CN108968148A - 一种降低卷烟主流烟气中氢氰酸的复合滤嘴添加材料 - Google Patents

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杜威
陶香君
邢连成
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    • A24D3/00—Tobacco smoke filters, e.g. filter-tips, filtering inserts; Filters specially adapted for simulated smoking devices; Mouthpieces for cigars or cigarettes
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Abstract

本发明公开了一种降低卷烟主流烟气中氢氰酸的复合滤嘴添加材料，其特征在于，包括A、B两种添加物，A添加物为铁修饰的碳纳米管，B添加物为胺基修饰的介孔二氧化硅材料；所述复合滤嘴添加材料由如下方法制备而成：A添加物的制备：将25g二茂铁和10g叠氮化钠均匀混合后，置入不锈钢高压釜中，密封后放入高温炉中；在35min内由室温升温到350℃，并在此温度下保持10h，冷却至室温后，先用无水乙醇，再用蒸馏水洗涤4‑6次；用红外灯烘烤至干，焙烧；B添加物的制备：包括介孔二氧化硅材料和对其胺基修饰。本发明通过制备A、B两种添加物，并将其加入到卷烟滤嘴中，以降低卷烟主流烟气中氢氰酸的释放量以及焦油量，同时对卷烟香气和吸味无不良影响。

