CN109569542A - 一种卷烟滤嘴用变色吸附功能材料及其制备方法、卷烟滤嘴 - Google Patents

一种卷烟滤嘴用变色吸附功能材料及其制备方法、卷烟滤嘴 Download PDF

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CN109569542A CN201811638571.2A CN201811638571A CN109569542A CN 109569542 A CN109569542 A CN 109569542A CN 201811638571 A CN201811638571 A CN 201811638571A CN 109569542 A CN109569542 A CN 109569542A
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孙学辉
聂聪
孙培健
杨松
颜权平
贾云祯
王宜鹏
张晓兵
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Abstract

本发明涉及一种卷烟滤嘴用变色吸附功能材料及其制备方法、卷烟滤嘴，属于卷烟滤嘴技术领域。本发明的制备方法包括：1)将丙烯酸酯单体、交联剂、致孔剂、引发剂混合进行悬浮聚合反应，制得聚合物多孔树脂；2)将步骤1)中制得的聚合物多孔树脂进行氨基化反应，制得氨基化聚合物多孔树脂；3)将氨基化聚合物多孔树脂进行锌离子络合改性，制得锌离子络合树脂；4)将锌离子络合树脂与天然色素在溶剂中混合均匀，即得。采用本发明的制备方法制得的材料不仅能够选择性降低主流烟气挥发性羰基化合物和氰化氢等有害成分，减小烟气刺激，提升产品感官品质，而且消费者在抽吸过程中能够通过材料颜色的变化，感知产品所蕴含的科技含量。

Description

一种卷烟滤嘴用变色吸附功能材料及其制备方法、卷烟滤嘴
技术领域
本发明涉及一种卷烟滤嘴用变色吸附功能材料及其制备方法、卷烟滤嘴，属于卷烟滤嘴技术领域。
背景技术
作为卷烟产品不可或缺的组成部分，烟用材料(卷烟纸、接装纸、成形纸、滤棒、添加剂以及包装材料等)不仅是决定卷烟产品品质的关键因素，更是推动卷烟产品改革创新、快速发展的核心要素。烟草行业与烟草制品发展历程中的重大突破和跨越与烟用材料的创新与应用密不可分。滤材的应用带来了滤嘴卷烟的问世，有效推动了卷烟产品的划时代飞跃；烟用材料通风稀释技术和添加剂技术的应用，进一步促进了低焦油和低有害成分释放量卷烟的发展，一定程度缓解了吸烟与健康的矛盾；烟用材料加香技术与结构设计技术的应用，衍生出了不同风格特征、不同外观特征的卷烟产品，满足了市场的不同需求，引领了市场的消费潮流。因此，烟用材料长期以来一直是烟草行业技术创新中极为重要并高度重视的技术领域，是卷烟产品创新最为关键、最为核心的切入点。
现有技术中，授权公告号为CN101238913B的中国发明专利公开了一种有效截留重金属元素铅和铬的卷烟滤嘴，该卷烟滤嘴是在普通卷烟滤嘴中加入叶绿素铜和叶绿酸钠中的一种或两种；普通卷烟滤嘴材料为醋酸纤维、聚丙烯纤维、纸纤维等。采用该卷烟滤嘴生产卷烟，能够有效截留卷烟烟气中重金属元素，但是无法对烟气中的羰基化合物进行吸附。
发明内容
本发明的目的是提供一种卷烟滤嘴用变色吸附功能材料的制备方法，该方法制得的变色吸附功能材料对烟气中的羰基化合物有较好的吸附能力，同时还有丰富的变色效果。
本发明还提供了一种卷烟滤嘴用变色吸附功能材料，对烟气中的羰基化合物有较好的吸附能力，同时还有丰富的变色效果。
本发明还提供了一种采用上述卷烟滤嘴用变色吸附功能材料的卷烟滤嘴，对烟气中的羰基化合物有较好的吸附能力，同时还有丰富的变色效果。
