專利名稱：降低卷煙煙氣中苯酚類物質(zhì)的殼聚糖聚陽離子添加劑的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及卷煙降焦減害技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種選擇性降低卷煙煙氣中苯酚類 物質(zhì)含量的殼聚糖聚陽離子添加劑。
背景技術(shù)：
長期以來，世界煙草行業(yè)一直高度重視卷煙減害降焦工作。近年來WHO對煙氣有 害成分的管制有特別明確規(guī)定，已得到世界各國的積極響應(yīng)。針對卷煙煙氣中各種有害成 分，研究者發(fā)展了多種降害技術(shù)，其中對卷煙濾嘴的改性是最有效的降害手段之一；通過向 卷煙濾嘴中添加或復(fù)合納米材料、高分子材料以及生物材料等，達到有效降低卷煙煙氣的 某些有害成分的效果。卷煙煙氣成分非常多，主要分為親水性成分和疏水性成分兩類。研究結(jié)果已經(jīng)表 明用一些金屬催化劑、多孔或介孔吸附材料、納米材料，還有生物大分子DNA等材料對卷 煙濾嘴的改性，對于疏水性多環(huán)芳烴如苯并芘和CO等有害成分降的低起到了很好的效果； 市場上已經(jīng)出現(xiàn)了向卷煙濾嘴中添加納米金屬催化劑的低CO型卷煙。研究者發(fā)現(xiàn)用血紅 蛋白、茶質(zhì)等材料對卷煙濾嘴的復(fù)合改性，或者用NaA型沸石對卷煙濾嘴的復(fù)合改性，對于 亞硝基化合物、醛酮化合物等有害組分的降低也有一定的效果。酚類化合物是卷煙煙氣中一種主要的有害物質(zhì)，可經(jīng)皮膚粘膜、呼吸道及消化道 進入體內(nèi)與細胞原漿中的蛋白質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，引起蓄積性慢性中毒或急性中毒的昏迷 死亡。其中又以苯酚的毒性最大，因此苯酚被列為卷煙煙氣有害物質(zhì)的指標性化合物之 一，需對其進行監(jiān)測和控制。目前，一些研究已經(jīng)開始關(guān)注卷煙煙氣中酚類有害物質(zhì)的降 低。中國專利ZL 200710162960.8中公開了將一些中草藥的提取物混合到煙絲中作為降 低卷煙煙氣中酚類有害物質(zhì)的方法，但是此方法有可能會影響煙絲的正常燃燒，使煙氣的 口感受到影響，甚至?xí)黾悠渌泻Τ煞?。中國專利申請CN200910307638.9中公開了將 固體粉末狀的杯芳烴作為添加劑直接添加在卷煙濾嘴中，可以降低約40%的苯酚，但是 杯芳烴自身的毒性還有待考慮。另外，中國專利申請CN200810031589. 6和中國專利申請 CN200710034453. 6中分別公開了離子液體、金屬氧化物作為過濾嘴棒的添加劑，并具有一 定的降酚效果；但是這兩種物質(zhì)制備工藝比較復(fù)雜，且添加有離子液體或金屬氧化物的過 濾嘴的衛(wèi)生安全問題還需要進一步考察。因此，有必要開發(fā)一種新型的卷煙濾嘴添加劑。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明基于苯酚類物質(zhì)易溶于水的原理，設(shè)計和開發(fā)了一種負載有親水性聚陽離 子的選擇性降低卷煙煙氣中酚類有害物質(zhì)含量的添加劑。一種選擇性降低卷煙煙氣中苯酚類有害物質(zhì)含量的添加劑，是以多孔材料為載體 且在多孔材料上負載了親水性聚陽離子的材料。本發(fā)明發(fā)現(xiàn)親水性聚陽離子具有含水保水的能力，其含水保水的能力保證了添加 劑中的水分含量，使水分起到對卷煙煙氣中苯酚類有害物質(zhì)選擇性降低的作用。
所述的親水性聚陽離子選用殼聚糖鹽酸鹽，可選用市售產(chǎn)品；殼聚糖鹽酸鹽中含 有大量的羥基結(jié)構(gòu)，能夠增進與酚類化合物之間的作用力。所述的多孔材料是添加劑的載體，其多孔性的吸附能力給親水性聚陽離子的負載 提供了保障；優(yōu)選顆粒狀的多孔材料，顆粒狀的外形能夠更好的滿足卷煙濾嘴的生產(chǎn)需求。 所述的顆粒狀多孔材料可選用本領(lǐng)域常用的顆粒狀多孔材料，所述的多孔材料優(yōu)選硅藻 土、硅膠、活性炭、大孔吸附樹脂、分子篩、沸石、海泡石等中的一種或多種。所述的添加劑中負載的親水性聚陽離子的質(zhì)量百分含量優(yōu)選為0.05% 5%，可 在節(jié)約成本的前提下更加有效的去除酚類有害物質(zhì)。所述的添加劑的粒徑優(yōu)選為0. 