CN105146753B

CN105146753B - 一种降低烟气中巴豆醛的复合丝束及其制备方法和应用

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Publication number: CN105146753B
Application number: CN201510469359.8A
Authority: CN
Inventors: 储国海; 周国俊; 徐志康; 沈凯; 朱强; 安全福; 李霞; 李海锋; 杜芳琪; 胡雅军
Original assignee: China Tobacco Zhejiang Industrial Co Ltd
Current assignee: China Tobacco Zhejiang Industrial Co Ltd
Priority date: 2015-08-04
Filing date: 2015-08-04
Publication date: 2019-02-15
Anticipated expiration: 2035-08-04
Also published as: CN105146753A

Abstract

本发明公开了一种降低烟气中巴豆醛的复合丝束及其制备方法和应用，制备方法包括步骤：将投料质量比为0.01～1：200～500：200～500的纳米二氧化硅、羧甲基纤维素钠醋酸水溶液、壳聚糖醋酸水溶液静电复合制得复合二氧化硅，再通过静电纺丝的方法将复合纳米二氧化硅沉积在烟用丝束表面制得复合丝束。本发明所用原料方便易得，价格低廉，采用本发明的复合丝束制备的卷烟滤嘴可使卷烟烟气中巴豆醛的释放量下降25～37％。

Description

一种降低烟气中巴豆醛的复合丝束及其制备方法和应用

技术领域

本发明涉及卷烟降焦减害技术领域，具体涉及一种降低烟气中巴豆醛的复合丝束及其制备方法和应用。

背景技术

随着社会各界对吸烟所致的健康问题的关注度越来越高，对卷烟产品的降焦减害技术研究也越来越受到烟草行业的重视。针对卷烟烟气中各种有害成分，研究者们开发出了多种降害技术，如接装滤嘴、应用滤嘴通风稀释技术、使用高透气度和静燃速率快的卷烟纸、掺用膨胀烟丝和膨胀梗丝等方法。其中对卷烟滤嘴的改性，如向卷烟滤嘴中添加或复合生物材料、高分子材料和纳米材料等是比较有效的降害手段之一。

卷烟的烟气成分十分复杂，巴豆醛是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人体，引起蓄积性慢性中毒或急性中毒等症状，因此巴豆醛被列为卷烟烟气有害物质的指标性化合物之一，需进行严格监测和控制。

目前报道的减少烟气中巴豆醛的释放量的方法主要包括两方面，一方面是通过控制卷烟的加工工艺；另一方面是向卷烟滤嘴中添加较高效的卷烟添加剂。

专利公开号为CN101961135A的中国专利文献公开了一种通过改变微波松散条件来实现降低巴豆醛释放量的方法，这种方法操作简单，但降低巴豆醛的效果有限。公开号为CN104026737A的发明文献公开了一种顺次交替连接的醋酸纤维段、有序介孔纳米二氧化硅颗粒段和醋酸纤维段的三元复合卷烟滤嘴棒，可选择性降低卷烟烟气中巴豆醛和氨气的释放量，但该类滤嘴加工难度比较大。

公开号为CN101116539的发明文献公开了用3-氨基丙基三乙氧基硅烷和硬脂酸等制备出的烟草添加剂添加到滤棒中能优先降低卷烟烟气中的挥发性羰基类化合物。公开号为CN101116540的发明文献公开了一种用γ～乙二胺丙基三甲氧基硅烷衍生化处理多孔结构的载体，添加到滤嘴中能有效降低卷烟烟气中的醛酮类化合物。美国专利文献US3716063公开了一种含多孔氧化铝材料的过滤嘴。公开号为CN1553777的中国专利文献公开了表面含有氨基功能基团的酚醛树脂选择性吸附材料，可在一定程度上去除挥发性的巴豆醛等醛类物质。

纳米二氧化硅具有很大的比表面积，具有较强的吸附功能，但还未见通过电纺丝技术将纳米二氧化硅均匀地负载在烟用丝束的表面，增强丝束对烟气中有害物质特别是巴豆醛的吸附作用的报道。

