CN101919589A - 降低卷烟烟气中苯酚类物质的壳聚糖聚阳离子复合材料 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种降低卷烟烟气中苯酚类物质的壳聚糖聚阳离子复合材料。该复合材料是以多孔材料为载体并在多孔材料上以层层自组装的方式交替负载聚阴离子和亲水性聚阳离子的材料，且负载在多孔材料最外层的为亲水性聚阳离子；所述的亲水性聚阳离子为壳聚糖盐酸盐。该复合材料可用于制备卷烟滤嘴，可制备成二元复合式卷烟过滤嘴或者三段复合式卷烟过滤嘴。本发明利用复合材料中的水分选择性降低卷烟烟气中的苯酚类有害物质，同时由于许多香味有机化合物不溶于水，可以避免香味成分损失，保持卷烟的内在品质。
Description
技术领域
本发明涉及卷烟降焦减害技术领域，具体涉及一种选择性降低卷烟烟气中苯酚类物质含量的壳聚糖聚阳离子复合材料。
背景技术
长期以来，世界烟草行业一直高度重视卷烟减害降焦工作。近年来WHO对烟气有害成分的管制有特别明确规定，已得到世界各国的积极响应。针对卷烟烟气中各种有害成分，研究者发展了多种降害技术，其中对卷烟滤嘴的改性是最有效的降害手段之一；通过向卷烟滤嘴中添加或复合纳米材料、高分子材料以及生物材料等，达到有效降低卷烟烟气的某些有害成分的效果。
卷烟烟气成分非常多，主要分为亲水性成分和疏水性成分两类。研究结果已经表明：用一些金属催化剂、多孔或介孔吸附材料、纳米材料，还有生物大分子DNA等材料对卷烟滤嘴的改性，对于疏水性多环芳烃如苯并芘和CO等有害成分降的低起到了很好的效果；市场上已经出现了向卷烟滤嘴中添加纳米金属催化剂的低CO型卷烟。研究者发现用血红蛋白、茶质等材料对卷烟滤嘴的复合改性，或者用NaA型沸石对卷烟滤嘴的复合改性，对于亚硝基化合物、醛酮化合物等有害组分的降低也有一定的效果。
酚类化合物是卷烟烟气中一种主要的有害物质，可经皮肤粘膜、呼吸道及消化道进入体内与细胞原浆中的蛋白质发生化学反应，引起蓄积性慢性中毒或急性中毒的昏迷死亡。其中又以苯酚的毒性最大，因此苯酚被列为卷烟烟气有害物质的指标性化合物之一，需对其进行监测和控制。目前，一些研究已经开始关注卷烟烟气中酚类有害物质的降低。中国专利ZL200710162960.8中公开了将一些中草药的提取物混合到烟丝中作为降低卷烟烟气中酚类有害物质的方法，但是此方法有可能会影响烟丝的正常燃烧，使烟气的口感受到影响，甚至会增加其他有害成分。中国专利申请CN200910307638.9中公开了将固体粉末状的杯芳烃作为添加剂直接添加在卷烟滤嘴中，可以降低约40％的苯酚，但是杯芳烃自身的毒性还有待考虑。另外，中国专利申请CN200810031589.6和中国专利申请CN200710034453.6中分别公开了离子液体、金属氧化物作为过滤嘴棒的添加剂，并具有一定的降酚效果；但是这两种物质制备工艺比较复杂，且添加有离子液体或金属氧化物的过滤嘴的卫生安全问题还需要进一步考察。因此，有必要开发一种新型的卷烟滤嘴添加剂。
发明内容
本发明基于苯酚类物质易溶于水的原理，设计和开发了一种负载有亲水性聚阳离子的选择性降低卷烟烟气中酚类有害物质含量的复合材料。
本发明还提供了一种选择性降低卷烟烟气中酚类有害物质含量的复合材料的制备方法，简单可控，适于工业化生产。
