專利名稱：降低卷煙煙氣中氫氰酸釋放量的納米多孔纖維濾嘴添加材料、制備方法及應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種選擇性降低卷煙煙氣中氫氰酸釋放量的納米纖維濾嘴添加材料、 制備方法及應(yīng)用，屬于卷煙減害陣焦領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
氫氰酸是一種高揮發(fā)性劇毒物質(zhì)，對人體閾值僅lOppm，吸入人體后抑制酶的活性，與高鐵細(xì)胞色素氧化酶結(jié)合，生成氰化高鐵細(xì)胞色素氧化酶，失去傳遞氧的作用，引起組織缺氧的中毒，對人體健康有極大危害。卷煙中的氫氰酸主要源于煙草中的含氮化合物燃燒裂解生成，含量約為30 300 μ g/cig，煙氣中的氫氰酸吸入后對人體有極大危害，因此，研究如何降低卷煙主流煙氣中的氫氰酸，提高卷煙吸食安全性對人體健康具有重要意義。目前，國內(nèi)外降低卷煙主流煙氣氫氰酸釋放量的方法主要有稀釋法、吸附法、直接氧化法和催化氧化法。稀釋法使卷煙香氣量損失較大，影響抽吸品質(zhì)。催化氧化法的催化溫度較高(如專利CN1416950A和CN1462652A，催化溫度要求250 450°C )，不利于操作。吸附法脫除氫氰酸的研究中，對活性炭研究較深入，但活性炭在有效吸附煙氣氣相組分的同時降低卷煙抽吸品質(zhì)，具有較大局限性。因此，有必要開發(fā)新型材料有效降低卷煙煙氣中的有害成分，不影響卷煙抽吸品質(zhì)、提高卷煙吸食安全性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對上述現(xiàn)有技術(shù)不足，發(fā)明一種制備納米多孔纖維材料，并應(yīng)用于卷煙主流煙氣中氫氰酸的選擇性吸附，同時確保卷煙抽吸品質(zhì)不受影響。本發(fā)明另一個目的在于發(fā)明納米纖維材料是通過電紡絲技術(shù)獲得Ti02納米纖維。將該材料添加于卷煙濾棒，能夠降低卷煙主流煙氣中氫氰酸的含量30%以上，同時對卷煙抽吸品質(zhì)無影響。本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的—種選擇性降低卷煙主流煙氣中氫氰酸釋放量的納米多孔纖維濾嘴添加材料，其特征在于所述濾嘴添加材料為二氧化鈦納米多孔纖維材料，該材料是能夠吸附酸性氣體的電紡絲多孔納米TiA纖維材料。所述納米多孔纖維材料是通過電紡絲技術(shù)獲得具有較高比表面和長徑比的多孔 TiO2納米纖維，二氧化鈦納米纖維材料具有多孔結(jié)構(gòu)，其比表面積為65 118m2/g。所述多孔二氧化鈦納米纖維材料的直徑為50 500納米，長度為100 1000微米。一種選擇性降低卷煙主流煙氣中氫氰酸釋放量的納米多孔纖維濾嘴添加材料制備方法，其特征在于濾嘴添加材料通過電紡絲技術(shù)制備，具體步驟如下(1)、將0. 8 2. Og鈦酸四異丙酯前驅(qū)體加入到2. 0 4. OmL無水乙醇中，并加入等體積的醋酸，干燥條件下磁力攪拌使其混合均勻，優(yōu)選的鈦酸四異丙酯質(zhì)量為1. 5g，無水乙醇和醋酸的體積為3mL ；(2)、將0. 30 0. 60g聚乙烯吡咯烷酮(PVP)溶液，加入到2. 0 4. OmL乙醇中， 優(yōu)選聚乙烯吡咯烷酮的質(zhì)量為0. 