CN111155357A - 具有携香及选择性降低烟气苯酚含量功能的超细纤维功能化纤维素成型纸及其制备和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种具有携香及选择性降低烟气苯酚含量功能的超细纤维功能化纤维素成型纸及其制备和应用，超细纤维功能化纤维素成型纸由纤维素成型纸及其表面的携香物掺杂聚乙烯吡咯烷酮微纳级超细纤维膜层构成，将超细纤维功能化纤维素成型纸制备成沟槽滤棒，对烟气中苯酚具有显著的选择性降低效果，烟气有害成分苯酚可降低15～40％，而烟气焦油基本没有明显变化，凸显对烟气苯酚的选择性降低作用，且赋予烟气独特的香味。

Description

具有携香及选择性降低烟气苯酚含量功能的超细纤维功能化 纤维素成型纸及其制备和应用
技术领域
本发明涉及一种功能纤维素成型纸，特别涉及一种具有携香及选择性降低烟气苯酚含量功能的超细纤维功能化纤维素成型纸，还涉及一种通过静电纺丝工艺制备超细纤维功能化纤维素成型纸的方法，及超细纤维功能化纤维素成型纸在制备具有致香功能及选择性降低烟气苯酚含量功能卷烟滤棒中的应用，属于烟草滤材应用领域。
背景技术
在烟草行业，传统的降低烟气中有害成分的释放量是通过降低主流烟气焦油释放量来达到，但当卷烟主流烟气焦油降低到一定的水平后，卷烟的抽吸香味会受到很大的影响，这是制约烟草行业采用降焦减害技术发展重要因素之一。在滤嘴及其构成要素中添加功能材料，开发出具有理想减害降焦效果的滤棒技术，尤其是能够选择性降低主流烟气中有害成分的特殊滤棒，已成为近年来国内外烟草行业的研究重点。
苯酚是卷烟烟气中主要有害成分的一种，可以通过与皮肤、粘膜的接触直接进入血液循环，致使蛋白质变性、细胞破坏并失去活力，对皮肤及呼吸道黏膜有强烈的刺激作用和促癌作用，被列为卷烟烟气有害物质的指标性化合物之一，需进行严格的降低控制。中国专利(申请号CN201110194289.1)公开了一种由高温焙烧后的亲水性超细SiO2粒子经三甲基氯硅烷改性得到疏水超细SiO2粒子，并将其添加到烟丝、再造烟叶或梗丝降低烟气苯酚，但此方法因在卷烟燃烧段添加故会影响卷烟的燃烧性能。中国专利(申请号CN201110241462.9)公开了一种由微孔结构的超细SiO2粒子和表面疏水性的超细SiO2粒子构成的复合超细SiO2粒子，添加在滤嘴里降低烟气苯酚，但是其选择性较差，且其需要通过制备成二元复合滤棒达到减害效果，增加了制备工序和成本。
静电纺丝是利用高压静电的拉伸使聚合物溶液或烧融液形成喷射细流并从喷丝孔喷射而形成聚合物超细纤维过程。静电纺超细纤维具有特殊的结构与性能，如：形成的纤维重量轻、渗透性好、比表面积大、孔隙率高、内部空隙的连通性好、容易与超细级的化学物质或功能性物质相结合等，使其过滤效率较之常规过滤材料大大提高。中国专利(申请号CN201510469366.8)公开了一种醋酸纤维素经由异氰酸酯活化后，与环糊精共聚，在纸质基材上进行静电纺丝，达到有效降低烟气中焦油和苯酚释放量的目的。但是其对烟气中成分选择性吸附效果较差，对烟气感官品质影响大，且活化剂异氰酸酯具有强烈的刺激性，对皮肤眼睛均具有很强刺激作用，且使用的溶剂无论是丙酮还是二甲基甲酰胺均是易燃易爆的危险液体(醋酸纤维制备成可纺丝液的固有局限性)，在制备过程中不仅对操作人员健康有影响而且存在安全隐患，通过此方法制备的纸质基材制备成滤棒后亦存在活化剂残留的可能，对烟气的内在吸食或存在不良影响。
传统的卷烟增香是在制丝过程中添加香精香料，经过燃烧产生、传递香气。因为烟丝燃烧温度高，达到600°以上，香精香料在高温下的挥发裂解是个复杂的过程，且香气释放稳定性和均匀性一直卷烟加香首当其冲需要解决的问题，尤其是外源性增香。
