專利名稱：：一種卷煙濾嘴添加劑及其制備和應(yīng)用方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明屬于巻煙過濾嘴的制備
技術(shù)領(lǐng)域：
，涉及一種巻煙濾嘴添加劑，及其制備及其在醋酸纖維絲束成型中的應(yīng)用。
背景技術(shù)：
：巻煙燃燒產(chǎn)生的有害物質(zhì)主要有，焦油、一氧化碳、氫氰酸、揮發(fā)性醛、氨、亞硝胺、苯并[a]芘和酚類等。焦油中存在誘發(fā)癌癥的物質(zhì)，這些物質(zhì)能夠改變細胞的遺傳結(jié)構(gòu)，使正常細胞變?yōu)榘┘毎?，或者刺激被激發(fā)的細胞，導(dǎo)致腫瘤的形成。酚類化合物是一種細胞原漿毒，其毒性作用是與細胞原漿中蛋白質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，形成變性蛋白質(zhì)，使細胞失去活性，它所引起的病理變化主要取決于毒物的濃度，低濃度時可使細胞變性，高濃度時使蛋白質(zhì)凝固，低濃度對局部損害雖不如高濃度嚴(yán)重，但低濃度時由于其滲透力強，可向深部組織滲透，因而后果更加嚴(yán)重。酚類化合物侵犯神經(jīng)中樞，刺激脊髓，進而導(dǎo)致全身中毒癥狀。吸煙與健康的問題越來越受到人們的關(guān)注，也一直是煙草行業(yè)致力解決的問題，但是，目前還缺少相對成熟的、工業(yè)適用性強的降焦減害技術(shù)。納米Si02具有大的比表面積，和納米尺度的量子效應(yīng)，是一種優(yōu)良的吸附材料，在催化、化工、環(huán)境保護和建筑等領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用。目前，還很少有報道納米Si02在巻煙行業(yè)中的應(yīng)用，未經(jīng)修飾改性的納米Si02在巻煙行業(yè)的應(yīng)用受到現(xiàn)有的技術(shù)條件的限制，但是，納米Si02經(jīng)修飾改性后的可以方便的應(yīng)用于現(xiàn)有的生產(chǎn)工藝，顯著提高了巻煙的安全性。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的旨在提供一種巻煙濾嘴添加劑，可有效地降低巻煙煙氣中的有害成分，特別是焦油和酚類。本發(fā)明的另一目的旨在提供上述巻煙濾嘴添加劑簡單實用的制備方法。本發(fā)明還有一目的在于提供上述巻煙濾嘴添加劑，應(yīng)用于醋酸纖維絲束的成型工藝，從而提高巻煙濾嘴過濾性能的佳的，簡單實用的應(yīng)用方法。本發(fā)明的目的是通過下述方式實現(xiàn)的所述的巻煙濾嘴添加劑，為經(jīng)硅烷偶聯(lián)劑修飾改性的納米Si02，硅烷偶聯(lián)劑的量為納米Si02重量的4~15%。硅烷偶聯(lián)劑鍵合在Si02表面形成穩(wěn)定的修飾改性納米Si02。所述納米Si02的優(yōu)選顆粒尺寸為10~200nm。硅烷偶聯(lián)劑為？氨丙基三乙氧基硅烷(KH550)，？環(huán)氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷(KH560)，？(甲基丙烯酰氧基)丙基三甲氧基硅垸(KH570)，乙烯基三乙氧基硅垸(A151)，乙烯基三甲氧基硅垸(A171)和？脲基丙基三乙氧基硅垸(A1160)其中的一種或幾種。制備上述巻煙濾嘴添加劑的方法，包括以下步驟a)添加占Si02重量的415。/。的硅垸偶聯(lián)劑，分散到用冰醋酸調(diào)節(jié)pH值為4-6.5的水溶液中，攪拌，使硅垸偶聯(lián)劑充分水解；b)在攪拌條件下，將納米Si02加入到a)步所得溶液中，充分?jǐn)嚢瑁缓蟪暡ǚ稚?0-45min;c)將b)得到的混合物過濾，沉淀物用去離子水和無水乙醇洗滌；d)將c)步得到的沉淀物在608(TC干燥；e)將d)得到的改性Si02粉碎后，研磨至粒徑小于500nm，得到修飾改性的納米Si02。