电纺丝(electrospinning)又称静电纺丝(electrostatic spinning)，是一种利用聚合物溶液或熔体在强电场作用下喷射纺丝的加工工艺。近年来，电纺丝作为一种可制备超精细纤维的新型加工方法，引起了人们的广泛关注。理论上，任何可溶解或熔融的高分子材料均可进行电纺丝加工。但是，采用传统喷丝头的静电纺丝技术，易堵孔，效率低，基材上复合的纳米纤维量较低，无法体现出纤维材料特性和纳米纤维高比表面积的优势。因此，急需开发一种新型高效纳米纤维材料，使其不仅具有良好的除醛减害效果，还具有价格低廉、制备方法绿色环保、安全可控、适于规模化生产。

发明内容

为解决现有技术的不足，本发明公开了一种降低烟气中巴豆醛复合丝束的制备方法，该方法操作简单，合成的复合丝束能有效地降低烟气中巴豆醛的释放量。

本发明的具体技术方案为：

一种降低烟气中巴豆醛的复合丝束的制备方法，包括以下步骤：

(1)利用纳米二氧化硅、羧甲基纤维素钠和壳聚糖静电复合得到复合纳米二氧化硅；

(2)利用静电纺丝方法将所述的复合纳米二氧化硅负载在烟用丝束上。

壳聚糖，是甲壳素脱乙酰后的产物，分子结构中含有较多氨基，是一种天然阳离子聚合物。羧甲基纤维素钠是由天然纤维素在强碱性条件下与一氯乙酸反应而制得的，由于羧基的引入使其分子链在碱性条件下带有部分的负电荷，是一种阴离子型高分子聚合物。

所述纳米二氧化硅的粒径为50～200nm。优选地，所述纳米二氧化硅的粒径为80～150nm。纳米二氧化硅粒径小、比表面积大、表面吸附力强、表面能大、化学纯度高、分散性能好，具有优越的稳定性、补强性、增稠性和触变性。

壳聚糖分子中的氨基和羧甲基纤维素钠分子中的羧基通过静电作用，形成空间网络结构，同时空间网络中填充了纳米二氧化硅颗粒。所述的复合纳米二氧化硅为壳聚糖-纳米二氧化硅-羧甲基纤维素钠的复合高分子溶液。所形成的复合高分子溶液中既具有壳聚糖和羧甲基纤维素钠的特性，即复合高分子溶液具有-COOH和-NH₂两性离子的特征，又具有纳米二氧化硅的高表面积的强吸附性能。体系中广泛存在的氨基，羧基，季铵盐基团，羟基等对烟气中的巴豆醛具有较好的吸附作用，且复合纳米二氧化硅中各组分相互协同促进巴豆醛的吸附。

将步骤(1)制备的复合纳米二氧化硅通过静电纺丝的方法负载到烟用丝束的表面，提高丝束对卷烟中有害成分的吸附能力，特别是巴豆醛的吸收作用。

含复合纳米二氧化硅的纺丝液在静电作用下，纺丝液液滴克服表面张力形成喷射细流，射流在电场下经过弯曲、裂解、溶剂蒸发或固化作用下负载在烟用丝束上，制得复合丝束。通过本发明的方法所制备的电纺丝(也即纳米纤维)的直径在20～500nm之间、比表面积大、孔隙率高，对有害物质的吸附能力强。采用本发明制备的复合丝束作为滤嘴卷制的卷烟的巴豆醛释放量比普通卷烟下降25～37％。

作为优选，步骤(1)中，羧甲基纤维素钠溶液或壳聚糖溶液以任意次序与纳米二氧化硅混合，所述的纳米二氧化硅、羧甲基纤维素钠溶液、壳聚糖溶液的投料质量比为0.01～1：200～500：200～500；所述的羧甲基纤维素钠溶液的浓度为1～2wt％，壳聚糖溶液的浓度为0.1～0.2wt％。