聚乙烯吡咯烷酮是现有技术中一种常见的高分子聚合物，目前主要是将其作为胶粘剂及表面活性剂等被广泛使用，还未见将其作为减害功能材料用于卷烟滤嘴的相关报道。
发明内容
针对现有技术存在的缺陷，本发明的第一个目的是在于提供一种能够选择性降低卷烟烟气苯酚释放量，同时具有较好致香效果的由纤维素成型纸及其表面的携香物掺杂聚乙烯吡咯烷酮微纳级超细纤维膜层构成的功能化滤棒纤维素成型纸。
本发明的第二个目的是在于提供一种操作简单、环境友好、成本低的制备功能化纤维素成型纸的方法。
本发明的第三个目的是在于提供一种功能化纤维素成型纸在卷烟滤棒中的应用，制备的卷烟滤棒对卷烟烟气中苯酚吸附能力强，具有显著的选择性降低效果，且具有致香能力，可以释放特殊天然植物香气，与卷烟香气协调性好，可以改善卷烟感官品质。
为了实现上述技术目的，本发明提供了一种具有携香及选择性降低烟气苯酚含量功能的超细纤维功能化纤维素成型纸，其由纤维素成型纸及其表面的携香物掺杂聚乙烯吡咯烷酮微纳级超细纤维膜层构成。
优选的方案，所述携香物掺杂聚乙烯吡咯烷酮微纳级超细纤维膜层由携香物与聚乙烯吡咯烷酮的通过静电纺丝制成。
较优选的方案，所述携香物掺杂聚乙烯吡咯烷酮微纳级超细纤维中聚乙烯吡咯烷酮与携香物的质量百分比组成为90～50％:10～50％。携香物的比例不宜过高或过低，比例过高会影响纺丝效果，比例过低达不到较好的致香效果。
较优选的方案，所述聚乙烯吡咯烷酮包括聚乙烯吡咯烷酮K30、聚乙烯吡咯烷酮K60、聚乙烯吡咯烷酮K90中至少一种。优选分子量适宜的聚乙烯吡咯烷酮，有利于通过静电纺丝获得级超细纤维。
较优选的方案，所述携香物包括薄荷成分(购买于山东西亚化学工业有限公司)或/和含薄荷成分的环糊精包裹物(购买与山东滨州智源生物科技有限公司)。
较优选的方案，所述薄荷成分包括薄荷酮和/或薄荷醇；最优选的薄荷成分由薄荷醇和薄荷酮按质量百分比30～70％:70～30％组成。
较优选的方案，所述环糊精包括α环糊精、β环糊精、r-环糊精中至少一种。
较优选的方案，所述携香物为薄荷成分时，聚乙烯吡咯烷酮与薄荷成分的质量百分比组成为70～50％:30～50％。
较优选的方案，所述携香物为含薄荷成分的环糊精包裹物时，聚乙烯吡咯烷酮与含薄荷成分的环糊精包裹物的质量百分比组成为90～70％:10～30％。
优选的方案，所述携香物掺杂聚乙烯吡咯烷酮微纳级超细纤维直径为100nm～1.5μm；优选为120～1000nm；进一步优选为200～800nm。通过静电纺丝可以获得尺寸小比表面积大的电纺丝，可以通过其高比表面积对烟气中苯酚具有良好的物理吸附性能，同时可以使聚乙烯吡咯烷酮暴露更多的活性官能团，提高对烟气有害成分苯酚的化学吸附，从而宏观上显著降低卷烟主流烟气中苯酚的释放量。理论上来说，超细纤维更细具有更高的比表面积，对卷烟烟气中苯酚的化学吸附和物理吸附作用具有明显的增强，可以达到更好的吸附效果。但是超细纤维比表面增高，对烟气中其他组分物理吸附明显偏高，也不利于感官品质的提高。
本发明还提供了一种具有携香及选择性降低烟气苯酚含量功能的超细纤维功能化纤维素成型纸的制备方法，该方法是以含聚乙烯吡咯烷酮和携香物的溶液为纺丝液，纤维素成型纸为接收体，通过静电纺丝工艺进行纺丝，即得。
优选的方案，所述纺丝液中聚乙烯吡咯烷酮和携香物的总质量百分比浓度为5～35％。
较优选的方案，所述纺丝液中溶剂为水和/或乙醇。
较优选的方案，所述携香物为薄荷成分时，所述纺丝液中聚乙烯吡咯烷酮和携香物的质量百分比浓度为15～35％。
较优选的方案，所述携香物为含薄荷成分的环糊精包裹物时，所述纺丝液中聚乙烯吡咯烷酮和含薄荷成分的环糊精包裹物的质量百分比浓度为5～30％。
