一種選擇性降低卷煙煙氣中醛類物質(zhì)的復合材料及其制備方法和應用
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及卷煙減害技術領域，具體涉及一種選擇性降低卷煙煙氣中醛類物質(zhì)的 復合材料及其制備方法和應用。
【背景技術】
[0002] 卷煙煙氣中含有多種醛類化合物，其中低分子醛類多是有害物質(zhì)，特別是包括甲 醛、乙醛、丙烯醛、丙醛、巴豆醛、丁醛等在內(nèi)的幾種低分子醛。甲醛、丙烯醛及巴豆醛是呼吸 道纖毛的毒素，可導致肺部疾病，損害身體健康。因此，選擇性降低卷煙煙氣中甲醛、丙烯 醛、巴豆醛等低分子醛類物質(zhì)，可以減少煙氣對呼吸道纖毛的毒性，從而降低卷煙的危害。
[0003] 目前，對如何降低卷煙煙氣中醛類化合物含量的研宄已經(jīng)有一些報道，如中國專 利CN102205975A公開了一種改性磷酸鋁分子篩，將其添加到卷煙煙絲中可以降低煙氣中 醛酮類化合物的含量。中國專利CN101116540B公開了一種由多孔載體經(jīng)y-乙二胺丙 基三甲氧基硅烷衍生化處理制備的煙草添加劑來降低卷煙主流煙氣中醛酮類化合物的含 量。中國專利CN101194755B公開了一種粗孔硅膠表面覆蓋一層帶有氨基、脲基或酰胺基 化合物層的濾嘴添加劑來降低卷煙煙氣中的醛類物質(zhì)。中國專利CN101433371B公開了 一種涂布氨基化合物的紙質(zhì)過濾嘴，該過濾嘴可降低卷煙煙氣中甲醛15~40%，乙醛10~ 25%，丙烯醛15~30%，巴豆醛10~20%。但這些報道中的大多數(shù)均沒有體現(xiàn)出對醛類 化合物的同比焦油選擇性減害效果。因此，有必要開發(fā)一種新型復合材料，使其具有良好的 選擇性降低卷煙煙氣中醛類化合物的減害性能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 針對現(xiàn)有技術的以上不足，本發(fā)明的第一個目的是提供一種選擇性降低卷煙煙氣 中醛類物質(zhì)的復合材料，該濾嘴添加劑可選擇性降低卷煙煙氣中醛類物質(zhì)。本發(fā)明的第二 個目的是提供上述的濾嘴添加劑的制備方法，該方法簡單可控，適于工業(yè)化生產(chǎn)。本發(fā)明的 第三個目的是提供上述的濾嘴添加劑的應用。
[0005] 為了實現(xiàn)上述的第一個目的，本發(fā)明采用了以下的技術方案：
[0006] -種選擇性降低卷煙煙氣中醛類物質(zhì)的復合材料，所述的復合材料以多孔材料為 載體，且在載體表面負載聚電解質(zhì)納米粒子；所述的聚電解質(zhì)納米粒子是陽離子型聚電解 質(zhì)和陰離子型聚電解質(zhì)的絡合物；所述聚電解質(zhì)納米粒子在復合材料中的質(zhì)量百分含量為 0. 01~10. 0% ;所述的陽離子型聚電解質(zhì)為聚二甲基二烯丙基氯化銨、聚甲基丙烯酰氧乙 基三甲基氯化銨、聚賴氨酸鹽酸鹽、氨基聚乙二醇鹽酸鹽、雙氨基聚乙二醇鹽酸鹽、聚丙烯 酰胺中的一種或多種；所述的陰離子型聚電解質(zhì)為聚天冬氨酸鈉、聚丙烯酸鈉、羧基聚乙二 醇、二羧基聚乙二醇、聚苯乙烯磺酸鈉、腐殖酸鈉中的一種或多種。
[0007] 本發(fā)明所述的聚電解質(zhì)納米粒子是陽離子型聚電解質(zhì)和陰離子型聚電解質(zhì)的絡 合物。納米粒子在多孔載體表面的存在既可增加煙氣與復合材料的接觸，又不會堵塞多孔 載體的孔隙，提高了多孔載體的吸附選擇性。陽離子型聚電解質(zhì)可提供正電荷用于絡合陰 離子型聚電解質(zhì)形成聚電解質(zhì)納米粒子。某些陽離子型聚電解質(zhì)本身含有的氨基官能團可 與醛類化合物發(fā)生反應，達到降低醛類物質(zhì)的目的。陰離子型聚電解質(zhì)可提供負電荷用于 絡合陽離子型聚電解質(zhì)形成聚電解質(zhì)納米粒子。某些陰離子型聚電解質(zhì)或者參加與醛類化 合物的反應，達到降低醛類物質(zhì)的目的；或者提供保潤性能，改善卷煙的內(nèi)在品質(zhì)。