05mm 3mm，比表面積優(yōu)選為20m2/g 1500m2/g， 質(zhì)量含水率優(yōu)選為10% 40% (質(zhì)量含水率的測試方法一般為100°C干燥2h，根據(jù)干燥 前后的質(zhì)量差計算質(zhì)量含水率)。所述的添加劑的制備方法，包括將親水性聚陽離子通過普通浸漬吸附的方式負 載在多孔材料上，制得添加劑；具體步驟包括將多孔材料與親水性聚陽離子的水溶液充 分混合均勻，靜置后過濾，將過濾得到的固體物質(zhì)真空干燥，得到添加劑。所述的親水性聚陽離子的水溶液的濃度優(yōu)選為0. 2g/L 10g/L。所述的添加劑以親水性聚陽離子為保水材料通過多孔材料的支載作用構(gòu)筑而成； 將所述的添加劑應(yīng)用于制備卷煙濾嘴中，就可以利用添加劑中的水分選擇性降低卷煙煙氣 中的苯酚類有害物質(zhì)。以一支煙的卷煙濾嘴中的濾棒總質(zhì)量計，所述的添加劑的質(zhì)量百分含量優(yōu)選為 5% 50%。所述的卷煙濾嘴可以為二元復(fù)合式卷煙過濾嘴，包括普通濾棒以及沿普通濾棒軸 向與普通濾棒疊加的復(fù)合濾棒；所述的復(fù)合濾棒由所述的添加劑或者由所述的添加劑和普 通濾棒材料制成；用于制備卷煙時復(fù)合濾棒與煙絲段接觸。其中，所述的復(fù)合濾棒與普通濾 棒的長度比優(yōu)選為1 2 1 2。所述的卷煙濾嘴還可以為三段復(fù)合式卷煙過濾嘴，包括兩段普通濾棒以及沿普通 濾棒軸向與普通濾棒疊加的復(fù)合濾棒，所述的復(fù)合濾棒位于兩段普通濾棒之間；所述的復(fù) 合濾棒由所述的添加劑或者由所述的添加劑和普通濾棒材料制成；用于制備卷煙時普通濾 棒與煙絲段接觸。其中，所述的復(fù)合濾棒與各段普通濾棒的長度比優(yōu)選為0.5 2 1。所述的普通濾棒的材料選用本領(lǐng)域適用于做濾棒的材料，如可選用常用的醋酸纖 維、聚丙烯纖維、紙纖維、黏膠纖維、Lyocell纖維(即溶解性纖維)等中的一種或多種。本發(fā)明的復(fù)合濾棒和普通濾棒均采用本領(lǐng)域濾棒的常規(guī)制備方法進行制備。本發(fā)明卷煙濾嘴的規(guī)格可依據(jù)市售卷煙的濾嘴規(guī)格。所述的苯酚類物質(zhì)包括苯酚、間-甲酚、對-甲酚、鄰-甲酚等苯酚類化合物中的 一種或多種。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點本發(fā)明添加劑制備的卷煙濾嘴，以添加劑中的親水性聚陽離子及吸附的水分作為 過濾介質(zhì)可以有效的降低煙氣中的苯酚類有害成分。與同規(guī)格的市售卷煙相比，采用本發(fā) 明添加劑制備的卷煙濾嘴可使卷煙煙氣中苯酚類有害成分的含量降低40% 60%。同時由于許多香味有機化合物不溶于水，本發(fā)明添加劑在降低煙氣中苯酚類有害成分的同時還可以避免香味成分損失，保持卷煙的內(nèi)在品質(zhì)。


圖1為裝有本發(fā)明二元復(fù)合式卷煙過濾嘴的卷煙的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為裝有本發(fā)明三段復(fù)合式卷煙過濾嘴的卷煙的結(jié)構(gòu)示意圖；圖1和圖2中，1為普通濾棒，2為復(fù)合濾棒，3為卷煙過濾嘴，4為煙絲段。
具體實施例方式實施例1將殼聚糖鹽酸鹽溶于水配制成lOmg/mL的聚陽離子溶液，再將5. Og粉末狀硅膠浸 入IOml上述聚陽離子溶液中，浸泡6h，過濾，所得固體于60°C下烘12h，得到添加劑，添加劑 中負載的聚陽離子的質(zhì)量百分含量為1. 5%。經(jīng)紅外光譜表征分析，該添加劑的紅外譜圖中 1000 llOOcm—1處特征峰的出現(xiàn)，以及zeta電位的測定值為+23mV，驗證了殼聚糖鹽酸鹽 在粉末狀硅膠上負載成功，得到負載有殼聚糖鹽酸鹽的顆粒狀多孔材料。經(jīng)檢測，該添加劑粒徑為0. 3mm,比表面積為600m2/g，質(zhì)量含水率為30%。將上述添加劑在濾棒成型機上均勻的添加在開松的醋酸纖維絲束上并卷制成型 制成復(fù)合濾棒2 ；以醋酸纖維絲束為原料按照復(fù)合濾棒2的制備方法制得普通醋酸纖維濾 棒1。將制得的復(fù)合濾棒2沿普通醋酸纖維濾棒1軸向與普通醋酸纖維濾棒1疊加，制得二 元復(fù)合式卷煙過濾嘴3，其中，復(fù)合濾棒2與普通醋酸纖維濾棒1的長度比為2 1，添加劑 的添加量為復(fù)合濾棒2和普通醋酸纖維濾棒1總質(zhì)量的30%。用制得的二元復(fù)合式卷煙過濾嘴3替代某品牌市售卷煙中的普通醋酸纖維濾棒 生產(chǎn)出試樣煙，試樣煙中復(fù)合濾棒2 —端與煙絲段4接觸。對試樣煙煙氣中的酚類物質(zhì)進 行測定，并與同種煙絲的市售卷煙(采用相同規(guī)格普通醋酸纖維濾棒)相對照。卷煙煙氣 中苯酚類物質(zhì)的含量按照IS03308的規(guī)定在CeruleanSM450型吸煙機(Cerulean，UK)上進 行測定。結(jié)果見表1。表1本發(fā)明的復(fù)合式卷煙濾嘴對酚類有害物質(zhì)的降害效果
