲醇/氨水体积比为2-5的溶液中，在70-95℃流2-5h；
(7)产物抽滤并用乙醇清洗沉淀，在70-90℃干燥1-3h，然后在120-170℃真空干燥5-30h，得到最终产物。
2.一种利用权利要求1所述的选择性降低卷烟烟气中挥发性羰基化合物的烟草添加剂的制备方法制备的烟草添加剂的应用，其特征在于：该烟草添加剂可以悬浮液喷洒到滤嘴丝束上或者作为复合滤嘴添加剂颗粒料添加到卷烟滤嘴中。
3.根据权利要求2所述的烟草添加剂的应用，其特征在于：该烟草添加剂在每支卷烟滤嘴中的用量范围为10～50毫克。
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