一种选择性降低卷烟烟气中苯酚类有害物质含量的复合材料，是以多孔材料为载体并在多孔材料上以层层自组装的方式交替负载聚阴离子和亲水性聚阳离子的材料，且负载在多孔材料最外层的为亲水性聚阳离子。
本发明发现亲水性聚阳离子具有含水保水的能力，其含水保水的能力保证了复合材料中的水分含量，使水分起到对卷烟烟气中苯酚类有害物质选择性降低的作用。
所述的亲水性聚阳离子选用壳聚糖盐酸盐，可选用市售产品。壳聚糖盐酸盐中含有大量的羟基结构，能够增进与酚类化合物之间的作用力。
所述的多孔材料是添加剂的载体，其多孔性的吸附能力给亲水性聚阳离子的负载提供了保障；优选颗粒状的多孔材料，颗粒状的外形能够更好的满足卷烟滤嘴的生产需求。所述的颗粒状多孔材料可选用本领域常用的颗粒状多孔材料；所述的多孔材料优选硅藻土、硅胶、活性炭、大孔吸附树脂、分子筛、沸石、海泡石等中的一种或多种。
所述的复合材料中负载的亲水性聚阳离子的质量百分含量优选为0.05％～5％。可在节约成本的前提下更加有效的去除酚类有害物质。
所述的复合材料的粒径优选为0.05mm～3mm，比表面积优选为20m2/g～1500m2/g，质量含水率优选为10％～40％(质量含水率的测试方法一般为：100℃干燥2h，根据干燥前后的质量差计算质量含水率)。
所述的聚阴离子选用聚丙烯酸葡萄糖酯、聚丙烯酸半乳糖酯、海藻酸钠、羧甲基壳聚糖、羧乙基壳聚糖、羧丙基壳聚糖、聚丙烯酸、聚对苯乙烯磺酸钠等中的一种，均可采用市售产品。
所述的选择性降低卷烟烟气中苯酚类有害物质含量的复合材料的制备方法，可参照本领域现有的聚阳离子与聚阴离子的层层自组装方法，一般包括如下步骤：
(1)将多孔材料与聚阴离子水溶液充分混合均匀，静置后过滤，所得滤饼经干燥后得到颗粒状固体，完成一层聚阴离子单层的组装；
(2)将上述颗粒状固体与亲水性聚阳离子的水溶液充分混合均匀，静置后过滤，所得滤饼经干燥后得到颗粒状固体，进一步完成一层亲水性聚阳离子单层的组装；
(3)按照上述步骤，分别用聚阴离子和亲水性聚阳离子在多孔材料表面交替组装，得到复合材料。
为了达到更好的效果，优选：
所述的多孔材料与聚阴离子水溶液或亲水性聚阳离子的水溶液的混合比例为：m/v(g/mL)＝1～2∶1～5。
步骤(1)和步骤(2)中，静置的条件一般为10℃～50℃静置20min～2h；干燥的条件一般为60℃～90℃干燥2h～120h。
以组装一层亲水性聚阳离子或一层聚阴离子为一个单层计，所述的复合材料最好有2～24个单层。
所述的亲水性聚阳离子的水溶液或聚阴离子水溶液的浓度一般为0.2g/L～10g/L。
所述的复合材料以亲水性聚阳离子为保水材料通过多孔材料和聚阴离子的支载作用构筑而成；将所述的复合材料应用于制备卷烟滤嘴中，就可以利用复合材料中的水分选择性降低卷烟烟气中的苯酚类有害物质含量。
以一支烟的卷烟滤嘴中的滤棒总质量计，所述的复合材料的质量百分含量优选为5％～50％。
所述的卷烟滤嘴可以为二元复合式卷烟过滤嘴，包括普通滤棒以及沿普通滤棒轴向与普通滤棒叠加的复合滤棒；所述的复合滤棒由所述的复合材料或者由所述的复合材料和普通滤棒材料制成；用于制备卷烟时复合滤棒与烟丝段接触。其中，所述的复合滤棒与普通滤棒的长度比优选为1～2∶1～2。
