KR100543127B1 - Complex adsorbing agent and preparation method of the same - Google Patents

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Abstract

본 발명은 복합흡착제 및 이의 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 하기 화학식 3의 폴리[1,3-비스(실세스퀴옥시프로필)티오카바마이드]의 유기실리콘 고분자층이 담지체에 도포된 복합흡착제 및 이의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a composite adsorbent and a method for preparing the same, and more particularly, an organosilicon polymer layer of poly [1,3-bis (silsesquioxypropyl) thiocarbide] of formula 3 is applied to a support body. It relates to a composite adsorbent and a method for producing the same.

[O0.15Si(CH2)3NHC(S)NH(CH2)3Si1.5 ]n [O 0.15 Si (CH 2 ) 3 NHC (S) NH (CH 2 ) 3 Si 1.5 ] n

(상기 식에서,(Wherein

n은 중합도로서 2 내지 1500 이다.)n is 2 to 1500 as the degree of polymerization.)

본 발명의 복합흡착제는 타르, 니코틴, 포름알데히드, 시안화수소, 아세톤, 벤조피렌 등과 같은 발암물질에 대한 흡착력이 우수하므로 이 복합흡착제를 포함하는 필터는 담배필터로 바람직하게 사용될 수 있다.The composite adsorbent of the present invention has excellent adsorptivity to carcinogens such as tar, nicotine, formaldehyde, hydrogen cyanide, acetone, benzopyrene, and the like, and the filter including the composite adsorbent may be preferably used as a tobacco filter.

3-아미노프로필트리알킬실란, N,N'-비스(3-트리알콕시실릴프로필)티오카바마이드, N,N'-비스(3-트리알킬실릴프로필)티오카바마이드, 폴리[1,3-비스(실세스퀴옥시프로필)티오카바마이드], 담배필터 3-aminopropyltrialkylsilane, N, N'-bis (3-trialkoxysilylpropyl) thiocarbamide, N, N'-bis (3-trialkylsilylpropyl) thiocarbamide, poly [1,3- Bis (silsesquioxypropyl) thiocarbamide], tobacco filter

Description

복합흡착제 및 이의 제조방법{COMPLEX ADSORBING AGENT AND PREPARATION METHOD OF THE SAME}COMPOSITE ADDRESS AND MANUFACTURING METHOD THEREOF {COMPLEX ADSORBING AGENT AND PREPARATION METHOD OF THE SAME}

[발명이 속하는 기술분야][TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION]

본 발명은 복합흡착제 및 이의 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 타르, 니코틴, 포름알데히드, 시안화수소, 아세톤, 벤조피렌 등과 같은 발암물질에 대한 흡착력이 우수한 복합흡착제 및 이의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a composite adsorbent and a method for preparing the same, and more particularly, to a composite adsorbent having excellent adsorptive power to carcinogens such as tar, nicotine, formaldehyde, hydrogen cyanide, acetone, benzopyrene, and the like.

[종래기술][Private Technology]

담배연기 중 유해성분으로 분류되는 증기상이나 가스상 물질을 제거 감소시키는 것을 목적으로 하는 효과적인 흡착특성을 갖는 담배필터용 복합흡착제의 제조방법에 관한 것이다. The present invention relates to a method for manufacturing a composite filter adsorbent for tobacco filters having an effective adsorption characteristic for the purpose of removing and reducing vapor and gaseous substances classified as harmful components in tobacco smoke.

담배연기 성분은 일산화탄소나 시안화수소와 같은 가스상 물질과 아크로레인, 아세트알데히드, 포름알데히드, 아세트니트릴 등과 같은 증기상 물질, 그리고 니코틴이나 타르와 같은 담배 고유의 향을 가지고 있는 다환상 방향족 탄화수소 등의 입자상 물질로 구분할 수 가 있는데, 이들은 각 성분군에 따라 제거하거나 감소시키는 방법이 다르다.Tobacco smoke consists of particulates such as gaseous substances such as carbon monoxide and hydrogen cyanide, vaporous substances such as acrolein, acetaldehyde, formaldehyde and acetonitrile, and polycyclic aromatic hydrocarbons with the inherent flavor of tobacco such as nicotine or tar. They can be classified as substances, which differ in their removal or reduction depending on their component groups.

지금까지 보고된 방법으로는 입자상 물질들은 섬유상 필터에 의한 여과나 공기희석 방법이 효과적이고, 증기상이나 가스상 물질들은 공기희석이나 확산 흡착방법이 효과적인 것으로 알려져 있다. 종래의 섬유상 필터는 니코틴이나 타르 등의 여과를 목적으로 사용하는데, 이의 여과율은 약 20 내지 40 % 정도이며 흡연시 니코틴이나 타르에 의한 담배 고유의 강한 향이 여전히 잔류하게 된다. 뿐만 아니라 이들 유해성분들이 실내에 비산 잔류하게 되어 실내의 변색이나 불쾌감의 원인이 되기도 한다.As far as is reported, particulate matters are known to be filtered by fibrous filters or air dilution methods, and vapor or gaseous substances are known to be effective by air dilution or diffusion adsorption methods. Conventional fibrous filters are used for the purpose of filtration of nicotine, tar and the like, its filtration rate is about 20 to 40% and there is still a strong smell inherent in tobacco by nicotine or tar when smoking. In addition, these harmful components are scattered in the room may cause discoloration or discomfort in the room.

한편, 가스상 또는 증기상 성분을 제거 또는 감소시키기 위해서는 섬유상 필터와 더불어 선택적 흡착능을 지니는 흡착제를 첨가하여 사용하고 있는데, 이들 흡착제의 종류나 첨가방법에 따라 연기성분중의 유해성분들을 선택적으로 다소 제거할 수 있다.On the other hand, in order to remove or reduce gaseous or vaporous components, an adsorbent having selective adsorption capacity is used in addition to a fibrous filter. Depending on the type or method of adding these adsorbents, some harmful components in the smoke components may be selectively removed. Can be.

현재까지 담배의 유해성분 제거 혹은 감소를 목적으로 담배필터에 첨가되는 흡착제로는 야자각, 참나무, 소나무 등의 식물성 원료나 갈탄을 원료로 하여 제조한 소수성 활성탄과 광물성 흡착제인 친수성 제올라이트, 이들 두 물질을 적절한 방법으로 결합시킨 복합 흡착제 등이 알려져 있다. 활성탄은 미세동공이 발달되어 비표면적이 매우 크고, 비극성 분자에 대한 흡착력이 강하여 배기가스 제거, 냄새제거 및 탈색 효과가 우수한 반면, 제올라이트는 3 내지 10 Å 정도의 세공직경을 갖는 친수성 흡착제로서 일산화탄소, 이산화탄소 및 수분흡착특성이 강한 특성을 갖는다.To date, the adsorbents added to tobacco filters for the purpose of removing or reducing harmful substances in tobacco are hydrophobic activated carbons made from vegetable raw materials such as palm shells, oaks and pines or lignite and hydrophilic zeolites which are mineral adsorbents. The complex adsorbent etc. which couple | bonded with the appropriate method are known. Activated carbon has a very large specific surface area due to the development of micropores and strong adsorption power to nonpolar molecules, which is excellent in exhaust gas removal, odor removal, and decolorization, while zeolite is a hydrophilic adsorbent having a pore diameter of about 3 to 10 Å. Carbon dioxide and moisture adsorption characteristics are strong.

