一種陽(yáng)離子聚合物改性醋酸纖維素的制備方法及其應(yīng)用的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種陽(yáng)離子聚合物改性醋酸纖維素的制備及其應(yīng)用，屬于煙用材料【技術(shù)領(lǐng)域】。在引發(fā)劑的作用下，將帶有氨基、酰胺基、吡啶基團(tuán)或吡咯烷酮基團(tuán)的且含有單乙烯基不飽和單體引發(fā)接枝到醋酸纖維素。本發(fā)明改性得到的醋酸纖維素制備得到的過(guò)濾嘴棒，對(duì)煙氣吸附效果明顯，特別是對(duì)氫氰酸、苯酚等具有顯著的選擇性吸附效果。同時(shí)本發(fā)明使用的工藝方法簡(jiǎn)單、制備成本低，煙氣吸附效果好，可以大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)，具有良好的市場(chǎng)應(yīng)用前景。
【專利說(shuō)明】一種陽(yáng)離子聚合物改性醋酸纖維素的制備方法及其應(yīng)用

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于煙用材料【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種陽(yáng)離子型聚合物改性醋酸纖維素的制備方法及應(yīng)用，該改性醋酸纖維素可以用于制備卷煙過(guò)濾嘴棒。

【背景技術(shù)】
[0002]卷煙煙氣中有6000余種化合物，其中已有部分被鑒定是有害的，如一氧化碳、氮氧化合物、醛類、酚類、自由基、亞硝胺及多環(huán)芳烴等被認(rèn)為是可能致癌或促進(jìn)致癌的物質(zhì)。濾嘴作為吸煙者與主流煙氣之間的橋梁，可以有效地濾除煙氣中的部分有害成分，因而得到了廣泛的重視與應(yīng)用。目前，國(guó)際市場(chǎng)上常規(guī)煙用濾材有紙質(zhì)濾嘴、醋酸纖維濾嘴和聚丙烯纖維濾嘴三種類型，其中應(yīng)用最為廣泛的為醋酸纖維濾嘴。
[0003]隨著健康意識(shí)的提高，人們對(duì)于卷煙的要求越來(lái)越高，在要求保留卷煙的風(fēng)吃香味的同時(shí)，又要求能選擇性的降低煙氣中的有害成分，因此，進(jìn)一步提高濾嘴用醋酸纖維濾嘴的選擇性吸附過(guò)濾效果，成為煙用醋酸纖維素的一個(gè)瓶頸，因此如何克服現(xiàn)有技術(shù)的不足是目前煙用材料【技術(shù)領(lǐng)域】亟需解決的問(wèn)題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種穩(wěn)定性好，工藝簡(jiǎn)單，操作簡(jiǎn)便，適用廣泛的陽(yáng)離子聚合物改性醋酸纖維素纖維素的制備方法及其應(yīng)用。該改性醋酸纖維素制備得到的過(guò)濾嘴棒，對(duì)煙氣吸附效果明顯，特別是對(duì)氫氰酸、苯酚等具有顯著的選擇性吸附效果。
[0005]本發(fā)明根據(jù)分子設(shè)計(jì)的思路，利用引發(fā)劑，將陽(yáng)離子聚合物，改性接枝到醋酸纖維素上，利用陽(yáng)離子聚合物與煙氣有害成分的酸堿作用及氫鍵作用，從而實(shí)現(xiàn)煙氣有害成分的選擇性吸附。
[0006]本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下:
