CN108606363B - 一种降低卷烟巴豆醛释放量的添加剂及其制备方法和应用 - Google Patents

一种降低卷烟巴豆醛释放量的添加剂及其制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种降低卷烟巴豆醛释放量的添加剂及其制备方法和应用，该添加剂包括如下重量份的原料：1‑10份聚合物、0.5‑1.5份碘颗粒、0.5‑10份活性炭、10‑100份醇溶剂和10‑100份络合物溶剂，所述聚合物为分子量为1000‑1000000的聚乙烯基吡咯烷酮和乙烯基吡咯烷酮‑马来酸共聚物中的一种或多种。本发明对活性炭表面进行液相吸附改性，提高材料与烟气的接触面积，改善它对烟气中巴豆醛的吸附效率及吸附容量，加入到滤嘴后，能明显降低烟气中的巴豆醛含量，且对卷烟的吸味无明显影响，同时对刺激性有所改善。

Description

一种降低卷烟巴豆醛释放量的添加剂及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及一种添加剂，尤其是一种降低卷烟巴豆醛释放量的添加剂，还涉及其制备方法和应用，属于烟草领域。
背景技术
卷烟烟气是不断变化的复杂化学体系。目前，研究已证实的卷烟烟气中化学物质大约有4000多种，其中约有150多种对人体具有潜在的危害性。巴豆醛是卷烟主流烟气中主要挥发性羰基化合物之一，该物质无色、可燃，对人眼有很强刺激和催泪作用。烟气中巴豆醛经由呼吸道和消化道吸入体内，对人体产生一定危害，已被列为卷烟主流烟气中主要有害物质之一。
主流烟气中主要挥发性羰基化合物的产生既有烟草直接转移的因素，又有烟草燃烧生成的影响。目前，行业内针对烟气羰基化合物的减害技术主要有配方技术、辅材技术和选择性减害技术。利用功能材料选择性降低卷烟烟气中的有害成分是烟草科学研究领域的重要研究方向。
聚乙烯基吡咯烷酮(PVP)分子结构具有强极性和易形成氢键的酰胺基团，且分予内的O原子、N原子是典型的配位原子，其有与某些金属生成络合物的能力，使PVP能够与许多物质，特别是含羟基、羧基、氨基及其能活泼氢原子的化合物生成固态络合物。
然而，烟气通过滤嘴的时间非常短暂，同时烟气中各成分混杂在一起以气溶胶的形式通过滤嘴，现有的添加剂除了改善吸味或刺激性，并不能有效除去烟气中的有害物质，而且制备工艺复杂，进而我们考虑将包括聚乙烯基吡咯烷酮的聚合物使用到添加剂中。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供一种降低卷烟巴豆醛释放量的添加剂，还提供其制备方法和应用，本发明的具体方案如下：
一种降低卷烟巴豆醛释放量的添加剂，包括如下重量份的原料：1-10份聚合物、0.5-1.5份碘颗粒、0.5-10份活性炭、10-100份醇溶剂和10-100份络合物溶剂，所述聚合物为分子量为1000-1000000的聚乙烯基吡咯烷酮和乙烯基吡咯烷酮-马来酸共聚物中的一种或多种。
进一步地，所述聚合物的分子量为5000-100000。
进一步地，所述活性炭为木质活性炭、果壳活性炭以及煤质活性炭中的一种。
进一步地，所述醇溶剂为乙醇。
进一步地，所述络合物溶剂为水。
本发明涉及的降低卷烟巴豆醛释放量的添加剂的制备方法，包括如下步骤：
步骤(1)、络合物的制备
将1-10重量份的聚合物，加入到10-100重量份的醇溶剂中，搅拌使之溶解为聚合物-醇溶液，然后加入0.5-1.5重量份的碘颗粒，回流蒸出溶剂，干燥后得到深棕色络合物；所述聚合物为分子量为1000-1000000的聚乙烯基吡咯烷酮和乙烯基吡咯烷酮-马来酸共聚物中的一种或多种；
步骤(2)、添加剂的制备
将1重量份步骤(1)的络合物加入到10-100重量份的络合物溶剂中，配置成均匀地溶液，用乙酸钠和乙酸调节PH至3-6，加入0.5-10重量份的活性炭，搅拌，滤出干燥，即得到的改性活性炭的添加剂。
进一步地，步骤(1)中，回流蒸出溶剂的工艺为：在60℃下，回流2小时左右。
进一步地，步骤(2)中，搅拌工艺为：室温搅拌30min左右。
本发明涉及的上述的添加剂的应用，将所述添加剂添加到嘴棒中，添加量为10-100mg。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
本申请通过PVP与碘(I)相结合而形成的一种无定型的可溶性络合物后，对活性炭表面进行液相吸附改性，提高材料与烟气的接触面积，改善它对烟气中巴豆醛的吸附效率及吸附容量，加入到滤嘴后，能明显降低烟气中的巴豆醛含量，且对卷烟的吸味无明显影响，同时对刺激性有所改善。