步骤(1)中，将纳米二氧化硅分散于羧甲基纤维素钠溶液中，然后滴加壳聚糖溶液；或者将纳米二氧化硅分散于壳聚糖溶液中，然后滴加羧甲基纤维素钠溶液；加料完成后经静电复合制得复合纳米二氧化硅。

作为优选，所述的羧甲基纤维素钠溶液为羧甲基纤维素钠的醋酸水溶液，壳聚糖溶液为壳聚糖的醋酸水溶液。

步骤(1)中，羧甲基纤维素钠醋酸水溶液或壳聚糖醋酸水溶液以任意次序与纳米二氧化硅混合，加料完成后经静电复合后制得复合纳米二氧化硅。

更进一步优选，纳米二氧化硅分散在羧甲基纤维素钠醋酸水溶液，然后滴加壳聚糖醋酸水溶液，静电复合后制得复合纳米二氧化硅。

作为优选，纳米二氧化硅、羧甲基纤维素钠醋酸水溶液、壳聚糖醋酸水溶液的投料质量比为0.02～0.08：400～500：400～500；所述的羧甲基纤维素钠醋酸水溶液中羧甲基纤维素钠的浓度为1～1.5wt％，壳聚糖醋酸水溶液中壳聚糖的浓度为0.15～0.2wt％。

在羧甲基纤维素钠的羧基和壳聚糖的氨基的静电作用下，复合体系内部充满大量大小不等的微孔，分散在体系中的纳米二氧化硅在形成高分子网络的过程中均匀地填充入高分子微孔中。在上述的投料比下，生成的复合纳米二氧化硅高分子溶液稳定性好，后续经电纺后制备的负载复合纳米二氧化硅的复合丝束的吸附能力强。

作为优选，所述的醋酸水溶液的浓度为0.01～0.1wt％。

羧甲基纤维素钠在水溶液中的溶解性较好，但壳聚糖含有较多的氨基，在pH>6的体系中溶解性很差。壳聚糖在浓度为0.01～0.1wt％的醋酸水溶液的溶液中溶解性较好，且在该酸度下稳定性较高，静电复合制得的复合纳米二氧化硅高分子溶液的稳定性较好。

在后续的电纺过程中，由于纺丝液表面电荷的斥力导致射流拉伸，因此溶液导电性的强度会影响溶液的拉伸度，从而影响纳米纤维的可纺性、直径和形貌等。0.01～0.1wt％醋酸水溶液增加了溶液的导电性，增加纺丝液的纺丝性能，有利于制备出直径比较均匀的电纺丝；但当醋酸水溶液浓度增加并超过0.1wt％时，纤维直径反而变粗甚至无法电纺。

作为优选，所述羧甲基纤维素钠的取代度为0.7～1.2。

羧甲基纤维素钠是由天然纤维素在强碱性条件下与一氯乙酸反应而制得的，由于羧基的引入使其分子链在碱性条件下带有部分的负电荷，是一种阴离子型高分子聚合物。羧甲基纤维素钠的取代度是指纤维素分子链中平均每个葡萄糖环上的羟基(-OH)被羧甲基钠(-CH₂COONa)取代的数目。取代度为0.7～1.2的羧甲基纤维素钠在水溶液或酸性水溶液中的溶解性好，溶液透明且稳定，纳米二氧化硅可以比较充分、均匀地分散在其中。

作为优选，所述壳聚糖的脱乙酰度85.0～95.0％。

壳聚糖的脱乙酰度的程度会影响壳聚糖的溶解性能，脱乙酰度为85.0～95.0％的壳聚糖在醋酸水溶液的溶解性好，纳米SiO₂充分分散在羧甲基纤维素钠和壳聚糖所构成的空间结构中，有助于提高后续制备的复合丝束的吸附性能。