一種陽(yáng)離子聚合物改性醋酸纖維素的制備方法，具體反應(yīng)如下:將單體溶解在溶劑中配成濃度為l-100g/L單體溶液，然后加入醋酸纖維素及引發(fā)劑，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下反應(yīng)，反應(yīng)溫度為30-100°C，反應(yīng)時(shí)間為0.5-24h，反應(yīng)完成后將產(chǎn)物分離提純，即得到陽(yáng)離子聚合物改性醋酸纖維素；引發(fā)劑加入量與單體溶液體積比0.01g/L-10g/L ;醋酸纖維素加入量與單體溶液的體積比為0.l-100g/L ；
所述的單體為至少含有一種單乙烯基不飽和的單體，且該單體帶有氨基、酰胺基、吡啶基團(tuán)或吡咯烷酮基團(tuán)。
[0007]本發(fā)明技術(shù)方案中所述的醋酸纖維素為一醋酸纖維素或二醋酸纖維素，即其羥基乙酸化程度為0-2.8。
[0008]本發(fā)明技術(shù)方案中，進(jìn)一步優(yōu)選的是所述的單體為乙烯胺、丙烯胺、丙烯酰胺、N-異丙基丙烯酰胺、4-乙烯基吡啶或N-乙烯基吡咯烷酮。
[0009]本發(fā)明技術(shù)方案中，進(jìn)一步優(yōu)選的是所述的溶劑為水、乙醇、甲醇、苯、甲苯、二甲苯、二氯甲烷、二氯乙烷、三氯甲烷、正己烷、環(huán)己烷、乙醚、丙酮、乙腈、四氫呋喃、吡啶、二甲基亞砜、N，N-二甲基甲酰胺或N，N-二甲基乙酰胺。
[0010]本發(fā)明技術(shù)方案中，進(jìn)一步優(yōu)選的是所述的引發(fā)劑為偶氮二異丁腈、偶氮二異庚腈、偶氮二異丁酸二甲酯、過(guò)氧化氫、過(guò)硫酸銨、過(guò)硫酸鈉、過(guò)氧化苯甲酰、過(guò)氧化苯甲酰叔丁酯、過(guò)氧化甲乙酮、高錳酸鉀、硝酸鈰銨、重鉻酸鉀或氯化鐵。
[0011]上述制備方法制備的陽(yáng)離子聚合物改性醋酸纖維素作為制備卷煙過(guò)濾嘴棒的應(yīng)用。
[0012]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其有益效果為:(1)本發(fā)明工藝操作簡(jiǎn)單，制備成本低，煙氣吸附效果好，反應(yīng)條件溫和，適用于工業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)；(2)本發(fā)明通過(guò)在醋酸纖維素上接枝活性官能團(tuán)，利用官能團(tuán)與煙氣有害成分之間的特殊作用，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)煙氣有害成分選擇性吸附煙氣吸附，同時(shí)，本發(fā)明可以通過(guò)改變反應(yīng)條件，選擇不同的接枝聚合物可以得到不同功能化的改性的醋酸纖維素；(3)本發(fā)明得到的功能性改性醋酸纖維素，可以應(yīng)用與工業(yè)化生產(chǎn)具有良好選擇性截留煙氣中有害成分的過(guò)濾嘴棒，制備得到的過(guò)濾嘴棒，對(duì)煙氣吸附效果明顯，特別是對(duì)氫氰酸、苯酚等具有顯著的選擇性吸附效果。

【具體實(shí)施方式】
[0013]下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。
[0014]實(shí)施例1
將0.1g 二醋酸纖維素與0.01g過(guò)硫酸鈉加入到IL的lg/L乙烯胺的甲醇的反應(yīng)溶液中，氮?dú)獗Ｗo(hù)的條件下，50°C下反應(yīng)0.5h，水和乙醇反復(fù)清洗后，真空干燥，即得到接枝率為23%改性醋酸纖維素。將所得改性醋酸纖維素添加到濾嘴中，最終制得的卷煙產(chǎn)品，經(jīng)過(guò)煙氣檢測(cè)，其焦油能夠降低7%，氫氰酸能夠降低11%，苯酚能夠降低8%。