上述巻煙濾嘴添加劑的應(yīng)用方法為將經(jīng)修飾改性納米Si02分散溶于用于醋酸纖維成型的增塑劑中，改性納米Si02的量為增塑劑重量的0.3~8wt%。上述經(jīng)修飾改性納米Si02的量為醋酸纖維絲束重量的0.2~6wt%。。上述巻煙濾嘴添加劑的另一應(yīng)用方法為a)將占納米Si02重量的4~15%的硅垸偶聯(lián)劑直接分散到醋酸纖維絲束成型的增塑劑中，攪拌，水解；b)攪拌條件下，將納米Si02分散到a)步所得溶液中，攪拌，得到改性的納米Si02在增塑劑中的均勻穩(wěn)定的分散體系。其中改性納米Si02的量為增塑劑重量的0.3~8wt%。改性納米Si02的量為醋酸纖維絲束重量的0.2~6wt%0。本發(fā)明的濾嘴添加劑是通過硅烷偶聯(lián)劑修飾改性的納米Si02得到的，應(yīng)用過程中將其均勻分散到醋酸纖維絲束成型的增塑劑中，直接用于制備巻煙濾棒。添加到醋酸纖維增塑劑中的改性納米Si02可以是一種硅垸偶聯(lián)劑改性得到的，也可以是不同硅垸偶聯(lián)劑分別改性得到的改性納米Si02的混合物。經(jīng)硅垸偶聯(lián)劑修飾改性的納米Si02分散到增塑劑中后，可以按照現(xiàn)有的醋酸纖維絲束的成型工藝加工巻煙濾棒。本發(fā)明的有益效果為本發(fā)明通過在醋酸纖維絲束成型的增塑劑中添加經(jīng)硅垸偶聯(lián)劑修飾改性的納米Si02提高了醋酸纖維巻煙濾嘴的過濾性能，能夠明顯降低巻煙煙氣中的有害成分，特別是焦油和酚類。焦油、苯酚和總酚類的量可分別降低27.4%，59.1%和38.2%，并且工藝簡單、成本低，實用性較強。本發(fā)明的優(yōu)勢在于(1)經(jīng)硅烷偶聯(lián)劑修飾改性的納米Si02能夠在醋酸纖維絲束成型的增塑劑中形成均勻穩(wěn)定的分散體系，避免了未改性的納米Si02的團聚和進而產(chǎn)生沉淀。(2)添加修飾改性的納米Si02的增塑劑能夠按現(xiàn)有工藝正常使用，具有方法簡單，用量少，成本低，產(chǎn)品穩(wěn)定性好的優(yōu)點。(3)修飾改性的納米Si02的使用能夠顯著提高巻煙濾嘴的過濾性能，明顯降低巻煙焦油和酚類，提高了巻煙產(chǎn)品的安全性。具體實施方法以下的實施過程及實施例旨在說明本發(fā)明而不是對本發(fā)明進一步的限定。本發(fā)明的所述的硅烷偶聯(lián)劑修飾改性的納米Si02具體實施過程如下1)兩步法a)按Si02重量的4~15%，將適量的硅烷偶聯(lián)劑分散到用冰醋酸調(diào)節(jié)pH值為微酸性的水溶液中，攪拌30min，使其充分水解；b)在攪拌條件下，將適量的納米Si02加入到上述溶液中，充分?jǐn)嚢鑜小時，然后超聲波分散30mip;C)過濾和洗滌將b)得到的混合物過濾，并用去離子水和無水乙醇洗滌；d)干燥將c)得到的沉淀物在608(TC干燥12小時；e)粉碎和研磨將d)得到的改性Si02粉碎后，研磨至粒徑小于500nm，得到改性的納米Si02。f)將上述制備的改性納米Si02分散到醋酸纖維成型的增塑劑中。2)—步法a)將適量的硅垸偶聯(lián)劑直接分散到醋酸纖維成型的增塑劑中，攪拌30min，使其充分水解；b)攪拌條件下，將納米Si02分散到上述溶液中，攪拌2小時，得到改性的納米Si02在增塑劑中的均勻穩(wěn)定的分散體系。實施例110g硅垸偶聯(lián)劑KH570溶于用冰醋酸調(diào)節(jié)的pH值為5的去離子水中，攪拌30min，使其充分水解；然后在攪拌條件下，將110g的納米Si02加入到上述溶液中，充分?jǐn)嚢鑜小時，然后超聲波分散30min;將上述混合物過濾，并用去離子水和無水乙醇洗滌；得到的沉淀物在7(TC干燥12小時；將干燥后的改性Si02粉碎并研磨至粒徑小于500nm，得到改性的納米Si02。