为了实现以上目的，本发明的卷烟滤嘴用变色吸附功能材料的制备方法所采用的技术方案是：
一种卷烟滤嘴用变色吸附功能材料的制备方法，包括如下步骤：
1)将丙烯酸酯单体、交联剂、致孔剂、引发剂混合后进行悬浮聚合反应，制得聚合物多孔吸附树脂；
2)将步骤1)中制得的聚合物多孔吸附树脂进行氨基化反应，制得氨基化聚合物多孔吸附树脂；
3)将氨基化聚合物多孔吸附树脂进行锌离子络合改性，制得锌离子络合树脂；
4)将步骤3)制得的锌离子络合树脂与天然色素在溶剂中混合均匀，即得；所述天然色素为维生素B2、天然胡萝卜素、β-胡萝卜素、叶绿素A、叶绿素B、叶绿素AB混合物、叶黄素、叶绿素铜、叶绿素铜钠盐、叶绿素铜钾盐、靛蓝、藻蓝、亮蓝、栀子蓝、天然苋菜红、杨梅红、玫瑰茄红、葡萄皮红、酸性红、柑橘黄、红花黄、姜黄素、喹啉黄、密蒙黄、柠檬黄、沙棘黄、玉米黄、栀子黄、辣椒橙、胭脂树橙、酸枣色、焦糖色、可可壳色、金樱子棕、橡子壳棕、植物炭黑、紫甘薯色素中的一种。
本发明的卷烟滤嘴用变色吸附功能材料的制备方法，制得的吸附功能材料以锌离子络合树脂担载天然色素，具有以下优点：1)能够选择性降低主流烟气挥发性羰基化合物和氰化氢等有害成分，其中氰化氢选择性降低30～80％，挥发性羰基化合物总量选择性降低20～50％；2)能够有效降低卷烟烟气刺激，提升卷烟感官品质；3)以透明成形纸包裹的三元空腔型复合滤棒形式应用于卷烟产品后，能够让消费者在抽吸中直接观察到因选择性吸附烟气有害成分后颗粒颜色变化的过程，既增强了产品外观的新颖性，又强化了消费者对产品科技含量的感知。
所述丙烯酸酯单体具有如下结构：
其中R1选自H或-CH3，R2选自-OCH3、-OCH2CH3、-OCH2CH2CH3、-OCH(CH2CH3)2中的一种。选择具有上述结构的丙烯酸酯单体，能够更好地将材料的孔径和比表面积控制在特定范围，从而提高氨基化反应效率。
为了使氨基化反应更加充分，优选的，所述氨基化反应包括将聚合物多孔吸附树脂与氨基化试剂混合，溶胀8～12h，然后在80～140℃下反应6～12h。通过将聚合物多孔吸附树脂进行溶胀处理，能够使氨基化反应程度更高。
优选的，所述锌离子络合改性包括将氨基化聚合物多孔吸附树脂与含锌离子的溶液进行混合；所述混合是将氨基化聚合物多孔吸附树脂加入含锌离子溶液中搅拌3～8h。通过充分搅拌使氨基化聚合物多孔吸附树脂进行锌离子络合改性能够使反应更加充分，从而提高锌离子的络合量。
优选的，所述含锌离子的溶液为可溶性锌盐的溶液；所述可溶性锌盐的质量分数为1.0～6.6％。控制可溶性锌盐的质量分数为1.0～6.6％既可以使络合在氨基化聚合物多孔树脂的上的锌离子更加均匀，并且还能保证参与络合的锌离子的数量，提高材料对有害气体成分的去除率。
为了提高天然色素在锌离子络合树脂上的担载量，优选的，步骤4)中，所述混合均匀包括将锌离子络合树脂加入天然色素溶液中，在20～50℃搅拌2～8h。
为了保证天然色素在锌离子络合树脂上的担载量，并使天然色素在锌离子络合树脂上担载均匀，优选的，所述天然色素溶液的质量分数为0.02～0.5％。担载量选择主要是为担载均匀性(材料外观好)以及材料成本方面考虑，在实现变色的前提下用量越低越好，并且较低含量的天然色素也能尽可能减少对材料吸附性能的影响。
优选的，步骤4)中，所述锌离子络合树脂与天然色素溶液的质量比为1:(2～5)。控制锌离子络合树脂和天然色素溶液的质量比在上述范围能够进一步提高天然色素在锌离子络合树脂上的担载量和担载均匀程度。
本发明的卷烟滤嘴用变色吸附功能材料所采用技术方案为：
一种采用上述的卷烟滤嘴用变色吸附功能材料的制备方法制得的卷烟滤嘴用变色吸附功能材料。