所述的卷烟滤嘴还可以为三段复合式卷烟过滤嘴，包括两段普通滤棒以及沿普通滤棒轴向与普通滤棒叠加的复合滤棒，所述的复合滤棒位于两段普通滤棒之间；所述的复合滤棒由所述的复合材料或者由所述的复合材料和普通滤棒材料制成；用于制备卷烟时普通滤棒与烟丝段接触。其中，所述的复合滤棒与各段普通滤棒的长度比优选为0.5～2∶1。
所述的普通滤棒的材料选用本领域适用于做滤棒的材料，如可选用常用的醋酸纤维、聚丙烯纤维、纸纤维、黏胶纤维、Lyocell纤维(即溶解性纤维)等中的一种或多种。
本发明的复合滤棒和普通滤棒均采用本领域滤棒的常规制备方法进行制备。
本发明卷烟滤嘴的规格可依据市售卷烟的滤嘴规格。
所述的苯酚类物质包括苯酚、间-甲酚、对-甲酚、邻-甲酚等苯酚类化合物中的一种或多种。
与现有技术相比，本发明具有如下优点：
本发明复合材料制备的卷烟滤嘴，以复合材料中的亲水性聚阳离子及吸附的水分作为过滤介质可以有效的降低烟气中的苯酚类有害成分。与同规格的市售卷烟相比，采用本发明复合材料制备的卷烟滤嘴可使卷烟烟气中苯酚类有害成分的含量降低40％～60％。
同时由于许多香味有机化合物不溶于水，本发明复合材料在降低烟气中苯酚类有害成分的同时还可以避免香味成分损失，保持卷烟的内在品质。
附图说明
图1为装有本发明二元复合式卷烟过滤嘴的卷烟的结构示意图；
图2为装有本发明三段复合式卷烟过滤嘴的卷烟的结构示意图；
图1和图2中，1为普通滤棒，2为复合滤棒，3为卷烟过滤嘴，4为烟丝段。
具体实施方式
实施例1
配制5mg/mL壳聚糖盐酸盐的溶液(溶液A)和5mg/mL的聚对苯乙烯磺酸钠的溶液(溶液B)。取5.0g颗粒状活性炭，与10ml溶液B混合，搅拌均匀，25℃下，静置1h。过滤，将所有的固体于70℃下烘48h。将所得的固体与10mL溶液A混合，搅拌均匀，25℃下，静置1h。过滤，将所有的固体于80℃下烘40h，得到干燥固体，即完成1次自组装，再将干燥固体分别与溶液B和溶液A按照上述方法处理6次以后，得到14个单层，最外层为上述壳聚糖盐酸盐亲水性聚阳离子，即可得高保水性复合材料，复合材料中负载的聚阳离子的质量百分含量为3％。该复合材料的红外谱图中1000～1100cm-1处特征峰的出现，验证了该壳聚糖盐酸盐在颗粒状活性炭上负载成功。另外，通过Zeta电位分析仪监测，在每完成一层聚阳离子的组装后，复合材料的zeta电位值均显示为+(22±5)mv，继续组装一层聚阴离子后复合材料的zeta电位值则变为-(20±3)mv值，表明在多孔材料上以层层自组装的方式交替负载有聚阴离子和亲水性聚阳离子。
经检测，该复合材料粒径为0.05mm，比表面积为100m2/g，质量含水率为25％。
将上述复合材料在滤棒成型机上均匀的添加在开松的醋酸纤维丝束上并卷制成型制成复合滤棒2；以醋酸纤维丝束为原料按照复合滤棒2的制备方法制得普通醋酸纤维滤棒1。将制得的复合滤棒2沿普通醋酸纤维滤棒1轴向与普通醋酸纤维滤棒1叠加，制得二元复合式卷烟过滤嘴3，其中，复合滤棒2与普通醋酸纤维滤棒1的长度比为1.5∶1，复合材料的添加量为复合滤棒2和普通醋酸纤维滤棒1总质量的25％。