45g，乙醇體積為3mL，干燥條件下攪拌得到均相溶液，并將得到的高分子均相溶液快速加入到步驟(1)制備的二氧化鈦前驅(qū)體溶液中，干燥條件下攪拌30 90min，優(yōu)化攪拌時間60min ；(3)、將上述步驟O)中制備的溶液加入到注射器中，控制工作接收極與針頭間電壓為8. 0 14KV，優(yōu)化電壓為10KV，調(diào)節(jié)接收器與紡絲針頭距離為8 12cm，溶液的流出速度為0. 2 0. 8mL/h，優(yōu)化流出速度為0. 5mL/h,以鋁套為陽極，鋁箔為陰極接收產(chǎn)物，然后將在陰極板上獲得的含PVP模板的納米纖維膜在400 700°C燒結(jié)2 證以除去高分子模板，得到多孔二氧化鈦納米纖維材料。步驟O)中納米纖維膜其優(yōu)化煅燒溫度和時間分別為450°C和池。應(yīng)用選擇性降低卷煙主流煙氣中氫氰酸釋放量的電紡絲多孔納米TW2纖維材料作為濾嘴添加材料，其特征在于將電紡絲多孔納米二氧化鈦纖維材料添加到濾嘴中，用于降低卷煙主流煙氣中的氫氰酸的釋放量。選擇性降低卷煙主流煙氣中的氫氰酸釋放量的電紡絲多孔納米二氧化鈦纖維材料的應(yīng)用，其特征在于將該電紡絲多孔納米二氧化鈦纖維添加到卷煙濾棒的中，將復(fù)合濾棒卷接成卷煙。選擇性降低卷煙主流煙氣中的氫氰酸釋放量的電紡絲多孔納米二氧化鈦纖維材料的應(yīng)用，其特征在與每支卷煙濾嘴中添加的多孔納米二氧化鈦纖維的量為5 30mg。本發(fā)明提供濾嘴添加材料具有以下優(yōu)點1.該多孔二氧化鈦納米纖維表面具有豐富的堿性位，且與氫氰酸存在較強(qiáng)的氫鍵作用，因此能有效地除去煙氣中的氫氰酸。2.本發(fā)明通過電紡絲技術(shù)制備的二氧化鈦多孔納米材料使吸附基底比表面積顯著增大，并促進(jìn)吸附材料與氫氰酸充分接觸，提高吸附效率；3.本專利發(fā)明物有效吸附主流煙氣中的氫氰酸，降低達(dá)40%以上；4.由于二氧化鈦納米纖維長度在100 1000微米，具有很大的長徑比，加上濾嘴吸食端的常規(guī)醋酸纖維濾棒的阻擋，因此該納米纖維與醋酸纖維絲束結(jié)合穩(wěn)定，不會被吸入人體。5.本專利發(fā)明物對卷煙抽吸品質(zhì)無不良影響。6.本發(fā)明制備技術(shù)簡單，該材料可用于卷煙選擇性減害，將該材料添加于卷煙濾嘴，能夠有效吸附主流煙氣中的氫氰酸，同時不影響卷煙抽吸品質(zhì)。


圖1是步驟(3)中所使用裝置的示意圖；其中1，注射器，2，針頭，3，高壓電源， 4，接收鋁箔。圖2是實施例1的方法制備的納米多孔纖維材料的掃描電子顯微鏡照片。
具體實施例方式
本發(fā)明一種選擇性降低卷煙主流煙氣中氫氰酸釋放量的納米多孔纖維濾嘴添加材料，其特征在于所述濾嘴添加材料為二氧化鈦納米多孔纖維材料，該材料是能夠吸附酸性氣體的電紡絲多孔納米TiO2纖維材料。所述納米多孔纖維材料是通過電紡絲技術(shù)獲得具有較高比表面和長徑比的多孔 TiO2納米纖維，二氧化鈦納米纖維材料具有多孔結(jié)構(gòu)，其比表面積為65 118m2/g。所述多孔二氧化鈦納米纖維材料的直徑為50 500納米，長度為100 1000微米。本發(fā)明制備方法具體步驟如下1、將0. 8 2. Og鈦酸四異丙酯前驅(qū)體加入到2. 0 4. OmL無水乙醇中，并加入等體積的醋酸，干燥條件下磁力攪拌使其混合均勻。優(yōu)選的鈦酸四異丙酯質(zhì)量為1. 5g，無水乙醇和醋酸的體積為3mL ；2、將0. 30 0. 60g聚乙烯吡咯烷酮(PVP)溶液，加入到2. 0 4. OmL乙醇中，優(yōu)選聚乙烯吡咯烷酮的質(zhì)量為0. 