CN108378416A - 一种三段插接式复合多位截流滤嘴 - Google Patents

一种三段插接式复合多位截流滤嘴 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种三段插接式复合多位截流滤嘴，包括近嘴段、中腔过滤段和近烟段，近嘴段和近烟段均插接于中腔过滤段中，近嘴段、中腔过滤段和近烟段外部通过水松纸包覆固定。本发明的滤嘴包括插接于中腔过滤段两端的近嘴段和近烟段，近烟段中含有多孔淀粉与氧化石墨烯的交联体，比表面积增大同时含有较多‑OH，可以实现烟气中有害物质的吸附，同时中腔过滤段中含有纳米复合纤维，该纳米纤维具有较大的比表面积同时含有膨润土，具有多孔结构，能够进一步提高对烟气中有害物质的吸附。

Description

一种三段插接式复合多位截流滤嘴
技术领域
本发明属于卷烟材料领域，涉及一种三段插接式复合多位截流滤嘴。
背景技术
随着生活水平和生活质量的不断提高，吸烟与健康之间的矛盾日益突出，对卷烟安全性的要求越来越高，提高卷烟安全性，减低卷烟烟气中有害成分的释放量是国际卷烟技术的发展方向，也是发展中式卷烟的必然需求。卷烟中七种有害成分一氧化碳、氢氰酸、苯丙芘、苯酚、巴豆醛、氨和4-(甲基亚硝胺基)-4-(3-吡啶基)-1-丁酮(NNK)释放量可有效表征卷烟主流烟气生物危害性，有效降低七种有害成分是实现进一步减害降焦工作的技术关键。
申请号200910308650.1的中国发明专利曾公开一种降低卷烟烟气中有害成分的添加剂及其卷烟，将分散在表面活性剂水溶液中的碳纳米管制剂作为卷烟烟丝添加剂，按烟丝重量1-25％在卷烟生产加料工艺过程中喷洒于烟叶之上，经烘丝处理后碳纳米管便均匀分散地附着在烟丝表面。使用本添加剂能够去除卷烟主流烟气中6.2-38.8％的苯并芘等多环芳烃以及3.0-28.3％的茶酚和儿茶酚，还能降低烟气中焦油含量3.4-20.4％，而烟丝原有的色泽和吃味基本不变，但是碳纳米管材料一方面价格昂贵，制备过程复杂，工业化推广应用不易；另一方面其对氢氰酸、巴豆醛、氨和NNK等有害成分不具有显著的吸附去除效果。
同时现有的技术中通过滤嘴棒中醋酸纤维的吸附作用实现烟气的过滤，一般滤嘴棒都是一体成型，对于烟气中有害成分的过滤效果不显著。
发明内容
本发明的目的在于提供一种三段插接式复合多位截流滤嘴，该滤嘴包括插接于中腔过滤段两端的近嘴段和近烟段，近烟段中含有多孔淀粉与氧化石墨烯的交联体，比表面积增大同时含有较多-OH，可以实现烟气中有害物质的吸附，同时中腔过滤段中含有纳米复合纤维，该纳米纤维具有较大的比表面积同时含有膨润土，具有多孔结构，能够进一步提高对烟气中有害物质的吸附。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种三段插接式复合多位截流滤嘴，包括近嘴段、中腔过滤段和近烟段，近嘴段和近烟段均插接于中腔过滤段中，近嘴段、中腔过滤段和近烟段外部通过水松纸包覆固定；
所述近烟段包括通过松香纸包覆固定的近烟复合滤棒；近烟复合滤棒是通过将醋酸纤维滤嘴棒在改性淀粉复合液中浸泡于3-5min，取出后在40-60℃的微波炉中烘干；
所述改性淀粉复合液的制备过程为：在一定量的糯米淀粉中加入水，搅拌成淀粉液，然后在常温下超声反应30-50min后，放置于50-60℃的水浴中搅拌反应20-30min后加入氧化石墨烯，升温至60℃搅拌交联2-3h，得到改性淀粉复合液；多孔淀粉与氧化石墨烯进行交联后的聚合物中比表面积增大，同时含有较多-OH，可以实现烟气中有害物质的吸附，其中1g糯米淀粉中加水10-15mL,加入氧化石墨烯15-20mg；
