CN102599653A - 一种超高比表面积吸附材料在卷烟上的应用 - Google Patents
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Abstract
一种超高比表面积吸附材料在卷烟上的应用，其特征在于：该超高比表面积吸附材料（HCA）是通过悬浮聚合得到的二乙烯基苯吸附树脂进行后交联反应制备而成，这种材料能够有效吸附烟气中的有害物质苯酚。该材料原料组成为二乙烯基苯、苯乙烯，致孔剂、引发剂、水、无机盐及分散剂。将该材料以10-30mg/支添加于卷烟滤棒，能够选择性降低卷烟主流烟气中苯酚释放量25%以上，而焦油释放量基本不变或略有降低，同时对卷烟的吸食品质不产生负面影响，从而达到选择性降低卷烟烟气中苯酚释放量的目的。
Description
技术领域
本发明属于卷烟减害添加材料应用，具体是一种选择性降低卷烟主流烟气中苯酚释放量的超高比表面积吸附材料在卷烟减害中的应用。将该材料应用于卷烟滤棒，能够有效降低主流烟气中苯酚释放量，同时对卷烟的吸食品质不产生负面影响。
背景技术
苯酚是卷烟主流烟气主要有害成分之一，卷烟烟气中的挥发性酚类化合物主要是在卷烟燃烧过程中产生的，“卷烟危害性指标体系研究”项目通过研究有害成分释放量与烟气生物学活性的关系，发现苯酚是影响卷烟主流烟气危害性最主要的有害成分之一，因此，降低卷烟烟气中的苯酚含量对于降低卷烟危害性具有重要意义。
对于如何降低卷烟烟气中的苯酚，国内外也开展了许多相关研究。王宏伟等(王宏伟，方鼎，徐志强，等.安徽农业科学，2009(10) 4371-4372.)研究了壳聚糖-Fe2+络合物对烟气有害成分的吸附作用，表明其对烟气水分、苯酚和HCN均有较强的吸附作用。CN 101531779专利中研究了一种大孔微孔杂化淀粉颗粒，将其添加于卷烟滤嘴的滤芯中，制成二元或三元复合滤嘴，能有效降低烟气中的焦油、苯酚、氢氰酸和一氧化碳递送量。CN101015394A专利中以扩孔的普通活性碳纤维为载体，通过扩孔、浸渍法将不同量的硝酸铝或硝酸铁或两者混合分散在载体上，再经过焙烧制备得到不同负载量Al2O3、Fe2O3、Al2O3-Fe2O3的改性活性炭纤维，将其制备成复合滤嘴，可降低烟气中的焦油、苯酚、邻苯二酚、对苯二酚、间苯二酚、对-间甲酚和邻甲酚等。CN 101664228A中选用深腔杯芳烃化合物作为添加材料，利用杯芳烃化合物的分子识别作用和空腔尺寸选择效应，可同时选择性降低卷烟烟气中的苯并[a]芘和苯酚释放量。CN 101433818A专利中发明了一种用于吸附卷烟主流烟气中焦油、苯酚、烟草特有亚硝胺等的介孔新材料。介孔材料是具有3维网状微观结构、独石形貌的介孔分子筛如SBA-15，或者是镀饰有“液膜”或经过金属氧化物如氧化锆改性的三维网状微观结构、独石形貌的SBA-15介孔分子筛材料。CN101919589A，CN101974124A， CN101919591A，CN101961646A等发明了一系列降低卷烟烟气中苯酚类物质的高分子添加剂。该类添加剂是利用材料中的水分选择性降低卷烟烟气中的苯酚类有害物质。美国专利(US6779529)公布了一种由纤维滤嘴段、选择吸附剂段以及一个一般吸附剂段相互同轴串接构成的卷烟滤嘴，其选择吸附剂段是酚醛树脂基体经伯胺和仲胺功能化后形成，该滤嘴可以从烟气中去除一些特定的成分如苯酚等。
综上所述，国内外在降低卷烟烟气中苯酚释放量方面进行了一些探索和研究，但这些技术对卷烟烟气中苯酚的选择性吸附能力较差，同时材料制备过程复杂、成本较高，均未得到广泛应用。
发明内容
本发明的目的正是基于上述现有技术状况而提出的一种超高比表面积吸附材料在卷烟减害中的应用，本发明通过二乙烯基苯吸附树脂的后交联反应，得到一种具有超高比表面积的吸附材料。将该材料应用于卷烟滤棒，能够有效吸附烟气中的有害物质苯酚，而焦油释放量略有降低，同时对卷烟的吸食品质不产生负面影响，从而达到选择性降低卷烟烟气中苯酚释放量的目的。
本发明的目的正是针对上述现有技术：
本发明的超高比表面积吸附材料在卷烟中的应用，是将超高比表面积吸附材料添加在卷烟滤嘴中，能够选择性降低卷烟主流烟气中苯酚释放量25%以上，其添加量为每只滤嘴10-30mg；所述超高比表面积吸附材料是通过悬浮聚合得到的二乙烯基苯吸附树脂进行后交联反应制备而成，具体步骤如下：
（1）先配置油相，组成为二乙烯基、苯乙烯，致孔剂、引发剂，其具体配比：二乙烯基苯（DVB)6-8ml，苯乙烯2-4ml，致孔剂10-12ml，引发剂0.1-0.2mg。
（2）然后配置水相，组成为水，无机盐及分散剂；具体配比：水70-80ml，无机盐0.25-0.5g，分散剂1-2g。
（3）在搅拌下，将油相加入水相中，随后升温至80℃，反应12小时；将所得的小球状产物，用乙醇抽提24小时，即可得聚二乙烯基苯吸附树脂；随后将其用二氯甲烷溶胀过夜，在80℃条件下加入傅-克催化剂进行后交联反应，反应8小时后即可得超高比表面积吸附材料HCA。