用制得的二元复合式卷烟过滤嘴3替代某品牌市售卷烟中的普通醋酸纤维滤棒生产出试样烟，试样烟中复合滤棒2一端与烟丝段4接触。对试样烟烟气中的酚类物质进行测定，并与同种烟丝的市售卷烟(采用相同规格普通醋酸纤维滤棒)相对照。卷烟烟气中苯酚类物质的含量按照ISO3308的规定在Cerulean SM450型吸烟机(Cerulean，UK)上进行测定。结果见表1。
表1本发明的复合式卷烟滤嘴对酚类有害物质的降害效果
实施例2
将壳聚糖盐酸盐溶于水配制成0.2mg/mL壳聚糖盐酸盐的水溶液(溶液A)和8mg/mL海藻酸钠的水溶液(溶液B)。取5.0g粉末状硅胶，与10ml溶液B混合，搅拌均匀，15℃下，静置2h。过滤，将所有的固体于60℃下烘72h。将所得的固体与5mL溶液A混合，搅拌均匀，25℃下，静置1h。过滤，将过滤所得的固体于75℃下烘50h，得到干燥固体，即完成1次自组装，再将干燥固体分别与溶液B和溶液A按照上述方法处理10次以后，得到22个单层，最外层为上述壳聚糖盐酸盐亲水性聚阳离子，即可得高保水性复合材料(红外谱图中1000～1100cm-1处特征峰的出现，以及zeta电位的测定值为+15mV，验证了该含糖二元共聚物的负载成功)，复合材料中负载的聚阳离子的质量百分含量为0.5％。该复合材料的红外谱图中1000～1100cm-1处特征峰的出现，验证了该壳聚糖盐酸盐在粉末状硅胶上负载成功。另外，通过Zeta电位分析仪监测，在每完成一层聚阳离子的组装后，复合材料的zeta电位值均显示为+(20±5)mv，继续组装一层聚阴离子后复合材料的zeta电位值则变为-(20±2)mv值，表明在多孔材料上以层层自组装的方式交替负载有聚阴离子和亲水性聚阳离子。
经检测，该复合材料粒径为0.3mm，比表面积为300m2/g，质量含水率为10％。
将上述复合材料在滤棒成型机上卷制成型制成复合滤棒2；以醋酸纤维丝束为原料按照复合滤棒2的制备方法制得普通醋酸纤维滤棒1。将制得的复合滤棒2放置在两段普通醋酸纤维滤棒1之间，并沿普通醋酸纤维滤棒1轴向与两段普通醋酸纤维滤棒1叠加，制得三段复合式卷烟过滤嘴3，其中，复合滤棒2与各段普通醋酸纤维滤棒1的长度比为1.5∶1，复合材料的添加量为复合滤棒2和两段普通醋酸纤维滤棒1总质量的40％。
用制得的三段复合式卷烟过滤嘴3替代某品牌市售卷烟中的普通醋酸纤维滤棒生产出试样烟，试样烟中一段普通醋酸纤维滤棒1的一端与烟丝段4接触。对试样烟烟气中的酚类物质进行测定，并与同种烟丝的市售卷烟(采用相同规格普通醋酸纤维滤棒)相对照。卷烟烟气中苯酚类物质的含量检测方法同实施例1。结果见表2。
表2本发明的复合式卷烟滤嘴对酚类有害物质的降害效果
实施例3
将壳聚糖盐酸盐溶于水配制成10mg/mL壳聚糖盐酸盐的水溶液(溶液A)和4mg/mL羧甲基壳聚糖的水溶液(溶液B)。取5.0g颗粒状大孔吸附树脂，与4ml溶液B混合，搅拌均匀，25℃下，静置2h。过滤，将所有的固体于60℃下烘72h。将所得的固体与4mL溶液A混合，搅拌均匀，30℃下，静置1h。过滤，将过滤所得的固体于75℃下烘50h，得到干燥固体，即完成1次自组装，再将干燥固体分别与溶液B和溶液A按照上述方法处理7次以后，得到16个单层，最外层为上述壳聚糖盐酸盐亲水性聚阳离子，即可得高保水性复合材料，复合材料中负载的聚阳离子的质量百分含量为3％。该复合材料的红外谱图中1000～1100cm-1处特征峰的出现，验证了该壳聚糖盐酸盐在颗粒状大孔吸附树脂上负载成功。另外，通过Zeta电位分析仪监测，在每完成一层聚阳离子的组装后，复合材料的zeta电位值均显示为+(18±5)mv，继续组装一层聚阴离子后复合材料的zeta电位值则变为-(18±3)mv值，表明在多孔材料上以层层自组装的方式交替负载有聚阴离子和亲水性聚阳离子。