將上述制備的改性納米Si02分散到醋酸纖維成型的增塑劑中，配制成含2.5wtM改性納米Si02的增塑劑，用來進行醋酸纖維絲束的成型加工，改性納米Si02的量為成型醋酸纖維絲束重量的2wt%。。實施例2采用硅垸偶聯(lián)劑乙烯基三乙氧基硅垸(A151)，其余同實施例1。實施例3分別按照實施例1和實施例2所描述的制備方法，制備硅垸偶聯(lián)劑KH570和硅烷偶聯(lián)劑乙烯基三乙氧基硅垸(A151)修飾改性的納米Si02,按照1:1的重量比將KH570和A151修飾改性的納米Si02重復(fù)混合，使之均勻，然后將上述制備的復(fù)合改性納米Si02分散到醋酸纖維成型的增塑劑中進行醋酸纖維絲束的成型加工，改性納米Si02的量為成型醋酸纖維絲束重量的2wt%。。實施例410g硅垸偶聯(lián)劑KH570溶于醋酸纖維絲束成型用增塑劑(三醋酸甘油酯)，攪拌30min，使其充分水解；然后在攪拌條件下，將110g的納米SiO2加入到上述溶液中，充分?jǐn)嚢?小時，得到均勻穩(wěn)定的增塑劑分散體系，將上述含改性納米Si02的增塑劑用于醋酸纖維絲束的成型加工，改性納米Si02的量為成型醋酸纖維絲束重量的2Wt%0。實施例5采用硅烷偶聯(lián)劑乙烯基三乙氧基硅垸(A151)，其余同實施例4。實施例6采用實施例4的制備方法制備改性納米Si02，然后配制成含1.25wty。改性納米Si02的增塑劑，用來進行醋酸纖維絲束的成型加工，調(diào)整改性納米Si02的量為成型醋酸纖維絲束重量的1wt%0。實施例7采用實施例4的制備方法制備改性納米Si02，然后配制成含3.75wty。改性納米Si02的增塑劑，用來進行醋酸纖維絲束的成型加工，調(diào)整改性納米Si02的量為成型醋酸纖維絲束重量的3wt%。。實施例810g硅垸偶聯(lián)劑KH570溶于醋酸纖維絲束成型用增塑劑(三醋酸甘油酯)，攪拌30min，使其充分水解；然后在攪拌條件下，將190g的納米SiO2加入到上述溶液中，充分?jǐn)嚢?小時，得到均勻穩(wěn)定的增塑劑分散體系，改性納米Si02的量占增塑劑的0.63wt%，將上述含改性納米Si02的增塑劑用于醋酸纖維絲束的成型加工，改性納米Si02的量為成型醋酸纖維絲束重量的0.5wt%。。實施例910g硅烷偶聯(lián)劑KH570溶于醋酸纖維絲束成型用增塑劑(三醋酸甘油酯)，攪拌30min，使其充分水解；然后在攪拌條件下，將80g的納米SiO2加入到上述溶液中，充分?jǐn)嚢?小時，得到均勻穩(wěn)定的增塑劑分散體系，改性納米Si02的量占增塑劑的7.25wt%，將上述含改性納米Si02的增塑劑用于醋酸纖維絲束的成型加工，改性納米Si02的量為成型醋酸纖維絲束重量的5wt%。。由上述實施例得到的醋酸纖維絲束經(jīng)成型后，巻接制備巻煙，選擇相同巻煙重量和吸阻的巻煙經(jīng)專業(yè)煙氣分析后，結(jié)果如下表表l不同方法制備的巻煙煙氣分析結(jié)果<table>complextableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>從上表數(shù)據(jù)可以看出，與普通醋酸纖維嘴棒相比，采用未修飾改性的納米Si02制備的巻煙濾嘴進行接裝的巻煙的巻煙煙氣中焦油和酚類的量有所增加，這可能是納米Si02未經(jīng)修飾改性造成了團聚，從而降低了巻煙濾嘴的過濾性能。與普通醋酸纖維嘴棒相比，采用修飾改性的納米Si02的醋酸纖維明顯的提高了濾嘴的過濾效率，與對照樣相比，焦油、苯酚和總酚類的量降幅可以分別達到27.4%，59.1%和38.2%。本發(fā)明的結(jié)果說明，在巻煙濾嘴中添加硅烷偶聯(lián)劑修飾改性的納米Si02能夠有效的提高其過濾性能，達到降焦減害的目的，提高巻煙的安全性，并且本發(fā)明采用的方法具有工藝簡單、成本低和實用性強的突出優(yōu)點。權(quán)利要求1.一種卷煙濾嘴添加劑，其特征在于，所述的添加劑為經(jīng)硅烷偶聯(lián)劑修飾改性的納米SiO2，硅烷偶聯(lián)劑的量為納米SiO2重量的4～15％。2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種巻煙濾嘴添加劑，其特征在于，硅垸偶聯(lián)劑鍵合在Si02表面形成穩(wěn)定的修飾改性納米Si02。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種巻煙濾嘴添加劑，其特征在于，納米Si02的顆粒尺寸為10200nrn。4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種巻煙濾嘴添加劑，其特征在于，硅烷偶聯(lián)劑為Y-氨丙基三乙氧基硅烷、？環(huán)氧丙氧基丙基三甲氧基硅垸、Y-(甲基丙烯酰氧基)丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅垸、乙烯基三甲氧基硅烷、Y-脲基丙基三乙氧基硅烷中的一種或幾種。5.制備權(quán)利要求1所述一種巻煙濾嘴添加劑的方法，其特征在于，包括以下步驟a)添加占Si02重量的4~15%的硅烷偶聯(lián)劑，分散到用冰醋酸調(diào)節(jié)pH值為4-6.5的水溶液中，攪拌，使硅烷偶聯(lián)劑充分水解；b)在攪拌條件下，將納米Si02加入到a)步所得溶液中，充分?jǐn)嚢瑁缓蟪暡ǚ稚?0-45min;C)過濾和洗滌將b)得到的混合物過濾，沉淀物用去離子水和無水乙醇洗滌；d)將c)步得到的沉淀物在608(TC干燥；e)將d)得到的改性Si02粉碎后，研磨至粒徑小于500nm，得到修飾改性的納米Si02。6、權(quán)利要求1所述一種巻煙濾嘴添加劑的應(yīng)用方法，其特征在于，將經(jīng)修飾改性納米Si02分散溶于用于醋酸纖維成型的增塑劑中，改性納米Si02的量為增塑劑重量的0.3~8wt%。7、根據(jù)權(quán)利要求6所述一種巻煙濾嘴添加劑的應(yīng)用方法，其特征在于，經(jīng)修飾改性納米Si02的量為醋酸纖維絲束重量的0.2~6wt%。。8、權(quán)利要求1所述一種巻煙濾嘴添加劑的應(yīng)用方法，其特征在于，包括以下步驟a)將占納米Si02重量的4~15%的硅垸偶聯(lián)劑直接分散到醋酸纖維絲束成型的增塑劑中，攪拌，水解；b)攪拌條件下，將納米Si02分散到a)步所得溶液中，攪拌，得到改性的納米Si02在增塑劑中的均勻穩(wěn)定的分散體系。9、根據(jù)權(quán)利要求8所述一種巻煙濾嘴添加劑的應(yīng)用方法，其特征在于，改性納米Si02的量為增塑劑重量的0.3~8wt%。10.根據(jù)權(quán)利要求9所述一種巻煙濾嘴添加劑的應(yīng)用方法，其特征在于，改性納米Si02的量為醋酸纖維絲束重量的0.26wt%。。全文摘要一種卷煙濾嘴添加劑及其制備和應(yīng)用方法，本發(fā)明涉及硅烷偶聯(lián)劑修飾改性的納米SiO₂，制備及其應(yīng)用，屬于卷煙過濾嘴的制備
技術(shù)領(lǐng)域：
。所述的添加劑為經(jīng)硅烷偶聯(lián)劑修飾改性的納米SiO₂，硅烷偶聯(lián)劑的量為納米SiO₂重量的4～15％。在濾嘴成型過程中，直接采用含有改性納米SiO₂的增塑劑制備改性嘴棒。本發(fā)明的優(yōu)點是硅烷偶聯(lián)劑修飾改性納米SiO₂能有效降低卷煙煙氣中的焦油和酚類有害物質(zhì)，焦油、苯酚和總酚類的量可分別降低27.4％，59.1％和38.2％，并且工藝簡單、成本低，實用性較強。文檔編號A24D3/00GK101194757SQ200710192690公開日2008年6月11日申請日期2007年12月21日優(yōu)先權(quán)日2007年12月21日發(fā)明者劉建福,克李,英譚,銀董紅,黎成勇申請人:湖南中煙工業(yè)有限責(zé)任公司