所述中腔过滤段包括中腔过滤棒和包裹于中腔纳米过滤棒外部的铝箔纸筒，其中中腔过滤棒位于铝箔纸筒的中部，铝箔纸筒的两端均设有空隙，近嘴段和近烟段分别插接固定于空隙中；
所述中腔纳米过滤棒的制备过程为：
(1)将己内酰胺溶于水中配置成己内酰胺水溶液，然后取一部分己内酰胺水溶液加入反应容器中加热至70-75℃，加入有机膨润土，搅拌混合均匀，然后加入一定量的氢氧化钠固体，恒温搅拌反应20-30min；
(2)将剩下的己内酰胺水溶液加入反应容器中，搅拌均匀后立即加入多异氰酸酯，升温至130-140℃搅拌反应1-2h后抽真空脱水得到己内酰胺聚合体；
(3)将步骤1制备的己内酰胺聚合体加入高效纺丝机中进行纺丝，纺丝温度为245℃，纺丝速度为2800-3000m/min，得到纳米复合纤维；
(4)将步骤2制备的纳米复合纤维加入醋酸纤维丝束中，然后通过滤棒成型机制备成中腔纳米过滤棒。
所述步骤1中己内酰胺水溶液的质量分数为40％；步骤1和步骤2中加入己内酰胺水溶液体积为3:2；
所述步骤1中1kg己内酰胺水溶液中加入有机膨润土的质量为2.3-2.5g加入氢氧化钠1.5-1.8g；
所述步骤1中每配置1kg己内酰胺水溶液，步骤2中加入多异氰酸酯的质量为1.8-2.1g；
所述步骤4中1g醋酸纤维丝束中加入纳米复合纤维0.11-0.13g；
所述近嘴段包括通过松香纸包裹醋酸纤维滤棒制备。
本发明的有益效果：
本发明的滤嘴通过近烟复合滤棒和中腔过滤段的两次吸附过滤作用，能够提高烟气中总粒像物、烟碱、焦油的吸收率。
本发明近烟段中含有近烟复合滤棒，由于近烟复合滤棒中的淀粉通过超声后形成多孔淀粉可以提高烟气的吸附率，同时通过超声使得淀粉的环状断裂，增加伯醇基的数量进而能够与氧化石墨烯中的环氧基团进行交联，实现氧化石墨烯的固定，并且多孔淀粉在微波加热作用下具有一定的粘结性，可以将交联后的氧化石墨烯-淀粉固定于醋酸纤维束上，氧化石墨烯具有较大的比表面积同时具有较多-OH，使得烟碱中的急性基团与-OH氢键结合或螯合作用或者发生离子电性吸引作用，进而可以提高对烟气中有害物质的吸附。
本发明的中腔过滤段中含有纳米复合纤维，该纳米纤维具有较大的比表面积同时含有膨润土，具有多孔结构，能够提高对烟气中有害物质的吸附。
本发明的中腔过滤段通过滤纸进行包覆，可以防止烟气外溢，使得烟气完全经过中腔纳米过滤棒，经过中腔纳米过滤棒吸附完全，不会造成有害烟气的外溢。
附图说明
为了便于本领域技术人员理解，下面结合附图对本发明作进一步的说明。
图1为本发明滤嘴的结构示意图；
图2为图1的结构爆炸示意图。
具体实施方式
实施例1：
一种三段插接式复合多位截流滤嘴，如图1和图2所示，包括近嘴段1、中腔过滤段2和近烟段3，近嘴段和近烟段均插接于中腔过滤段中，近嘴段、中腔过滤段和近烟段外部通过外水松纸4包覆固定；
所述近烟段3包括通过内松香纸包覆固定的近烟复合滤棒；近烟复合滤棒是通过将醋酸纤维滤嘴棒在改性淀粉复合液中浸泡于3-5min，取出后在40-60℃的微波炉中烘干；其中改性淀粉复合液的制备过程为：将1kg糯米淀粉中加入10L水，搅拌成淀粉液，然后在常温下超声反应30-50min后，放置于50-60℃的水浴中搅拌反应20-30min后加入20mg氧化石墨烯，升温至60℃搅拌交联2-3h，得到改性淀粉复合液；
所述中腔过滤段2包括中腔过滤棒21和包裹于中腔纳米过滤棒外部的铝箔纸筒22，其中中腔过滤棒21位于铝箔纸筒22的中部，铝箔纸筒的两端均设有空隙，近嘴段1和近烟段3分别插接固定于空隙中；
所述中腔纳米过滤棒的制备过程为：
(1)将20kg己内酰胺溶于30kg水中配置成浓度为40％的己内酰胺水溶液，然后取30kg己内酰胺水溶液加入反应容器中加热至70-75℃，加入66g有机膨润土，搅拌混合均匀，然后加入45g氢氧化钠固体，恒温搅拌反应20-30min；