经检测，该复合材料粒径为2mm，比表面积为20m2/g，质量含水率为40％。
将上述复合材料在滤棒成型机上卷制成型制成复合滤棒2；以醋酸纤维丝束为原料按照复合滤棒2的制备方法制得普通醋酸纤维滤棒1。将制得的复合滤棒2放置在两段普通醋酸纤维滤棒1之间，并沿普通醋酸纤维滤棒1轴向与两段普通醋酸纤维滤棒1叠加，制得三段复合式卷烟过滤嘴3，其中，复合滤棒2与各段普通醋酸纤维滤棒1的长度比为1∶1.5，复合材料的添加量为复合滤棒2和两段普通醋酸纤维滤棒1总质量的15％。
用制得的三段复合式卷烟过滤嘴3替代某品牌市售卷烟中的普通醋酸纤维滤棒生产出试样烟，试样烟中一段普通醋酸纤维滤棒1的一端与烟丝段4接触。对试样烟烟气中的酚类物质进行测定，并与同种烟丝的市售卷烟(采用相同规格普通醋酸纤维滤棒)相对照。卷烟烟气中苯酚类物质的含量检测方法同实施例1。结果见表3。
表3本发明的复合式卷烟滤嘴对酚类有害物质的降害效果
实施例4
将壳聚糖盐酸盐溶于水配制成5mg/mL壳聚糖盐酸盐的水溶液(溶液A)和3mg/mL聚丙烯酸的水溶液(溶液B)。取5.0g颗粒状分子筛，与8ml溶液B混合，搅拌均匀，15℃下，静置1h。过滤，将所有的固体于60℃下烘72h。将所得的固体与8mL溶液A混合，搅拌均匀，30℃下，静置1h。过滤，将过滤所得的固体于75℃下烘50h，得到干燥固体，即完成1次自组装，再将干燥固体分别与溶液B和溶液A按照上述方法处理3次以后，得到8个单层，最外层为上述壳聚糖盐酸盐亲水性聚阳离子，即可得高保水性复合材料，复合材料中负载的聚阳离子的质量百分含量为1.5％。该复合材料的红外谱图中1000～1100cm-1处特征峰的出现，验证了该壳聚糖盐酸盐在颗粒状分子筛上负载成功。另外，通过Zeta电位分析仪监测，在每完成一层聚阳离子的组装后，复合材料的zeta电位值均显示为+(23±4)mv，继续组装一层聚阴离子后复合材料的zeta电位值则变为-(20±2)mv值，表明在多孔材料上以层层自组装的方式交替负载有聚阴离子和亲水性聚阳离子。
经检测，该复合材料粒径为0.5mm，比表面积为200m2/g，质量含水率为30％。
将上述复合材料在滤棒成型机上均匀的添加在开松的醋酸纤维丝束上并卷制成型制成复合滤棒2；以醋酸纤维丝束为原料按照复合滤棒2的制备方法制得普通醋酸纤维滤棒1。将制得的复合滤棒2沿普通醋酸纤维滤棒1轴向与普通醋酸纤维滤棒1叠加，制得二元复合式卷烟过滤嘴3，其中，复合滤棒2与普通醋酸纤维滤棒1的长度比为1∶2，复合材料的添加量为复合滤棒2和普通醋酸纤维滤棒1总质量的5％。
用制得的二元复合式卷烟过滤嘴3替代某品牌市售卷烟中的普通醋酸纤维滤棒生产出试样烟，试样烟中复合滤棒2一端与烟丝段4接触。对试样烟烟气中的酚类物质进行测定，并与同种烟丝的市售卷烟(采用相同规格普通醋酸纤维滤棒)相对照。卷烟烟气中苯酚类物质的含量检测方法同实施例1。结果见表4。
表4本发明的复合式卷烟滤嘴对酚类有害物质的降害效果