[0015]實(shí)施例2
將10g二醋酸纖維素與1g過(guò)氧化苯甲酰加入到IL的10g/L丙烯胺的乙醇的反應(yīng)溶液中，氮?dú)獗Ｗo(hù)的條件下，30°C下反應(yīng)6h，水和乙醇反復(fù)清洗后，真空干燥，即得到接枝率為19%改性醋酸纖維素。將所得改性醋酸纖維素添加到濾嘴中，最終制得的卷煙產(chǎn)品，經(jīng)過(guò)煙氣檢測(cè)，其焦油能夠降低14%，氫氰酸能夠降低12%，苯酚能夠降低17%。
[0016]實(shí)施例3
將1g —醋酸纖維素與Ig偶氮二異丁腈加入到IL的100g/L丙烯酰胺的N，N- 二甲基甲酰胺的反應(yīng)溶液中，氮?dú)獗Ｗo(hù)的條件下，50°C下反應(yīng)3h，水和乙醇反復(fù)清洗后，真空干燥，即得到接枝率為33%改性醋酸纖維素。將所得改性醋酸纖維素添加到濾嘴中，最終制得的卷煙產(chǎn)品，經(jīng)過(guò)煙氣檢測(cè)，其焦油能夠降低10%，氫氰酸能夠降低13%，苯酚能夠降低9%。
[0017]實(shí)施例4
將20g —醋酸纖維素與Ig硝酸鈰銨加入到IL的100g/L N-異丙基丙烯酰胺的二甲基亞砜的反應(yīng)溶液中，氮?dú)獗Ｗo(hù)的條件下，100°C下反應(yīng)24h，水和乙醇反復(fù)清洗后，真空干燥，即得到所要的改性醋酸纖維素。將所得改性醋酸纖維素添加到濾嘴中，最終制得的卷煙產(chǎn)品，經(jīng)過(guò)煙氣檢測(cè)，其焦油能夠降低13%，氫氰酸能夠降低21%，苯酚能夠降低19%。
[0018]實(shí)施例5
將30g —醋酸纖維素與3g高錳酸鉀加入到IL的60g/L 4-乙烯基吡啶的水的反應(yīng)溶液中，氮?dú)獗Ｗo(hù)的條件下，65°C下反應(yīng)6h，水和乙醇反復(fù)清洗后，真空干燥，即得到所要的改性醋酸纖維素。將所得改性醋酸纖維素添加到濾嘴中，最終制得的卷煙產(chǎn)品，經(jīng)過(guò)煙氣檢測(cè)，其焦油能夠降低12%，氨能夠降低19%，亞硝胺能夠降低18%。
[0019]實(shí)施例6
將20g 二醋酸纖維素與2g氯化鐵加入到IL的100g/L丙烯酰胺的三氯甲烷的反應(yīng)溶液中，氮?dú)獗Ｗo(hù)的條件下，50°C下反應(yīng)6h，水和乙醇反復(fù)清洗后，真空干燥，即得到所要的改性醋酸纖維素。將所得改性醋酸纖維素添加到濾嘴中，最終制得的卷煙產(chǎn)品，經(jīng)過(guò)煙氣檢測(cè)，其焦油能夠降低8%，氫氰酸能夠降低11%，苯酚能夠降低9%。
[0020]實(shí)施例7
將40g 二醋酸纖維素與3g偶氮二異丁酸二甲酯加入到IL的50g/LN-乙烯基吡咯烷酮的苯的反應(yīng)溶液中，氮?dú)獗Ｗo(hù)的條件下，60°C下反應(yīng)6h，水和乙醇反復(fù)清洗后，真空干燥，SP得到接枝率為24%改性醋酸纖維素。將所得改性醋酸纖維素添加到濾嘴中，最終制得的卷煙產(chǎn)品，經(jīng)過(guò)煙氣檢測(cè)，其焦油能夠降低9%，氫氰酸能夠降低15%，苯酚能夠降低12%。
[0021]實(shí)施例8
將30g —醋酸纖維素與1g過(guò)氧化氫加入到IL的100g/L乙烯胺的二甲苯的反應(yīng)溶液中，氮?dú)獗Ｗo(hù)的條件下，45°C下反應(yīng)18h，水和乙醇反復(fù)清洗后，真空干燥，即得到接枝率為19%改性醋酸纖維素。將所得改性醋酸纖維素添加到濾嘴中，最終制得的卷煙產(chǎn)品，經(jīng)過(guò)煙氣檢測(cè)，其焦油能夠降低13%，氫氰酸能夠降低14%，苯酚能夠降低15%。