作为优选，步骤(1)所述的静电复合的温度为15～25℃，搅拌8～12h。

静电复合的温度会影响羧甲基纤维素钠和壳聚糖的静电作用，同时在酸性条件下，如温度比较高，体系中的物料可能会水解，影响复合二氧化硅的稳定性。

步骤(2)中，静电纺丝中，以烟用丝束为基材，以含复合纳米二氧化硅的高分子溶液为纺丝液，所述纺丝液中，复合纳米二氧化硅、二醋酸纤维素、添加剂和溶剂的质量比为0.005～0.05：0.01～0.2：0.001～0.01：1～2，静电纺丝的电压为5～30kv。

静电纺丝与聚合物的分子量；纺丝液的浓度、粘度、电导率、表面张力、液体流量等溶液性质；静电电压大小；喷射口和收集装置之间的距离；环境参数；收集装置的运动规律及喷射口针头形状等多方面的因素有关。

纺丝液中含有复合纳米二氧化硅、二醋酸纤维素、添加剂和溶剂，复合纳米二氧化硅中含有均匀分布的纳米二氧化硅，还包含羧甲基纤维素钠和壳聚糖。复合纳米二氧化硅的可纺性能较差，体系中添加一定比例的二醋酸纤维素、添加剂增加纺丝液的粘度，同时配合溶剂增加纺丝液射流的挥发性能，提高体系的可纺性能。在5～30kv的电压下，所制备的电纺丝的直径在20～500nm之间。

采用无针头式静电纺丝机实施本技术方案，喷射口为无针头型。纺丝液在电场的作用下由静电纺丝机的喷射口喷出。

当溶液浓度较低时，溶液黏度偏低，高分子链的缠结不充分，因而射流不稳定，不能维持射流的连续性，制备的电纺丝直径不均一；但溶液浓度太高时，黏度过大，溶液在喷射口处易凝结，电纺丝不连续。上述配比的纺丝液溶液浓度适中，纺丝液的粘度比较适合，具有较好的可纺丝性能，制备的复合丝束对巴豆醛的吸附能力较强。

作为优选，复合纳米二氧化硅、二醋酸纤维素、添加剂和溶剂的质量比为0.01～0.02：0.015～0.2：0.005～0.008：1.5～2，静电纺丝的电压为15～30kv。

进一步优选，复合纳米二氧化硅、二醋酸纤维素、添加剂和溶剂的质量比为0.01～0.02：0.015：0.005～0.008：1.5～2，静电纺丝的电压为20～30kv。

更进一步优选，复合纳米二氧化硅、二醋酸纤维素、添加剂和溶剂的质量比为0.01：0.015：0.008：2。电纺丝的直径为400nm，制备的复合丝束使卷烟烟气中巴豆醛的释放量下降37％。

作为优选，所述添加剂为乙二醇、丙三醇、季戊四醇、二醋酸甘油酯、三醋酸甘油酯、甘油三油酸酯、甘油软脂酸酯和甘油硬脂酸酯中的一种或几种。

作为优选，所述溶剂为丙酮、N,N-二甲基甲酰胺、水和乙酸中的一种或几种。

丙酮、N,N-二甲基甲酰胺、水、乙酸可降低纺丝液的表面张力，使制备的电纺丝直径比较小，负载在基材上的电纺丝的形态比较好，制备的复合丝束对巴豆醛的吸附性能较好。

烟用丝束的输送速率为50～400m/min。优选地，烟用丝束的输送速率为120～150m/min。

输送速率在一定程度上会影响合成的纺丝的质量，烟用丝束的输送速率为50～400m/min时，电纺丝的直径20-500nm。输送速度太快，烟用丝束上沉积的纳米纤维有限，影响制备的复合丝束对巴豆醛的吸附效果。