Description

一种降低卷烟主流烟气中氢氰酸的复合滤嘴添加材料
技术领域
本发明属于卷烟材料技术领域，具体地，涉及一种降低卷烟主流烟气中氢氰酸的复合滤嘴添加材料。
背景技术
氢氰酸(HCN)是一种无色伴有苦杏仁味的毒性气体或液体，低沸点、易挥发，常温下以气体形式存在，可通过各种途径经口或鼻吸入使人中毒，对人体阈值仅10ppm，是人的几种呼吸酶中非常活跃的抑制剂，同时可与人体内高铁细胞色素氧化酶结合，生成氰化高铁细胞色素氧化酶而失去传递氧的作用，引起组织缺氧而窒息。卷烟中的氢氰酸主要来自于烟草中硝酸盐和含氮化合物在燃吸过程中生成的氧化分解物，其含量约为30～300μg/支，是卷烟烟气中最具纤毛毒性的物质。因此，研究能够有效降低卷烟主流烟气中氢氰酸释放量的方法对降低卷烟吸食的危害性具有重要意义。
发明内容
本发明的目的在于提供一种降低卷烟主流烟气中氢氰酸的复合滤嘴添加材料，通过制备A、B两种添加物，并将其加入到卷烟滤嘴中，以降低卷烟主流烟气中氢氰酸的释放量以及焦油量，同时对卷烟香气和吸味无不良影响。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种降低卷烟主流烟气中氢氰酸的复合滤嘴添加材料，其特征在于，包括A、B两种添加物，A添加物为铁修饰的碳纳米管，B添加物为胺基修饰的介孔二氧化硅材料；
所述复合滤嘴添加材料由如下方法制备而成：
A添加物的制备：
步骤S1、将25g二茂铁和10g叠氮化钠均匀混合后，置入不锈钢高压釜中，密封后放入高温炉中；
步骤S2、在35min内由室温升温到350℃，并在此温度下保持10h，冷却至室温后，先用无水乙醇，再用蒸馏水洗涤4-6次，除去杂质和盐酸；
步骤S3、用红外灯烘烤至干，焙烧，得到铁修饰的碳纳米管；
B添加物的制备：
步骤S1、将1.75mL的2μmol/L的NaOH溶液加入到240mL去离子水中，80℃搅拌均匀后，加入0.5g十六烷基三甲基溴化铵，搅拌30min，快速加入5.0mL正硅酸乙酯，继续剧烈搅拌2h，静置熟化6h，在100℃下干燥10-12h，制得介孔二氧化硅材料；
步骤S2、将1L 3-丙胺基三甲氧基硅烷和1L甲苯混合均匀，在混合液中加入100g步骤S1制得的介孔二氧化硅材料，超声分散10min后，于120℃下搅拌反应4h，抽滤，滤出物依次用500mL甲苯和500mL丙酮各洗涤2次，然后于120℃下真空干燥10-12h，得胺基修饰的介孔二氧化硅材料。
较优的，所述A添加物和B添加物加入滤嘴中的重量比为10:1-2。
较优的，每支卷烟滤嘴棒中含所述复合滤嘴添加材料10-30mg。
本发明的有益效果：
本发明的复合滤嘴添加材料，包括A、B两种添加物，A添加物为铁修饰的碳纳米管，碳纳米管具有中空孔结构、低密度，高孔隙率，大的比表面积，同时具有优异的吸附和催化性能，铁修饰的碳纳米管，由于铁离子具有很强的与CN-配位的能力，其降低烟气中有害成分HCN的效果佳；B添加物为胺基修饰的介孔二氧化硅材料，介孔二氧化硅材料具有规整的孔道结构和可调的孔径、较大的比表面积和孔容、良好的热稳定性和化学稳定性，胺基修饰的介孔二氧化硅材料，孔径和比表面积都降低了约一半，能够选择性吸附烟气中的氢氰酸，将本发明的复合滤嘴添加材料添加到卷烟滤嘴棒中用于降低烟气中有害成分HCN的含量，有效降低达27％以上，同时能够降低卷烟主流烟气中焦油的含量，有效降低达25％以上，且对卷烟的吸味没有负面影响。
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为本发明具体实施方式中卷烟复合滤嘴棒的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明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本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
一种降低卷烟主流烟气中氢氰酸的复合滤嘴添加材料，包括A、B两种添加物，A添加物为铁修饰的碳纳米管，B添加物为胺基修饰的介孔二氧化硅材料，其中，A添加物和B添加物加入滤嘴中的重量比为10:1-2；
所述复合滤嘴添加材料由如下方法制备而成：
A添加物的制备：
步骤S1、将25g二茂铁和10g叠氮化钠均匀混合后，置入不锈钢高压釜中，密封后放入高温炉中；
步骤S2、在35min内由室温升温到350℃，并在此温度下保持10h，冷却至室温后，先用无水乙醇，再用蒸馏水洗涤4-6次，除去杂质和盐酸；
步骤S3、用红外灯烘烤至干，焙烧，得到铁修饰的碳纳米管；
B添加物的制备：
步骤S1、将1.75mL的2μmol/L的NaOH溶液加入到240mL去离子水中，80℃搅拌均匀后，加入0.5g十六烷基三甲基溴化铵，搅拌30min，快速加入5.0mL正硅酸乙酯，继续剧烈搅拌2h，静置熟化6h，在100℃下干燥10-12h，制得介孔二氧化硅材料；
步骤S2、将1L 3-丙胺基三甲氧基硅烷和1L甲苯混合均匀，在混合液中加入100g步骤S1制得的介孔二氧化硅材料，超声分散10min后，于120℃下搅拌反应4h，抽滤，滤出物依次用500mL甲苯和500mL丙酮各洗涤2次，然后于120℃下真空干燥10-12h，得胺基修饰的介孔二氧化硅材料；
本发明应用方法为：将A添加物和B添加物压片、过筛，选取20-80目颗粒；
将20-80目添加材料颗粒制成如图1所示的卷烟复合滤嘴棒，所述复合滤嘴棒包括依次复合的第一纤维丝束1、B添加物层2、第二纤维丝束3、A添加物层4和第三纤维丝束5，其中，第一纤维丝束1靠近卷烟端，第三纤维丝束5为抽吸端，将复合滤棒卷接成卷烟；
每支卷烟滤嘴棒中含添加材料10-30mg，能够有效减少烟气中氢氰酸和焦油的含量。
实施例1：
一种降低卷烟主流烟气中氢氰酸的复合滤嘴添加材料，包括A、B两种添加物，A添加物为铁修饰的碳纳米管，B添加物为胺基修饰的介孔二氧化硅材料，其中，A添加物和B添加物加入滤嘴中的重量比为10:1；
所述复合滤嘴添加材料由如下方法制备而成：
A添加物的制备：
步骤S1、将25g二茂铁和10g叠氮化钠均匀混合后，置入不锈钢高压釜中，密封后放入高温炉中；
步骤S2、在35min内由室温升温到350℃，并在此温度下保持10h，冷却至室温后，先用无水乙醇，再用蒸馏水洗涤4次，除去杂质和盐酸；
步骤S3、用红外灯烘烤至干，焙烧，得到铁修饰的碳纳米管；
B添加物的制备：
步骤S1、将1.75mL的2μmol/L的NaOH溶液加入到240mL去离子水中，80℃搅拌均匀后，加入0.5g十六烷基三甲基溴化铵，搅拌30min，快速加入5.0mL正硅酸乙酯，继续剧烈搅拌2h，静置熟化6h，在100℃下干燥10h，制得介孔二氧化硅材料；
步骤S2、将1L 3-丙胺基三甲氧基硅烷和1L甲苯混合均匀，在混合液中加入100g步骤S1制得的介孔二氧化硅材料，超声分散10min后，于120℃下搅拌反应4h，抽滤，滤出物依次用500mL甲苯和500mL丙酮各洗涤2次，然后于120℃下真空干燥10h，得胺基修饰的介孔二氧化硅材料；
本发明应用方法为：将A添加物和B添加物压片、过筛，选取20-40目颗粒；
将20-40目添加材料颗粒制成如图1所示的卷烟复合滤棒，所述复合滤嘴棒包括依次复合的第一纤维丝束1、B添加物层2、第二纤维丝束3、A添加物层4和第三纤维丝束5，其中，第一纤维丝束1靠近卷烟端，第三纤维丝束5为抽吸端，将复合滤棒卷接成卷烟；
每支卷烟滤嘴棒中含添加材料10mg。
实施例2
一种降低卷烟主流烟气中氢氰酸的复合滤嘴添加材料，包括A、B两种添加物，A添加物为铁修饰的碳纳米管，B添加物为胺基修饰的介孔二氧化硅材料，其中，A添加物和B添加物加入滤嘴中的重量比为10:2；
所述复合滤嘴添加材料由如下方法制备而成：
A添加物的制备：
步骤S1、将25g二茂铁和10g叠氮化钠均匀混合后，置入不锈钢高压釜中，密封后放入高温炉中；
步骤S2、在35min内由室温升温到350℃，并在此温度下保持10h，冷却至室温后，先用无水乙醇，再用蒸馏水洗涤6次，除去杂质和盐酸；
步骤S3、用红外灯烘烤至干，焙烧，得到铁修饰的碳纳米管；
B添加物的制备：
步骤S1、将1.75mL的2μmol/L的NaOH溶液加入到240mL去离子水中，80℃搅拌均匀后，加入0.5g十六烷基三甲基溴化铵，搅拌30min，快速加入5.0mL正硅酸乙酯，继续剧烈搅拌2h，静置熟化6h，在100℃下干燥12h，制得介孔二氧化硅材料；
步骤S2、将1L 3-丙胺基三甲氧基硅烷和1L甲苯混合均匀，在混合液中加入100g步骤S1制得的介孔二氧化硅材料，超声分散10min后，于120℃下搅拌反应4h，抽滤，滤出物依次用500mL甲苯和500mL丙酮各洗涤2次，然后于120℃下真空干燥12h，得胺基修饰的介孔二氧化硅材料；
本发明应用方法为：将A添加物和B添加物压片、过筛，选取40-80目颗粒；
将40-80目添加材料颗粒制成如图1所示的卷烟复合滤棒，所述复合滤嘴棒包括依次复合的第一纤维丝束1、B添加物层2、第二纤维丝束3、A添加物层4和第三纤维丝束5，其中，第一纤维丝束1靠近卷烟端，第三纤维丝束5为抽吸端，将复合滤棒卷接成卷烟；
每支卷烟滤嘴棒中含添加材料30mg。
经实验测试，实施例1-2制备的复合滤棒对卷烟主流烟气中氢氰酸能够选择性降低27％-30％，对卷烟烟气中焦油能够选择性降低25-30％。
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 (3)

