選擇性降低卷煙主流煙氣中氫氰酸釋放量的材料及其應(yīng)用的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種選擇性降低卷煙主流煙氣中氫氰酸釋放量的材料及其應(yīng)用。通過添加模板劑，以鈦酸四異丙酯為鈦源，正硅酸四乙酯為硅源，采用水熱法合成多孔Ti-Si復(fù)合材料；然后利用3-氨丙基三乙氧基硅烷對復(fù)合材料進行化學(xué)修飾，得到最終產(chǎn)品。將該材料應(yīng)用于卷煙濾棒，能夠顯著降低卷煙主流煙氣中的氫氰酸釋放量，同時對卷煙的吸食品質(zhì)不產(chǎn)生負面影響，從而達到選擇性降害的目的。本發(fā)明產(chǎn)品穩(wěn)定性好，制備工藝簡單，具有良好的應(yīng)用前景。
【專利說明】選擇性降低卷煙主流煙氣中氫氰酸釋放量的材料及其應(yīng)用

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于卷煙輔材制備【技術(shù)領(lǐng)域】，具體是涉及一種能夠選擇性降低卷煙主流煙 氣中氫氰酸釋放量的多孔材料。同時，本發(fā)明還涉及所述多孔材料在卷煙制備中的具體應(yīng) 用。

【背景技術(shù)】
[0002] 氫氰酸（HCN)是高揮發(fā)性的劇毒物質(zhì)，毒性主要通過氰基（CN0發(fā)生。氫氰酸進入 人體后分解為Cf離子，Cf可抑制42種酶的活性，同時可以與細胞線粒體內(nèi)的氧化型細胞 色素氧化酶中的Fe3+結(jié)合，從而阻止Fe3+的還原，抑制細胞色素氧化酶，使細胞組織不能 利用氧，導(dǎo)致細胞內(nèi)窒息性缺氧。卷煙煙氣中的氫氰酸主要來自于煙草中的蛋白質(zhì)、氨基酸 和硝酸鹽的轉(zhuǎn)化，特別是甘氨酸、脯氨酸及氨基二羧酸的熱解，其釋放量約為30?200iig/ cig。煙氣中的氫氰酸經(jīng)呼吸道吸收后迅速進入人體，對人體危害極大。因此，采用有效的 減害手段以提高卷煙的吸食安全性，是關(guān)系到煙草行業(yè)前途和發(fā)展的重要課題，具有重要 的意義。
[0003] 近年來，人們在如何有效降低卷煙煙氣中氫氰酸釋放量方面開展了大量研究，采 用的方法主要有：通過卷煙接裝紙打孔和增加卷煙紙自然透氣度等方式來稀釋煙氣濃度、 添加膨脹煙絲或煙草薄片以減少煙絲用量、加入助燃劑使煙絲燃燒更完全、以及使用催化 劑將氫氰酸轉(zhuǎn)化為無害物質(zhì)等。20世紀80年代初，日本的市川清司發(fā)明了一種含有浸 漬螯合了亞鐵離子的原卟啉類化合物溶液的多孔性物質(zhì)（如活性炭）濾嘴[U.S.Patent 4414988]，可有效去除煙氣中的C0、苯并芘及氫氰酸等。另外，通過離子交換法在活性炭 上負載金屬銅、鈷，鉻和銀等金屬離子（W099/11358(1999))，得到的改性活性炭吸附劑可 有效吸附HCN等有害物質(zhì)，但活性炭中的"碳味"會給抽煙者帶來了不愉快的感覺。專利 CN141695A和CN1462652A公開了催化氧化法在降低卷煙中氫氰酸中的作用，表現(xiàn)出較高的 催化活性，但是生產(chǎn)成本較高；而且在生產(chǎn)過程中會存在單支卷煙中的分布不均勻現(xiàn)象，難 于控制。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供一種能夠選擇性降低卷煙主流 煙氣中氫氰酸釋放量的多孔材料。通過氨基功能化改性得到Ti-Si復(fù)合材料并應(yīng)用于卷煙 濾棒中，以提高卷煙的吸食安全性。