本发明的卷烟滤嘴用变色吸附功能材料由本发明的卷烟变色吸附功能材料制备方法制得，不仅能够选择性降低主流烟气挥发性羰基化合物和氰化氢等有害成分，减小烟气刺激，提升产品感官品质，而且消费者在抽吸过程中能够通过材料颜色的变化，感知产品所蕴含的科技含量。
本发明的卷烟滤嘴所采用的技术方案为：
一种卷烟滤嘴，包括上述的卷烟滤嘴用变色吸附功能材料；所述卷烟滤嘴用变色吸附功能材料在卷烟滤嘴中的含量为20～80mg。
本发明的卷烟滤嘴，不仅能够选择性降低主流烟气挥发性羰基化合物和氰化氢等有害成分，减小烟气刺激，提升产品感官品质，而且消费者在抽吸过程中能够通过材料颜色的变化，感知产品所蕴含的科技含量。
具体实施方式
本发明提供的卷烟滤嘴用变色吸附功能材料的制备方法，包括以下步骤：
一种卷烟滤嘴用变色吸附功能材料的制备方法，包括如下步骤：
1)将丙烯酸酯单体、交联剂、致孔剂、引发剂混合后进行悬浮聚合反应，制得聚合物多孔吸附树脂；
2)将步骤1)中制得的聚合物多孔吸附树脂进行氨基化反应，制得氨基化聚合物多孔吸附树脂；
3)将氨基化聚合物多孔吸附树脂进行锌离子络合改性，制得锌离子络合树脂；
4)将步骤3)制得的锌离子络合树脂与天然色素在溶剂中混合均匀，即得；所述天然色素为维生素B2、天然胡萝卜素、β-胡萝卜素、叶绿素A、叶绿素B、叶绿素AB混合物、叶黄素、叶绿素铜、叶绿素铜钠盐、叶绿素铜钾盐、靛蓝、藻蓝、亮蓝、栀子蓝、天然苋菜红、杨梅红、玫瑰茄红、葡萄皮红、酸性红、柑橘黄、红花黄、姜黄素、喹啉黄、密蒙黄、柠檬黄、沙棘黄、玉米黄、栀子黄、辣椒橙、胭脂树橙、酸枣色、焦糖色、可可壳色、金樱子棕、橡子壳棕、植物炭黑、紫甘薯色素中的一种。
优选的，步骤1)中，所述混合是将丙烯酸酯单体、交联剂、致孔剂和引发剂在聚乙烯醇和氯化钠的混合溶液中进行混合。所述混合溶液中聚乙烯醇的质量分数为0.5～2％。所述混合溶液中氯化钠的质量分数为5～12％。
进一步优选的，所述混合溶液的质量与丙烯酸酯单体、交联剂、致孔剂和引发剂总质量之比为1:(3～5)。
优选的，步骤1)中，悬浮聚合物反应的过程中对反应体系进行搅拌，所述搅拌的转速为150～200rpm。所述悬浮聚合反应采用的反应器的容积为200～300mL。
优选的，所述交联剂为二乙烯基苯。优选的，所述交联剂与丙烯酸酯单体的质量比为1:(1～4)。进一步优选的，所述交联剂与丙烯酸酯单体的质量比为1:(1.5～4)。
所述致孔剂为有机溶剂。优选的，所述有机溶剂为液体石蜡、汽油、石油醚、正己烷、甲苯中的至少一种。优选的，所述致孔剂与丙烯酸酯单体的质量比为(1～2.5):1。进一步优选的，所述致孔剂与丙烯酸酯单体的质量比为(1.5～2.2):1。
优选的，所述引发剂为偶氮二异丁腈。所述引发剂的用量为丙烯酸酯单体、交联剂总质量的0.5～2％。
所述悬浮聚合反应的温度为55～75℃，时间为10～14h。
所述丙烯酸酯单体具有如下结构：
其中R1选自H或-CH3，R2选自-OCH3、-OCH2CH3、-OCH2CH2CH3、-OCH(CH2CH3)2中的一种。
优选的，步骤1)还包括在悬浮聚合后采用溶剂通过洗涤去除致孔剂。所述洗涤采用的溶剂为甲醇和/或乙醇。采用溶剂进行洗涤时洗涤至流出液中致孔剂的含量低于限量要求。聚合物多孔吸附树脂的制备方法还包括在去除致孔剂的同时也能去除未反应的丙烯酸酯单体。
优选的，步骤1)中制得的聚合物多孔吸附树脂的粒径为0.8～1.7mm。
优选的，步骤1)中制得的聚合物多孔吸附树脂的平均孔径为15～25nm。
优选的，步骤1)中制得的聚合物多孔吸附树脂的BET比表面积为40～100m2/g。
优选的，所述氨基化反应包括将聚合物多孔吸附树脂与氨基化试剂混合，溶胀8～12h，然后在80～140℃下反应6～12h。氨基化反应前后树脂的粒径、孔径和比表面积没有发生明显变化。