实施例5
将壳聚糖盐酸盐溶于水配制成3mg/mL壳聚糖盐酸盐的水溶液(溶液A)和5mg/mL聚对苯乙烯磺酸钠的水溶液(溶液B)。取5.0g颗粒状海泡石，与5ml溶液B混合，搅拌均匀，20℃下，静置2h。过滤，将所有的固体于60℃下烘72h。将所得的固体与10mL溶液A混合，搅拌均匀，15℃下，静置4h。过滤，将过滤所得的固体于75℃下烘50h，得到干燥固体，即完成1次自组装，再将干燥固体分别与溶液B和溶液A按照上述方法处理6次以后，得到14个单层，最外层为上述壳聚糖盐酸盐亲水性聚阳离子，即可得高保水性复合材料，复合材料中负载的聚阳离子的质量百分含量为2％。该复合材料的红外谱图中1000～1100cm-1处特征峰的出现，验证了该壳聚糖盐酸盐在颗粒状海泡石上负载成功。另外，通过Zeta电位分析仪监测，在每完成一层聚阳离子的组装后，复合材料的zeta电位值均显示为+(22±4)mv，继续组装一层聚阴离子后复合材料的zeta电位值则变为-(20±3)mv值，表明在多孔材料上以层层自组装的方式交替负载有聚阴离子和亲水性聚阳离子。
经检测，该复合材料粒径为3mm，比表面积为100m2/g，质量含水率为20％。
将上述复合材料在滤棒成型机上均匀的添加在开松的醋酸纤维丝束上并卷制成型制成复合滤棒2；以醋酸纤维丝束为原料按照复合滤棒2的制备方法制得普通醋酸纤维滤棒1。将制得的复合滤棒2沿普通醋酸纤维滤棒1轴向与普通醋酸纤维滤棒1叠加，制得二元复合式卷烟过滤嘴3，其中，复合滤棒2与普通醋酸纤维滤棒1的长度比为1∶1，复合材料的添加量为复合滤棒2和普通醋酸纤维滤棒1总质量的15％。
用制得的二元复合式卷烟过滤嘴3替代某品牌市售卷烟中的普通醋酸纤维滤棒生产出试样烟，试样烟中复合滤棒2一端与烟丝段4接触。对试样烟烟气中的酚类物质进行测定，并与同种烟丝的市售卷烟(采用相同规格普通醋酸纤维滤棒)相对照。卷烟烟气中苯酚类物质的含量检测方法同实施例1。结果见表5。
表5本发明的复合式卷烟滤嘴对酚类有害物质的降害效果
实施例6
将壳聚糖盐酸盐溶于水配制成6mg/mL壳聚糖盐酸盐的水溶液(溶液A)和8mg/mL羧丙基壳聚糖的水溶液(溶液B)。取5.0g颗粒状活性炭，与5ml溶液B混合，搅拌均匀，25℃下，静置1.5h。过滤，将所有的固体于60℃下烘96h。将所得的固体与4mL溶液A混合，搅拌均匀，30℃下，静置1h。过滤，将过滤所得的固体于75℃下烘50h，得到干燥固体，即完成1次自组装，再将干燥固体分别与溶液B和溶液A按照上述方法处理10次以后，得到22个单层，最外层为上述壳聚糖盐酸盐亲水性聚阳离子，即可得高保水性复合材料，复合材料中负载的聚阳离子的质量百分含量为3％。该复合材料的红外谱图中1000～1100cm-1处特征峰的出现，验证了该壳聚糖盐酸盐在颗粒状活性炭上负载成功。另外，通过Zeta电位分析仪监测，在每完成一层聚阳离子的组装后，复合材料的zeta电位值均显示为+(22±2)mv，继续组装一层聚阴离子后复合材料的zeta电位值则变为-(16±2)mv值，表明在多孔材料上以层层自组装的方式交替负载有聚阴离子和亲水性聚阳离子。
经检测，该复合材料粒径为0.05mm，比表面积为100m2/g，质量含水率为30％。
