[發明專利]一種用于降低卷煙煙氣中氨釋放量的羧基聚苯乙烯磁性微球復合材料及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 201410766405.6
• 申請日: 2015-08-02
• 公開（公告）號: CN104492397A
• 公開（公告）日: 2015-07-29
• 發明（設計）人: 徐同廣;蘆楠;鄭曉曼;蔣成勇;周駿
• 申請（專利權）人: 上海煙草集團有限責任公司;上海煙草集團北京卷煙廠
• 主分類號: B01J20/26
• 分類號: B01J20/26;B01J20/28;B01J20/30;A24D3/14
• 代理公司: 上海光華專利事務所 31219
• 代理人: 梁海蓮

技術領域

本發明涉及一種用于降低卷煙煙氣中氨釋放量的羧基聚苯乙烯磁性微球復合材料及其制備方法和應用，屬于卷煙減害添加材料領域。

背景技術

氨是卷煙煙氣中的主要有害物之一，主要是蛋白質、氨基酸、硝酸鹽以及銨鹽等前體物質在卷煙燃燒過程中通過燃燒或熱裂解方式產生的。氨不僅影響卷煙的吸食品質還會刺激人體的視覺和呼吸系統，血氨增多對腦神經組織損害最明顯。因此降低卷煙主流煙氣中氨的含量對改善卷煙品質，提高吸食安全性具有重要的意義。

目前國內外把降低卷煙主流煙氣中氨作為選擇性唯一目標物的研究還較少。主要有通過改進卷煙加工工藝如微波處理或電子束/X射線輻照的手段來降低煙絲或煙葉中氨的含量，另外也有往濾棒中添加活性組分原卟啉化合物、交聯酯化大米多孔淀粉等添加劑降低主流煙氣中的氨含量，但是這些方法制備過程繁瑣、控制反應條件苛刻，工業化應用難度較大。

磁性高分子微球是指內部含有磁性金屬或金屬氧化物(鐵、鈷、鎳及其氧化物)的超細粉末且具有磁性響應的高分子微球。它是一種新型的功能高分子材料，不僅具有高分子微球的特點而且具有磁性響應。用磁性高分子微球固載藥物在外加磁場的作用下能夠達到增強靶向治療的目的，通過苯乙烯與丙烯酸進行接枝共聚，表面具有的功能性基團能與特定的有害物進行作用從而達到降低有害物的效果。

羧基聚苯乙烯磁性高分子微球中含有的羧基可與氨之間發生較強的化學作用，因此帶有羧基功能基團的磁性高分子微球可選擇性降低煙氣中氨的釋放量，目前還沒有關于這方面的研究報道和專利。

發明內容

本發明的目的在于提供一種用于降低卷煙煙氣中氨釋放量的羧基聚苯乙烯磁性微球復合材料及其制備方法和應用，通過磁性材料與高分子的接枝丙烯酸的苯乙烯乳液自組裝得到了一種具有羧基功能基團的羧基聚苯乙烯磁性微球。將該材料應用于卷煙濾棒中能夠有效降低卷煙煙氣中的有害物質氨，而焦油釋放量基本不變，從而實現了選擇性降低卷煙煙氣中氨釋放量的目的。

本發明是通過以下技術方案實現的：

一種用于降低卷煙煙氣中氨釋放量的羧基聚苯乙烯磁性微球復合材料，為表面多孔的空心球結構，通過羧基聚苯乙烯高分子微球與納米Fe₃O₄自組裝而成，所述納米Fe₃O₄自組裝復合在羧基聚苯乙烯高分子微球的表面。

優選的，所述羧基聚苯乙烯高分子微球的直徑為50-150μm。

本發明進一步提供所述用于降低卷煙煙氣中氨釋放量的羧基聚苯乙烯磁性微球復合材料的制備方法，包括以下步驟：

步驟(1)：惰性氣氛保護下，在水溶劑中，聚合單體苯乙烯和丙烯酸、分散劑以及引發劑通過懸浮聚合制得羧基聚苯乙烯高分子微球；

優選的，所述苯乙烯和丙烯酸的摩爾比為1-10：1。

優選的，所述懸浮聚合的分散劑為十二烷基苯磺酸鈉和PEG4000的組合，二者質量比為1：1.5-4。

優選的，所述分散劑與聚合單體總量的質量比為5-15：40-150。

優選的，所述懸浮聚合的引發劑選自偶氮二異丁腈(AIBN)、過氧化二苯甲酰(BPO)。

優選的，所述引發劑與聚合單體總量的質量比1-2：10-60。

優選的，所述溶劑水與聚合單體總量的質量比5-10：1。

優選的，首先將包含苯乙烯和丙烯酸聚合單體的水溶液加熱至60-70℃，再逐滴添加引發劑，然后升溫至70-85℃進行懸浮聚合反應8-20小時。因為，只有達到一定溫度，引發劑的加入才能發揮作用。

懸浮聚合結束，反應混合液經冷卻后，過濾、洗滌以除去未反應完的單體、引發劑和分散劑等物質獲得純的羧基聚苯乙烯高分子微球。

步驟(2)：無氧條件下，在水溶劑中，亞鐵鹽和弱堿通過加熱回流反應生成氫氧化亞鐵的墨綠色沉淀；然后分多次滴加氧化劑進行氧化至墨綠色沉淀完全轉化為黑色沉淀，再繼續加熱回流生成納米Fe₃O₄；

優選的，通過向水溶液中通入惰性氣體的方式趕走反應體系中溶解的氧氣，形成無氧條件。

優選的，所述亞鐵鹽選自硫酸亞鐵、硫酸亞鐵銨。

優選的，所述弱堿選自尿素和有機胺；所述有機胺可以為六次甲基四胺。

所述尿素和有機胺可以在加熱條件下緩慢釋放氫氧根，有助于控制亞鐵離子與氫氧根結合沉淀的速度。

優選的，所述弱堿和亞鐵鹽的物質的量之比1-2：0.5-1。