CN104130355A - 一种疏水聚合物改性醋酸纤维素的制备方法及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种疏水聚合物改性醋酸纤维素的制备及其应用，属于烟用材料技术领域。在引发剂的作用下，将疏水的低极性单体引发接枝到醋酸纤维素。本发明改性得到的醋酸纤维素制备得到的过滤嘴棒，对烟气吸附效果明显，特别是对苯并芘等具有显著的选择性吸附效果。同时本发明使用的工艺方法简单、制备成本低，烟气吸附效果好，可以大规模工业生产，具有良好的市场应用前景。
Description
技术领域
本发明属于烟用材料技术领域，具体涉及一种疏水聚合物改性醋酸纤维素的制备方法及应用，该改性醋酸纤维素可以用于制备卷烟过滤嘴棒。
背景技术
卷烟烟气中有6000余种化合物，其中已有部分被鉴定是有害的，如一氧化碳、氮氧化合物、醛类、酚类、自由基、亚硝胺及多环芳烃等被认为是可能致癌或促进致癌的物质。滤嘴作为吸烟者与主流烟气之间的桥梁，可以有效地滤除烟气中的部分有害成分，因而得到了广泛的重视与应用。目前，国际市场上常规烟用滤材有纸质滤嘴、醋酸纤维滤嘴和聚丙烯纤维滤嘴三种类型，其中应用最为广泛的为醋酸纤维滤嘴。
随着健康意识的提高，人们对于卷烟的要求越来越高，在要求保留卷烟的风吃香味的同时，又要求能选择性的降低烟气中的有害成分，因此，进一步提高滤嘴用醋酸纤维滤嘴的选择性吸附过滤效果，成为烟用醋酸纤维素的一个瓶颈。因此如何克服现有技术的不足是目前烟用材料技术领域亟需解决的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种稳定性好，工艺简单，操作简便，适用广泛的疏水聚合物改性醋酸纤维素纤维素的制备方法及其应用。该改性醋酸纤维素制备得到的过滤嘴棒，对烟气吸附效果明显，特别是对苯并芘等具有显著的选择性吸附效果。
本发明根据分子设计的思路，利用引发剂，将疏水聚合物，改性接枝到醋酸纤维素上，利用疏水聚合物与烟气有害成分的相似相容及疏水作用，从而实现烟气有害成分的选择性吸附。
本发明采用的技术方案如下：
一种疏水聚合物改性醋酸纤维素的制备方法，具体反应如下：将单体溶解在溶剂中，配成单体溶液，然后加入醋酸纤维素及引发剂，在氮气保护下反应，反应温度为30-100℃，反应时间为0.5-24h，反应完成后将产物分离提纯，即得到本发明改性醋酸纤维素；
所述的单体溶液中单体浓度为1-100g/L；引发剂加入至浓度为0.01g/L-10g/L；醋酸纤维素与单体溶液的质量体积比为0.1-100g/L；
所述的单体为至少含有一种单乙烯基不饱和的疏水的低极性单体。
本发明技术方案中所述的醋酸纤维素为一醋酸纤维素或二醋酸纤维素，即其羟基乙酰化程度为0-2.8。
本发明技术方案中，进一步优选的是所述的单体为甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯、甲基丙烯酸缩水甘油酯和甲基丙烯酸-2-羟基乙酯中的一种。
本发明技术方案中，进一步优选的是所述的引发剂包括偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈、偶氮二异丁酸二甲酯、过氧化氢、过硫酸铵、过硫酸钠、过氧化苯甲酰、过氧化苯甲酰叔丁酯、过氧化甲乙酮、高锰酸钾、硝酸铈铵、重铬酸钾和氯化铁中的一种。
本发明技术方案中，进一步优选的是所述的溶剂为水、乙醇、甲醇、苯、甲苯、二甲苯、二氯甲烷、二氯乙烷、三氯甲烷、正己烷、环己烷、乙醚、丙酮、乙腈、四氢呋喃、吡啶、二甲基亚砜、N, N-二甲基甲酰胺和N, N-二甲基乙酰胺中的一种。
上述制备方法制备的改性醋酸纤维素作为制备卷烟过滤嘴棒的应用