较优选的方案，所述纺丝液通过以下方法制备得到：将聚乙烯吡咯烷酮与携香物及溶剂混合后，置于30～60℃温度下，搅拌1.0h～6.0h，即得。优选的温度为45～55℃。优选的搅拌时间为4.0h～5.0h。在优选的温度范围内有利于聚乙烯吡咯烷酮与携香物的充分溶解分散，有利于聚乙烯吡咯烷酮与携香物复合。
较优选的方案，所述静电纺丝工艺条件为：电纺电压5～35KV，喷丝头喷出纺丝液速率为1.5～6.0ml/h，接收体与喷丝头距离为5～20cm。
本发明还提供了一种具有携香及选择性降低烟气苯酚含量功能的超细纤维功能化纤维素成型纸的应用，将其应用于制备卷烟沟槽滤棒。
优选的方案，将超细纤维功能化纤维素成型纸应用于制备具有携香功能及选择性降低烟气苯酚含量，而几乎不降低焦油量的功能卷烟沟槽滤棒。
本发明的纤维素成型纸采用本领域常规的纤维素成型纸，一般定量为80±1g/m2，长度为4800±20米/卷。
本发明的纤维素成型纸上携香物掺杂聚乙烯吡咯烷酮微纳级超细纤维的喷覆量可以根据需要进行选择，没有特殊限制。一般喷覆量为0.5～2g/m2。
本发明的具有携香及选择性降低烟气苯酚含量功能的超细纤维功能化纤维素成型纸先通过常规工艺制备成沟槽槽型，再和滤棒丝束基材制成沟槽滤棒。
本发明的具有携香及选择性降低烟气苯酚含量功能的超细纤维功能化纤维素成型纸一般单面喷覆有超细纤维，将其通过滤棒成型机进行沟槽滤棒成型时使有超细纤维膜层朝向丝束。
本发明技术方案采用聚乙烯吡咯烷酮材料作为纺丝基体材料，相对其他高分子材料具有以下明显的优势：1)聚乙烯吡咯烷酮溶解性好，可以采用水或常见的乙醇等作为纺丝溶液溶剂，相对现有的丙酮等有机溶剂，具有低成本、环保等优势；2)聚乙烯吡咯烷酮具有可以化学键合苯酚的活性官能团，从而可以化学吸附苯酚，特别是通过静电纺丝后生成微纳米级纤维后，比表面增大，活性官能团暴露更多，具有对苯酚吸附选择性高及能力强等特点，而一般的高分子材料通过静电纺丝生成微纳米级纤维，对烟气中成分仅仅存在物理吸附，吸附能力很弱；3)聚乙烯吡咯烷酮对有机携香物具有较好的相容性，将有机致香物均匀分散，且进行吸附和包裹，是致香物良好的载体，使香气物质的保留能力和释放能力得到有效保障，实现稳定、持久释放致香物质，改善卷烟感官品质。
本发明技术方案提出的超细纤维功能化纤维素成型纸在吸附苯酚方面为化学吸附和物理吸附的协同效果，静电纺丝制成的超细纤维功能化纤维素成型纸利用其高比表面积和三维网络孔结构的聚乙烯吡咯烷酮微纳米纤维膜层进行物理吸附烟气中苯酚，提高烟气中苯酚在聚乙烯吡咯烷酮微纳米级纤维附近的富集，从而更有利于聚乙烯吡咯烷酮与烟气中苯酚分子上的羟基发生氢键吸附，从而大大提高对烟气中苯酚的吸附效率。
本发明通过静电纺丝在纤维素成型纸表面制备聚乙烯吡咯烷酮微纳米纤维膜层，其具有丰富的孔结构，比表面积大。
本发明的静电纺丝工艺可以借鉴现有常规的静电纺丝装置实现。静电纺丝装置主要包括连有喷丝头的储液装置、高压电源及接收装置。所述的储液装置相连有若干组喷丝头，其中，每组喷丝头为15～25个，一组喷丝头为一个回路，所述喷丝头在各自的回路中匀速转动。静电纺丝的具体操作为：将配制的纺丝液置于储液装置中，调节电纺电压5～35KV，将储液装置中的纺丝液通过微量泵连续供给储液装置相连的喷丝头；所述纺丝液通过喷丝头以1.5～6.0ml/h的速度喷向距离喷丝头5～20cm，且连续移动的接收丝束基材，在丝束表面形成具有携香的超细纤维膜层，即得到携香超细纤维膜功能化丝束。
相对现有技术，本发明的技术方案带来的有益技术效果：
本发明通过静电纺丝技术将制得的具有携香及选择性降低烟气苯酚含量功能的超细纤维均匀喷覆在纤维素成型纸表面，获得的功能纤维素成型纸具有超薄且厚度均匀的具有携香的超细纤维膜，而超细纤维膜具有特殊的孔系结构，结合电纺物聚乙烯吡咯烷酮的化学性质，对烟气中的苯酚具有特殊的选择性吸附效果，将喷覆了超细纤维膜的功能纤维素成型纸用于制备沟槽滤棒，能有效选择性降低卷烟主流烟气中苯酚释放量，而不降低烟气焦油含量，且能均匀释放薄荷香味。
