[發(fā)明專利]一種降低煙氣中苯酚含量的納米纖維復(fù)合絲束及其制備方法和應(yīng)用

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201510468701.2
• 申請(qǐng)日: 2015-08-04
• 公開（公告）號(hào): CN105155027B
• 公開（公告）日: 2017-11-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 徐志康;儲(chǔ)國(guó)海;王輝;安全福;周國(guó)俊;湯德芳;萬(wàn)靈書;杜芳琪;李霞;智鎖紅
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 浙江中煙工業(yè)有限責(zé)任公司
• 主分類號(hào): D01F8/02
• 分類號(hào): D01F8/02;D01F1/10;D01D5/00;A24D3/10
• 代理公司: 杭州天勤知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司33224
• 代理人: 劉靜靜

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及卷煙技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種降低煙氣中苯酚含量的納米纖維復(fù)合絲束及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)

隨著人們對(duì)吸煙影響健康問題的日益關(guān)注，卷煙產(chǎn)品的降焦減害技術(shù)研究已經(jīng)引起煙草行業(yè)的高度重視。針對(duì)卷煙煙氣中的各種有害成分，研究者發(fā)展了多種降害技術(shù)，例如，接裝濾嘴、應(yīng)用濾嘴通風(fēng)稀釋技術(shù)、使用高透氣度和靜燃速率快的卷煙絲束、摻用膨脹煙絲和膨脹梗絲等方法。

現(xiàn)有的降害技術(shù)中，對(duì)卷煙濾嘴進(jìn)行改性是最常用且最有效的降害手段之一，通過(guò)在卷煙濾嘴中添加或復(fù)合生物材料、高分子材料和納米材料等，達(dá)到有效降低卷煙煙氣中有害成分的效果。

卷煙的煙氣成分十分復(fù)雜，苯酚是煙氣中的主要有害物質(zhì)的一種，可經(jīng)皮膚粘膜、呼吸道及消化道進(jìn)入人體，引起蓄積性慢性中毒或急性中毒等癥狀，因此，苯酚被列為卷煙煙氣有害物質(zhì)的指標(biāo)性化合物之一，需進(jìn)行嚴(yán)格監(jiān)測(cè)和控制。

公開號(hào)為CN 101125025的發(fā)明專利文獻(xiàn)公開了一種將中草藥提取物添加到煙絲中作為改性劑以降低卷煙煙氣中苯酚的方法，但此法不但會(huì)影響煙絲的正常燃燒，還會(huì)影響煙氣的口感，增加其它有害成分。公開號(hào)為CN 101664228的發(fā)明專利文獻(xiàn)公開了一種將粉末狀杯芳烴直接添加到卷煙濾嘴以降低卷煙煙氣中苯酚的方法，該方法降低煙氣中苯酚可達(dá)40％，但杯芳烴自身的毒性作用仍有待考察。

電紡絲(electrospinning)，又稱靜電紡絲(electrostaticspinning)，是一種利用聚合物溶液或熔體在強(qiáng)電場(chǎng)作用下形成噴射流進(jìn)行紡絲加工的工藝。近年來(lái)，電紡絲作為一種可制備超精細(xì)纖維的新型加工方法，引起了人們的廣泛關(guān)注。理論上，任何可溶解或熔融的高分子材料均可進(jìn)行電紡絲加工。公開號(hào)為CN 103625090A的發(fā)明專利文獻(xiàn)公開了一種基于靜電紡絲制備的納米纖維膜改性絲束，將該絲束用于煙用過(guò)濾嘴中，能夠有效降低焦油含量，但對(duì)苯酚沒有降低效果。同時(shí)，該專利文獻(xiàn)所采用的傳統(tǒng)噴絲頭的靜電紡絲技術(shù)，易堵孔，效率低，絲束上復(fù)合的納米纖維量最大僅為0.8g/m²，無(wú)法體現(xiàn)出纖維材料的特性和納米纖維高比表面積的優(yōu)勢(shì)。

因此，急需開發(fā)一種具備高效吸附能力的納米纖維材料，達(dá)到除酚減害的效果。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供了一種降低煙氣中苯酚含量的納米纖維復(fù)合絲束，該納米纖維復(fù)合絲束吸附能力強(qiáng)，用于卷煙濾嘴中，能夠達(dá)到良好的除酚減害效果。

一種降低煙氣中苯酚含量的納米纖維復(fù)合絲束，包括煙用絲束以及沉積在煙用絲束表面的納米纖維，所述納米纖維的直徑為20～500nm，所述納米纖維由環(huán)糊精修飾的醋酸纖維素經(jīng)靜電紡絲而成。

所述納米纖維具有高比表面積，對(duì)卷煙煙氣中的苯酚以及焦油都能夠有效吸附，尤其是對(duì)苯酚具有很高的吸附作用。為了達(dá)到更好的吸附效果，優(yōu)選地，所述納米纖維的直徑為50～400nm。進(jìn)一步優(yōu)選，所述納米纖維的直徑為200～400nm。

煙用絲束上納米纖維的沉積量可以根據(jù)需要進(jìn)行選擇，并無(wú)特殊限制。

本發(fā)明還提供了一種所述的納米纖維復(fù)合絲束的制備方法，包括以下步驟：

(1)利用異氰酸酯對(duì)醋酸纖維素進(jìn)行活化，活化后的醋酸纖維素與環(huán)糊精進(jìn)行接枝共聚，得到環(huán)糊精修飾的醋酸纖維素；

(2)以煙用絲束為基材，對(duì)含有環(huán)糊精修飾的醋酸纖維素的紡絲液進(jìn)行靜電紡絲，得到所述的納米纖維復(fù)合絲束。

所述的醋酸纖維素為一醋酸纖維素、二醋酸纖維素、三醋酸纖維素中的至少一種。

所述的異氰酸酯為甲苯二異氰酸酯、二苯基甲烷二異氰酸酯、六亞甲基二異氰酸酯中的至少一種。

所述環(huán)糊精為α-環(huán)糊精、β-環(huán)糊精、γ-環(huán)糊精中的至少一種。

步驟(1)中，利用異氰酸酯對(duì)醋酸纖維素進(jìn)行活化的具體操作為：

將醋酸纖維素以及異氰酸酯溶于二甲基甲酰胺中，在25～50℃條件下，反應(yīng)0.5～2.0h，得到活化后的醋酸纖維素。

作為優(yōu)選，醋酸纖維素和異氰酸酯的質(zhì)量比為2～4:1～2。在醋酸纖維素上引入異氰酸酯，利用異氰酸酯與環(huán)糊精進(jìn)行共聚反應(yīng)，得到環(huán)糊精修飾的醋酸纖維素。

醋酸纖維素上引入的異氰酸酯基團(tuán)的數(shù)量應(yīng)適當(dāng)，異氰酸酯基團(tuán)的數(shù)量在一定程度上決定了在醋酸纖維素上接枝的環(huán)糊精的數(shù)量，而環(huán)糊精的接枝數(shù)量對(duì)最終得到的納米纖維的尺寸以及吸附性能都有影響。優(yōu)選地，醋酸纖維素和異氰酸酯的質(zhì)量比為1～2:1。