优选的，所述氨基化试剂为乙二胺、双丙烯酰胺中的至少一种。
优选的，所述氨基化反应还包括反应后的聚合物多孔吸附树脂洗涤至中性，然后进行干燥处理。
优选的，所述锌离子络合改性包括将氨基化聚合物多孔吸附树脂与含锌离子的溶液进行混合。优选的，所述混合是将氨基化聚合物多孔吸附树脂加入含锌离子溶液中搅拌3～8h。络合改性前后树脂的粒径、孔径和比表面积没有发生明显变化。
所述锌离子络合改性还包括将氨基化聚合物多孔吸附树脂与含锌离子的溶液混合均匀后，固液分离，将得到的固体进行水洗，然后进行干燥处理。锌离子络合改性过程中，所述干燥处理的温度为40～60℃，时间为3～6h。
优选的，所述含锌离子的溶液为可溶性锌盐的溶液；所述可溶性锌盐的质量分数为1.0～6.6％。
优选的，所述可溶性锌盐为氯化锌、硫酸锌、硝酸锌、醋酸锌中的至少一种，优选为氯化锌。
优选的，所述氨基化聚合物多孔吸附树脂与含锌离子的溶液的质量比为1:(2.5～30)。
优选的，步骤4)中，所述混合均匀包括将锌离子络合树脂加入天然色素溶液中，在20～50℃搅拌2～8h。采用天然色素染色前后树脂的粒径、孔径、比表面积无明显变化。
步骤4)中，所述混合均匀还包括将搅拌后的体系进行固液分离，然后将得到的固体依次进行洗涤、干燥处理。步骤4)中，所述干燥处理的温度为40～60℃，时间为4～6h。
优选的，所述溶剂为乙醇、水中至少一种。
优选的，所述天然色素溶液的质量分数为0.02～0.5％。
优选的，步骤4)中，所述锌离子络合树脂与天然色素溶液的质量比为1:(2～5)。
本发明提供的卷烟滤嘴用变色吸附功能材料的制备方法制得的卷烟滤嘴用变色吸附功能材料。
本发明的提供的卷烟滤嘴，包括上述的卷烟滤嘴用变色吸附功能材料；所述卷烟滤嘴用变色吸附功能材料在卷烟滤嘴中的含量为20～80mg。
采用本发明的卷烟滤嘴用变色吸附功能材料制备卷烟滤嘴时，可在单支卷烟滤嘴中添加单独一种颜色的卷烟滤嘴用变色吸附功能材料，也可以是两种及以上的彩色混合卷烟滤嘴用变色吸附功能材料。
优选的，所述卷烟滤嘴包括滤芯和包裹在滤芯外的透明成形纸；所述滤芯包括所述卷烟滤嘴用变色吸附功能材料。采用透明成形纸对滤芯进行包裹，能够使消费者在抽吸中直接观察到因选择性吸附烟气有害成分后功能材料的变色过程。
进一步优选的，所述卷烟滤嘴为三元空腔型复合滤嘴，所述滤芯包括依次设置的第一柱状过滤材料段、填充有所述卷烟滤嘴用变色吸附功能材料的空腔段、第二柱状过滤材料段；所述空腔段由所述第一柱状过滤材料段、第二柱状过滤材料段两段中相互靠近的两个端面和所述透明成形纸围成。所述第一过柱状滤材料段、第二柱状过滤材料段可以独立从常规滤嘴用滤材中选择，如醋酸纤维、聚乳酸纤维、纸质滤材等。所述第一柱状过滤材料段、第二柱状过滤材料段可独立选择设置沟槽、同心圆或中线等结构对相应过滤材料段进行支撑。
以下结合具体实施方式对本发明的技术方案作进一步的说明。
以下实施例中，实施例1～4为卷烟滤嘴用变色吸附功能材料的制备方法的实施例，实施例5为卷烟滤嘴用变色吸附功能材料的实施例，实施例6～9为卷烟滤嘴的实施例。
实施例1
本实施例的卷烟滤嘴用变色吸附功能材料的制备方法，包括以下步骤：
1)称取一定量的分散剂聚乙烯醇1788，加入水中充分溶胀后，在加热条件下使其充分溶解，配置成聚乙烯醇水溶液，然后加入氯化钠，搅拌使氯化钠充分溶解，配制成含聚乙烯醇质量分数为0.6％、氯化钠质量分数为7％的混合溶液，即得水相；
将二乙烯基苯、丙烯酸乙酯、液体石蜡按照质量比为30:70:150的比例进行搅拌混合，然后加入引发剂偶氮二异丁腈(引发剂占二乙烯基苯和丙烯酸乙酯总质量的2％)溶解后，得到油相；