本发明提供的具有携香及选择性降低烟气苯酚含量功能的超细纤维功能化纤维素成型纸的制备方法绿色环保，安全可控，适于规模化生产。
本发明的具有携香及选择性降低烟气苯酚含量功能的超细纤维功能化纤维素成型纸与普通纤维素成型纸制得的沟槽滤棒对照样相比，烟气有害成分苯酚可降低15～40％，而烟气焦油基本没有明显变化，凸显对烟气苯酚的选择性降低作用，且赋予烟气独特的香味。
附图说明
图1为两种不同卷烟烟气中薄荷释放的逐口分析。
图2为本发明实施例4制备得到的具有携香及选择性降低烟气苯酚含量功能的超细纤维功能化纤维素成型纸的SEM图。
具体实施方式
以下实施例是对本发明的进一步说明，而不是限制本发明的保护范围。
实施例1
电纺具有携香超细纤维功能纤维素成型纸的制备
电纺在一电纺室内进行。将薄荷醇与薄荷酮以质量比为30:70混合成薄荷物质，再将聚乙烯吡咯烷酮K30与薄荷物质以质量比为70：30混合成可纺物，再将可纺物与溶剂乙醇以质量比为15:85混合，在50℃恒温水浴下连续搅拌5h得到均匀可纺溶液，置于储料罐中，通过微量泵以每个喷头4mL/h的速度向80个电纺喷头进行料液供给，电纺电压为15KV，喷头与纸基之间距离为10cm，电纺环境温度为28℃，每组电纺喷头为20个喷头，每组喷头形成一个回路，每组喷头在回路中连续匀速转动，以使得电纺丝在接收基材上均匀。电纺室一端连续通入空气，另一端将混有溶剂的空气从电纺室排出后进行溶剂回收。以纤维素纸为基体接收具有携香的聚乙烯吡咯烷酮超细纤维，在纤维素纸上制备出直径约780nm的具有携香的超细纤维，超细纤维在纤维素纸质基材上的喷覆量约为0.8g/m2.。
功能纤维素纸滤棒及卷烟制备与烟气分析：
将具有携香超细纤维功能纤维素成型纸在滤棒成型机上替代原有的纤维素纸进行滤棒成型，然后在卷烟机上进行试制卷烟卷接。将对照样和试制样进行卷烟烟气常规分析和有害分析，卷烟烟气焦油释放量和有害成分苯酚的释放量见表1所示，烟气评析具有持续的薄荷香味，薄荷释放能力稳定。
实施例2
电纺具有携香超细纤维功能纤维素成型纸的制备
电纺在实施例1中的电纺室进行。纺丝设备与实施例1相同。
将薄荷醇与薄荷酮以质量比为40:60混合成薄荷物质，再将聚乙烯吡咯烷酮K60与薄荷物质以质量比为70：30混合成可纺物，再将可纺物与溶剂乙醇以质量比为15:85混合，在50℃恒温水浴下连续搅拌5h得到均匀可纺溶液，在室温下，使用20KV电压和10cm接收距离，纺丝液推进速度3ml/h，在纤维素纸上制备出直径约610nm的具有携香的超细纤维，超细纤维在纤维素纸质基材上的喷覆量约为1.0g/m2.。
功能纤维素纸滤棒及卷烟制备与烟气分析：
将具有携香超细纤维功能纤维素成型纸在滤棒成型机上替代原有的纤维素纸进行滤棒成型，然后在卷烟机上进行试制卷烟卷接。将对照样和试制样进行卷烟烟气常规分析和有害分析，卷烟烟气焦油释放量和有害成分苯酚的释放量见表1所示，烟气评析具有持续的薄荷香味，薄荷释放能力稳定。
实施例3
电纺具有携香超细纤维功能纤维素成型纸的制备
电纺在实施例1中的电纺室进行。纺丝设备与实施例1相同。
将薄荷醇与薄荷酮以质量比为50:50混合成薄荷物质，再将聚乙烯吡咯烷酮K90与薄荷物质以质量比为60：40混合成可纺物，再将可纺物与溶剂乙醇以质量比为20:80混合，在50℃恒温水浴下连续搅拌5h得到均匀可纺溶液，在室温下，使用25KV电压和15cm接收距离，纺丝液推进速度3.5ml/h，在纤维素纸上制备出直径约700nm的具有携香的超细纤维，超细纤维在纤维素纸质基材上的喷覆量约为1.2g/m2.。