종래의 담배필터용으로 사용되고 있는 흡착제로는 활성탄 또는 활성탄과 제 올라이트의 복합체를 채택하여, 미세한 활성탄 입자형태로 섬유상 필터에 침적시킨 후 단일 혹은 이중필터로 사용하거나 비교적 입자크기가 큰 형태로 가공하여 섬유상 필터사이에 위치하도록 하는 3중 필터 형태로 사용하고 있다. Adsorbents used in conventional tobacco filters are activated carbon or a composite of activated carbon and zeolite, and are deposited in a fibrous filter in the form of fine activated carbon particles, and then used as a single or double filter or processed into a relatively large particle size. It is used in the form of a triple filter which is located between the fibrous filters.

일본특개 소59-69146호, 일본특개 평4-04039호, 대한민국특허 제0131709호 및 대한민국특허 제0193377호 등에 의하면 상기 두 물질의 흡착특성을 상호 보완할 목적으로 여러 가지 무기 및 유기결합제를 사용하여 두 물질을 혼합한 복합 흡착제 제조방법이 기재되어 있다. 그러나 활성탄과 제올라이트는 물성이 상이하고 무기 및 유기결합제에 의한 활성탄과 제올라이트의 기공폐쇄로 인하여 분자체 효과에 의한 친유성 및 친수성 흡착능을 저하시키는 문제점이 있다.According to Japanese Patent Laid-Open No. 59-69146, Japanese Patent Laid-Open No. 4-04039, Korean Patent No. 031709, and Korean Patent No. 0193377, various inorganic and organic binders are used for the purpose of complementing the adsorption characteristics of the two materials. A method for preparing a composite adsorbent in which two materials are mixed is described. However, activated carbon and zeolite have different physical properties, and due to pore closure of activated carbon and zeolite by inorganic and organic binders, there is a problem of lowering lipophilic and hydrophilic adsorption capacity due to molecular sieve effect.

담배의 특정 유해성분을 보다 효과적으로 감소 혹은 제거할 목적으로 많은 종류의 첨가제가 필터에 적용되고 있다. Many types of additives have been applied to filters to reduce or eliminate certain harmful components of tobacco more effectively.

독일특허 제1300854호 및 독일특허 제4320348호, 일본특개 평5-23159호에 의하면 유기산 혹은 이들의 에스테르 화합물을 필터첨가제로 사용하여 니코틴의 감소를 이룰 수 있다고 알려져 있고, 일본특개 소50-125100호, 소51-32799호, 및 독일특허 제2527234호에 의하면 고리상 덱스트린을 섬유상 필터에 직접 첨가하거나 과립형태로 필터당 30 내지 80 mg 첨가하면 니코틴 흡착능이 우수하다고 알려져 있지만, 다른 유해성분의 제거효과는 알려져 있지 않다.According to German Patent No. 1300854, German Patent No. 4320348, and Japanese Patent Laid-Open No. Hei 5-23159, it is known that nicotine can be reduced by using an organic acid or an ester compound thereof as a filter additive, and Japanese Patent Application Laid-Open No. 50-125100. , SO 51-32799, and German Patent No. 2527234, it is known that the addition of cyclic dextrin directly to the fibrous filter or the addition of 30 to 80 mg per filter in the form of granules provides excellent nicotine adsorption capacity, but removes other harmful components. Is not known.

미국특허 제5,409,021호에는 이중 혹은 3중 필터에 리그닌을 필터중량의 20 내지 50 %로서 22 내지 66 mg 첨가하면 상대적으로 니코틴, 벤조피렌, 일산화탄소, 금속 및 니트로아민을 선택적으로 감소시킬 수 있다고 알려져 있다.U.S. Patent No. 5,409,021 discloses that the addition of 22 to 66 mg of lignin as a 20 to 50% of the filter weight to a double or triple filter can relatively reduce nicotine, benzopyrene, carbon monoxide, metals and nitroamines.

유럽특허공개 0246330호에서는 활성화된 셀룰로오스 분말 등을 필터중량의 15 % 이상 3 중필터의 형태로 적용하면 유해성분의 감소효과가 있으며, 이는 또한 섬유상 필터에 분말형태로 도포하여 사용할 수 있다고 주장하고 있으나 구체적 자료가 미비하다.European Patent Publication No. 0246330 claims that the activated cellulose powder, etc., in the form of a triple filter of 15% or more of the filter weight has an effect of reducing harmful components, which can also be applied to the fibrous filter in powder form. Specific data are insufficient.

유기알콕시실란을 이용한 실리카 표면처리 방법은 액체 크로마토그래피의 고정상을 개질시킬 목적으로 널리 알려져 왔다. Vlasova 등(Bull. Acad. Sci. USSR Div. Chem. Sci., 28권, 1938-1940쪽, 1979년)에 의하여 처음으로 합성된 N,N'-비스(3-트리에톡시실릴프로필)티오카바마이드 화합물은 이를 실리카 등의 표면에 처리할 경우, 우수한 이온교환 성능 및 착물형성 능력을 보여주며, 특히 Voronkov등의 실험결과(Russian Journal of General Chemistry, 68권, 770-774쪽, 1998년)에 의하면, 금, 은, 백금, 구리, 아연, 카드뮴, 수은, 셀렌, 불소, 브롬 등에 대하여 뛰어난 흡착성능을 보여준다고 알려져 있다.Silica surface treatment using organoalkoxysilanes has been widely known for the purpose of modifying the fixed phase of liquid chromatography. N, N'-bis (3-triethoxysilylpropyl) thio synthesized for the first time by Vlasova et al. (Bull. Acad. Sci. USSR Div. Chem. Sci., Vol. 28, pp. 1938-1940, 1979). The carbamide compound shows excellent ion exchange performance and complex formation ability when treated on a surface such as silica, especially the results of the experiments of Voronkov et al. (Russian Journal of General Chemistry, Vol. 68, pp. 770-774, 1998). According to the present invention, gold, silver, platinum, copper, zinc, cadmium, mercury, selenium, fluorine and bromine are known to exhibit excellent adsorption performance.

유럽특허공개 0493026호 및 러시아특허 제2010546호에서는 섬유상 필터에 N,N'-비스(3-트리에톡시실릴프로필)티오카바마이드를 6 내지 15.3 중량% 담지하는 방법이 알려져 있으며, 미국특허 제6,145,511호에서는 전술한 여러 가지 첨가제를 사용하여 필터를 제조하는 방법이 기술되어 있는데, 첨가제에 따른 담배 유해성분의 제거 및 감소에 대한 구체적 자료가 제시되어 있지 않다.In European Patent Publication No. 0493026 and Russian Patent No. 2010546, a method for supporting 6 to 15.3 wt% of N, N'-bis (3-triethoxysilylpropyl) thiocarbamide in a fibrous filter is known, and US Patent No. 6,145,511 The method describes a method for manufacturing a filter using the various additives described above, and specific data on the removal and reduction of harmful tobacco components by additives are not provided.

한편, N,N'-비스(3-트리에톡시실릴프로필)티오카바마이드의 합성방법으로는 3-아미노프로필트리에톡시실란과 티오카바마이드를 황산암모늄 촉매하에 170 내지 180 ℃로 가열하는 방법이 문헌에 소개되어 있으나 반응조건이 격렬하고 부산물로 암모니아가 발생하고, 미반응 티오카바마이드, 황산암모늄을 제거하기 위한 정제과정이 필수적이어서 수득률이 낮아지고, 공정이 복잡하다. Meanwhile, as a method for synthesizing N, N'-bis (3-triethoxysilylpropyl) thiocarbamide, 3-aminopropyltriethoxysilane and thiocarbamide are heated to 170 to 180 ° C under an ammonium sulfate catalyst. Although introduced in this document, the reaction conditions are intense, ammonia is generated as a by-product, purification is necessary to remove unreacted thiocarbamide and ammonium sulfate, so the yield is low and the process is complicated.