将制得的水相加入装有搅拌器、回流冷凝管和温度计的三口瓶(250mL)中升温至40℃，然后按照油相与水相的质量比为1:4的比例取油相，在搅拌下加入三口瓶中，然后调整搅拌转速为200rpm(油珠粒径大小合适)并以该转速不断搅拌下于(60±2)℃下悬浮聚合12h。聚合反应结束后，停止搅拌，然后采用乙醇洗涤除去致孔剂液体石蜡，再用水洗涤至流出液中无乙醇残留，经干燥、筛选后得到球状聚合物多孔吸附树脂。该球状聚合物多孔吸附树脂的粒径为0.8～1.4mm、平均孔径为20nm、BET比表面积为80m2/g。
2)向步骤1)所得的球状聚合物多孔吸附树脂中加入过量的乙二胺，溶胀8h，在120℃下反应10h，反应结束后水洗至中性，干燥即得白色球状氨基化聚合物多孔吸附树脂。氨基化聚合物多孔吸附树脂的粒径、平均孔径及BET比表面积较聚合物多孔吸附树脂均无明显变化。
3)将步骤2)所得的氨基化聚合物多孔吸附树脂加入质量分数为1.65％的硫酸锌水溶液中，控制氨基化聚合物多孔吸附树脂与锌盐水溶液的质量比为1:30，在室温下搅拌8h，滤除液体，然后水洗至无金属离子流出，再在40℃的烘箱中干燥6h，得到白色球状锌离子络合树脂。锌离子络合树脂的粒径、平均孔径及BET比表面积相较于氨基化聚合物多孔吸附树脂无明显变化。
4)将天然色素叶绿素AB混合物(即叶绿素A和叶绿素B的混合物)配制成质量分数为0.2％的乙醇溶液，加入白色球状锌离子络合树脂，控制锌离子络合树脂与乙醇溶液的质量比为1:4，机械搅拌6h后过滤、水洗，然后在40℃的烘箱中干燥6h，得到担载天然色素的浅蓝绿色颗粒，即得。染色后的锌离子络合树脂的粒径为0.8～1.4mm、平均孔径为20nm、BET比表面积为80m2/g。
实施例2
本实施例的卷烟滤嘴用变色吸附功能材料的制备方法，包括以下步骤：
1)称取一定量的分散剂聚乙烯醇1788，加入水中充分溶胀后，在加热条件下使其充分溶解，配置成聚乙烯醇水溶液，然后加入氯化钠，搅拌使氯化钠充分溶解，配制成含聚乙烯醇质量分数为1.2％、氯化钠质量分数为10％的混合溶液，即得水相；
将二乙烯基苯、甲基丙烯酸乙酯、液体石蜡、甲苯按照质量比为20:80:40:80的比例进行搅拌混合，然后加入引发剂偶氮二异丁腈(引发剂占二乙烯基苯和甲基丙烯酸乙酯总质量的1％)溶解后，得到油相；
将制得的水相加入装有搅拌器、回流冷凝管和温度计的三口瓶(250mL)中升温至40℃，然后按照水相与油相的质量比为1:5的比例取油相，在搅拌下加入三口瓶中，然后调整搅拌转速为150rpm(油珠粒径大小合适)并以该转速不断搅拌下于(60±2)℃下悬浮聚合12h。聚合反应结束后，停止搅拌，然后采用乙醇洗涤除去致孔剂液体石蜡和甲苯，再用水洗涤至流出液中无乙醇残留，经干燥、筛选后得到球状聚合物多孔吸附树脂。该球状聚合物多孔吸附树脂的粒径为1.4～1.7mm、平均孔径为22nm、BET比表面积为72m2/g。
2)向步骤1)所得的球状聚合物多孔吸附树脂中加入过量的乙二胺，溶胀10h，在120℃下反应12h，反应结束后水洗至中性，干燥即得白色球状氨基化聚合物多孔吸附树脂。氨基化聚合物多孔吸附树脂的粒径、平均孔径及BET比表面积较聚合物多孔吸附树脂均无明显变化。
3)将步骤2)所得的该球状氨基化聚合物多孔吸附树脂加入质量分数为1.65％的硫酸锌水溶液中，控制氨基化聚合物多孔吸附树脂与锌盐水溶液的质量比为1:5，在室温下搅拌8h，滤除液体，然后水洗至无金属离子流出，再在40℃的烘箱中干燥6h，得到白色球状锌离子络合树脂。锌离子络合树脂的粒径、平均孔径及BET比表面积较氨基化聚合物多孔吸附树脂亦无明显变化。
4)将姜黄素配置成质量分数为0.1％的乙醇水混合溶液(乙醇体积分数5％)，加入白色球状锌离子络合，控制锌离子络合树脂与乙醇水混合溶液的质量比为1:5，机械搅拌6h后过滤、水洗，在60℃的烘箱中干燥4h，得到担载天然色素的鹅黄色颗粒，即得。染色后的锌离子络合树脂的粒径为1.4～1.7mm、平均孔径为22nm、BET比表面积为72m2/g。