本发明与现有技术相比，其有益效果为：（1）本发明通过在醋酸纤维素上接枝活性官能团，利用官能团与烟气有害成分之间的特殊作用，可以实现对烟气有害成分选择性吸附烟气吸附，同时，本发明可以通过改变反应条件，选择不同的接枝聚合物可以得到不同功能化的改性的醋酸纤维素；（2）本发明得到的功能性改性醋酸纤维素，对烟气吸附效果明显，特别是对苯并芘等具有显著的选择性吸附效果，可以应用与工业化生产具有良好选择性截留烟气中有害成分的过滤嘴棒；（3）本发明工艺操作简单，制备成本低，反应条件温和，适用于工业化大规模生产，具有良好的市场应用前景。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的详细描述。
实施例1
将0.1g二醋酸纤维素与0.01g 过氧化苯甲酰加入到1L的1g/L甲基丙烯酸甲酯的氯仿的反应溶液中，氮气保护的条件下，50℃下反应0.5h，用水和乙醇反复清洗后，真空干燥，即得到接枝率为13%改性醋酸纤维素。将所得改性醋酸纤维素添加到滤嘴中，最终制得的卷烟产品，经过烟气检测，其焦油能够降低10%，苯并芘能够降低19%。
实施例2
将100g二醋酸纤维素与10g 偶氮二异丁氰加入到1L的10g/L苯乙烯的甲苯的反应溶液中，氮气保护的条件下，60℃下反应6h，用水和乙醇反复清洗后，真空干燥，即得到接枝率为8%改性醋酸纤维素。将所得改性醋酸纤维素添加到滤嘴中，最终制得的卷烟产品，经过烟气检测，其焦油能够降低13%，苯并芘能够降低21%。
实施例3
将10g一醋酸纤维素与1g 过硫酸钠加入到1L的100g/L甲基丙烯酸缩水甘油酯的乙醇的反应溶液中，氮气保护的条件下，65℃下反应3h，用水和乙醇反复清洗后，真空干燥，即得到接枝率为26%改性醋酸纤维素。将所得改性醋酸纤维素添加到滤嘴中，最终制得的卷烟产品，经过烟气检测，其焦油能够降低11%，苯并芘能够降低17%。
实施例4
将50g一醋酸纤维素与1g 过氧化甲乙酮加入到1L的100g/L甲基丙烯酸-2-羟基乙酯的环己烷的反应溶液中，氮气保护的条件下，100℃下反应24h，用水和乙醇反复清洗后，真空干燥，即得到接枝率为32%改性醋酸纤维素。将所得改性醋酸纤维素添加到滤嘴中，最终制得的卷烟产品，经过烟气检测，其焦油能够降低12%，苯并芘能够降低18%。
实施例5
将30g一醋酸纤维素与0.5g过硫酸铵加入到1L的50g/L甲基丙烯酸甲酯的乙醚的反应溶液中，氮气保护的条件下，60℃下反应5h，用水和乙醇反复清洗后，真空干燥，即得到接枝率为29%改性醋酸纤维素。将所得改性醋酸纤维素添加到滤嘴中，最终制得的卷烟产品，经过烟气检测，其焦油能够降低11%，苯并芘能够降低19%。
实施例6
将20g一醋酸纤维素与5g过氧化苯甲酰叔丁酯加入到1L的30g/L甲基丙烯酸缩水甘油酯的丙酮的反应溶液中，氮气保护的条件下，30℃下反应24h，水和乙醇反复清洗后，真空干燥，即得到接枝率为19%的改性醋酸纤维素。将所得改性醋酸纤维素添加到滤嘴中，最终制得的卷烟产品，经过烟气检测，其焦油能够降低12%，苯并芘能够降低19%。
实施例7
将40g一醋酸纤维素与1g过氧化氢加入到1L的60g/L苯乙烯的乙腈的反应溶液中，氮气保护的条件下，60℃下反应12h，水和乙醇反复清洗后，真空干燥，即得到接枝率为33%改性醋酸纤维素。将所得改性醋酸纤维素添加到滤嘴中，最终制得的卷烟产品，经过烟气检测，其焦油能够降低13%，苯并芘能够降低20%。
实施例8