상기 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 타르, 니코틴, 포름알데히드, 시안화수소, 아세톤, 벤조피렌 등과 같은 발암물질에 대한 흡착력이 우수한 복합흡착제를 제공하는 것을 목적으로 한다.In order to solve the problems of the prior art, it is an object of the present invention to provide a composite adsorbent having excellent adsorptivity to carcinogens such as tar, nicotine, formaldehyde, hydrogen cyanide, acetone, benzopyrene and the like.

본 발명은 또한, 상기 복합흡착제를 포함하는 필터를 제공하는 것을 목적으로 한다.It is another object of the present invention to provide a filter comprising the composite adsorbent.

본 발명은 또한, 별도의 복잡한 정제과정이 필요 없어 제조 방법이 간단한 N,N'-비스(3-트리알콕시실릴프로필)티오카바마이드 또는 N,N'-비스(3-트리알킬실릴프로필)티오카바마이드 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention also provides a simple process for preparing N, N'-bis (3-trialkoxysilylpropyl) thiocarbamide or N, N'-bis (3-trialkylsilylpropyl) thio, which does not require a separate complicated purification process. It is an object to provide a method for producing carbamide.

본 발명은 또한, 타르, 니코틴, 포름알데히드, 시안화수소, 아세톤, 벤조피렌 등과 같은 발암물질에 대한 흡착력이 우수한 복합흡착제 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.It is another object of the present invention to provide a method for producing a composite adsorbent having excellent adsorption capacity to carcinogens such as tar, nicotine, formaldehyde, hydrogen cyanide, acetone, benzopyrene and the like.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 하기 화학식 3의 폴리[1,3-비스(실세스퀴옥시프로필)티오카바마이드]의 유기실리콘 고분자층이 담지체에 도포된 복합흡착제를 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a composite adsorbent in which an organosilicon polymer layer of poly [1,3-bis (silsesquioxypropyl) thiocarbamide] of Formula 3 is applied to a support.

[화학식 3][Formula 3]

[O0.15Si(CH2)3NHC(S)NH(CH2)3Si1.5 ]n [O 0.15 Si (CH 2 ) 3 NHC (S) NH (CH 2 ) 3 Si 1.5 ] n

(상기 식에서,(Wherein

n은 중합도로서 2 내지 15 이다.)n is 2 to 15 as the degree of polymerization.)

본 발명은 또한, 상기 복합흡착제를 포함하는 필터를 제공한다.The present invention also provides a filter comprising the composite adsorbent.

본 발명은 또한, The present invention also provides

질소 가스 분위기 하에서 하기 화학식 1의 3-아미노프로필트리알킬실란을 반응기에 투입한 후 반응기를 교반하며 이황화탄소를 적가한 후 가열 및 환류시키는 것을 특징으로 하는 하기 화학식 2의 N,N'-비스(3-트리알콕시실릴프로필)티오카바마이드 또는 N,N'-비스(3-트리알킬실릴프로필)티오카바마이드 제조방법을 제공한다.3-aminopropyltrialkylsilane of the following Chemical Formula 1 in a nitrogen gas atmosphere was added to the reactor, and the reactor was stirred, carbon disulfide was added dropwise, followed by heating and refluxing. Provided are 3-trialkoxysilylpropyl) thiocarbamide or N, N'-bis (3-trialkylsilylpropyl) thiocarbamide.

H2NCH2CH2SiR3 H 2 NCH 2 CH 2 SiR 3

(상기 식에서,(Wherein

R은 C2H5, OCH3 또는 OC2H5이다.)R is C 2 H 5 , OCH 3 or OC 2 H 5. )

R3Si(CH2)3NHC(S)NH(CH2)SiR3 R 3 Si (CH 2 ) 3 NHC (S) NH (CH 2 ) SiR 3

(상기 식에서,(Wherein

R은 C2H5, OCH3 또는 OC2H5이다.)R is C 2 H 5 , OCH 3 or OC 2 H 5. )

본 발명은 또한,The present invention also provides

(a) 질소 가스 분위기 하에서 하기 화학식 1의 3-아미노프로필트리알킬실란을 반응기에 투입한 후 반응기를 교반하며 이황화탄소를 적가한 후 가열 및 환류시켜 하기 화학식 2의 N,N'-비스(3-트리알콕시실릴프로필)티오카바마이드 또는 N,N'-비스(3-트리알킬실릴프로필)티오카바마이드를 제조하는 단계;(a) Injecting 3-aminopropyltrialkylsilane of the following Chemical Formula 1 into the reactor under a nitrogen gas atmosphere, stirring the reactor, dropwise adding carbon disulfide, and heating and refluxing the mixture to form N, N'-bis (3). Preparing -trialkoxysilylpropyl) thiocarbamide or N, N'-bis (3-trialkylsilylpropyl) thiocarbamide;

(b) 상기 N,N'-비스(3-트리알콕시실릴프로필)티오카바마이드 또는 N,N'-비스(3-트리알킬실릴프로필)티오카바마이드를 용매에 용해시켜 N,N'-비스(3-트리알콕시실릴프로필)티오카바마이드 또는 N,N'-비스(3-트리알킬실릴프로필)티오카바마이드 용액을 제조하는 단계;(b) N, N'-bis (3-trialkoxysilylpropyl) thiocarbamide or N, N'-bis (3-trialkylsilylpropyl) thiocarbamide is dissolved in a solvent and N, N'-bis Preparing a (3-trialkoxysilylpropyl) thiocarbamide or N, N'-bis (3-trialkylsilylpropyl) thiocarbamide solution;

(c) 상기 용액을 담지체와 혼합하여 N,N'-비스(3-트리알콕시실릴프로필)티오카바마이드 또는 N,N'-비스(3-트리알킬실릴프로필)티오카바마이드가 담지된 담지체를 제조하는 단계; 및(c) the solution is mixed with the support to carry N, N'-bis (3-trialkoxysilylpropyl) thiocarbamide or N, N'-bis (3-trialkylsilylpropyl) thiocarbamide Preparing a retard; And

(d) 상기 담지체를 염기성 수용액에서 축중합반응시키는 단계(d) condensation polymerization of the carrier in a basic aqueous solution

를 포함하는 것을 특징으로 하는 하기 화학식 3의 폴리[1,3-비스(실세스퀴옥시프로필)티오카바마이드]의 유기실리콘 고분자층이 담지체에 도포된 복합흡착제 제조방법을 제공한다.It provides a method for producing a composite adsorbent in which an organosilicon polymer layer of poly [1,3-bis (silsesquioxypropyl) thiocarbamide] of Formula 3 is coated on a carrier.

[화학식 1][Formula 1]

H2NCH2CH2SiR3 H 2 NCH 2 CH 2 SiR 3

(상기 식에서,(Wherein

R은 C2H5, OCH3 또는 OC2H5이다.)R is C 2 H 5 , OCH 3 or OC 2 H 5. )

[화학식 2][Formula 2]

R3Si(CH2)3NHC(S)NH(CH2)SiR3 R 3 Si (CH 2 ) 3 NHC (S) NH (CH 2 ) SiR 3

(상기 식에서,(Wherein

R은 C2H5, OCH3 또는 OC2H5이다.)R is C 2 H 5 , OCH 3 or OC 2 H 5. )

[화학식 3][Formula 3]

[O0.15Si(CH2)3NHC(S)NH(CH2)3Si1.5 ]n [O 0.15 Si (CH 2 ) 3 NHC (S) NH (CH 2 ) 3 Si 1.5 ] n

(상기 식에서,(Wherein

n은 중합도로서 2 내지 1500 이다.)n is 2 to 1500 as the degree of polymerization.)