实施例3
本实施例的卷烟滤嘴用变色吸附功能材料的制备方法，包括以下步骤：
1)称取一定量的分散剂聚乙烯醇1788，加入水中充分溶胀后，在加热条件下使其充分溶解，配置成聚乙烯醇水溶液，然后加入氯化钠，搅拌使氯化钠充分溶解，配制成含聚乙烯醇质量分数为1.5％、氯化钠质量分数为10％的混合溶液，即得水相；
将二乙烯基苯、甲基丙烯酸甲酯、120#汽油按照质量比为40:60:100的比例加入三口瓶进行搅拌混合，加入引发剂偶氮二异丁腈(引发剂占二乙烯基苯和甲基丙烯酸甲酯总质量的1.5％)溶解后，得到油相；
将制得的水相加入装有搅拌器、回流冷凝管和温度计的三口瓶(250mL)中升温至40℃，然后按照油相与水相的质量比为1:4.5的比例取油相，在搅拌下加入三口瓶中，然后调整搅拌转速为180rpm(油珠粒径大小合适)并以该转速不断搅拌下于(60±2)℃下悬浮聚合12h。聚合反应结束后，停止搅拌，然后采用乙醇洗涤除去致孔剂120#汽油，再用水洗涤至流出液中无乙醇残留，经干燥、筛选后得到球状聚合物多孔吸附树脂。该球状聚合物多孔吸附树脂的粒径为1.0～1.4mm、平均孔径为16nm、BET比表面积为75m2/g。
2)向步骤1)所得的球状聚合物多孔吸附树脂中加入过量的乙二胺，溶胀8h，在140℃下反应6h，反应结束后水洗至中性，干燥即得白色球状氨基化聚合物多孔吸附树脂。氨基化聚合物多孔吸附树脂的粒径、平均孔径及BET比表面积较聚合物多孔吸附树脂均未发生明显变化。
3)将步骤2)所得的球状氨基化聚合物多孔吸附树脂加入质量分数为3.3％的硫酸锌水溶液中，控制氨基化聚合物多孔吸附树脂与锌盐水溶液的质量比为1:20，在室温下搅拌8h，滤除液体，然后水洗至无金属离子流出，在40℃的烘箱中干燥6h，得到白色球状锌离子络合树脂。锌离子络合树脂的粒径、平均孔径及BET比表面积较氨基化聚合物多孔吸附树脂亦无明显变化。
4)将诱惑红配置成质量分数为0.5％的水溶液，加入白色球状锌离子络合树脂，控制锌离子络合树脂与水溶液的质量比为1:3，机械搅拌6h后过滤、水洗，在40℃的烘箱中干燥6h，得到担载天然色素的粉红色颗粒，即得。染色后的锌离子络合树脂的粒径为1.0～1.4mm、平均孔径为16nm、BET比表面积为75m2/g。
实施例4
本实施例的卷烟滤嘴用变色吸附功能材料的制备方法，包括以下步骤：
1)称取一定量的分散剂聚乙烯醇1788，加入水中充分溶胀后，在加热条件下使其充分溶解，配置成聚乙烯醇水溶液，然后加入氯化钠，搅拌使氯化钠充分溶解，配制成含聚乙烯醇质量分数为1％、氯化钠质量分数为12％的混合溶液，即得水相；
将二乙烯基苯、丙烯酸甲酯、液体石蜡、汽油按照质量比为40:60:40:80的比例加入三口瓶进行搅拌混合，加入引发剂偶氮二异丁腈(引发剂占二乙烯基苯和丙烯酸甲酯总质量的1.8％)溶解后，得到油相；
将制得的水相加入装有搅拌器、回流冷凝管和温度计的三口瓶(250mL)中升温至40℃，然后按照水相与油相的质量比为1:5的比例取油相，在搅拌下加入三口瓶中，然后调整搅拌度为160rpm(油珠粒径大小合适)并以该转速不断搅拌下于(60±2)℃下悬浮聚合12h。聚合反应结束后，停止搅拌，然后采用乙醇洗涤除去致孔剂液体石蜡和汽油，再用水洗涤至流出液中无乙醇残留，经干燥、筛选后得到球状聚合物多孔吸附树脂。该球状聚合物多孔吸附树脂的粒径为1.2～1.7mm、平均孔径为18nm、BET比表面积为85m2/g。