在本发明中，所用的致孔剂为甲苯或二甲苯；所用引发剂为过氧化苯甲酰(BPO)或偶氮二异丁腈（AIBN）；所用无机盐为氯化钙或氯化钠；所用分散剂为明胶或聚乙烯醇。所选的傅-克催化剂为三氯化铁或二氯化锌。
本发明提供的滤嘴添加材料具有如下优点：
1.本专利发明物为超高比表面积材料，利于烟气与材料充分接触。
2.材料中含有大量苯环，可与烟气中的有害物质苯酚发生较强的π-π相互作用，有利于提高对苯酚的吸附率。
3.本专利发明物能够选择性降低卷烟主流烟气中苯酚释放量，有效降低达25%以上。
4.本专利发明物对卷烟的吸食品质无负面影响。
具体实施方式
下面以实例进一步说明本发明的实质内容，但本发明的内容并不限于此。
实施例1
先配置油相，组成为8ml DVB，2ml 苯乙烯，10ml 甲苯、0.2g BPO，然后配置水相，组成为80 ml 水，0.5g氯化钠及 2 g 聚乙烯醇。在搅拌下，将水相加入油相中，随后升温至80℃，反应12小时。将所得的小球状产物，用乙醇抽提24小时，即可得聚二乙烯基苯吸附树脂。随后将其用二氯甲烷溶胀过夜，在80℃条件下加入三氯化铁傅-克催化剂进行后交联反应，反应8小时后即可得超高比表面积吸附材料HCA-1。
将HCA-1作为复合滤嘴添加材料使用，添加量为15mg/cig，以不添加任何滤嘴改性材料的卷烟为对照样品，按照标准抽吸条件在吸烟机上进行卷烟抽吸试验，并按照标准YC/T255-2008进行苯酚释放量的检测。每个样品平行样三个，结果如表一所示。
表一 HCA材料1降低苯酚释放量的结果
上述结果表明，本发明材料可以用于复合滤嘴卷烟的生产，材料可以选择性降低卷烟主流烟气中苯酚释放量25.3%。此外，感官评价结果表明，该滤嘴添加材料对卷烟吸食品质无不良影响。
实施例2
先配置油相，组成为6ml DVB，4ml 苯乙烯，10ml二甲苯、0.2g AIBN，然后配置水相，组成为80 ml 水，0.5g氯化钠及 2 g 明胶。在搅拌下，将水相加入油相中，随后升温至80℃，反应12小时。将所得的小球状产物，用乙醇抽提24小时，即可得聚二乙烯基苯吸附树脂。随后将其用二氯甲烷溶胀过夜，在80℃条件下加入二氯化锌傅-克催化剂进行后交联反应，反应8小时后即可得超高比表面积吸附材料HCA-2。
将HCA-2作为复合滤嘴添加材料使用，添加量为15mg/cig，以不添加任何滤嘴改性材料的卷烟为对照样品，按照标准抽吸条件在吸烟机上进行卷烟抽吸试验，并按照标准YC/T255-2008进行苯酚释放量的检测。每个样品平行样三个，结果如表二所示。
表二 HCA材料2降低苯酚释放量的结果
上述结果表明，本发明材料可以用于复合滤嘴卷烟的生产，材料可以选择性降低卷烟主流烟气中苯酚释放量25.7%。此外，感官评价结果表明，该滤嘴添加材料对卷烟吸食品质无不良影响。
Claims (8)
1.一种超高比表面积吸附材料在卷烟上的应用，其特征在于：将超高比表面积吸附材料添加在卷烟滤嘴中，能够选择性降低卷烟主流烟气中苯酚释放量25%以上，其添加量为每只滤嘴10-30mg；所述超高比表面积吸附材料是通过悬浮聚合得到的二乙烯基苯吸附树脂进行后交联反应制备而成，具体步骤如下：
先配置油相，组成为二乙烯基苯、苯乙烯，致孔剂、引发剂，
然后配置水相，组成为水，无机盐及分散剂；
在搅拌下，将油相加入水相中，随后升温至80℃，反应12小时；将所得的小球状产物，用乙醇抽提24小时，即可得聚二乙烯基苯吸附树脂；随后将其用二氯甲烷溶胀过夜，在80℃条件下加入傅-克催化剂进行后交联反应，反应8小时后即可得超高比表面积吸附材料。
2.根据权利要求1所述的超高比表面积吸附材料在卷烟上的应用，其特征在于：步骤（1）油相具体配比：二乙烯基苯6-8ml，苯乙烯2-4ml，致孔剂10-12ml，引发剂0.1-0.2mg。
3.根据权利要求1所述的超高比表面积吸附材料在卷烟上的应用，，其特征在于：步骤（2）水相具体配比：水70-80ml，无机盐0.25-0.5g，分散剂1-2g。
4.根据权利要求1或2所述的超高比表面积吸附材料在卷烟上的应用，其特征在于：所用的致孔剂为甲苯或二甲苯。
5.根据权利要求1或2所述的超高比表面积吸附材料在卷烟上的应用，其特征在于：所用引发剂为过氧化苯甲酰或偶氮二异丁氰。
6.根据权利要求1或3所述的超高比表面积吸附材料在卷烟上的应用，，其特征在于：所用无机盐为氯化钙或氯化钠。
7.根据权利要求1或3所述的超高比表面积吸附材料在卷烟上的应用，，其特征在于：所用分散剂为明胶或聚乙烯醇。
8.根据权利要求1所述的超高比表面积吸附材料在卷烟上的应用，其特征在于：步骤（3）中所选的傅-克催化剂为三氯化铁或二氯化锌。
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