이하 본 발명을 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail.

본 발명자들은 하기 화학식 3의 폴리[1,3-비스(실세스퀴옥시프로필)티오카바마이드] 의 유기 실리콘 고분자가 기체상태의 유기물질 및 금속성분에 대한 흡착력이 매우 우수함을 확인하고, 이에 기초하여 본 발명을 완성하였다. The present inventors have confirmed that the organic silicone polymer of poly [1,3-bis (silsesquioxypropyl) thiocarbamide] of Formula 3 is excellent in adsorption capacity for gaseous organic materials and metal components, The present invention was completed.

[화학식 3][Formula 3]

[O1.5Si(CH2)3NHC(S)NH(CH2)3SiO1.5 ]n [O 1.5 Si (CH 2 ) 3 NHC (S) NH (CH 2 ) 3 SiO 1.5 ] n

(상기 식에서,(Wherein

n은 중합도로서 2 내지 1500 이다.)n is 2 to 1500 as the degree of polymerization.)

따라서 본 발명의 상기 화학식 3의 폴리[1,3-비스(실세스퀴옥시프로필)티오 카바마이드]의 유기 실리콘 고분자층이 담지체에 도포된 복합흡착제는 타르, 니코틴, 알데히드, 시안화수소, 벤조피렌 등과 같은 발암물질에 대한 흡착력이 우수하여 필터로 사용될 수 있으며 담배필터로 바람직하게 사용될 수 있다.Therefore, the composite adsorbent in which the organic silicon polymer layer of the poly [1,3-bis (silsesquioxypropyl) thiocarbamide] of the formula 3 of the present invention is applied to the carrier, tar, nicotine, aldehyde, hydrogen cyanide, benzopyrene Excellent adsorption to carcinogens such as can be used as a filter and can be preferably used as a cigarette filter.

상기 화학식 3의 폴리[1,3-비스(실세스퀴옥시프로필)티오카바마이드]의 유기 실리콘 고분자층이 도포되는 담지체로는 적당한 크기와 비표면적을 갖는 제올라이트, 또는 활성탄이 바람직하다. 또한 상기 제올라이트 또는 활성타의 입자크기는 30 내지 80 메쉬가 바람직하다.As the carrier on which the organosilicon polymer layer of poly [1,3-bis (silsesquioxypropyl) thiocarbamide] of Formula 3 is applied, zeolite having an appropriate size and specific surface area or activated carbon is preferable. In addition, the particle size of the zeolite or activated char is preferably 30 to 80 mesh.

또한, 상기 복합흡착제는 0.1 내지 1.0 중량%의 플러렌(C60)을 더욱 포함하는 것이 바람직하다. 플러렌(fullerenes)은 탄소 60개가 축구공 모양으로 결합된 구조를 가지고 그 크기가 나노사이즈에 해당하며, 지금까지 알려진 가장 수명이 길고 가장 강력한 산화방지제로서 항암효과를 나타내는 것으로 알려져 있다. 본 발명에 사용될 수 있는 플러렌으로는 순수 탄소만으로 된 플러렌 이외 붕소가 더욱 첨가된 플러렌도 가능하다. In addition, the composite adsorbent preferably further comprises 0.1 to 1.0 wt% of fullerene (C 60 ). Fullerenes have a structure in which 60 carbons are bonded in the shape of a soccer ball and correspond to nano size, and are known to have anticancer effects as the longest and most powerful antioxidant known to date. The fullerene which can be used in the present invention may be a fullerene further added with boron in addition to a fullerene composed of pure carbon only.

본 발명은 또한 상기 화학식 3의 폴리[1,3-비스(실세스퀴옥시프로필)티오카바마이드]의 유기 실리콘 고분자 제조의 중간체인 상기 화학식 2의 N,N'-비스(3-트리알콕시실릴프로필)티오카바마이드 또는 N,N'-비스(3-트리알킬실릴프로필)티오카바마이드 제조방법을 제공한다.The present invention also relates to the N, N'-bis (3-trialkoxysilyl) of formula (2), which is an intermediate for the preparation of the organosilicon polymer of poly [1,3-bis (silsesquioxypropyl) thiocarbamide] of formula (3). Propyl) thiocarbamide or N, N'-bis (3-trialkylsilylpropyl) thiocarbamide.

상기 화학식 2의 N,N'-비스(3-트리알콕시실릴프로필)티오카바마이드 또는 N,N'-비스(3-트리알킬실릴프로필)티오카바마이드 제조방법은 질소 가스 분위기 하 에서 상기 화학식 1의 3-아미노프로필트리알킬실란을 반응기에 투입한 후 반응기를 교반하며 이황화탄소를 적가한 후 가열 및 환류시키는 방법으로 진행된다.The method for preparing N, N'-bis (3-trialkoxysilylpropyl) thiocarbamide or N, N'-bis (3-trialkylsilylpropyl) thiocarbamide of Chemical Formula 2 may be carried out under a nitrogen gas atmosphere. Of 3-aminopropyltrialkylsilane was added to the reactor, followed by stirring the reactor, dropwise addition of carbon disulfide, followed by heating and refluxing.

상기 환류 과정을 통하여 황화수소가 발생하고 노란색의 점성이 큰 용액이 생성되고, 황화 수소가 더 이상 발생하지 않으면 환류를 중단한다. Hydrogen sulfide is generated through the reflux process, a yellow viscous solution is generated, and reflux is stopped when hydrogen sulfide is no longer generated.

종래 N,N'-비스(3-트리에톡시실릴프로필)티오카바마이드의 합성방법은 3-아미노프로필트리에톡시실란과 티오카바마이드를 황산암모늄 촉매 하에 170 내지 180 ℃로 가열하는 방법이었다. 그러나 종래의 방법은 반응조건이 격렬하고 부산물로 암모니아가 발생하고, 미반응 티오카바마이드, 황산암모늄을 제거하기 위한 정제과정이 필수적이어서 수득율이 낮고, 공정이 복잡하다는 문제점이 있었다.The conventional method for synthesizing N, N'-bis (3-triethoxysilylpropyl) thiocarbamide was a method in which 3-aminopropyltriethoxysilane and thiocarbamide were heated to 170 to 180 ° C under an ammonium sulfate catalyst. However, the conventional method has a problem that the reaction conditions are violent and ammonia is generated as a by-product, and a purification process for removing unreacted thiocarbamide and ammonium sulfate is essential, so the yield is low and the process is complicated.

그러나 본 발명은 황화수소를 환류시켜 N,N'-비스(3-트리알콕시실릴프로필)티오카바마이드 또는 N,N'-비스(3-트리알킬실릴프로필)티오카바마이드를 제조하므로 반응조건이 격렬하지 않고, 부산물로 암모니아가 발생하지 않고, 반응성이 높아 미반응의 티오카바마이드의 잔류량이 적고 황산암모늄 제거 공정이 필요하지 않아 제조방법이 간단하고 수율이 높다는 장점이 있다.However, in the present invention, hydrogen sulfide is refluxed to produce N, N'-bis (3-trialkoxysilylpropyl) thiocarbamide or N, N'-bis (3-trialkylsilylpropyl) thiocarbamide. In addition, since ammonia is not generated as a by-product, high reactivity, there is a small amount of unreacted thiocarbamide, and an ammonium sulfate removal process is not necessary, so the manufacturing method is simple and the yield is high.