權(quán)利要求
一種選擇性降低卷煙煙氣中苯酚類有害物質(zhì)含量的添加劑，其特征在于，所述的添加劑是以多孔材料為載體且在多孔材料上負載了親水性聚陽離子的材料；所述的親水性聚陽離子為殼聚糖鹽酸鹽。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的選擇性降低卷煙煙氣中苯酚類有害物質(zhì)含量的添加劑，其特 征在于，所述的多孔材料為硅藻土、硅膠、活性炭、大孔吸附樹脂、分子篩、沸石、海泡石中的 一種或多種。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的選擇性降低卷煙煙氣中苯酚類有害物質(zhì)含量的添加劑，其特 征在于，所述的添加劑中負載的親水性聚陽離子的質(zhì)量百分含量為0. 05% 5%。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的選擇性降低卷煙煙氣中苯酚類有害物質(zhì)含量的添加劑，其特 征在于，所述的添加劑的粒徑為0. 05mm 3mm，比表面積為20m2/g 1500m2/g，質(zhì)量含水率 為 10% 40%。
5.根據(jù)權(quán)利要求1 4任一項所述的選擇性降低卷煙煙氣中苯酚類有害物質(zhì)含量的添 加劑在制備卷煙濾嘴中的應(yīng)用。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的應(yīng)用，其特征在于，以一支煙的卷煙濾嘴中的濾棒總量計，所 述的添加劑的質(zhì)量百分含量為5% 50%。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的應(yīng)用，其特征在于，所述的卷煙濾嘴為二元復(fù)合式卷煙過濾 嘴，包括普通濾棒以及沿普通濾棒軸向與普通濾棒疊加的復(fù)合濾棒；所述的復(fù)合濾棒由所 述的添加劑或者由所述的添加劑和普通濾棒材料制成；用于制備卷煙時復(fù)合濾棒與煙絲段 接觸。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的應(yīng)用，其特征在于，所述的復(fù)合濾棒與普通濾棒的長度比為 1 2 1 2。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的應(yīng)用，其特征在于，所述的卷煙濾嘴為三段復(fù)合式卷煙過濾 嘴，包括兩段普通濾棒以及沿普通濾棒軸向與普通濾棒疊加的復(fù)合濾棒，所述的復(fù)合濾棒 位于兩段普通濾棒之間；所述的復(fù)合濾棒由所述的添加劑或者由所述的添加劑和普通濾棒 材料制成；用于制備卷煙時普通濾棒與煙絲段接觸。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的應(yīng)用，其特征在于，所述的復(fù)合濾棒與各段普通濾棒的長度 比為0. 5 2 1。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種降低卷煙煙氣中苯酚類物質(zhì)的殼聚糖聚陽離子添加劑。該添加劑是以顆粒狀多孔材料為載體且在多孔材料上負載了親水性聚陽離子的材料；所述的親水性聚陽離子為殼聚糖鹽酸鹽。將該添加劑應(yīng)用于制備卷煙濾嘴中，就可以利用添加劑中的水分選擇性降低卷煙煙氣中的苯酚類有害物質(zhì)，同時由于許多香味有機化合物不溶于水，本發(fā)明在降低煙氣中酚類有害成分的同時可能還可以避免香味成分損失，保持卷煙的內(nèi)在品質(zhì)。
文檔編號B01J20/26GK101947435SQ20101027885
公開日2011年1月19日 申請日期2010年9月10日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月10日
發(fā)明者儲國海, 劉金莉, 周國俊, 徐鍵, 林賢福, 金鑫 申請人:浙江中煙工業(yè)有限責(zé)任公司