[0005] 本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案予以實現(xiàn)。
[0006] 除非另有說明，本發(fā)明所采用的百分數(shù)均為質(zhì)量百分數(shù)。
[0007] -種選擇性降低卷煙主流煙氣中氫氰酸釋放量的材料，由下述方法制備得到：
[0008] (1)稱取1摩爾氫氧化鈉溶于20?100摩爾蒸餾水中；
[0009] (2)在氫氧化鈉水溶液中加入0. 5?1. 5摩爾十六烷基三甲基溴化銨，使其完全溶 解；
[0010] ⑶分液漏斗滴加2?5摩爾正硅酸乙酯，滴加0. 5?I. 5摩爾鈦酸四異丙酯，攪 拌溶解；
[0011] (4)晶化，晶化完成后溶液抽濾，用蒸餾水和無水乙醇洗滌抽濾得到的固體；
[0012] (5)干燥，高溫焙燒后制得多孔的Ti-Si復(fù)合材料；
[0013] (6)取1摩爾Ti-Si復(fù)合材料、15?20摩爾乙二胺和5?7摩爾3-氨丙基三乙 氧基硅烷加入雙頸燒瓶中，在120°C下加熱8?12個小時，整個過程通冷凝水回流；
[0014] (7)反應(yīng)完成后，將溶液抽濾，分別用異丙醇和無水乙醇洗滌抽濾所得的固體，之 后將此固體放入90°C下干燥6?12個小時，即得最終產(chǎn)品。
[0015] 其中，所述的晶化為：將步驟（3)所得溶液倒入晶化瓶中封裝，在90°C的烘箱中靜 置4?9天。
[0016] 步驟（5)所述的操作中，將經(jīng)步驟（4)洗滌后的固體置于90°C?KKTC的烘箱中 干燥12?24小時，干燥完成后放入500°C?650°C馬弗爐中焙燒24小時，冷卻后取出即得 Ti-Si材料。
[0017] 所述的選擇性降低卷煙主流煙氣中氫氰酸釋放量的材料在卷煙生產(chǎn)中的應(yīng)用，具 體為：將所述的材料添加到卷煙濾嘴中，添加量為每只濾嘴10?50毫克。
[0018] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點：
[0019] 1、本發(fā)明的多孔材料為水熱法和化學(xué)改性制備的含氨基基團的多孔Ti-Si復(fù)合 材料，其制備條件溫和。該材料可以很大程度地保持與煙氣中氫氰酸的有效接觸，從而提高 對氫氰酸的選擇性吸附率；
[0020] 2、本發(fā)明的多孔材料能夠顯著降低卷煙主流煙氣中氫氰酸的釋放量；
[0021] 3、在卷煙濾嘴中添加該多孔材料對卷煙的吸食品質(zhì)無負面影響。

【具體實施方式】
[0022] 下面通過實施例對本發(fā)明作進一步的詳細說明，但實施例并不是對本發(fā)明技術(shù)方 案的限定。
[0023] 實施例1
[0024] 稱取I. 0摩爾氫氧化鈉加入盛有30摩爾蒸餾水的燒杯中，再加入0. 6摩爾十六烷 基三甲基溴化銨使其完全溶解。用分液漏斗滴加2. 5摩爾正硅酸乙酯，同時滴加0. 6摩爾鈦 酸四異丙酯，滴加完后攪拌2小時。將所得溶液放入聚四氟乙烯瓶中，在90°C下晶化7天， 冷卻至室溫后抽濾，分別用蒸餾水和無水乙醇洗滌。將得到的固體物質(zhì)在90°C烘箱內(nèi)干燥， 450°C焙燒24小時即制得多孔Ti-Si復(fù)合材料。取15.0摩爾乙二胺和5.0摩爾3-氨丙基 三乙氧基硅烷加入到盛有由上述方法制備的I. 0摩爾多孔Ti-Si復(fù)合材料的三口圓底燒瓶 中，在120°C下冷凝回流反應(yīng)8h，經(jīng)過抽濾后依次用異丙醇和無水乙醇洗滌，干燥后得到的 多孔Ti-Si復(fù)合材料，即為所需的選擇性降低卷煙主流煙氣中氫氰酸釋放量的材料。
[0025] 實施例2