본 발명은 또한, 상기 제조된 화학식 2의 N,N'-비스(3-트리알킬실릴프로필)티오카바마이드 또는 N,N'-비스(3-트리알콕시실릴프로필)티오카바마이드로부터 상기 화학식 3의 폴리[1,3-비스(실세스퀴옥시프로필)티오카바마이드]의 유기실리콘 고분자층이 담지체에 도포된 복합흡착제 제조 방법을 제공한다.The present invention also provides the above formula (3) from N, N'-bis (3-trialkylsilylpropyl) thiocarbamide or N, N'-bis (3-trialkoxysilylpropyl) thiocarbamide prepared above. Provided is a method for producing a composite adsorbent in which an organosilicon polymer layer of poly [1,3-bis (silsesquioxypropyl) thiocarbamide] is coated on a support.

우선 상기 화학식 1의 3-아미노프로필트리알킬실란을 이황화탄소를 반응시키면 황화수소가 발생하며 상기 화학식 2의 N,N'-비스(3-트리알킬실릴프로필)티오카 바마이드 또는 N,N'-비스(3-트리알콕시실릴프로필)티오카바마이드가 정량적인 수율로 얻어진다((a) 단계).First, when the 3-aminopropyltrialkylsilane of Chemical Formula 1 reacts with carbon disulfide, hydrogen sulfide is generated, and N, N'-bis (3-trialkylsilylpropyl) thiocarbamide of Chemical Formula 2 or N, N'- Bis (3-trialkoxysilylpropyl) thiocarbamide is obtained in quantitative yield (step (a)).

상기 (a) 단계의 반응 공정을 채택함에 따라서 종래 N,N'-비스(3-트리에톡시실릴프로필)티오카바마이드의 합성방법인 3-아미노프로필트리에톡시실란과 티오카바마이드를 황산암모늄 촉매하에 170 내지 180 ℃로 가열하는 방법의 단점인 반응조건이 격렬하고 부산물로 암모니아가 발생하고, 미반응 티오카바마이드, 황산암모늄을 제거하기 위한 정제과정이 필수적이어서 수득률이 낮아지고, 공정이 복잡하다는 문제점이 발생하지 않는다.By adopting the reaction process of step (a), 3-aminopropyltriethoxysilane and thiocarbamide, which are conventional methods for synthesizing N, N'-bis (3-triethoxysilylpropyl) thiocarbamide, are prepared by ammonium sulfate. Reaction conditions, which are disadvantages of the method of heating to 170 to 180 DEG C under a catalyst, are violently generated, ammonia is generated as a by-product, and a purification process for removing unreacted thiocarbamide and ammonium sulfate is essential, resulting in a low yield and a complicated process. Problem does not occur.

따라서 상기 화학식 2의 N,N'-비스(3-트리알콕시실릴프로필)티오카바마이드 또는 N,N'-비스(3-트리알킬실릴프로필)티오카바마이드 제조방법에서 설명한 바와 마찬가지로, 가열 및 환류반응만을 거치므로 반응공정이 간단하고 수득률이 높아 최종 산물의 수득율도 높아질 것으로 기대된다.Thus, as described in the method for preparing N, N'-bis (3-trialkoxysilylpropyl) thiocarbamide or N, N'-bis (3-trialkylsilylpropyl) thiocarbamide of Formula 2, heating and refluxing Since only the reaction proceeds, the reaction process is simple and the yield is high, and thus the yield of the final product is expected to be high.

그 다음 상기 반응을 통하여 얻어진 상기 화학식 2의 N,N'-비스(3-트리알킬실릴프로필)티오카바마이드 또는 N,N'-비스(3-트리알콕시실릴프로필)티오카바마이드를 용매에 희석하여 5 내지 20 중량%의 용액을 제조한다((b) 단계). 상기 희석 용매로는 물, 알코올 등과 같은 수용성용매가 바람직하다.Then dilute the N, N'-bis (3-trialkylsilylpropyl) thiocarbamide or N, N'-bis (3-trialkoxysilylpropyl) thiocarbamide of Formula 2 obtained through the reaction in a solvent. To prepare a solution of 5 to 20% by weight (step (b)). As the diluting solvent, a water-soluble solvent such as water or alcohol is preferable.

상기 희석용매 중 상기 화학식 2의 N,N'-비스(3-트리알킬실릴프로필)티오카바마이드 또는 N,N'-비스(3-트리알콕시실릴프로필)티오카바마이드의 함량이 5 중량% 미만이면 충분한 양의 N,N'-비스(3-트리알킬실릴프로필)티오카바마이드 단량체를 담지체에 코팅하는데 어려움이 있고, 20 중량%를 초과하면 균일한 코팅이 이 루어지지 않는다는 문제점이 발생한다. The content of N, N'-bis (3-trialkylsilylpropyl) thiocarbamide or N, N'-bis (3-trialkoxysilylpropyl) thiocarbamide of Formula 2 is less than 5% by weight in the diluting solvent. In this case, it is difficult to coat a sufficient amount of N, N'-bis (3-trialkylsilylpropyl) thiocarbamide monomer on the carrier, and if it exceeds 20% by weight, there is a problem that a uniform coating is not formed. .

그 다음 상기 용액을 담지체와 혼합하여 상기 화학식 2의 N,N'-비스(3-트리알킬실릴프로필)티오카바마이드 또는 N,N'-비스(3-트리알콕시실릴프로필)티오카바마이드가 담지된 담지체를 제조한다((c) 단계).The solution is then mixed with the carrier to form N, N'-bis (3-trialkylsilylpropyl) thiocarbamide or N, N'-bis (3-trialkoxysilylpropyl) thiocarbamide To prepare a supported carrier (step (c)).

상기 담지체로는 적당한 크기와 비표면적을 갖는 제올라이트, 또는 활성탄이 바람직하다. 이때 30 내지 80 메쉬의 활성탄 또는 제올라이트를 N,N'-비스(3-트리알킬실릴프로필)티오카바마이드 또는 N,N'-비스(3-트리알콕시실릴프로필)티오카바마이드를 용액과 적당한 비율로 혼합한 다음, 30 내지 40 ℃에서 1 시간동안 교반시키고 여과한 후 110 ℃에서 건조시켜 상기 화학식 2의 N,N'-비스(3-트리알킬실릴프로필)티오카바마이드 또는 N,N'-비스(3-트리알콕시실릴프로필)티오카바마이드가 5 내지 40 중량% 담지된 담지체를 제조한다. As the carrier, zeolite or activated carbon having a suitable size and specific surface area is preferable. In this case, N-N'-bis (3-trialkylsilylpropyl) thiocarbamide or N, N'-bis (3-trialkoxysilylpropyl) thiocarbamide in an appropriate ratio of 30 to 80 mesh activated carbon or zeolite And then stirred at 30 to 40 ° C. for 1 hour, filtered and dried at 110 ° C. to form N, N′-bis (3-trialkylsilylpropyl) thiocarbamide or N, N′- A carrier having 5 to 40% by weight of bis (3-trialkoxysilylpropyl) thiocarbamide was prepared.

상기 화학식 2의 N,N'-비스(3-트리알킬실릴프로필)티오카바마이드 또는 N,N'-비스(3-트리알콕시실릴프로필)티오카바마이드의 담지량이 5 중량% 미만이면 축중합 반응 후 생성되는 유기 실리콘 고분자층의 흡착능이 충분하지 못하며, 상기 화학식 2의 N,N'-비스(3-트리알킬실릴프로필)티오카바마이드 또는 N,N'-비스(3-트리알킬실릴프로필)티오카바마이드의 담지량이 40 중량%를 초과하면 고분자화 반응시 활성탄과 제올라이트의 기공폐쇄로 인하여 비표면적이 현저하게 감소하며 단위 무게당 흡착능이 저하되어 바람직하지 않다. Condensation polymerization when the supported amount of N, N'-bis (3-trialkylsilylpropyl) thiocarbamide or N, N'-bis (3-trialkoxysilylpropyl) thiocarbamide of Formula 2 is less than 5% by weight After the adsorption capacity of the resulting organic silicon polymer layer is not sufficient, N, N'-bis (3-trialkylsilylpropyl) thiocarbamide or N, N'-bis (3-trialkylsilylpropyl) If the supported amount of thiocarbamide exceeds 40% by weight, the specific surface area is remarkably reduced due to pore closure of activated carbon and zeolite during the polymerization reaction, and the adsorption capacity per unit weight decreases, which is not preferable.