将70g一醋酸纤维素与8g过氧化苯甲酰叔丁酯加入到1L的80g/L甲基丙烯酸-2-羟基乙酯的四氢呋喃的反应溶液中，氮气保护的条件下，65℃下反应9h，水和乙醇反复清洗后，真空干燥，即得到接枝率为22%改性醋酸纤维素。将所得改性醋酸纤维素添加到滤嘴中，最终制得的卷烟产品，经过烟气检测，其焦油能够降低10%，苯并芘能够降低18%。
实施例9
将80g一醋酸纤维素与5g高锰酸钾加入到1L的90g/L甲基丙烯酸甲酯的吡啶的反应溶液中，氮气保护的条件下，55℃下反应3h，水和乙醇反复清洗后，真空干燥，即得到接枝率为50%改性醋酸纤维素。将所得改性醋酸纤维素添加到滤嘴中，最终制得的卷烟产品，经过烟气检测，其焦油能够降低11%，苯并芘能够降低17%。
实施例10
将30g一醋酸纤维素与6g硝酸铈铵加入到1L的100g/L甲基丙烯酸甲酯的二甲基亚砜的反应溶液中，氮气保护的条件下，70℃下反应8h，水和乙醇反复清洗后，真空干燥，即得到接枝率为16%改性醋酸纤维素。将所得改性醋酸纤维素添加到滤嘴中，最终制得的卷烟产品，经过烟气检测，其焦油能够降低12%，苯并芘能够降低21%。
实施例11
将40g一醋酸纤维素与7g 重铬酸钾加入到1L的40g/L苯乙烯的N, N-二甲基甲酰胺的反应溶液中，氮气保护的条件下，60℃下反应12h，水和乙醇反复清洗后，真空干燥，即得到接枝率为34%改性醋酸纤维素。将所得改性醋酸纤维素添加到滤嘴中，最终制得的卷烟产品，经过烟气检测，其焦油能够降低13%，苯并芘能够降低19%。
实施例12
将50g一醋酸纤维素与8g 氯化铁加入到1L的1g/L甲基丙烯酸甲酯的水的反应溶液中，氮气保护的条件下，50℃下反应4h，水和乙醇反复清洗后，真空干燥，即得到接枝率为23%改性醋酸纤维素。将所得改性醋酸纤维素添加到滤嘴中，最终制得的卷烟产品，经过烟气检测，其焦油能够降低11%，苯并芘能够降低18%。
Claims (6)
1.一种疏水聚合物改性醋酸纤维素的制备方法，其特征在于具体反应如下：将单体溶解在溶剂中，配成单体溶液，然后加入醋酸纤维素及引发剂，在氮气保护下反应，反应温度为30-100℃，反应时间为0.5-24h，反应完成后将产物分离提纯，即得到本发明改性醋酸纤维素；
所述的单体溶液中单体浓度为1-100g/L；引发剂加入至浓度为0.01g/L-10g/L；醋酸纤维素与单体溶液的质量体积比为0.1-100g/L；
所述的单体为至少含有一种单乙烯基不饱和的疏水的低极性单体。
2.根据权利要求1所述的疏水聚合物改性醋酸纤维素的制备方法，其特征在于所述的醋酸纤维素为一醋酸纤维素或二醋酸纤维素，即其羟基乙酰化程度为0-2.8。
3.根据权利要求1所述的疏水聚合物改性醋酸纤维素的制备方法，其特征在于所述的单体为甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯、甲基丙烯酸缩水甘油酯和甲基丙烯酸-2-羟基乙酯中的一种。
4.根据权利要求1所述的疏水聚合物改性醋酸纤维素的制备方法，其特征在于所述的引发剂包括偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈、偶氮二异丁酸二甲酯、过氧化氢、过硫酸铵、过硫酸钠、过氧化苯甲酰、过氧化苯甲酰叔丁酯、过氧化甲乙酮、高锰酸钾、硝酸铈铵、重铬酸钾和氯化铁中的一种。
5.根据权利要求1所述的疏水聚合物改性醋酸纤维素的制备方法，其特征在于所述的溶剂为水、乙醇、甲醇、苯、甲苯、二甲苯、二氯甲烷、二氯乙烷、三氯甲烷、正己烷、环己烷、乙醚、丙酮、乙腈、四氢呋喃、吡啶、二甲基亚砜、N, N-二甲基甲酰胺和N, N-二甲基乙酰胺中的一种。
6.权利要求1所制备的改性醋酸纤维素作为制备卷烟过滤嘴棒的应用。
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