烟用丝束的输送速率为120～150m/min时，电纺丝的直径为200～400nm，该复合丝束制备的卷烟的烟气中巴豆醛的释放量下降28-37％。

作为优选，喷射口与烟用丝束接受装置的间距为5～20cm。

所述的烟用丝束开松至幅宽60cm。

电纺丝负载在烟用丝束表面，电纺完成后，用红外灯烘烤所制备的复合丝束，所述的烘烤时间为1～60s。

作为优选，纳米二氧化硅粒径为80～150nm，将投料质量比为0.02～0.08：400～500：400～500的纳米二氧化硅、羧甲基纤维素钠醋酸水溶液、壳聚糖醋酸水溶液静电复合制得复合二氧化硅，所述的羧甲基纤维素钠醋酸水溶液中羧甲基纤维素钠的浓度为1～1.5wt％，壳聚糖醋酸水溶液中壳聚糖的浓度为0.15～0.2wt％；再将所述的复合二氧化硅配制成纺丝液，通过静电纺丝的方法将复合纳米二氧化硅沉积在烟用丝束表面制得复合丝束，纺丝液中复合纳米二氧化硅、二醋酸纤维素、添加剂和溶剂的质量比为0.01～0.02：0.015：0.005～0.008：1.5～2，静电纺丝的电压为20～30kv，烟用丝束的输送速率为120～150m/min。

本发明还提供了一种利用所述的制备方法得到的复合丝束，复合丝束包括烟用丝束以及沉积在烟用丝束表面的纳米纤维，所述纳米纤维的直径为20～500nm。

本发明还提供了一种卷烟滤嘴，利用所述的复合丝束与卷烟纸卷制而成。

将电纺制得的复合丝束与卷烟纸在滤棒成型机上卷制卷烟滤嘴，制得的卷烟滤嘴可以有效降低卷烟主流烟气中的巴豆醛。用制得的卷烟滤棒替代某规格市售卷烟中的普通醋酸纤维滤棒生产试样烟，采用Cerulean SM450型吸烟机(Cerulean,UK)进行卷烟抽吸实验，并与同规格的市售卷烟相对照，其具体测定方法参照ISO3308、YC/T 254-2008规定。本发明提供的卷烟滤嘴与同规格的市售卷烟的卷烟滤嘴相比，可使卷烟烟气中巴豆醛的释放量降低25～37％。

本发明采用无针头静电纺丝技术，实现了纺丝过程的连续化、快速化，适合规模化生产。通过壳聚糖和羧甲基纤维素钠的静电作用，形成空间网络结构，同时使网络结构中填充高比表面积的纳米二氧化硅，再通过电纺丝技术将高比表面积的复合纳米二氧化硅负载在烟用丝束上，采用复合丝束制备卷烟滤嘴，对卷烟烟气中的巴豆醛具有特异选择性吸附作用。

通过调节二氧化硅粒径；纳米二氧化硅、羧甲基纤维素与壳聚糖投料比；电纺丝尺寸，可以方便调控其对卷烟烟气中巴豆醛的吸附选择性及吸附量。本发明所用原料方便易得，价格低廉，制备方法绿色环保、安全可控，具有良好的工业实用性。本发明制备的复合丝束制备的卷烟与同规格的市售卷烟相比，可使卷烟烟气中巴豆醛的释放量降低25～37％。

附图说明

图1是实施例1得到的表面沉积复合纳米二氧化硅的电纺丝形貌图。

具体实施方式

实施例1：

将1g的粒径为200nm的纳米二氧化硅分散于500g浓度为2wt％的羧甲基纤维素钠(取代度为1.2)的0.1wt％醋酸水溶液中，再将500g浓度为0.2wt％的壳聚糖(脱乙酰度95％)的0.1wt％醋酸水溶液滴入上述溶液中，于25℃下搅拌8h，通过静电复合作用得到复合纳米二氧化硅。