45g，乙醇體積為3mL，干燥條件下攪拌得到均相溶液，并將得到的高分子均相溶液快速加入到步驟(1)制備的二氧化鈦前驅(qū)體溶液中，干燥條件下攪拌30 90min，優(yōu)化攪拌時間60min ；3、將上述步驟O)中制備的溶液加入到注射器中，控制工作接收極與針頭間電壓為8. 0 14KV，優(yōu)化電壓為10KV，調(diào)節(jié)接收器與紡絲針頭距離為8 12cm，溶液的流出速度為0. 2 0. 8mL/h，優(yōu)化流出速度為0. 5mL/h。以鋁套為陽極，鋁箔為陰極接收產(chǎn)物，然后將在陰極板上獲得的含PVP模板的納米纖維膜在400 700°C燒結(jié)2 證以除去高分子模板，得到多孔二氧化鈦納米纖維材料，其優(yōu)化煅燒溫度和時間分別為450°C和池；應(yīng)用選擇性降低卷煙主流煙氣中氫氰酸釋放量的電紡絲多孔納米TW2纖維材料作為濾嘴添加材料，其特征在于將電紡絲多孔納米二氧化鈦纖維材料添加到濾嘴中，用于降低卷煙主流煙氣中的氫氰酸的釋放量。將該電紡絲多孔納米二氧化鈦纖維添加到卷煙濾棒的中，將復(fù)合濾棒卷接成卷煙。與每支卷煙濾嘴中添加的多孔納米二氧化鈦纖維的量為5 30mg。實施例1 材料制備1. 1. 5g鈦酸四異丙酯，3mL乙醇和!ML醋酸磁力攪拌IOmin ；2.向上述均相溶液中添加PVP溶液(0. 45g PVP溶于3mL乙醇)，繼續(xù)攪拌lh。3.將上述前驅(qū)體溶液加入到注射器中，控制工作接收極與針頭間電壓為10KV，調(diào)節(jié)接收器與紡絲針頭距離為10cm，溶液的流出速度為0. 5mL/h。4.將制備好的二氧化鈦纖維放置到馬弗爐中于450°C煅燒池，煅燒后得到電紡絲二氧化鈦納米多孔纖維材料。最后得到的納米纖維的比表面通過氮?dú)馕?(Sorptomaticl990全自動物理和化學(xué)吸附儀)表征，其比表面積為98m2/g，其形貌、長度和直徑通過掃描電子顯微鏡(JSM-7401場發(fā)射掃描電子顯微鏡，日本)表征(如附圖2所示)°將電紡絲二氧化鈦納米多孔纖維材料作為復(fù)合濾嘴添加材料使用，添加量為8mg/ cig，以不添加任何濾嘴吸附材料的卷煙為對照樣品，按照標(biāo)準(zhǔn)抽吸條件在吸煙機(jī)上進(jìn)行卷煙抽吸試驗，并按照標(biāo)準(zhǔn)YCT253-2008進(jìn)行氫氰酸釋放量的檢測。每個樣品平行樣三個，結(jié)果如表1所示。表1電紡絲二氧化鈦納米材料添加量8mg/cig
權(quán)利要求
1.一種選擇性降低卷煙主流煙氣中氫氰酸釋放量的納米多孔纖維濾嘴添加材料，其特征在于所述濾嘴添加材料為二氧化鈦納米多孔纖維材料，該材料是能夠吸附酸性氣體的電紡絲多孔納米TiA纖維材料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的選擇性降低卷煙主流煙氣中氫氰酸釋放量的納米多孔纖維濾嘴添加材料，其特征在于所述納米多孔纖維材料是通過電紡絲技術(shù)獲得具有較高比表面和長徑比的多孔TiA納米纖維，二氧化鈦納米纖維材料具有多孔結(jié)構(gòu)，其比表面積為 65 118m2/go
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的選擇性降低卷煙主流煙氣中氫氰酸釋放量的納米多孔纖維濾嘴添加材料，其特征在于所述多孔二氧化鈦納米纖維材料的直徑為50 500納米，長度為100 1000微米。