具体实施方式
下面将结合实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是对本发明一部分实例，而不是全部的实例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
本实施例的降低卷烟巴豆醛释放量的添加剂，包括如下重量份的原料：1g分子量为1000的乙烯基吡咯烷酮-马来酸共聚物、100g无水乙醇、1g碘颗粒、100g水和10g椰子壳活性炭。
本实施例的降低卷烟巴豆醛释放量添加剂的制备方法，包括如下步骤：
步骤(1)、PVP-I络合物的制备
将1g的分子量为1000的乙烯基吡咯烷酮-马来酸共聚物，加入到100g无水乙醇中，搅拌使之溶解，然后加入1g的碘颗粒，在60℃下，回流2hr，蒸出溶剂，干燥后得到深棕色PVP-I络合物。
步骤(2)、添加剂的制备
将1g步骤(1)的PVP-I络合物加入到100g水中，配置成均匀地溶液，用乙酸钠和乙酸调节到PH为3值后，加入10g的椰子壳活性炭，室温搅拌30min，滤出干燥，即得到的改性活性炭添加剂。
将50mg改性活性炭添加到卷烟嘴棒中。对所制备的卷烟进行烟气成分分析，结果如表1所示，其中空白样为不添加任何材料的卷烟，对照样1为直接添加同等重量相同的活性炭的卷烟，由表1可以看出，添加本实施例的添加剂后，卷烟烟气的焦油和巴豆醛含量降低显著。
表1烟气数据测定结果
Figure BDA0001604266170000031
实施例2
本实施例的降低卷烟巴豆醛释放量的添加剂，包括如下重量份的原料：10g分子量为1000000的聚乙烯基吡咯烷酮、100g无水乙醇、10g碘颗粒、100g水和10g木屑活性炭。
本实施例的降低卷烟巴豆醛释放量添加剂的制备方法，包括如下步骤：
步骤(1)、PVP-I络合物的制备
将10g的分子量为1000000的聚乙烯基吡咯烷酮，加入到100g无水乙醇中，搅拌使之溶解，然后加入10g的碘颗粒，在60℃下，回流2hr，蒸出溶剂，干燥后得到深棕色PVP-I络合物。
步骤(2)、添加剂的制备
将1g步骤(1)的PVP-I络合物加入到100g水中，配置成均匀地溶液，用乙酸钠和乙酸调节到PH为4.5值后，加入10g的木屑活性炭，室温搅拌30min，滤出干燥，即得到改性活性炭添加剂。
将100mg改性活性炭添加到卷烟嘴棒中。对所制备的卷烟进行烟气成分分析，结果如表2所示，其中空白样为不添加任何材料的卷烟，对照样2为直接添加同等重量相同的活性炭的卷烟，由表2可以看出，添加本实施例的添加剂后，卷烟烟气的焦油和巴豆醛含量降低显著。
表2烟气数据测定结果
Figure BDA0001604266170000041
实施例3
本实施例的降低卷烟巴豆醛释放量的添加剂，包括如下重量份的原料：7g分子量为100000的聚乙烯基吡咯烷酮、100g无水乙醇、5g的碘颗粒、100g水和1g核桃壳活性炭。
本实施例的降低卷烟巴豆醛释放量添加剂的制备方法，包括如下步骤：
步骤(1)、PVP-I络合物的制备
将7g的分子量为100000的聚乙烯基吡咯烷酮，加入到100g无水乙醇中，搅拌使之溶解，然后加入5g的碘颗粒，在60℃下，回流2hr，蒸出溶剂，干燥后得到深棕色PVP-I络合物。
步骤(2)、添加剂的制备
将3g步骤(1)的PVP-I加入到100g水中，配置成均匀地溶液，用乙酸钠和乙酸调节到PH为5.1值后，加入1g的核桃壳活性炭，室温搅拌30min，滤出干燥，即得到改性活性炭添加剂。
将10mg改性活性炭添加到卷烟嘴棒中。对所制备的卷烟进行烟气成分分析，结果如表3所示，其中空白样为不添加任何材料的卷烟，对照样3为直接添加同等重量相同的活性炭的卷烟。由表3可以看出，添加本实施例的添加剂后，卷烟烟气的焦油和巴豆醛含量降低显著。
表3烟气数据测定结果
Figure BDA0001604266170000051
实施例4
本实施例的降低卷烟巴豆醛释放量的添加剂，包括如下重量份的原料：2g分子量为5000的聚乙烯基吡咯烷酮和4g分子量为30000乙烯基吡咯烷酮-马来酸共聚物、100g无水乙醇、3g碘颗粒、100g水和5g的无烟煤活性炭。
本实施例的降低卷烟巴豆醛释放量添加剂的制备方法，包括如下步骤：
步骤(1)、PVP-I络合物的制备
将2g分子量为5000的聚乙烯基吡咯烷酮和4g分子量为30000乙烯基吡咯烷酮-马来酸共聚物，加入到100g无水乙醇中，搅拌使之溶解，然后加入3g的碘颗粒，在60℃下，回流2hr，蒸出溶剂，干燥后得到深棕色PVP-I络合物。
