[發明專利]一種離子液體功能化氧化石墨表面接枝Schiff堿化合物及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 201310445312.9
• 申請日: 2013-09-26
• 公開（公告）號: CN103539743A
• 公開（公告）日: 2014-01-29
• 發明（設計）人: 銀董紅;黃嘉若;文建輝;成樂為;秦亮生
• 申請（專利權）人: 湖南中煙工業有限責任公司
• 主分類號: C07D233/64
• 分類號: C07D233/64;A24D3/14
• 代理公司: 長沙市融智專利事務所 43114
• 代理人: 魏娟

技術領域

本發明涉及一種離子液體功能化氧化石墨表面接枝Schiff堿化合物及其制備方法和應用，屬于新型卷煙高分子吸附材料領域。

背景技術

卷煙煙氣中的重金屬主要來源于煙草本身，而煙草中的重金屬元素主要來源于煙草種植環境中含有重金屬污染的土壤、水和空氣等。煙草中的鉛、砷、鎘、鉻、汞等重金屬元素能以氣溶膠或金屬氧化物的形式通過煙氣進入人體，在形成累積后，可能給人體造成傷害。研究發現一支卷煙的煙氣中，最容易被吸收的重金屬是鎘。對于煙草中重金屬含量的控制，目前主要采用兩種思路，一方面是對煙葉產地環境重金屬的有效控制，研究的重點集中在煙葉品種篩選和生物技術方面。產煙區土壤中重金屬的含量及存在形態直接影響著煙葉對重金屬的吸收率,一般土壤中可溶性重金屬的含量越高,煙葉對重金屬的吸收率也越高,其吸收率受到土壤pH、粘粒、有機質和陽離子代換量等因素的影響。另一方面是在卷煙生產過程中采用一些技術來降低主流煙氣中重金屬含量，研究的重點集中在濾嘴吸附截留技術。一般認為濾嘴可吸附煙氣中的重金屬顆粒物,減少其對人體的危害。現在已研制出活性炭濾嘴及其它一些效果較好的新型復合濾嘴，對有毒有害的微量元素(鎘、鎳、砷)及有機化合物等具有吸附作用，有研究結果表明活性炭濾嘴對Cd、Ni和As的吸附能力分別為醋酸纖維濾嘴的4.25、3.58和1.61倍,吸附效果明顯增強。醋酸纖維與黃苓制備的復合濾嘴，能有效減少香煙主流煙氣中鎘和鉛的誘變物，對于減少吸煙者吸入重金屬鉛、鎘的累積接觸劑量與在肺內沉積具有積極意義。此外，含殼聚糖的活性炭復合濾嘴對煙氣中的重金屬和其他有害物質有著更強的選擇吸收能力。周國俊等的研究結果表明，將葉綠素銅和葉綠酸鈉中的一種或者兩種加入到醋酸甘油三酯，噴撒到絲束中，或者制備成40-80目顆粒添加到嘴棒中，能夠有效截留重金屬。王瑩等的研究表明，碳納米管對Cd、Pb等重金屬有比較強的選擇性吸附作用。但是現有技術中的這些重金屬吸附劑的添加量大，且吸附效果不明顯。

而氧化石墨通過引入咪唑環接枝Schiff堿的化合物用來作為卷煙煙氣吸附材料，迄今未見這方面的文獻報道。

發明內容

本發明針對現有技術中卷煙煙氣重金屬吸附劑存在吸附量小，吸附能力弱的缺陷，第一目的是在于提供一種接枝率高、枝點分散均勻，且具有能同時吸附煙氣中重金屬和焦油的離子液體功能化氧化石墨表面接枝Schiff堿化合物。

本發明的第二個目的是在于提供一種所述的離子液體功能化氧化石墨表面接枝Schiff堿化合物的應用，將其作為吸附劑在卷煙濾棒中添加少量，可有效同時降低卷煙煙氣中的重金屬和焦油的釋放量。

本發明的第三個目的是在于提供一種過程簡單、易操作，制備所述的離子液體功能化氧化石墨表面接枝Schiff堿化合物的方法，該方法有利于工業化生產。

本發明提供了一種離子液體功能化氧化石墨表面接枝Schiff堿化合物，該化合物是由氧化石墨表面接枝具有式1結構的基團構成；

其中，

R為或取代基團中一種；

R₁、R₂和R₃各自獨立地選自氫原子、甲基或叔丁基中一種。

優選的離子液體功能化氧化石墨表面接枝Schiff堿化合物，R₁和R₂為相同取代基團。

所述的氧化石墨由改進Hummers法氧化鱗片石墨制得。

所述的改進Hummers法氧化鱗片石墨是將鱗片石墨分散在硫酸溶液中，先用石墨質量3～4倍的KMNO₄在不大于5℃的條件下氧化1～2h后，升溫到30～40℃繼續氧化1.5～2.5h，再用雙氧水溶液在90～100℃進一步氧化，直到反應液變成金黃色。

本發明還提供了一種所述的離子液體功能化氧化石墨表面接枝Schiff堿化合物的應用，該應用是將所述的離子液體功能化氧化石墨表面接枝Schiff堿化合物作為吸附劑添加在卷煙濾棒中應用于同時降低卷煙主流煙氣中重金屬和焦油的釋放量。

所述的離子液體功能化氧化石墨表面接枝Schiff堿化合物在卷煙濾棒中的添加量為1～10mg/支；優選為2～6mg/支。

所述的離子液體功能化氧化石墨表面接枝Schiff堿化合物添加在卷煙二元復合濾棒的靠近煙絲段，或者三元復合濾棒的的中間段。