将上述复合材料在滤棒成型机上卷制成型制成复合滤棒2；以醋酸纤维丝束为原料按照复合滤棒2的制备方法制得普通醋酸纤维滤棒1。将制得的复合滤棒2沿普通醋酸纤维滤棒1轴向与普通醋酸纤维滤棒1叠加，制得二元复合式卷烟过滤嘴3，其中，复合滤棒2与普通醋酸纤维滤棒1的长度比为1∶1，复合材料的添加量为复合滤棒2和普通醋酸纤维滤棒1总质量的15％。
用制得的二元复合式卷烟过滤嘴3替代某品牌市售卷烟中的普通醋酸纤维滤棒生产出试样烟，试样烟中复合滤棒2一端与烟丝段4接触。对试样烟烟气中的酚类物质进行测定，并与同种烟丝的市售卷烟(采用相同规格普通醋酸纤维滤棒)相对照。卷烟烟气中苯酚类物质的含量检测方法同实施例1。结果见表6。
表6本发明的复合式卷烟滤嘴对酚类有害物质的降害效果
实施例7
将壳聚糖盐酸盐溶于水配制成6mg/mL壳聚糖盐酸盐的水溶液(溶液A)和8mg/mL羧丙基壳聚糖的水溶液(溶液B)。取5.0g颗粒状活性炭，与5ml溶液B混合，搅拌均匀，25℃下，静置1.5h。过滤，将所有的固体于60℃下烘96h。将所得的固体与4mL溶液A混合，搅拌均匀，30℃下，静置1h。过滤，将过滤所得的固体于75℃下烘50h，得到干燥固体，即完成1次自组装，得到2个单层，最外层为上述壳聚糖盐酸盐亲水性聚阳离子，即可得高保水性复合材料，复合材料中负载的聚阳离子的质量百分含量为0.3％。该复合材料的红外谱图中1000～1100cm-1处特征峰的出现，验证了该壳聚糖盐酸盐在颗粒状活性炭上负载成功。另外，通过Zeta电位分析仪监测，在每完成一层聚阳离子的组装后，复合材料的zeta电位值均显示为+(22±3)mv，继续组装一层聚阴离子后复合材料的zeta电位值则变为-(16±1)mv值，表明在多孔材料上以层层自组装的方式交替负载有聚阴离子和亲水性聚阳离子。
经检测，该复合材料粒径为1.5mm，比表面积为300m2/g，质量含水率为12％。
将上述复合材料在滤棒成型机上卷制成型制成复合滤棒2；以醋酸纤维丝束为原料按照复合滤棒2的制备方法制得普通醋酸纤维滤棒1。将制得的复合滤棒2沿普通醋酸纤维滤棒1轴向与普通醋酸纤维滤棒1叠加，制得二元复合式卷烟过滤嘴3，其中，复合滤棒2与普通醋酸纤维滤棒1的长度比为2∶1，复合材料的添加量为复合滤棒2和普通醋酸纤维滤棒1总质量的45％。
用制得的二元复合式卷烟过滤嘴3替代某品牌市售卷烟中的普通醋酸纤维滤棒生产出试样烟，试样烟中复合滤棒2一端与烟丝段4接触。对试样烟烟气中的酚类物质进行测定，并与同种烟丝的市售卷烟(采用相同规格普通醋酸纤维滤棒)相对照。卷烟烟气中苯酚类物质的含量检测方法同实施例1。结果见表7。
表7本发明的复合式卷烟滤嘴对酚类有害物质的降害效果
Claims (10)
1.一种选择性降低卷烟烟气中苯酚类有害物质含量的复合材料，其特征在于，所述的复合材料是以多孔材料为载体并在多孔材料上以层层自组装的方式交替负载聚阴离子和亲水性聚阳离子的材料，且负载在多孔材料最外层的为亲水性聚阳离子；
所述的亲水性聚阳离子为壳聚糖盐酸盐。
2.根据权利要求1所述的选择性降低卷烟烟气中苯酚类有害物质含量的复合材料，其特征在于，所述的多孔材料为硅藻土、硅胶、活性炭、大孔吸附树脂、分子筛、沸石、海泡石中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的选择性降低卷烟烟气中苯酚类有害物质含量的复合材料，其特征在于，所述的聚阴离子为聚丙烯酸葡萄糖酯、聚丙烯酸半乳糖酯、海藻酸钠、羧甲基壳聚糖、羧乙基壳聚糖、羧丙基壳聚糖、聚丙烯酸、聚对苯乙烯磺酸钠中的一种。