功能纤维素纸滤棒及卷烟制备与烟气分析：
将具有携香超细纤维功能纤维素成型纸在滤棒成型机上替代原有的纤维素纸进行滤棒成型，然后在卷烟机上进行试制卷烟卷接。将对照样和试制样进行卷烟烟气常规分析和有害分析，卷烟烟气焦油释放量和有害成分苯酚的释放量见表1所示，烟气评析具有持续的薄荷香味，薄荷释放能力稳定。
实施例4
电纺具有携香超细纤维功能纤维素成型纸的制备
电纺在实施例1中的电纺室进行。纺丝设备与实施例1相同。
将聚乙烯吡咯烷酮K60与包覆有薄荷物质的α环糊精以质量比为90：10混合成可纺物，再将可纺物与溶剂水以质量比为5:95混合，在50℃恒温水浴下连续搅拌5h得到均匀可纺溶液，在室温下，使用30KV电压和15cm接收距离，纺丝液推进速度23ml/h，在纤维素纸上制备出直径约380nm的具有携香的超细纤维，超细纤维在纤维素纸质基材上的喷覆量约为1.0g/m2.。
功能纤维素纸滤棒及卷烟制备与烟气分析：
将具有携香超细纤维功能纤维素成型纸在滤棒成型机上替代原有的纤维素纸进行滤棒成型，然后在卷烟机上进行试制卷烟卷接。将对照样和试制样进行卷烟烟气常规分析和有害分析，卷烟烟气焦油释放量和有害成分苯酚的释放量见表1所示，烟气评析具有持续的薄荷香味，薄荷释放能力稳定。
实施例5
电纺具有携香超细纤维功能纤维素成型纸的制备
电纺在实施例1中的电纺室进行。纺丝设备与实施例1相同。
将聚乙烯吡咯烷酮K90与包覆有薄荷物质的β环糊精以质量比为80：20混合成可纺物，再将可纺物与溶剂水以质量比为10:90混合，在50℃恒温水浴下连续搅拌5h得到均匀可纺溶液，在室温下，使用25KV电压和10cm接收距离，纺丝液推进速度4ml/h，在纤维素纸上制备出直径约800nm的具有携香的超细纤维，超细纤维在纤维素纸质基材上的喷覆量约为0.8g/m2.。
功能纤维素纸滤棒及卷烟制备与烟气分析：
将具有携香超细纤维功能纤维素成型纸在滤棒成型机上替代原有的纤维素纸进行滤棒成型，然后在卷烟机上进行试制卷烟卷接。将对照样和试制样进行卷烟烟气常规分析和有害分析，卷烟烟气焦油释放量和有害成分苯酚的释放量见表1所示，烟气评析具有持续的薄荷香味，薄荷释放能力稳定。
实施例6
电纺具有携香超细纤维功能纤维素成型纸的制备
电纺在实施例1中的电纺室进行。纺丝设备与实施例1相同。
将聚乙烯吡咯烷酮K90与包覆薄荷的r-环糊精以质量比为85：15混合成可纺物，再将可纺物与溶剂水以质量比为15:85混合，在55℃恒温水浴下连续搅拌6h得到均匀可纺溶液，在室温下，使用20KV电压和10cm接收距离，纺丝液推进速度3ml/h，在纤维素纸上制备出直径约750nm的具有携香的超细纤维，超细纤维在纤维素纸质基材上的喷覆量约为1.2g/m2.。
功能纤维素纸滤棒及卷烟制备与烟气分析：
将具有携香超细纤维功能纤维素成型纸在滤棒成型机上替代原有的纤维素纸进行滤棒成型，然后在卷烟机上进行试制卷烟卷接。将对照样和试制样进行卷烟烟气常规分析和有害分析，卷烟烟气焦油释放量和有害成分苯酚的释放量见表1所示，烟气评析薄荷的释放量略低于实施例1～实施例5，但薄荷释放能力稳定。
对比实施例1
电纺具有携香超细纤维功能纤维素成型纸的制备
电纺在实施例1中的电纺室进行。纺丝设备与实施例1相同。
将薄荷醇与薄荷酮以质量比为40:60混合成薄荷物质，再将聚乙烯醇PVA与薄荷物质以质量比为70：30混合成可纺物，再将可纺物与溶剂乙醇以质量比为15:85混合，在50℃恒温水浴下连续搅拌5h得到均匀可纺溶液，在室温下，使用22KV电压和10cm接收距离，纺丝液推进速度3ml/h，在纤维素纸上制备出直径约590nm的具有携香的超细纤维，超细纤维在纤维素纸质基材上的喷覆量约为1.0g/m2.