그 다음 상기 담지체를 염기성 수용액에서 축중합반응시켜 상기 화학식 3의 폴리[1,3-비스(실세스퀴옥시프로필)티오카바마이드]의 유기실리콘 고분자층이 담지 체에 도포된 복합흡착제를 제조한다((d) 단계).Then, the carrier was polycondensed in a basic aqueous solution to prepare a composite adsorbent in which an organosilicon polymer layer of poly [1,3-bis (silsesquioxypropyl) thiocarbamide] of Formula 3 was applied to the carrier. (Step (d)).

상기 일련의 과정으로 얻어진 복합흡착제는 담배의 연기성분 중 유해한 가스상 및 증기상의 물질뿐만 아니라 입자상의 물질을 제거, 감소시키기 위한 담배필터용으로 사용되며, 그 외에도 수정화용 처리제, 공기 정화제, 탈취제 및 각종 촉매의 담지체로서 사용될 수도 있다.The composite adsorbent obtained by the above series of processes is used for the tobacco filter to remove and reduce not only harmful gaseous and vaporous substances, but also particulate matter among the smoke components of tobacco, in addition to the treatment agent for purification, air purifier, deodorant and various It may be used as a support for the catalyst.

이하 본 발명의 바람직한 실시예 및 비교예를 기재한다. 하기 실시예는 본 발명의 내용을 보다 명확히 표현하기 위한 목적으로 기재될 뿐 본 발명의 내용이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, preferred examples and comparative examples of the present invention are described. The following examples are described for the purpose of more clearly expressing the contents of the present invention, but the contents of the present invention are not limited to the following examples.

N,N'-비스(3-트리알킬실릴프로필)티오카바마이드 또는 N,N'-비스(3-트리알콕시실릴프로필)티오카바마이드 제조Preparation of N, N'-bis (3-trialkylsilylpropyl) thiocarbamide or N, N'-bis (3-trialkoxysilylpropyl) thiocarbamide

[실시예 1]Example 1

질소 분위기 하에서 3-아미노프로필트리에틸실란 347 g을 1L 반응기에 넣고, 400 rpm으로 교반하면서 이황화탄소 300 g을 1시간에 걸쳐 상온에서 천천히 적가하였다. 계속해서 반응혼합물을 3시간 동안 가열, 환류시키면 황화수소가 발생하면서 연한 노란색의 점성이 큰 용액으로 변한다. 황화수소가 더 이상 발생하지 않으면, 증류장치를 부착하여 여분의 이황화탄소를 분리하면 N,N'-비스(3-트리에틸실릴프로필)티오카바마이드 385 g을 얻었다. 347 g of 3-aminopropyltriethylsilane were placed in a 1 L reactor under a nitrogen atmosphere, and 300 g of carbon disulfide was slowly added dropwise at room temperature over 1 hour while stirring at 400 rpm. Subsequently, when the reaction mixture is heated and refluxed for 3 hours, hydrogen sulfide is generated to change into a light yellow viscous solution. When hydrogen sulfide no longer occurred, a distillation apparatus was attached to separate excess carbon disulfide to give 385 g of N, N'-bis (3-triethylsilylpropyl) thiocarbamide.

[실시예 2]Example 2

3-아미노프로필트리에톡시실란 443 g과 이황화탄소 300 g을 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 실시하여 N,N'-비스(3-트리에톡시실릴프로필) 티오카바마이드 482g을 제조하였다.482 g of N, N'-bis (3-triethoxysilylpropyl) thiocarbamide was prepared in the same manner as in Example 1 except that 443 g of 3-aminopropyltriethoxysilane and 300 g of carbon disulfide were used. Prepared.

[실시예 3]Example 3

3-아미노프로필트리메톡시실란 359 g과 이황화탄소 300 g을 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 실시하여 N,N'-비스(3-트리메톡시실릴프로필)티오카바마이드 400g을 제조하였다. Except that 359 g of 3-aminopropyltrimethoxysilane and 300 g of carbon disulfide were used in the same manner as in Example 1, 400 g of N, N'-bis (3-trimethoxysilylpropyl) thiocarbamide was prepared. Prepared.

상기 실시예 1 내지 3에서 제조한 시료들을 적외선분광기와 핵자기공명 분광기를 사용하여 분석한 결과 불순물이 전혀 없는 것으로 판명되었다. The samples prepared in Examples 1 to 3 were analyzed using infrared spectroscopy and nuclear magnetic resonance spectroscopy to find no impurities.

N,N'-비스(3-트리알콕시실릴프로필)티오카바마이드 또는 N,N'-비스(3-트리알킬실릴프로필)티오카바마이드가 담지된 담지체 제조Preparation of a carrier on which N, N'-bis (3-trialkoxysilylpropyl) thiocarbamide or N, N'-bis (3-trialkylsilylpropyl) thiocarbamide is supported

[실시예 4]Example 4

실시예 1에서 제조된 N,N'-비스(3-트리에틸실릴프로필)티오카바마이드를 이소프로필 알코올과 혼합하여 20 중량%의 용액을 제조하였다. 그 다음 1L 반응기에 담지체로 사용되는 활성탄 분말(겉보기 비중 0.59 g/cc, 비표면적 1,000 ㎡/g) 50 g과 N,N'-비스(3-트리에틸실릴프로필)티오카바마이드 용액 300 g을 넣고 35 ℃에서 1 시간동안 교반시키고, 여과한 후 110 ℃에서 건조시켜 N,N'-비스(3-트리에틸실릴프로필)티오카바마이드가 20 중량% 담지된 복합체 62g을 얻었다. 여과액은 재사용이 가능하므로 별도로 보관하였다.N, N'-bis (3-triethylsilylpropyl) thiocarbamide prepared in Example 1 was mixed with isopropyl alcohol to prepare a 20% by weight solution. Next, 50 g of activated carbon powder (apparent specific gravity of 0.59 g / cc, specific surface area of 1,000 m 2 / g) and 300 g of N, N'-bis (3-triethylsilylpropyl) thiocarbamide solution were used in a 1 L reactor. The mixture was stirred at 35 ° C. for 1 hour, filtered and dried at 110 ° C. to obtain 62 g of a complex having 20% by weight of N, N′-bis (3-triethylsilylpropyl) thiocarbamide. The filtrate was stored separately because it is reusable.

폴리[1,3-비스(실세스퀴옥시프로필)티오카바마이드]의 유기실리콘 고분자층이 담지체에 도포된 복합흡착제 제조Preparation of composite adsorbent in which organosilicon polymer layer of poly [1,3-bis (silsesquioxypropyl) thiocarbamide] was applied to a support

[실시예 5]Example 5

실시예 4에서 제조한 복합체 50 g과 3 중량% NaOH 수용액 100 mL를 500 mL 반응기에 넣고 600 rpm으로 교반하면서 1 시간동안 가열, 환류시키면 가수분해반응이 일어나면서 담지체의 표면에 폴리[1,3-비스(실세스퀴옥시프로필)티오카바마이드]의 유기 실리콘 고분자 막이 생성되었다. 50 g of the composite prepared in Example 4 and 100 mL of a 3 wt% NaOH aqueous solution were placed in a 500 mL reactor, heated at reflux for 1 hour with stirring at 600 rpm, and hydrolyzed to generate a poly [1, 3-bis (silsesquioxypropyl) thiocarbamide] was produced.