步骤(2)、添加剂的制备
将2g步骤(1)的PVP-I加入到100g水中，配置成均匀地溶液，用乙酸钠和乙酸调节到PH为6值后，加入5g的无烟煤活性炭，室温搅拌30min，滤出干燥，即得到改性活性炭添加剂。
将20mg改性活性炭添加到卷烟嘴棒中。对所制备的卷烟进行烟气成分分析，结果如表4所示，其中空白样为不添加任何材料的卷烟，对照样4为直接添加同等重量相同的活性炭的卷烟，由表4可以看出，添加本实施例的添加剂后，卷烟烟气的焦油和巴豆醛含量降低显著。
表4烟气数据测定结果
Figure BDA0001604266170000061
实施例5
本实施例的降低卷烟巴豆醛释放量的添加剂，包括如下重量份的原料：4g分子量为50000的聚乙烯基吡咯烷酮、100g无水乙醇、2g碘颗粒、100g水和3g竹子活性炭。
本实施例的降低卷烟巴豆醛释放量添加剂的制备方法，包括如下步骤：
步骤(1)、PVP-I络合物的制备
将4g的分子量为50000的聚乙烯基吡咯烷酮，加入到100g无水乙醇中，搅拌使之溶解，然后加入2g的碘颗粒，在60℃下，回流2hr，蒸出溶剂，干燥后得到深棕色PVP-I络合物。
步骤(2)、添加剂的制备
将5g步骤(1)的PVP-I加入到100g水中，配置成均匀地溶液，用乙酸钠和乙酸调节到PH为5.6值后，加入3g的竹子活性炭，室温搅拌30min，滤出干燥，即得到改性活性炭添加剂。
将80mg改性活性炭添加到卷烟嘴棒中。对所制备的卷烟进行烟气成分分析，结果如表5所示，其中空白样为不添加任何材料的卷烟，对照样5为直接添加同等重量相同的活性炭的卷烟，由表5可以看出，添加本实施例的添加剂后，卷烟烟气的焦油和巴豆醛含量降低显著。
表5烟气数据测定结果
Figure BDA0001604266170000062
Figure BDA0001604266170000071
通过上述对照例和实施例对比，表明降低巴豆醛烟气释放量的改性活性炭添加剂后明显改善了巴豆醛的吸附效果。
另外，将所有实施例样品，制备成卷烟，进行评吸，与空白卷烟进行对照，评吸结果如表6所示。研究表明添加降低巴豆醛烟气释放量的改性活性炭添加剂对卷烟的吃味无明显影响，同时刺激性有所改善。
表6评吸表
Figure BDA0001604266170000072
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种降低卷烟巴豆醛释放量的添加剂，其特征在于：包括如下重量份的原料：1-10份聚合物、0.5-1.5份碘颗粒、0.5-10份活性炭、10-100份醇溶剂和10-100份络合物溶剂，所述聚合物为分子量为1000-1000000的聚乙烯基吡咯烷酮和乙烯基吡咯烷酮-马来酸共聚物中的一种或多种；所述醇溶剂为乙醇；所述络合物溶剂为水。
2.根据权利要求1所述的添加剂，其特征在于：所述聚合物的分子量为5000-100000。
3.根据权利要求1所述的添加剂，其特征在于：所述活性炭为木质活性炭、果壳活性炭以及煤质活性炭中的一种。
4.一种降低卷烟巴豆醛释放量的添加剂的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤（1）、络合物的制备
将1-10重量份的聚合物，加入到10-100重量份的醇溶剂中，搅拌使之溶解为聚合物-醇溶液，然后加入0.5-1.5重量份的碘颗粒，回流蒸出溶剂，干燥后得到深棕色络合物；所述聚合物为分子量为1000-1000000的聚乙烯基吡咯烷酮和乙烯基吡咯烷酮-马来酸共聚物中的一种或多种；所述醇溶剂为乙醇；
步骤（2）、添加剂的制备
将1重量份步骤（1）的络合物加入到10-100重量份的络合物溶剂中，所述络合物溶剂为水；配置成均匀的 溶液，用乙酸钠和乙酸调节PH至3-6，加入0.5-10重量份的活性炭，搅拌，滤出干燥，即得到的改性活性炭的添加剂。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于：步骤（1）中，回流蒸出溶剂的工艺为：在60℃下，回流2小时左右。
6.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于：步骤（2）中，搅拌工艺为：室温搅拌30min左右。
7.权利要求4-6之一所述的制备方法得到的添加剂的应用，其特征在于：将所述添加剂添加到嘴棒中，添加量为10-100mg。
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