将质量比为0.05：0.2：0.01：2的复合纳米二氧化硅、二醋酸纤维素、乙二醇和丙酮配置成均匀纺丝液，将纺丝液置于无针头式静电纺丝机的载液槽中，在30kv电压下静电纺丝，调节喷射口和烟用丝束接受装置的间距为20cm，丝束开松至幅宽60cm，输送速率为400m/min，纺丝液形成直径500nm的纳米纤维，纳米纤维沉积在丝束表面，最后进入红外灯烘烤区域，烘干60s，得到纳米纤维复合丝束；将所得纳米纤维复合丝束材料与卷烟成型纸在滤棒成型机上卷制成卷烟滤嘴，并进一步卷制成试样烟。

将卷制的试样烟采用Cerulean SM450型吸烟机按照YC/T 254-2008标准进行卷烟抽吸实验，测定计算主流烟气中巴豆醛的释放量，并与该规格的市售卷烟相对照，结果见表1。

由图1可以看出：纳米二氧化硅颗粒均匀分布在纤维表面，复合纤维表面形态良好，具有大量网络空间间隙，有助于降低烟气中巴豆醛的释放量。

实施例2：

将0.01g的粒径为50nm的纳米二氧化硅分散于200g浓度为1wt％的羧甲基纤维素钠(取代度为0.7)的0.01wt％醋酸水溶液中，再将200g浓度为0.1wt％的壳聚糖(脱乙酰度85％)的0.01wt％醋酸水溶液滴入上述溶液中，于15℃下搅拌12h，通过静电复合作用得到复合纳米二氧化硅。

再将质量比为0.005：0.01：0.001：1的复合纳米二氧化硅、二醋酸纤维素、乙二醇和丙酮配置成均匀纺丝液，将纺丝液置于无针头式静电纺丝机的载液槽中，在5kv电压下静电纺丝，调节喷射口和烟用丝束接受装置的间距为5cm，丝束开松至幅宽60cm，输送速率为50m/min，纺丝液形成直径20nm的纳米纤维，纳米纤维沉积在丝束表面，最后进入红外灯烘烤区域，烘干1s，得到纳米纤维复合丝束；将所得纳米纤维复合丝束材料与卷烟成型纸在滤棒成型机上卷制成卷烟滤嘴，并进一步卷制成试样烟。

实施例3：

将0.05g的粒径为100nm的纳米二氧化硅分散于400g浓度为1wt％的羧甲基纤维素钠(取代度为1.0)的0.05wt％醋酸水溶液中，再将400g浓度为0.15wt％的壳聚糖(脱乙酰度95％)的0.05wt％醋酸水溶液滴入上述溶液中，于20℃下搅拌10h，通过静电复合作用得到复合纳米二氧化硅。

再将质量比为0.02：0.015：0.005：1.5的复合纳米二氧化硅、二醋酸纤维素、乙二醇和丙酮配置成均匀纺丝液，将纺丝液置于无针头式静电纺丝机的载液槽中，在20kv电压下静电纺丝，调节喷射口和烟用丝束接受装置的间距为10cm，丝束开松至幅宽60cm，输送速率为100m/min，纺丝液形成直径100nm的纳米纤维，纳米纤维沉积在丝束表面，最后进入红外灯烘烤区域，烘干30s，得到纳米纤维复合丝束；将所得纳米纤维复合丝束材料与卷烟成型纸在滤棒成型机上卷制成卷烟滤嘴，并进一步卷制成试样烟。

实施例4：

将0.05g的粒径为200nm的纳米二氧化硅分散于400g浓度为1wt％的羧甲基纤维素钠(取代度为1.0)的0.05wt％醋酸水溶液中，再将500g浓度为0.15wt％的壳聚糖(脱乙酰度95％)的0.05wt％醋酸水溶液滴入上述溶液中，于20℃下搅拌10h，通过静电复合作用得到复合纳米二氧化硅。