2)向步骤1)所得的球状聚合物多孔吸附树脂中加入过量的乙二胺，溶胀6h，在120℃下反应12h，反应结束后水洗至中性，干燥即得白色球状氨基化聚合物多孔吸附树脂。氨基化聚合物多孔吸附树脂的粒径、平均孔径及BET比表面积较聚合物多孔吸附树脂均未发生明显变化。
3)将步骤2)所得的球状氨基化聚合物多孔吸附树脂加入质量分数为1.65％的硫酸锌水溶液中，控制氨基化聚合物多孔吸附树脂与锌盐水溶液的质量比为1:10，在室温下搅拌8h，滤除液体，然后水洗至无金属离子流出，再在40℃的烘箱中干燥6h，得到白色球状锌离子络合树脂。锌离子络合树脂的粒径、平均孔径及BET比表面积较氨基化聚合物多孔吸附树脂亦无明显变化。
4)将食品蓝5号配置成质量分数为0.1％的水溶液，加入白色球状锌离子络合树脂，控制锌离子络合树脂与水溶液的质量比为1:8，机械搅拌6h后过滤、水洗，在40℃的烘箱中干燥6h，得到担载天然色素的亮蓝色颗粒，即得。染色后的锌离子络合树脂的粒径为1.2～1.7mm、平均孔径为18nm、BET比表面积为85m2/g。
实施例5
本实施例的卷烟滤嘴用变色吸附功能材料由上述实施例1～4中卷烟滤嘴用变色吸附功能材料的制备方法制得，此处不再赘述。
实施例6
本实施例的卷烟滤嘴为三元空腔型复合滤嘴，包括滤芯和包裹在滤芯外的透明成形纸，滤芯包括依次设置的第一柱状醋酸纤维段、空腔段和第二柱状醋酸纤维段；空腔段由第一柱状醋酸纤维段、第二柱状醋酸纤维段两段中相互靠近的两个端面和包裹在滤芯外的透明成形纸围成；空腔段内填充满实施例1中制得的卷烟滤嘴用变色吸附功能材料，该变色吸附功能材料的填充量为40mg。
本实施例的卷烟滤嘴能够使卷烟主流烟气氰化氢选择性降低58.3％，挥发性羰基化合物总量选择性降低35.6％；能够使卷烟烟气的刺激性明显减小；还使得卷烟在抽吸过程中滤嘴透明段的变色颗粒由浅蓝绿色逐渐变为浅棕黄色，具有良好的视觉效果。
实施例7
本实施例的卷烟滤嘴为三元空腔型复合滤嘴，包括滤芯和包裹在滤芯外的透明成形纸，滤芯包括依次设置的第一柱状醋酸纤维段、空腔段和第二柱状醋酸纤维段；空腔段由第一柱状醋酸纤维段、第二柱状醋酸纤维段两段中相互靠近的端面和包裹在滤芯外的透明成形纸围成；空腔段内填充满实施例2中制得的卷烟滤嘴用变色吸附功能材料，该变色吸附功能材料的填充量为60mg。
本实施例的卷烟滤嘴能够使卷烟主流烟气氰化氢选择性降低72.4％，挥发性羰基化合物总量选择性降低39.4％；能够使卷烟烟气的刺激性明显减小；还使得卷烟在抽吸过程中滤嘴透明段的变色颗粒由鹅黄色逐渐变为姜黄色，具有良好的视觉效果。
实施例8
本实施例的卷烟滤嘴为三元空腔型复合滤嘴，包括滤芯和包裹在滤芯外的透明成形纸，滤芯包括依次设置的第一柱状醋酸纤维段、空腔段和第二柱状醋酸纤维段；空腔段由第一柱状醋酸纤维段、第二柱状醋酸纤维段两段中相互靠近的端面和包裹在滤芯外的透明成形纸围成；空腔段内填充满实施例3中制得的卷烟滤嘴用变色吸附功能材料，该变色吸附功能材料的填充量为20mg。
本实施例的卷烟滤嘴能够使烟主流烟气氰化氢选择性降低44.1％，挥发性羰基化合物总量选择性降低21.4％；能够使卷烟烟气的刺激性减小；还使得卷烟在抽吸过程中滤嘴透明段的变色颗粒由粉红色逐渐变为珊瑚粉色，具有良好的视觉效果。
实施例9
本实施例的卷烟滤嘴为三元空腔型复合滤嘴，包括滤芯和包裹在滤芯外的透明成形纸，滤芯包括依次设置的第一柱状醋酸纤维段、空腔段和第二柱状醋酸纤维段；空腔段由第一柱状醋酸纤维段、第二柱状醋酸纤维段两段中相互靠近的端面和包裹在滤芯外的透明成形纸围成；空腔段内填充满实施例4中制得的卷烟滤嘴用变色吸附功能材料，该变色吸附功能材料的填充量为80mg。
本实施例的卷烟滤嘴能够使卷烟主流烟气氰化氢选择性降低78.2％，挥发性羰基化合物总量选择性降低49.1％；能够使卷烟烟气的刺激性减小；还使得卷烟在抽吸过程中滤嘴透明段的变色颗粒由亮蓝色逐渐变为蓝绿色，具有良好的视觉效果。