[0022]實(shí)施例9
將1g —醋酸纖維素與Sg過(guò)硫酸銨加入到IL的80g/LN-乙烯基吡咯烷酮的二氯甲烷的反應(yīng)溶液中，氮?dú)獗Ｗo(hù)的條件下，55°C下反應(yīng)12h，水和乙醇反復(fù)清洗后，真空干燥，即得到接枝率為33%改性醋酸纖維素。將所得改性醋酸纖維素添加到濾嘴中，最終制得的卷煙產(chǎn)品，經(jīng)過(guò)煙氣檢測(cè)，其焦油能夠降低14%，氫氰酸能夠降低19%，苯酚能夠降低15%。
[0023]實(shí)施例10
將50g 二醋酸纖維素與4g過(guò)氧化苯甲酰叔丁酯加入到IL的50g/LN-乙烯基吡咯烷酮的正己烷的反應(yīng)溶液中，氮?dú)獗Ｗo(hù)的條件下，60°C下反應(yīng)8h，水和乙醇反復(fù)清洗后，真空干燥，即得到接枝率為44%改性醋酸纖維素。將所得改性醋酸纖維素添加到濾嘴中，最終制得的卷煙產(chǎn)品，經(jīng)過(guò)煙氣檢測(cè)，其焦油能夠降低12%，氫氰酸能夠降低18%，苯酚能夠降低16%。
[0024]實(shí)施例11
將20g 二醋酸纖維素與Sg過(guò)氧化甲乙酮加入到IL的100g/L丙烯酰胺的環(huán)己烷的反應(yīng)溶液中，氮?dú)獗Ｗo(hù)的條件下，60°C下反應(yīng)5h，水和乙醇反復(fù)清洗后，真空干燥，即得到接枝率為26%改性醋酸纖維素。將所得改性醋酸纖維素添加到濾嘴中，最終制得的卷煙產(chǎn)品，經(jīng)過(guò)煙氣檢測(cè)，其焦油能夠降低10%，氫氰酸能夠降低45%，苯酚能夠降低13%。
[0025]實(shí)施例12
將80g —醋酸纖維素與1g重鉻酸鉀加入到IL的60g/LN-異丙基丙烯酰胺的乙醚的反應(yīng)溶液中，氮?dú)獗Ｗo(hù)的條件下，85°C下反應(yīng)18h，水和乙醇反復(fù)清洗后，真空干燥，即得到接枝率為33%改性醋酸纖維素。將所得改性醋酸纖維素添加到濾嘴中，最終制得的卷煙產(chǎn)品，經(jīng)過(guò)煙氣檢測(cè)，其焦油能夠降低11%，氫氰酸能夠降低11%，苯酚能夠降低13%。
[0026]實(shí)施例13
將60g 二醋酸纖維素與6g偶氮二異庚腈加入到IL的100g/L4-乙烯基吡啶的丙酮的反應(yīng)溶液中，氮?dú)獗Ｗo(hù)的條件下，60°C下反應(yīng)13h，水和乙醇反復(fù)清洗后，真空干燥，即得到接枝率19改性醋酸纖維素。將所得改性醋酸纖維素添加到濾嘴中，最終制得的卷煙產(chǎn)品，經(jīng)過(guò)煙氣檢測(cè)，其焦油能夠降低13%，氫氰酸能夠降低15%，苯酚能夠降低9%。
[0027]實(shí)施例14
將40g —醋酸纖維素與4g偶氮二異庚腈加入到IL的80g/L乙烯胺的四氫呋喃的反應(yīng)溶液中，氮?dú)獗Ｗo(hù)的條件下，70°C下反應(yīng)10h，水和乙醇反復(fù)清洗后，真空干燥，即得到接枝率21%改性醋酸纖維素。將所得改性醋酸纖維素添加到濾嘴中，最終制得的卷煙產(chǎn)品，經(jīng)過(guò)煙氣檢測(cè)，其焦油能夠降低12%，氫氰酸能夠降低17%，苯酚能夠降低16%。
[0028]實(shí)施例15
將30g 二醋酸纖維素與3g氯化鐵加入到IL的70g/LN-乙烯基吡咯烷酮的乙腈的反應(yīng)溶液中，氮?dú)獗Ｗo(hù)的條件下，60°C下反應(yīng)3h，水和乙醇反復(fù)清洗后，真空干燥，即得到接枝率32%改性醋酸纖維素。將所得改性醋酸纖維素添加到濾嘴中，最終制得的卷煙產(chǎn)品，經(jīng)過(guò)煙氣檢測(cè)，其焦油能夠降低8%，氫氰酸能夠降低13%，苯酚能夠降低10%。