再将质量比为0.02：0.015：0.005：1.5的复合纳米二氧化硅、二醋酸纤维素、丙三醇和水配置成均匀纺丝液，将纺丝液置于无针头式静电纺丝机的载液槽中，在20kv电压下静电纺丝，调节喷射口和烟用丝束接受装置的间距为10cm，丝束开松至幅宽60cm，输送速率为200m/min，纺丝液形成直径为200nm的纳米纤维，纳米纤维沉积在丝束表面，最后进入红外灯烘烤区域，烘干30s，得到纳米纤维复合丝束；将所得纳米纤维复合丝束材料与卷烟成型纸在滤棒成型机上卷制成卷烟滤嘴，并进一步卷制成试样烟。

实施例5：

将0.02g的粒径为80nm的纳米二氧化硅分散于400g浓度为1.5wt％的羧甲基纤维素钠(取代度为1.0)的0.02wt％醋酸水溶液中，再将500g浓度为0.15wt％的壳聚糖(脱乙酰度95％)的0.02wt％醋酸水溶液滴入上述溶液中，于25℃下搅拌10h，通过静电复合作用得到复合纳米二氧化硅。

再将质量比为0.02：0.015：0.005：1.5的复合纳米二氧化硅、二醋酸纤维素、季戊四醇和N,N-二甲基甲酰胺配置成均匀纺丝液，将纺丝液置于无针头式静电纺丝机的载液槽中，在15kv电压下静电纺丝，调节喷射口和烟用丝束接受装置的间距为15cm，丝束开松至幅宽60cm，输送速率为120m/min，纺丝液形成直径300nm的纳米纤维，纳米纤维沉积在丝束表面，最后进入红外灯烘烤区域，烘干40s，得到纳米纤维复合丝束；将所得纳米纤维复合丝束材料与卷烟成型纸在滤棒成型机上卷制成卷烟滤嘴，并进一步卷制成试样烟。

实施例6：

将0.08g的粒径为120nm的纳米二氧化硅分散于400g浓度为1wt％的羧甲基纤维素钠(取代度为1.2)的0.02wt％醋酸水溶液中，再将400g浓度为0.15wt％的壳聚糖(脱乙酰度85％)的0.02wt％醋酸水溶液滴入上述溶液中，于25℃下搅拌10h，通过静电复合作用得到复合纳米二氧化硅。

再将质量比为0.01：0.015：0.008：2的复合纳米二氧化硅、二醋酸纤维素、甘油三油酸酯和乙酸配置成均匀纺丝液，将纺丝液置于无针头式静电纺丝机的载液槽中，在30kv电压下静电纺丝，调节喷射口和烟用丝束接受装置的间距为15cm，丝束开松至幅宽60cm，输送速率为150m/min，纺丝液形成直径400nm的纳米纤维，纳米纤维沉积在丝束表面，最后进入红外灯烘烤区域，烘干50s，得到纳米纤维复合丝束；将所得纳米纤维复合丝束材料与卷烟成型纸在滤棒成型机上卷制成卷烟滤嘴，并进一步卷制成试样烟。

实施例7：

将0.06g的粒径为100nm的纳米二氧化硅分散于400g浓度为1.5wt％的羧甲基纤维素钠(取代度为1.2)的0.02wt％醋酸水溶液中，再将300g浓度为0.20wt％的壳聚糖(脱乙酰度85％)的0.02wt％醋酸水溶液滴入上述溶液中，于25℃下搅拌10h，通过静电复合作用得到复合纳米二氧化硅。

再将质量比为0.01：0.015：0.008：2的复合纳米二氧化硅、二醋酸纤维素、甘油三油酸酯和乙酸配置成均匀纺丝液，将纺丝液置于无针头式静电纺丝机的载液槽中，在30kv电压下静电纺丝，调节喷射口和烟用丝束接受装置的间距为15cm，丝束开松至幅宽60cm，输送速率为120m/min，纺丝液形成直径为200nm的纳米纤维，纳米纤维沉积在丝束表面，最后进入红外灯烘烤区域，烘干50s，得到纳米纤维复合丝束；将所得纳米纤维复合丝束材料与卷烟成型纸在滤棒成型机上卷制成卷烟滤嘴，并进一步卷制成试样烟。