(2)将剩下的己内酰胺水溶液加入反应容器中，搅拌均匀后立即加入90g多异氰酸酯，升温至130-140℃搅拌反应1-2h后抽真空脱水得到己内酰胺聚合体；
(3)将步骤1制备的己内酰胺聚合体加入高效纺丝机中进行纺丝，纺丝温度为245℃，纺丝速度为2800-3000m/min，得到纳米复合纤维；
(4)将1.1kg步骤2制备的纳米复合纤维加入10kg醋酸纤维丝束中，然后通过滤棒成型机制备成中腔纳米过滤棒。
所述近嘴段包括通过内松香纸包裹醋酸纤维滤棒制备。
实施例2：
一种三段插接式复合多位截流滤嘴，如图1所示，包括近嘴段1、中腔过滤段2和近烟段3，近嘴段和近烟段均插接于中腔过滤段中，近嘴段、中腔过滤段和近烟段外部通过外水松纸4包覆固定；
所述近烟段3包括通过内松香纸包覆固定的近烟复合滤棒；近烟复合滤棒是通过将醋酸纤维滤嘴棒在改性淀粉复合液中浸泡于3-5min，取出后在40-60℃的微波炉中烘干；其中改性淀粉复合液的制备过程为：将1kg糯米淀粉中加入15L水，搅拌成淀粉液，然后在常温下超声反应30-50min后，放置于50-60℃的水浴中搅拌反应20-30min后加入15mg氧化石墨烯，升温至60℃搅拌交联2-3h，得到改性淀粉复合液；
所述中腔过滤段2包括中腔过滤棒21和包裹于中腔纳米过滤棒外部的铝箔纸筒22，其中中腔过滤棒21位于铝箔纸筒22的中部，铝箔纸筒的两端均设有空隙，近嘴段1和近烟段3分别插接固定于空隙中；
所述中腔纳米过滤棒的制备过程为：
(1)将20kg己内酰胺溶于30kg水中配置成浓度为40％的己内酰胺水溶液，然后取30kg己内酰胺水溶液加入反应容器中加热至70-75℃，加入75g有机膨润土，搅拌混合均匀，然后加入48g氢氧化钠固体，恒温搅拌反应20-30min；
(2)将剩下的己内酰胺水溶液加入反应容器中，搅拌均匀后立即加入105g多异氰酸酯，升温至130-140℃搅拌反应1-2h后抽真空脱水得到己内酰胺聚合体；
(3)将步骤1制备的己内酰胺聚合体加入高效纺丝机中进行纺丝，纺丝温度为245℃，纺丝速度为2800-3000m/min，得到纳米复合纤维；
(4)将1.3kg步骤2制备的纳米复合纤维加入10kg醋酸纤维丝束中，然后通过滤棒成型机制备成中腔纳米过滤棒；
所述近嘴段包括通过内松香纸包裹醋酸纤维滤棒制备。
实施例3：
一种三段插接式复合多位截流滤嘴，包括近嘴段、中腔过滤段和近烟段，近嘴段和近烟段均插接于中腔过滤段中，近嘴段、中腔过滤段和近烟段外部通过外水松纸包覆固定；
其中近嘴段和近烟段的制备方法与实施例2相同，中腔过滤段直接将醋酸纤维束包覆于铝箔纸中制备。
实施例4
一种三段插接式复合多位截流滤嘴，包括近嘴段、中腔过滤段和近烟段，近嘴段和近烟段均插接于中腔过滤段中，近嘴段、中腔过滤段和近烟段外部通过外水松纸包覆固定；
其中中腔过滤段和近嘴段的制备方法与实施例2相同，近烟段直接将醋酸纤维束包覆于铝箔纸中制备。
实施例5
一种三段插接式复合多位截流滤嘴，包括近嘴段、中腔过滤段和近烟段，近嘴段和近烟段均插接于中腔过滤段中，近嘴段、中腔过滤段和近烟段外部通过外水松纸包覆固定；
其中近嘴段与实施例2相同，中腔过滤段直接将将醋酸纤维束包覆于铝箔纸中制备；近烟段直接将醋酸纤维束包覆于铝箔纸中制备。
将实施例1-5中制备的滤嘴与烟丝卷制成样品卷烟，然后进行烟气中总粒像物、烟碱、焦油进行测定，结果如表1所示：
表1实施例1-5中滤嘴对烟气中总粒像物、烟碱、焦油的吸收测定结果
实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 实施例5
总粒像物mg/支 6.34 6.42 11.22 8.43 14.85