[0008] 所述聚電解質(zhì)納米粒子在復合材料中的質(zhì)量百分含量為0. 01~10. 0%，可在節(jié) 約成本的前提下有效降低煙氣中醛類物質(zhì)的釋放量。作為優(yōu)選，所述聚電解質(zhì)納米粒子在 復合材料中的質(zhì)量百分含量為〇. 2~2%。
[0009] 所述的多孔材料可選用本領域常用的多孔材料，所述的多孔材料為添加劑的載 體，其既為聚電解質(zhì)納米粒子的負載提供了基體，其本身的孔隙結構再結合納米粒子又進 一步提高了減害的選擇性。作為優(yōu)選，所述的多孔材料為活性炭、分子篩、沸石、樹脂、硅膠、 海泡石、蒙脫石、硅藻土、凹凸棒土、膨脹煙梗中的一種或多種。
[0010] 為了實現(xiàn)上述的第二個目的，本發(fā)明采用了以下的技術方案：
[0011] 一種制備上述的選擇性降低卷煙煙氣中醛類物質(zhì)的復合材料的方法，該方法包括 以下的步驟：
[0012] 1)將陽離子型聚電解質(zhì)和陰離子型聚電解質(zhì)分別溶解于酸性水溶液或去離子水 中，以陽離子型聚電解質(zhì)水溶液為母液，將陰離子型聚電解質(zhì)水溶液逐滴加入其中，通過原 位成核靜電自組裝的方式，得到聚電解質(zhì)納米粒子的分散液；
[0013] 2)以多孔材料為載體，經(jīng)活化處理后，將其浸漬到上述聚電解質(zhì)納米粒子的分散 液中，通過靜電驅(qū)動原位生長的方式，在其表面負載一定量的聚電解質(zhì)納米粒子，經(jīng)過濾、 洗滌和干燥后得到復合材料。
[0014] 作為優(yōu)選，所述的步驟1)中所述的陽離子型聚電解質(zhì)水溶液和陰離子型聚電解 質(zhì)水溶液的質(zhì)量百分比濃度分別為0. 01~10%和0. 005%~5%。
[0015] 作為優(yōu)選，所述的步驟2)中所述的活化處理優(yōu)選微波照射處理，時間為1-5分鐘； 所述的靜電驅(qū)動原位生長的條件為在25~35°C靜置0. 5~3. 5h。
[0016] 為了實現(xiàn)上述的第三個目的，本發(fā)明采用了以下的技術方案：
[0017] 上述的復合材料在制備選擇性降低卷煙煙氣中醛類物質(zhì)的卷煙濾嘴中的應用。
[0018] 一種選擇性降低卷煙煙氣中醛類物質(zhì)的卷煙濾嘴，該卷煙濾嘴中添加了上述的復 合材料，所述復合材料在每支濾嘴中的添加量為5~80mg。
[0019] 作為優(yōu)選，所述的卷煙濾嘴為二元復合濾嘴，包括近嘴端的普通濾棒以及沿軸向 疊加的近煙絲端的料棒；所述的料棒由所述的濾嘴添加劑和普通濾棒材料組成；或者，所 述的卷煙濾嘴為三元復合濾嘴，包括兩段普通濾棒以及沿軸向疊加的料棒，所述的料棒位 于兩段普通濾棒之間；所述的料棒由所述的濾嘴添加劑或由所述的濾嘴添加劑和普通濾棒 材料組成。
[0020] 本發(fā)明所述的普通濾棒優(yōu)選用本領域的醋纖棒和紙質(zhì)嘴棒。
[0021] 與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點：本發(fā)明復合材料制備的卷煙濾嘴，以多孔 材料負載納米粒子的特殊結構以及負載的聚電解質(zhì)納米粒子的官能團實現(xiàn)了有效選擇性 降低卷煙煙氣中醛類物質(zhì)的含量。與同規(guī)格的市售卷煙相比，采用本發(fā)明復合材料制備的 卷煙濾嘴可