实施例8：

将0.03g的粒径为150nm的纳米二氧化硅分散于400g浓度为1.0wt％的羧甲基纤维素钠(取代度为1.2)的0.02wt％醋酸水溶液中，再将200g浓度为0.20wt％的壳聚糖(脱乙酰度85％)的0.02wt％醋酸水溶液滴入上述溶液中，于25℃下搅拌10h，通过静电复合作用得到复合纳米二氧化硅。

再将质量比为0.01：0.015：0.008：2的复合纳米二氧化硅、二醋酸纤维素、甘油三油酸酯和乙酸配置成均匀纺丝液，将纺丝液置于无针头式静电纺丝机的载液槽中，在20kv电压下静电纺丝，调节喷射口和烟用丝束接受装置的间距为10cm，丝束开松至幅宽60cm，输送速率为150m/min，纺丝液形成直径为400nm的纳米纤维，纳米纤维沉积在丝束表面，最后进入红外灯烘烤区域，烘干50s，得到纳米纤维复合丝束；将所得纳米纤维复合丝束材料与卷烟成型纸在滤棒成型机上卷制成卷烟滤嘴，并进一步卷制成试样烟。

表1

表1中巴豆醛μg/cig为单根卷烟主流烟气中巴豆醛的释放量；焦油mg/cig为主流烟气中焦油的释放量。实施例6的烟气中巴豆醛的释放量比对照样下降37％。

Claims

1.一种降低烟气中巴豆醛的复合丝束的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(2)利用静电纺丝方法将所述的复合纳米二氧化硅沉积在烟用丝束上；静电纺丝中，以烟用丝束为基材，以含复合纳米二氧化硅的高分子溶液为纺丝液，所述纺丝液中，复合纳米二氧化硅、二醋酸纤维素、添加剂和溶剂的质量比为0.005～0.05：0.01～0.2：0.001～0.01：1～2；所述添加剂为乙二醇、丙三醇、季戊四醇、二醋酸甘油酯、三醋酸甘油酯、甘油三油酸酯、甘油软脂酸酯和甘油硬脂酸酯中的一种或几种。

2.如权利要求1所述的降低烟气中巴豆醛的复合丝束的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，将羧甲基纤维素钠溶液或壳聚糖溶液以任意次序与纳米二氧化硅混合，所述的纳米二氧化硅、羧甲基纤维素钠溶液、壳聚糖溶液的投料质量比为0.01～1：200～500：200～500；所述的羧甲基纤维素钠溶液的浓度为1～2wt％，壳聚糖溶液的浓度为0.1～0.2wt％。

3.如权利要求1所述的降低烟气中巴豆醛的复合丝束的制备方法，其特征在于，所述羧甲基纤维素钠的取代度为0.7～1.2。

4.如权利要求1所述的降低烟气中巴豆醛的复合丝束的制备方法，其特征在于，所述壳聚糖的脱乙酰度85.0～95.0％。

5.如权利要求1所述的降低烟气中巴豆醛的复合丝束的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，静电纺丝的电压为5～30kv。

6.如权利要求1所述的降低烟气中巴豆醛的复合丝束的制备方法，其特征在于，复合纳米二氧化硅、二醋酸纤维素、添加剂和溶剂的质量比为0.01～0.02：0.015：0.005～0.008：1.5～2。

7.如权利要求1所述的降低烟气中巴豆醛的复合丝束的制备方法，其特征在于，所述溶剂为丙酮、N,N-二甲基甲酰胺、水和乙酸中的一种或几种。

8.一种利用如权利要求1～7任一所述的制备方法得到的复合丝束，其特征在于，复合丝束包括烟用丝束以及沉积在烟用丝束表面的纳米纤维，所述纳米纤维的直径为20～500nm。

9.一种卷烟滤嘴，其特征在于，利用如权利要求8所述的复合丝束与卷烟纸卷制而成。