烟碱mg/支 0.23 0.21 0.56 0.38 0.71
焦油mg/支 6.91 6.87 9.35 7.82 11.67
由表1可知在滤嘴同时在近烟段使用近烟复合滤棒和中腔过滤段使用中腔纳米过滤棒，能够提高烟气中总粒像物、烟碱、焦油的吸收率，由于近烟复合滤棒中的淀粉通过超声后形成多孔淀粉可以提高烟气的吸附率，同时通过超声使得淀粉的环状断裂，增加伯醇基的数量进而能够与氧化石墨烯中的环氧基团进行交联，实现氧化石墨烯的固定，并且多孔淀粉在微波加热作用下具有一定的粘结性，可以将交联后的氧化石墨烯-淀粉固定于醋酸纤维束上，氧化石墨烯具有较大的比表面积同时具有较多-OH，使得烟碱中的极性基团与-OH氢键结合或螯合作用或者发生离子电性吸引作用，进而可以提高对烟气中有害物质的吸附；同时中腔过滤段中含有纳米复合纤维，该纳米纤维具有较大的比表面积同时含有膨润土，具有多孔结构，能够提高对烟气中有害物质的吸附。
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (7)

1.一种三段插接式复合多位截流滤嘴，包括近嘴段、中腔过滤段和近烟段，其特征在于，近嘴段和近烟段均插接于中腔过滤段中，近嘴段、中腔过滤段和近烟段外部通过水松纸包覆固定；
所述中腔过滤段包括中腔过滤棒和包裹于中腔纳米过滤棒外部的铝箔纸筒，其中中腔过滤棒位于铝箔纸筒的中部，铝箔纸筒的两端均设有空隙，近嘴段和近烟段分别插接固定于空隙中；
所述中腔纳米过滤棒的制备过程为：
(1)将己内酰胺溶于水中配置成己内酰胺水溶液，然后取一部分己内酰胺水溶液加入反应容器中加热至70-75℃，加入有机膨润土，搅拌混合均匀，然后加入一定量的氢氧化钠固体，恒温搅拌反应20-30min；
(2)将剩下的己内酰胺水溶液加入反应容器中，搅拌均匀后立即加入多异氰酸酯，升温至130-140℃搅拌反应1-2h后抽真空脱水得到己内酰胺聚合体；
(3)将步骤1制备的己内酰胺聚合体加入高效纺丝机中进行纺丝，纺丝温度为245℃，纺丝速度为2800-3000m/min，得到纳米复合纤维；
(4)将步骤2制备的纳米复合纤维加入醋酸纤维丝束中，然后通过滤棒成型机制备成中腔纳米过滤棒。
2.根据权利要求1所述的一种三段插接式复合多位截流滤嘴，其特征在于，所述近烟段包括通过松香纸包覆固定的近烟复合滤棒；近烟复合滤棒是通过将醋酸纤维滤嘴棒在改性淀粉复合液中浸泡于3-5min，取出后在40-60℃的微波炉中烘干。
3.根据权利要求2所述的一种三段插接式复合多位截流滤嘴，其特征在于，所述改性淀粉复合液的制备过程为：在一定量的糯米淀粉中加入水，搅拌成淀粉液，然后在常温下超声反应30-50min后，放置于50-60℃的水浴中搅拌反应20-30min后加入氧化石墨烯，升温至60℃搅拌交联2-3h，得到改性淀粉复合液。
4.根据权利要求3所述的一种三段插接式复合多位截流滤嘴，其特征在于，1g糯米淀粉中加水10-15mL,加入氧化石墨烯15-20mg。
5.根据权利要求1所述的一种三段插接式复合多位截流滤嘴，其特征在于，步骤(1)中己内酰胺水溶液的质量分数为40％；步骤(1)和步骤(2)中加入己内酰胺水溶液体积为3:2。
6.根据权利要求1所述的一种三段插接式复合多位截流滤嘴，其特征在于，步骤(1)中1kg己内酰胺水溶液中加入有机膨润土的质量为2.3-2.5g，加入氢氧化钠1.5-1.8g。
7.根据权利要求1所述的一种三段插接式复合多位截流滤嘴，其特征在于，步骤(1)中每配置1kg己内酰胺水溶液，步骤(2)中加入多异氰酸酯的质量为1.8-2.1g。
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