功能纤维素纸滤棒及卷烟制备与烟气分析：
将具有携香超细纤维功能纤维素成型纸在滤棒成型机上替代原有的纤维素纸进行滤棒成型，然后在卷烟机上进行试制卷烟卷接。将对照样和试制样进行卷烟烟气常规分析和有害分析，卷烟烟气焦油释放量和有害成分苯酚的释放量见表1所示，静电纺PVA对烟气焦油没有明显影响，且对烟气苯酚的释放量没有明显降低效果，究其原因可能是因为材料PVA分子不如材料PVP具有能与烟气苯酚发生化学反应的基团，PVA超细纤维对烟气苯酚的截留仅仅是因为超细纤维小尺寸效应对烟气苯酚的物理吸附作用。烟气评析具有持续的薄荷香味，薄荷香味释放能力稳定。
对比实施例2
将薄荷醇与薄荷酮以质量比为40:60混合成薄荷物质，再将聚乙烯吡咯烷酮与薄荷物质以质量比为70：30混合成可纺物，再将可纺物与溶剂乙醇以质量比为15:85混合，在50℃恒温水浴下连续搅拌5h得到均匀可纺溶液，将此溶液均匀涂布在纤维素成型纸上，将成型纸烘干，聚乙烯吡咯烷酮和薄荷在成型纸上的喷洒量3g/m2，在滤棒成型机上替代原有的纤维素成型纸进行滤棒成型，然后在卷烟机上进行试制卷烟卷接。将对照样和试制样进行卷烟烟气常规分析和有害分析，卷烟烟气焦油释放量和有害成分苯酚的释放量见表1所示，聚乙烯吡咯烷酮以溶液状态喷洒在成型纸上，对烟气焦油没有显著的影响，对烟气苯酚具有降低作用，苯酚释放量降低约为14％，说明筛选的聚乙烯吡咯烷酮是一种对烟气苯酚具有明显的物理和化学吸附作用的材料，但是与实施例1～实施例6相比，尽管在成型纸上的喷洒负载量远高于前面实施例，达到3g/m2，但是对烟气苯酚的截留效果远不如实施例1～实施例6，这说明聚乙烯吡咯烷酮以液态形式负载在纤维素成型纸上，对烟气苯酚的降低作用可能主要是PVP与苯酚的化学吸附，而没有类似超细纤维大比表面积、小尺寸效应的高的物理吸附作用。
表1实施例1～6及对比实施例1和2中卷烟烟气焦油释放量和有害成分苯酚的释放量
Figure BDA0001858236300000111
对比实施例3
将薄荷醇与薄荷酮以质量比为40:60混合成薄荷物质，再将聚乙烯吡咯烷酮与薄荷物质以质量比为70：30混合成可纺物，再将可纺物与溶剂乙醇以质量比为15:85混合，在50℃恒温水浴下连续搅拌5h得到均匀可纺溶液，将此溶液均匀涂布在纤维素成型纸上，将成型纸烘干，聚乙烯吡咯烷酮和薄荷在成型纸上的喷洒量1g/m2，在滤棒成型机上替代原有的纤维素成型纸进行滤棒成型，然后在卷烟机上进行试制卷烟卷接。将实施例2静电纺PVP+薄荷纤维素纸(纺丝量1.0g/m2)和涂布纤维素纸(涂布量1g/m2)制成嘴棒、卷烟，敞放在实验室内，分析检测烟气逐口薄荷释放量，分析两种卷烟烟气中薄荷逐口释放的稳定性与均匀性，结果见图1所示。由图1可知，将薄荷与PVP混合制备成可纺溶液后，在纤维素纸上静电纺丝，制备成卷烟，每口烟气薄荷的释放量均高于涂布方式的卷烟，静电纺丝卷烟第一口烟气到第三口烟气中薄荷的释放量显著增加，在后续的四口抽吸中烟气薄荷的释放量比较平稳表现出较好的稳定性。

Claims (21)

1.一种具有携香及选择性降低烟气苯酚含量功能的超细纤维功能化纤维素成型纸，其特征在于：由纤维素成型纸及其表面的携香物掺杂聚乙烯吡咯烷酮微纳级超细纤维膜层构成。
2.根据权利要求1所述的一种具有携香及选择性降低烟气苯酚含量功能的超细纤维功能化纤维素成型纸，其特征在于：所述携香物掺杂聚乙烯吡咯烷酮微纳级超细纤维膜层由携香物与聚乙烯吡咯烷酮的通过静电纺丝制成。