4.根据权利要求1所述的选择性降低卷烟烟气中苯酚类有害物质含量的复合材料，其特征在于，所述的复合材料中负载的亲水性聚阳离子的质量百分含量为0.05％～5％。
5.根据权利要求1～4所述的选择性降低卷烟烟气中苯酚类有害物质含量的复合材料的制备方法，包括：
(1)将多孔材料与聚阴离子水溶液充分混合均匀，静置后过滤，所得滤饼经干燥后得到颗粒状固体，完成一层聚阴离子单层的组装；
(2)将上述颗粒状固体与亲水性聚阳离子的水溶液充分混合均匀，静置后过滤，所得滤饼经干燥后得到颗粒状固体，进一步完成一层亲水性聚阳离子单层的组装；
(3)按照上述步骤，分别用聚阴离子和亲水性聚阳离子在多孔材料表面交替组装，得到复合材料。
6.根据权利要求1～4任一项所述的选择性降低卷烟烟气中苯酚类有害物质含量的复合材料在制备卷烟滤嘴中的应用。
7.根据权利要求6所述的应用，其特征在于，以一支烟的卷烟滤嘴中的滤棒总量计，所述的复合材料的质量百分含量为5％～50％。
8.根据权利要求6所述的应用，其特征在于，所述的卷烟滤嘴为二元复合式卷烟过滤嘴，包括普通滤棒以及沿普通滤棒轴向与普通滤棒叠加的复合滤棒；所述的复合滤棒由所述的复合材料或者由所述的复合材料和普通滤棒材料制成；用于制备卷烟时复合滤棒与烟丝段接触。
9.根据权利要求6所述的应用，其特征在于，所述的卷烟滤嘴为三段复合式卷烟过滤嘴，包括两段普通滤棒以及沿普通滤棒轴向与普通滤棒叠加的复合滤棒，所述的复合滤棒位于两段普通滤棒之间；所述的复合滤棒由所述的复合材料或者由所述的复合材料和普通滤棒材料制成；用于制备卷烟时普通滤棒与烟丝段接触。
10.根据权利要求9所述的应用，其特征在于，所述的复合滤棒与各段普通滤棒的长度比为0.5～2∶1。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C53 | Correction of patent for invention or patent application | ||
| CB03 | Change of inventor or designer information |
Inventor after: Chu Guohai Inventor after: Zhou Guojun Inventor after: Lin Xianfu Inventor after: Jin Xin Inventor after: Liu Jinli Inventor after: Xu Jian Inventor before: Chu Guohai Inventor before: Zhou Guojun Inventor before: Lin Xianfu Inventor before: Jin Xin Inventor before: Liu Jinli Inventor before: Xu Jian |
|
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant |