一種陽離子聚合物改性醋酸纖維素的制備方法及其應用的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種陽離子聚合物改性醋酸纖維素的制備及其應用，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、吡啶基團或吡咯烷酮基團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濾嘴棒，對煙氣吸附效果明顯，特別是對氫氰酸、苯酚等具有顯著的選擇性吸附效果。同時本發(fā)明使用的工藝方法簡單、制備成本低，煙氣吸附效果好，可以大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)，具有良好的市場應用前景。
【專利說明】一種陽離子聚合物改性醋酸纖維素的制備方法及其應用

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

【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)芳烴等被認為是可能致癌或促進致癌的物質(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用。目前，國際市場上常規(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，其中應用最為廣泛的為醋酸纖維濾嘴。
[0003]隨著健康意識的提高，人們對于卷煙的要求越來越高，在要求保留卷煙的風吃香味的同時，又要求能選擇性的降低煙氣中的有害成分，因此，進一步提高濾嘴用醋酸纖維濾嘴的選擇性吸附過濾效果，成為煙用醋酸纖維素的一個瓶頸，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，工藝簡單，操作簡便，適用廣泛的陽離子聚合物改性醋酸纖維素纖維素的制備方法及其應用。該改性醋酸纖維素制備得到的過濾嘴棒，對煙氣吸附效果明顯，特別是對氫氰酸、苯酚等具有顯著的選擇性吸附效果。
[0005]本發(fā)明根據(jù)分子設計的思路，利用引發(fā)劑，將陽離子聚合物，改性接枝到醋酸纖維素上，利用陽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:
一種陽離子聚合物改性醋酸纖維素的制備方法，具體反應如下: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，在氮氣保護下反應，反應溫度為30-100°C，反應時間為0.5-24h，反應完成后將產(chǎn)物分離提純，即得到陽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、吡啶基團或吡咯烷酮基團。
[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、過氧化氫、過硫酸銨、過硫酸鈉、過氧化苯甲酰、過氧化苯甲酰叔丁酯、過氧化甲乙酮、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離子聚合物改性醋酸纖維素作為制備卷煙過濾嘴棒的應用。
[0012]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其有益效果為:(1)本發(fā)明工藝操作簡單，制備成本低，煙氣吸附效果好，反應條件溫和，適用于工業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)；(2)本發(fā)明通過在醋酸纖維素上接枝活性官能團，利用官能團與煙氣有害成分之間的特殊作用，可以實現(xiàn)對煙氣有害成分選擇性吸附煙氣吸附，同時，本發(fā)明可以通過改變反應條件，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濾嘴棒，制備得到的過濾嘴棒，對煙氣吸附效果明顯，特別是對氫氰酸、苯酚等具有顯著的選擇性吸附效果。

【具體實施方式】
[0013]下面結(jié)合實施例對本發(fā)明作進一步的詳細描述。
[0014]實施例1
將0.1g 二醋酸纖維素與0.01g過硫酸鈉加入到IL的lg/L乙烯胺的甲醇的反應溶液中，氮氣保護的條件下，50°C下反應0.5h，水和乙醇反復清洗后，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)過煙氣檢測，其焦油能夠降低7%，氫氰酸能夠降低11%，苯酚能夠降低8%。
[0015]實施例2
將10g二醋酸纖維素與1g過氧化苯甲酰加入到IL的10g/L丙烯胺的乙醇的反應溶液中，氮氣保護的條件下，30°C下反應6h，水和乙醇反復清洗后，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)過煙氣檢測，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溶液中，氮氣保護的條件下，50°C下反應3h，水和乙醇反復清洗后，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)過煙氣檢測，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溶液中，氮氣保護的條件下，100°C下反應24h，水和乙醇反復清洗后，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)過煙氣檢測，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溶液中，氮氣保護的條件下，65°C下反應6h，水和乙醇反復清洗后，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)過煙氣檢測，其焦油能夠降低12%，氨能夠降低19%，亞硝胺能夠降低18%。
[0019]實施例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溶液中，氮氣保護的條件下，50°C下反應6h，水和乙醇反復清洗后，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)過煙氣檢測，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溶液中，氮氣保護的條件下，60°C下反應6h，水和乙醇反復清洗后，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)過煙氣檢測，其焦油能夠降低9%，氫氰酸能夠降低15%，苯酚能夠降低12%。
[0021]實施例8
將30g —醋酸纖維素與1g過氧化氫加入到IL的100g/L乙烯胺的二甲苯的反應溶液中，氮氣保護的條件下，45°C下反應18h，水和乙醇反復清洗后，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)過煙氣檢測，其焦油能夠降低13%，氫氰酸能夠降低14%，苯酚能夠降低15%。
[0022]實施例9
將1g —醋酸纖維素與Sg過硫酸銨加入到IL的80g/LN-乙烯基吡咯烷酮的二氯甲烷的反應溶液中，氮氣保護的條件下，55°C下反應12h，水和乙醇反復清洗后，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)過煙氣檢測，其焦油能夠降低14%，氫氰酸能夠降低19%，苯酚能夠降低15%。
[0023]實施例10
將50g 二醋酸纖維素與4g過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溶液中，氮氣保護的條件下，60°C下反應8h，水和乙醇反復清洗后，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)過煙氣檢測，其焦油能夠降低12%，氫氰酸能夠降低18%，苯酚能夠降低16%。
[0024]實施例11
將20g 二醋酸纖維素與Sg過氧化甲乙酮加入到IL的100g/L丙烯酰胺的環(huán)己烷的反應溶液中，氮氣保護的條件下，60°C下反應5h，水和乙醇反復清洗后，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)過煙氣檢測，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溶液中，氮氣保護的條件下，85°C下反應18h，水和乙醇反復清洗后，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)過煙氣檢測，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溶液中，氮氣保護的條件下，60°C下反應13h，水和乙醇反復清洗后，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)過煙氣檢測，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溶液中，氮氣保護的條件下，70°C下反應10h，水和乙醇反復清洗后，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)過煙氣檢測，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溶液中，氮氣保護的條件下，60°C下反應3h，水和乙醇反復清洗后，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)過煙氣檢測，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溶液中，氮氣保護的條件下，55°C下反應4h，水和乙醇反復清洗后，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)過煙氣檢測，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，在氮氣保護下反應，反應溫度為30-100°C，反應時間為0.5-24h，反應完成后將產(chǎn)物分離提純，即得到陽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、吡啶基團或吡咯烷酮基團。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的陽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，即其羥基乙酰化程度為0-2.8。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的陽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、過氧化氫、過硫酸銨、過硫酸鈉、過氧化苯甲酰、過氧化 苯甲酰叔丁酯、過氧化甲乙酮、高錳酸鉀、硝酸鈰銨、重鉻酸鉀或氯化鐵。
6.權(quán)利要求1所制備的陽離子聚合物改性醋酸纖維素作為制備卷煙過濾嘴棒的應用。
【文檔編號】A24D3/10GK104130354SQ201410343621
【公開日】2014年11月5日 申請日期: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 申請人:云南中煙工業(yè)有限責任公司