3.根据权利要求2所述的一种具有携香及选择性降低烟气苯酚含量功能的超细纤维功能化纤维素成型纸，其特征在于：所述携香物掺杂聚乙烯吡咯烷酮微纳级超细纤维中聚乙烯吡咯烷酮与携香物的质量百分比组成为90～50％:10～50％。
4.根据权利要求3所述的一种具有携香及选择性降低烟气苯酚含量功能的超细纤维功能化纤维素成型纸，其特征在于：所述聚乙烯吡咯烷酮包括聚乙烯吡咯烷酮K30、聚乙烯吡咯烷酮K60、聚乙烯吡咯烷酮K90中至少一种。
5.根据权利要求3所述的一种具有携香及选择性降低烟气苯酚含量功能的超细纤维功能化纤维素成型纸，其特征在于：所述携香物包括薄荷成分或/和含薄荷成分的环糊精包裹物。
6.根据权利要求5所述的一种具有携香及选择性降低烟气苯酚含量功能的超细纤维功能化纤维素成型纸，其特征在于：
所述薄荷成分包括薄荷酮和/或薄荷醇；
所述环糊精包括α环糊精、β环糊精、r-环糊精中至少一种。
7.根据权利要求6所述的一种具有携香及选择性降低烟气苯酚含量功能的超细纤维功能化纤维素成型纸，其特征在于：所述薄荷成分由薄荷醇和薄荷酮按质量百分比30～70％:70～30％组成。
8.根据权利要求2～7任一项所述的一种具有携香及选择性降低烟气苯酚含量功能的超细纤维功能化纤维素成型纸，其特征在于：所述携香物为薄荷成分时，聚乙烯吡咯烷酮与薄荷成分的质量百分比组成为70～50％:30～50％；所述携香物为含薄荷成分的环糊精包裹物时，聚乙烯吡咯烷酮与含薄荷成分的环糊精包裹物的质量百分比组成为90～70％:10～30％。
9.根据权利要求1～7任一项所述的一种具有携香及选择性降低烟气苯酚含量功能的超细纤维功能化纤维素成型纸，其特征在于：所述携香物掺杂聚乙烯吡咯烷酮微纳级超细纤维的直径为100nm～1.5μm。
10.根据权利要求9所述的一种具有携香及选择性降低烟气苯酚含量功能的超细纤维功能化纤维素成型纸，其特征在于：所述携香物掺杂聚乙烯吡咯烷酮微纳级超细纤维的直径为120～1000nm。
11.根据权利要求10所述的一种具有携香及选择性降低烟气苯酚含量功能的超细纤维功能化纤维素成型纸，其特征在于：所述携香物掺杂聚乙烯吡咯烷酮微纳级超细纤维的直径为200～800nm。
12.根据权利要求1所述的一种具有携香及选择性降低烟气苯酚含量功能的超细纤维功能化纤维素成型纸，其特征在于：携香物掺杂聚乙烯吡咯烷酮微纳级超细纤维在纤维素纸质基材表面的量为0.5～2g/m2。
13.权利要求1～12任一项所述的一种具有携香及选择性降低烟气苯酚含量功能的超细纤维功能化纤维素成型纸的制备方法，其特征在于：以含聚乙烯吡咯烷酮和携香物的溶液为纺丝液，纤维素成型纸为接收体，通过静电纺丝工艺进行纺丝，即得。
14.根据权利要求13所述的一种具有携香及选择性降低烟气苯酚含量功能的超细纤维功能化纤维素成型纸的制备方法，其特征在于：所述纺丝液中聚乙烯吡咯烷酮和携香物的总质量百分比浓度为5～35％。
15.根据权利要求13所述的一种具有携香及选择性降低烟气苯酚含量功能的超细纤维功能化纤维素成型纸的制备方法，其特征在于：所述纺丝液中溶剂为水和/或乙醇。
16.根据权利要求14所述的一种具有携香及选择性降低烟气苯酚含量功能的超细纤维功能化纤维素成型纸的制备方法，其特征在于：所述携香物为薄荷成分时，所述纺丝液中聚乙烯吡咯烷酮和携香物的质量百分比浓度为15～35％；
所述携香物为含薄荷成分的环糊精包裹物时，所述纺丝液中聚乙烯吡咯烷酮和含薄荷成分的环糊精包裹物的质量百分比浓度为5～30％。