4.一種選擇性降低卷煙主流煙氣中氫氰酸釋放量的納米多孔纖維濾嘴添加材料制備方法，其特征在于濾嘴添加材料通過電紡絲技術(shù)制備，具體步驟如下(1)、將0.8 2. Og鈦酸四異丙酯前驅(qū)體加入到2. 0 4. OmL無水乙醇中，并加入等體積的醋酸，干燥條件下磁力攪拌使其混合均勻，優(yōu)選的鈦酸四異丙酯質(zhì)量為1. 5g，無水乙醇和醋酸的體積為3mL ；(2)、將0.30 0. 60g聚乙烯吡咯烷酮(PVP)溶液，加入到2. 0 4. OmL乙醇中，優(yōu)選聚乙烯吡咯烷酮的質(zhì)量為0. 45g，乙醇體積為3mL，干燥條件下攪拌得到均相溶液，并將得到的高分子均相溶液快速加入到步驟(1)制備的二氧化鈦前驅(qū)體溶液中，干燥條件下攪拌 30 90min，優(yōu)化攪拌時間60min ；(3)、將上述步驟O)中制備的溶液加入到注射器中，控制工作接收極與針頭間電壓為 8. 0 14KV，優(yōu)化電壓為10KV，調(diào)節(jié)接收器與紡絲針頭距離為8 12cm，溶液的流出速度為 0. 2 0. 8mL/h，優(yōu)化流出速度為0. 5mL/h,以鋁套為陽極，鋁箔為陰極接收產(chǎn)物，然后將在陰極板上獲得的含PVP模板的納米纖維膜在400 700°C燒結(jié)2 證以除去高分子模板， 得到多孔二氧化鈦納米纖維材料。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種選擇性降低卷煙主流煙氣中氫氰酸釋放量的納米多孔纖維濾嘴添加材料制備方法，其特征在于步驟O)中納米纖維膜其優(yōu)化煅燒溫度和時間分別為450°C禾口 3h。
6.應(yīng)用選擇性降低卷煙主流煙氣中氫氰酸釋放量的電紡絲多孔納米TW2纖維材料作為濾嘴添加材料，其特征在于將電紡絲多孔納米二氧化鈦纖維材料添加到濾嘴中，用于降低卷煙主流煙氣中的氫氰酸的釋放量。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的選擇性降低卷煙主流煙氣中的氫氰酸釋放量的電紡絲多孔納米二氧化鈦纖維材料的應(yīng)用，其特征在于將該電紡絲多孔納米二氧化鈦纖維添加到卷煙濾棒的中，將復(fù)合濾棒卷接成卷煙。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述選擇性降低卷煙主流煙氣中的氫氰酸釋放量的電紡絲多孔納米二氧化鈦纖維材料的應(yīng)用，其特征在與每支卷煙濾嘴中添加的多孔納米二氧化鈦纖維的量為5 30mg。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種選擇性降低卷煙煙氣中氫氰酸釋放量的納米纖維濾嘴添加材料、制備方法及應(yīng)用，屬于卷煙減害陣焦領(lǐng)域。其特征在于納米纖維材料是通過電紡絲技術(shù)獲得具有較高比表面和長徑比的多孔TiO2納米纖維。本該發(fā)明的納米纖維材料可以在常溫下吸附氫氰酸，將該材料添加于卷煙濾棒，能夠降低卷煙主流煙氣中氫氰酸的含量40％以上，同時對卷煙抽吸品質(zhì)無影響。本發(fā)明制備技術(shù)簡單，該材料可用于卷煙選擇性減害。
文檔編號D01F9/08GK102423138SQ20111020971
公開日2012年4月25日 申請日期2011年7月25日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月25日
發(fā)明者張育光, 彭國崗, 牟定榮, 白曉莉, 董偉, 龔榮崗 申請人:紅塔煙草(集團(tuán))有限責(zé)任公司