对比例
本对比例的卷烟滤嘴为一元醋酸纤维滤嘴，未添加功能性材料。
实验例
采用透明接装纸分别将实施例6～9及对比例中的卷烟滤嘴与烟支接装，制成圆周24.3mm、长度84mm的烤烟型卷烟，然后分别采用YC/T 253-2008(卷烟主流烟气中氢氰酸的测定连续流动法)和YC/T 254-2008(卷烟主流烟气中主要羰基化合物的测定高效液相色谱法)中的标准方法测定各卷烟主流烟气中的氰化氢及挥发性羰基化合物的释放量，测定结果见表1。
表1卷烟主流烟气中的氰化氢及挥发性羰基化合物的释放量及降低率
由表1中数据可知，本发明的卷烟滤嘴能够使主流烟气中挥发性羰基化合物选择性降低20％～50％，氰化氢选择性降低30％～80％，从而降低卷烟烟气的刺激性，提升卷烟的品质。

Claims (10)

1.一种卷烟滤嘴用变色吸附功能材料的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
1)将丙烯酸酯单体、交联剂、致孔剂、引发剂混合后进行悬浮聚合反应，制得聚合物多孔吸附树脂；
2)将步骤1)中制得的聚合物多孔吸附树脂进行氨基化反应，制得氨基化聚合物多孔吸附树脂；
3)将氨基化聚合物多孔吸附树脂进行锌离子络合改性，制得锌离子络合树脂；
4)将步骤3)制得的锌离子络合树脂与天然色素在溶剂中混合均匀，即得；所述天然色素为维生素B2、天然胡萝卜素、β-胡萝卜素、叶绿素A、叶绿素B、叶绿素AB混合物、叶黄素、叶绿素铜、叶绿素铜钠盐、叶绿素铜钾盐、靛蓝、藻蓝、亮蓝、栀子蓝、天然苋菜红、杨梅红、玫瑰茄红、葡萄皮红、酸性红、柑橘黄、红花黄、姜黄素、喹啉黄、密蒙黄、柠檬黄、沙棘黄、玉米黄、栀子黄、辣椒橙、胭脂树橙、酸枣色、焦糖色、可可壳色、金樱子棕、橡子壳棕、植物炭黑、紫甘薯色素中的一种。
2.根据权利要求1所述的卷烟滤嘴用变色吸附功能材料的制备方法，其特征在于：所述丙烯酸酯单体具有如下结构：
其中R1选自H或-CH3，R2选自-OCH3、-OCH2CH3、-OCH2CH2CH3、-OCH(CH2CH3)2中的一种。
3.根据权利要求1所述的卷烟滤嘴用变色吸附功能材料的制备方法，其特征在于：所述氨基化反应包括将聚合物多孔吸附树脂与氨基化试剂混合，溶胀8～12h，然后在80～140℃下反应6～12h。
4.根据权利要求1所述的卷烟滤嘴用变色吸附功能材料的制备方法，其特征在于：所述锌离子络合改性包括将氨基化聚合物多孔吸附树脂与含锌离子的溶液进行混合；所述混合是将氨基化聚合物多孔吸附树脂加入含锌离子溶液中搅拌3～8h。
5.根据权利要求4所述的卷烟滤嘴用变色吸附功能材料的制备方法，其特征在于：所述含锌离子的溶液为可溶性锌盐的溶液；所述可溶性锌盐的质量分数为1.0～6.6％。
6.根据权利要求1所述的卷烟滤嘴用变色吸附功能材料的制备方法，其特征在于：步骤4)中，所述混合均匀包括将锌离子络合树脂加入天然色素溶液中，在20～50℃搅拌2～8h。
7.根据权利要求6所述的卷烟滤嘴用变色吸附功能材料的制备方法，其特征在于：所述天然色素溶液的质量分数为0.02～0.5％。
8.根据权利要求7所述的卷烟滤嘴用变色吸附功能材料的制备方法，其特征在于：步骤4)中，所述锌离子络合树脂与天然色素溶液的质量比为1:(2～5)。
9.一种采用如权利要求1所述的卷烟滤嘴用变色吸附功能材料的制备方法制得的卷烟滤嘴用变色吸附功能材料。
10.一种卷烟滤嘴，其特征在于：包括如权利要求9所述的卷烟滤嘴用变色吸附功能材料；所述卷烟滤嘴用变色吸附功能材料在卷烟滤嘴中的含量为20～80mg。
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