17.根据权利要求13～16任一项所述的一种具有携香及选择性降低烟气苯酚含量功能的超细纤维功能化纤维素成型纸的制备方法，其特征在于：所述纺丝液通过以下方法制备得到：将聚乙烯吡咯烷酮与携香物及溶剂混合后，置于30～60℃温度下，搅拌1.0h～6.0h，即得。
18.根据权利要求17所述的一种具有携香及选择性降低烟气苯酚含量功能的超细纤维功能化纤维素成型纸的制备方法，其特征在于：将聚乙烯吡咯烷酮与携香物及溶剂混合后，置于45～55℃温度下，搅拌4.0h～5.0h。
19.根据权利要求13所述的一种具有携香及选择性降低烟气苯酚含量功能的超细纤维功能化纤维素成型纸的制备方法，其特征在于：所述静电纺丝工艺条件为：电纺电压5～35KV，喷丝头喷出纺丝液速率为1.5～6.0ml/h，接收体与喷丝头距离为5～20cm。
20.权利要求1～12任一项所述的一种具有携香及选择性降低烟气苯酚含量功能的超细纤维功能化纤维素成型纸的应用，其特征在于：应用于制备卷烟沟槽滤棒。
21.根据权利要求20所述的一种具有携香及选择性降低烟气苯酚含量功能的超细纤维功能化纤维素成型纸的应用，其特征在于：应用于制备具有致香功能及选择性降低烟气苯酚含量功能卷烟沟槽滤棒。
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101390657A (zh) * 2007-09-21 2009-03-25 武汉烟草(集团)有限公司 缓释薄荷的烟用滤嘴棒及其生产工艺
CN102409484A (zh) * 2011-08-30 2012-04-11 嘉兴学院 一种改性聚乙烯吡咯烷酮/醋酸纤维素纳米纤维膜的制备方法
CN103625089A (zh) * 2013-11-18 2014-03-12 湖南中烟工业有限责任公司 纳米纤维膜改性纤维素成型纸的制备方法及其应用
CN103628253A (zh) * 2013-11-18 2014-03-12 湖南中烟工业有限责任公司 一种滤棒用功能化丝束的制备方法及其应用
CN108576922A (zh) * 2018-03-21 2018-09-28 云南中烟工业有限责任公司 一种降低烟气中苯酚释放量的复配添加剂及其制备方法和应用

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101390657A (zh) * 2007-09-21 2009-03-25 武汉烟草(集团)有限公司 缓释薄荷的烟用滤嘴棒及其生产工艺
CN102409484A (zh) * 2011-08-30 2012-04-11 嘉兴学院 一种改性聚乙烯吡咯烷酮/醋酸纤维素纳米纤维膜的制备方法
CN103625089A (zh) * 2013-11-18 2014-03-12 湖南中烟工业有限责任公司 纳米纤维膜改性纤维素成型纸的制备方法及其应用
CN103628253A (zh) * 2013-11-18 2014-03-12 湖南中烟工业有限责任公司 一种滤棒用功能化丝束的制备方法及其应用
CN108576922A (zh) * 2018-03-21 2018-09-28 云南中烟工业有限责任公司 一种降低烟气中苯酚释放量的复配添加剂及其制备方法和应用

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