[0026] 稱取I. 0摩爾氫氧化鈉加入盛有100. 0摩爾蒸餾水的燒杯中，再加入1. 5摩爾 十六烷基三甲基溴化銨使其完全溶解。用分液漏斗滴加5. 0摩爾正硅酸乙酯，同時滴加1. 5 摩爾鈦酸四異丙酯，滴加完后攪拌3小時。將所得溶液放入聚四氟乙烯瓶中，在80°C下晶化 8天，冷卻至室溫后抽濾，分別用蒸餾水和無水乙醇洗滌。將得到的固體物質(zhì)在90°C烘箱內(nèi) 干燥，600°C焙燒24小時即制得多孔Ti-Si復(fù)合材料。取20.O摩爾乙二胺和7.O摩爾3-氨 丙基三乙氧基硅烷加入到盛有由上述方法制備的I. 0摩爾多孔Ti-Si復(fù)合材料的三口圓底 燒瓶中，在130°C下冷凝回流反應(yīng)8h，經(jīng)過抽濾后依次用異丙醇和無水乙醇洗滌，干燥后得 到的多孔Ti-Si復(fù)合材料，即為所需的選擇性降低卷煙主流煙氣中氫氰酸釋放量的材料。
[0027] 應(yīng)用實施例1
[0028] 將上述方法制備的材料以lOmg/cig添加到卷煙濾棒中，測定卷煙主流煙氣中的 氫氰酸的釋放量，評價該材料作為濾嘴添加劑對卷煙主流煙氣的影響。以未使用任何濾嘴 添加劑的卷煙作為對照樣品，結(jié)果如下表所示（單位Ug/cig):
[0029]

【權(quán)利要求】
1. 選擇性降低卷煙主流煙氣中氫氰酸釋放量的材料，由下述方法制備得到： (1) 稱取1摩爾氫氧化鈉溶于20?100摩爾蒸餾水中； (2) 在氫氧化鈉水溶液中加入0. 5?1. 5摩爾十六烷基三甲基溴化銨，使其完全溶解； (3) 分液漏斗滴加2?5摩爾正硅酸乙酯，再滴加0. 5?1. 5摩爾鈦酸四異丙酯，攪拌 溶解； (4) 晶化，晶化完成后溶液抽濾，用蒸餾水和無水乙醇洗滌抽濾得到的固體； (5) 干燥，高溫焙燒后制得多孔的Ti-Si復(fù)合材料； (6) 取1摩爾Ti-Si復(fù)合材料、15?20摩爾乙二胺和5?7摩爾3-氨丙基三乙氧基 硅烷加入雙頸燒瓶中，在120°C下加熱8?12個小時，整個過程通冷凝水回流； (7) 反應(yīng)完成后，將溶液抽濾，分別用異丙醇和無水乙醇洗滌抽濾所得的固體，之后將 此固體放入90°C下干燥6?12個小時，即得最終產(chǎn)品。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述選擇性降低卷煙主流煙氣中氫氰酸釋放量的材料，其特征在 于：所述的晶化操作具體為：將步驟⑶所得溶液倒入晶化瓶中封裝，在90°C的烘箱中靜置 4?9天。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述選擇性降低卷煙主流煙氣中氫氰酸釋放量的材料，其特征在 于：步驟（5)中，將經(jīng)步驟（4)洗滌后的固體置于90°C?KKTC的烘箱中干燥12?24小 時，干燥完成后放入500°C?650°C馬弗爐中焙燒24小時，冷卻后取出即得Ti-Si材料。
4. 權(quán)利要求1所述的選擇性降低卷煙主流煙氣中氫氰酸釋放量的材料在卷煙生產(chǎn)中 的應(yīng)用，具體為：將所述的材料添加到卷煙濾嘴中，添加量為每只濾嘴10?50毫克。
【文檔編號】A24D3/14GK104305522SQ201410418424
【公開日】2015年1月28日 申請日期:2014年8月22日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月22日
【發(fā)明者】馮斌, 者為, 蔣舉興, 黨立志, 王文元, 夏建軍, 劉亞 申請人:云南中煙工業(yè)有限責(zé)任公司