축중합반응이 끝나면 상온으로 냉각시킨 다음, 코팅된 복합체 조성물을 여과하고, 여과액이 중성이 될 때까지 증류수로 세척하고 120 ℃에서 건조시켜 복합 흡착제 46.3 g을 얻었다. 얻어진 흡착제의 겉보기 비중은 0.49 g/cc이고, 비표면적은 380 ㎡/g이였다. After the condensation polymerization was completed, the mixture was cooled to room temperature, the coated composite composition was filtered, washed with distilled water until the filtrate was neutral, and dried at 120 ° C. to obtain 46.3 g of a composite adsorbent. The apparent specific gravity of the obtained adsorbent was 0.49 g / cc, and the specific surface area was 380 m <2> / g.

[실시예 6]Example 6

실시예 4와 5에서 활성탄 분말 대신에 5 Å 합성 제올라이트(25 메쉬) 50g을 사용하는 것을 제외하고는 동일한 조건으로 수행하였다. 얻어진 제올라이트의 유기 실리콘 고분자 코팅량은 16.8 중량%로 측정되었으며, 겉보기 비중은 0.74 g/cc이고, 비표면적은 410 ㎡/g이었다. Examples 4 and 5 were carried out under the same conditions except that 50 g of 5 Å synthetic zeolite (25 mesh) was used instead of the activated carbon powder. The coating amount of the organosilicon polymer of the obtained zeolite was measured at 16.8 wt%, the apparent specific gravity was 0.74 g / cc, and the specific surface area was 410 m 2 / g.

[비교예 1 내지 2][Comparative Examples 1 and 2]

폴리[1,3-비스(실세스퀴옥시프로필)티오카바마이드]의 유기 실리콘 고분자 막을 형성하지 않은 제올라이트 및 활성탄을 흡착제로 사용하였다. Zeolite and activated carbon which did not form an organosilicon polymer membrane of poly [1,3-bis (silsesquioxypropyl) thiocarbamide] were used as the adsorbent.

흡착 성능 평가Adsorption Performance Evaluation

상기 실시예 5와 6 및 비교예 1과 2에서 제조한 흡착제를 담배연기의 흡착 성능 분석을 위한 담배의 제조에 사용하였다. The adsorbents prepared in Examples 5 and 6 and Comparative Examples 1 and 2 were used to prepare tobacco for analyzing the adsorption performance of tobacco smoke.

우선 담배의 제조에 사용한 막궐련은 시판품 담배필터를 사용하였으며 삼중 필터 중 아세테이트와 종이 필터사이의 기존 흡착제 공간에 본 발명에서 제조한 조성물을 케비티 부피의 70 %가 되도록 충전하였다. 이때 삼중필터의 흡인 저항은 90±5mmH2O, 제조된 담배의 흡인저항은 135±5mmH2O 이었다. 본 발명에서 얻어진 흡착제의 흡착 성능을 하기 표 1에 나타내었다.First, a commercial cigarette filter was used for the manufacture of tobacco, and the composition prepared in the present invention was filled in the existing adsorbent space between the acetate and the paper filter in the triple filter to 70% of the cavity volume. At this time, the suction resistance of the triple filter was 90 ± 5 mmH 2 O, the suction resistance of the manufactured cigarette was 135 ± 5 mmH 2 O. The adsorption performance of the adsorbent obtained in the present invention is shown in Table 1 below.

담배연기 중의 유해성분 흡착 성능                                             Adsorption performance of harmful components in tobacco smoke 항목Item 제올라이트 사용Zeolite use 활성탄 사용Activated Carbon Use 실시예 5Example 5 비교예 1Comparative Example 1 실시예 6Example 6 비교예 2Comparative Example 2 타르(㎎/cig)Tar (mg / cig) 6.26.2 8.468.46 7.307.30 10.1210.12 니코틴(㎎/cig)Nicotine (mg / cig) 0.460.46 1.091.09 0.430.43 0.840.84 포름알데히드(㎎/cig)Formaldehyde (mg / cig) 3.03.0 16.416.4 1.91.9 2.82.8 시안화수소(㎍/cig)Hydrogen cyanide (µg / cig) 35.135.1 71.271.2 2.62.6 12.012.0 아세톤(㎍/cig)Acetone (µg / cig) 75.475.4 242.6242.6 70.570.5 224.6224.6 벤조피렌(ng/cig)Benzopyrene (ng / cig) 8.98.9 30.530.5 9.39.3 38.238.2

상기 표 1에 나타난 바와 같이, 폴리[1,3-비스(실세스퀴옥시프로필)티오카바마이드]의 유기 실리콘 고분자 막이 형성된 제올라이트나 활성탄을 담지체로 하여 담배필터를 제조하면 타르, 니코틴, 포름알데히드, 시안화수소, 아세톤, 벤조피렌 등과 같은 유해성분의 흡착 성능이 우수하여 필터를 통과하는 상기 유해성분의 함량이 현격히 감소함을 알 수 있다.As shown in Table 1, a cigarette filter was prepared using a zeolite or activated carbon on which an organic silicon polymer film of poly [1,3-bis (silsesquioxypropyl) thiocarbamide] was formed as a support material, and tar, nicotine, and formaldehyde were prepared. It can be seen that the content of the harmful components passing through the filter is significantly reduced because of excellent adsorption performance of harmful components such as hydrogen cyanide, acetone, benzopyrene and the like.

본 발명의 복합흡착제는 타르, 니코틴, 포름알데히드, 시안화수소, 아세톤, 벤조피렌 등과 같은 발암물질에 대한 흡착력이 우수하여 이 복합흡착제를 포함하는 필터는 담배필터로 바람직하게 사용될 수 있다.The composite adsorbent of the present invention has excellent adsorptivity to carcinogens such as tar, nicotine, formaldehyde, hydrogen cyanide, acetone, benzopyrene, and the like, and the filter containing the composite adsorbent may be preferably used as a cigarette filter.

Claims (12)