1.一种降低卷烟主流烟气中氢氰酸的复合滤嘴添加材料，其特征在于，包括A、B两种添加物，A添加物为铁修饰的碳纳米管，B添加物为胺基修饰的介孔二氧化硅材料；
所述复合滤嘴添加材料由如下方法制备而成：
A添加物的制备：
步骤S1、将25g二茂铁和10g叠氮化钠均匀混合后，置入不锈钢高压釜中，密封后放入高温炉中；
步骤S2、在35min内由室温升温到350℃，并在此温度下保持10h，冷却至室温后，先用无水乙醇，再用蒸馏水洗涤4-6次，除去杂质和盐酸；
步骤S3、用红外灯烘烤至干，焙烧，得到铁修饰的碳纳米管；
B添加物的制备：
步骤S1、将1.75mL的2μmol/L的NaOH溶液加入到240mL去离子水中，80℃搅拌均匀后，加入0.5g十六烷基三甲基溴化铵，搅拌30min，快速加入5.0mL正硅酸乙酯，继续剧烈搅拌2h，静置熟化6h，在100℃下干燥10-12h，制得介孔二氧化硅材料；
步骤S2、将1L 3-丙胺基三甲氧基硅烷和1L甲苯混合均匀，在混合液中加入100g步骤S1制得的介孔二氧化硅材料，超声分散10min后，于120℃下搅拌反应4h，抽滤，滤出物依次用500mL甲苯和500mL丙酮各洗涤2次，然后于120℃下真空干燥10-12h，得胺基修饰的介孔二氧化硅材料。
2.根据权利要求1所述的一种降低卷烟主流烟气中氢氰酸的复合滤嘴添加材料，其特征在于，所述A添加物和B添加物加入滤嘴中的重量比为10:1-2。
3.根据权利要求1所述的一种降低卷烟主流烟气中氢氰酸的复合滤嘴添加材料，其特征在于，每支卷烟滤嘴棒中含所述复合滤嘴添加材料10-30mg。
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