[0029]實(shí)施例16
將20g —醋酸纖維素與2g氯化鐵加入到IL的90g/L丙烯酰胺的吡啶的反應(yīng)溶液中，氮?dú)獗Ｗo(hù)的條件下，55°C下反應(yīng)4h，水和乙醇反復(fù)清洗后，真空干燥，即得到接枝率21%改性醋酸纖維素。將所得改性醋酸纖維素添加到濾嘴中，最終制得的卷煙產(chǎn)品，經(jīng)過(guò)煙氣檢測(cè)，其焦油能夠降低11%，氫氰酸能夠降低19%，苯酚能夠降低17%。
【權(quán)利要求】
1.一種陽(yáng)離子聚合物改性醋酸纖維素的制備方法，其特征在于具體反應(yīng)如下:將單體溶解在溶劑中配成濃度為Ι-lOOg/L單體溶液，然后加入醋酸纖維素及引發(fā)劑，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下反應(yīng)，反應(yīng)溫度為30-100°C，反應(yīng)時(shí)間為0.5-24h，反應(yīng)完成后將產(chǎn)物分離提純，即得到陽(yáng)離子聚合物改性醋酸纖維素；引發(fā)劑加入量與單體溶液體積比0.01g/L-10g/L ;醋酸纖維素加入量與單體溶液的體積比為0.l-100g/L ； 所述的單體為至少含有一種單乙烯基不飽和的單體，且該單體帶有氨基、酰胺基、吡啶基團(tuán)或吡咯烷酮基團(tuán)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的陽(yáng)離子聚合物改性醋酸纖維素的制備方法，其特征在于所述的醋酸纖維素為一醋酸纖維素或二醋酸纖維素，即其羥基乙?；潭葹?-2.8。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的陽(yáng)離子聚合物改性醋酸纖維素的制備方法，其特征在于所述的單體為乙烯胺、丙烯胺、丙烯酰胺、N-異丙基丙烯酰胺、4-乙烯基吡啶或N-乙烯基吡咯烷酮。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的陽(yáng)離子聚合物改性醋酸纖維素的制備方法，其特征在于所述的溶劑為水、乙醇、甲醇、苯、甲苯、二甲苯、二氯甲烷、二氯乙烷、三氯甲烷、正己烷、環(huán)己烷、乙醚、丙酮、乙腈、四氫呋喃、吡唆、二甲基亞砜、N，N-二甲基甲酰胺或N，N-二甲基乙酰胺。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的陽(yáng)離子聚合物改性醋酸纖維素的制備方法，其特征在于所述的引發(fā)劑為偶氮二異丁腈、偶氮二異庚腈、偶氮二異丁酸二甲酯、過(guò)氧化氫、過(guò)硫酸銨、過(guò)硫酸鈉、過(guò)氧化苯甲酰、過(guò)氧化 苯甲酰叔丁酯、過(guò)氧化甲乙酮、高錳酸鉀、硝酸鈰銨、重鉻酸鉀或氯化鐵。
6.權(quán)利要求1所制備的陽(yáng)離子聚合物改性醋酸纖維素作為制備卷煙過(guò)濾嘴棒的應(yīng)用。
【文檔編號(hào)】A24D3/10GK104130354SQ201410343621
【公開日】2014年11月5日 申請(qǐng)日期:2014年7月18日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月18日
【發(fā)明者】王晉, 繆明明, 何沛, 劉志華, 雷萍, 劉春波, 趙偉, 王昆淼, 陳永寬 申請(qǐng)人:云南中煙工業(yè)有限責(zé)任公司