하기 화학식 3으로 표시되는 폴리[1,3-비스(실세스퀴옥시프로필)티오카바마이드]의 유기실리콘 고분자층 3 내지 25 중량%가 제올라이트 및 활성탄 중에서 선택된 1종의 담지체에 도포된 복합흡착제:3 to 25% by weight of the organosilicon polymer layer of poly [1,3-bis (silsesquioxypropyl) thiocarbamide] represented by the following Chemical Formula 3 is applied to one carrier selected from zeolite and activated carbon : [화학식 3][Formula 3] [O0.15Si(CH2)3NHC(S)NH(CH2)3Si1.5]n [O 0.15 Si (CH 2 ) 3 NHC (S) NH (CH 2 ) 3 Si 1.5 ] n (상기 식에서,(Wherein n은 중합도로서 2 내지 1500 이다.)n is 2 to 1500 as the degree of polymerization.) 삭제delete 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 복합흡착제는 0.1 내지 1.0 중량%의 플러렌을 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 복합흡착제.The composite adsorbent is characterized in that it further comprises 0.1 to 1.0% by weight of fullerene composite adsorbent. 제1항 및 제3항 중에서 선택된 어느 한 항 기재의 복합흡착제를 포함하는 것을 특징으로 하는 필터.A filter comprising a composite adsorbent according to any one of claims 1 and 3. 제4항에 있어서, The method of claim 4, wherein 상기 필터는 담배필터인 것을 특징으로 하는 필터.The filter is characterized in that the cigarette filter. 질소 가스 분위기 하에서 하기 화학식 1의 3-아미노프로필트리알킬실란을 반응기에 투입한 후 반응기를 교반하며 이황화탄소를 적가한 후 가열 및 환류시키는 것을 특징으로 하는 하기 화학식 2의 N,N'-비스(3-트리알콕시실릴프로필)티오카바마이드 또는 N,N'-비스(3-트리알킬실릴프로필)티오카바마이드 제조방법:3-aminopropyltrialkylsilane of the following Chemical Formula 1 in a nitrogen gas atmosphere was added to the reactor, and the reactor was stirred, carbon disulfide was added dropwise, followed by heating and refluxing. Process for preparing 3-trialkoxysilylpropyl) thiocarbamide or N, N'-bis (3-trialkylsilylpropyl) thiocarbamide: [화학식 1][Formula 1] H2NCH2CH2SiR3 H 2 NCH 2 CH 2 SiR 3 (상기 식에서,(Wherein R은 C2H5, OCH3 또는 OC2H5이다.)R is C 2 H 5 , OCH 3 or OC 2 H 5. ) [화학식 2][Formula 2] R3Si(CH2)3NHC(S)NH(CH2)SiR3 R 3 Si (CH 2 ) 3 NHC (S) NH (CH 2 ) SiR 3 (상기 식에서,(Wherein R은 C2H5, OCH3 또는 OC2H5이다.)R is C 2 H 5 , OCH 3 or OC 2 H 5. ) (a) 질소 가스 분위기 하에서 하기 화학식 1의 3-아미노프로필트리알킬실란을 반응기에 투입한 후 반응기를 교반하며 이황화탄소를 적가한 후 가열 및 환류시켜 하기 화학식 2의 N,N'-비스(3-트리알콕시실릴프로필)티오카바마이드 또는 N,N'-비스(3-트리알킬실릴프로필)티오카바마이드를 제조하는 단계;(a) Injecting 3-aminopropyltrialkylsilane of the following Chemical Formula 1 into the reactor under a nitrogen gas atmosphere, stirring the reactor, dropwise adding carbon disulfide, and heating and refluxing the mixture to form N, N'-bis (3). Preparing -trialkoxysilylpropyl) thiocarbamide or N, N'-bis (3-trialkylsilylpropyl) thiocarbamide; (b) 상기 N,N'-비스(3-트리알콕시실릴프로필)티오카바마이드 또는 N,N'-비스(3-트리알킬실릴프로필)티오카바마이드를 물, 알코올 및 이들의 혼합물 중에서 선택된 1종의 수용성 용매에 용해시켜 N,N'-비스(3-트리알콕시실릴프로필)티오카바마이드 또는 N,N'-비스(3-트리알킬실릴프로필)티오카바마이드 용액을 제조하는 단계;(b) the N, N'-bis (3-trialkoxysilylpropyl) thiocarbamide or N, N'-bis (3-trialkylsilylpropyl) thiocarbamide selected from water, alcohols and mixtures thereof Dissolving in a water-soluble solvent of the species to prepare a N, N'-bis (3-trialkoxysilylpropyl) thiocarbamide or N, N'-bis (3-trialkylsilylpropyl) thiocarbamide solution; (c) 상기 용액을 담지체와 혼합하여 N,N'-비스(3-트리알콕시실릴프로필)티오카바마이드 또는 N,N'-비스(3-트리알킬실릴프로필)티오카바마이드가 담지된 담지체를 제조하는 단계; 및(c) the solution is mixed with the support to carry N, N'-bis (3-trialkoxysilylpropyl) thiocarbamide or N, N'-bis (3-trialkylsilylpropyl) thiocarbamide Preparing a retard; And (d) 상기 담지체를 염기성 수용액에서 축중합반응시키는 단계(d) condensation polymerization of the carrier in a basic aqueous solution 를 포함하는 것을 특징으로 하는 하기 화학식 3의 폴리[1,3-비스(실세스퀴옥시프로필)티오카바마이드]의 유기실리콘 고분자층이 담지체에 도포된 복합흡착제 제조방법:Method for preparing a composite adsorbent, wherein the organosilicon polymer layer of poly [1,3-bis (silsesquioxypropyl) thiocarbamide] of Formula 3 is coated on a carrier, comprising: [화학식 1][Formula 1] H2NCH2CH2SiR3 H 2 NCH 2 CH 2 SiR 3 (상기 식에서,(Wherein R은 C2H5, OCH3 또는 OC2H5이다.)R is C 2 H 5 , OCH 3 or OC 2 H 5. ) [화학식 2][Formula 2] R3Si(CH2)3NHC(S)NH(CH2)SiR3 R 3 Si (CH 2 ) 3 NHC (S) NH (CH 2 ) SiR 3 (상기 식에서,(Wherein R은 C2H5, OCH3 또는 OC2H5이다.)R is C 2 H 5 , OCH 3 or OC 2 H 5. ) [화학식 3][Formula 3] [O0.15Si(CH2)3NHC(S)NH(CH2)3Si1.5]n [O 0.15 Si (CH 2 ) 3 NHC (S) NH (CH 2 ) 3 Si 1.5 ] n (상기 식에서,(Wherein n은 중합도로서 2 내지 1500 이다.)n is 2 to 1500 as the degree of polymerization.) 제7항에 있어서,The method of claim 7, wherein 상기 (b) 단계의 용액 중 N,N'-비스(3-트리알콕시실릴프로필)티오카바마이드 N,N'-비스(3-트리알킬실릴프로필)티오카바마이드의 함량이 5 내지 20 중량%인 것을 특징으로 하는 복합흡착제 제조방법.N, N'-bis (3-trialkoxysilylpropyl) thiocarbamide in the solution of step (b) is 5 to 20% by weight of N, N'-bis (3-trialkylsilylpropyl) thiocarbamide Composite adsorbent manufacturing method characterized in that. 제7항에 있어서,The method of claim 7, wherein 상기 (c) 단계의 담지체 중 N,N'-비스(3-트리알콕시실릴프로필)티오카바마이드 N,N'-비스(3-트리알킬실릴프로필)티오카바마이드의 함량이 5 내지 40 중량%인 것을 특징으로 하는 복합흡착제 제조방법.N, N'-bis (3-trialkoxysilylpropyl) thiocarbamide in the carrier of step (c) is 5 to 40% by weight of N, N'-bis (3-trialkylsilylpropyl) thiocarbamide Composite adsorbent manufacturing method, characterized in that%. 제7항에 있어서,The method of claim 7, wherein 상기 (c) 단계의 담지체는 제올라이트 또는 활성탄인 것을 특징으로 하는 복합흡착제 제조방법.The carrier of step (c) is a composite adsorbent production method, characterized in that the zeolite or activated carbon. 제10항에 있어서,The method of claim 10, 상기 제올라이트 또는 활성탄의 입자 크기는 30 내지 80 메쉬인 것을 특징으로 하는 복합흡착제 제조방법.Particle size of the zeolite or activated carbon is a composite adsorbent manufacturing method, characterized in that 30 to 80 mesh. 제7항에 있어서,The method of claim 7, wherein 상기 (d) 단계에서 제조된 복합흡착제 중 폴리[1,3-비스(실세스퀴옥시프로필)티오카바마이드]의 함량이 3 내지 25 중량%인 것을 특징으로 하는 복합흡착제 제조방법.Method of producing a composite adsorbent, characterized in that the content of poly [1,3-bis (silsesquioxypropyl) thiocarbamide] in the composite adsorbent prepared in step (d) is 3 to 25% by weight.
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