[發明專利]多孔碳材料以及摻入這種材料的吸煙制品和為此的煙霧過濾器

有效

• 申請號: 200680010104.4
• 申請日: 2006-03-27
• 公開（公告）號: CN101150965A
• 公開（公告）日: 2008-03-26
• 發明（設計）人: M·凱什莫爾;P·R·懷特;O·科濟恩琴科;A·布萊克伯恩;S·R·滕尼森
• 申請（專利權）人: 英美煙草（投資）有限公司
• 主分類號: A24D3/16
• 分類號: A24D3/16;B01J20/20;B01J20/28;C01B31/08;C04B38/00
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司
• 代理人: 段曉玲;范赤

本發明涉及多孔碳材料以及摻入這種材料的吸煙制品和為此的煙霧過濾器。

在吸煙制品和為此的煙霧過濾器中加入多孔碳材料以降低煙霧中的某些有害物質水平是眾所周知的。多孔碳材料可以以多種不同的方式制造。多孔碳材料的物理性質，包括顆粒的形狀和大小、樣品中顆粒尺寸的分布、顆粒的損耗率、孔尺寸、孔尺寸分布以及表面積，都根據其制造方式的不同而存在很大的差異。這些變量顯著影響著所述材料作為吸附劑在不同環境下的性能或適應性。

一般來說，多孔材料的表面積越大，吸附效率越高。多孔材料的表面積通過在恒溫的氮分壓下測量該材料所吸附的氮氣體積變化量而估算得出。最初是由Brunauer、Emmett和Teller通過數學模型對結果進行分析的，從而得到了被稱為BET表面積的值。

可以對碳材料進行處理以通過一種被稱為活化作用的過程來增加其表面積。所述活化作用可能受到影響，例如通過加熱用磷酸或氯化鋅處理后的碳，或者通過用蒸汽或二氧化碳加熱所述碳。通過二氧化氮的活化作用有時要接著進行一個額外的空氣改性步驟，其涉及在空氣中加熱所述碳。該活化過程去除了碳顆粒內表面的物質，使得其重量減少，該重量減損量與處理時間成正比。

多孔碳材料的孔尺寸分布還會影響其吸附性質。在本專利的說明書中，根據本領域技術人員的術語規則，吸附材料中的孔如果其孔尺寸直徑小于2nm(＜2×10^-9m)，則其被稱為“微孔”，如果其孔尺寸在2-50nm范圍內，則稱為“中孔”。如果其孔尺寸超過50nm則稱為“大孔”。直徑大于500nm的孔通常不能明顯增加多孔材料的吸附性，因此出于實際考慮，將直徑在50nm到500nm，更典型地在50-300nm或50-200nm的孔歸為大孔。

多孔材料中微孔、中孔和大孔的相對體積可以采用共知的氮氣吸附法和水銀孔隙率測量技術來估測。水銀孔隙率測量可用于估測大孔和中孔的體積；采用所謂的BJH數學模型，可用氮氣吸附法來估測微孔和中孔的體積。然而，由于用來估測的理論基礎不同，這兩種方法獲得的值不能直接相互比較。

多孔碳可以從自然資源生產而成。例如，椰子木炭是由椰殼碳化得到的；爐黑是由石油殘渣熱解或燃燒得到的，熱裂炭黑是由天然氣制成的。美國和英國專利說明書No.US-3909449，US-4045368和GB-1383085的說明書中都公開了由焦油制造活化木炭球的方法。

多孔碳材料也可以通過碳化有機樹脂獲得。例如，公開號為WO02/12380的國際專利申請披露了一種通過碳化有機樹脂來生產多孔碳的方法，其中所述有機樹脂通過在成孔劑如乙二醇存在的情況下縮合親核成分，如酚醛樹脂，與親電子交聯劑，如六亞甲基四胺而制成。

公開號為WO?01/19904的國際專利申請披露了一種通過碳化有機樹脂來生產整料多孔碳的方法，其中所述有機樹脂通過在表面活性劑存在的情況下聚合一種體系，如間苯二酚/甲醛、二乙烯基苯/苯乙烯偏二氯乙烯或偏二氯乙烯/二乙烯基苯而制成。

多孔碳材料還可以通過凝聚細小的碳顆粒與粘合劑制成。例如，美國專利說明書No.US-3351071的說明書公開了一種生產球形碳顆粒的方法，其通過在研磨機中混合纖維素晶粒集聚體與活性碳和水，加工成球形并干燥。然后可以對所述碳顆粒進行活化并將其用于香煙過濾器中。

美國專利US-4029600的說明書中公開了一種生產粒狀碳材料的方法，其通過混合炭黑球與樹脂粘合劑，碳化處理之后研磨所述混合物成粉。

英國專利GB-2395650的說明書中比較了數種具有各種微孔和中孔體積的碳材料對含諸如薄荷醇之類香料的煙草煙霧口感的影響。據稱具有不大于0.3cc/g的微孔體積以及具有至少0.25cc/克的中孔體積的碳材料比具有不同孔尺寸分布的材料吸附的薄荷醇少，因而被認為更適于用在加有香料的香煙過濾器中。

公開號為WO/03/059096A1的國際專利申請公開了包含煙草棒和過濾器元件的香煙，其中所述過濾器元件具有腔室，該腔室中填充有直徑在0.2至0.7mm、BET表面積范圍在1000-1600m²/g、孔尺寸分布主要在微孔和小型中孔范圍的球形珠狀碳。

根據本發明，我們發現了一類多孔碳材料，其能夠特別有效地減少煙草煙霧中的一種或多種有害成分。

本發明材料的特征在于其物理性質的組合。