專利名稱：一種降低卷煙煙氣中苯并[a]芘含量的纖維素紙、制備方法及其應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于卷煙制備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種降低卷煙煙氣中苯并[a]芘含量的 纖維素紙、制備方法及其應(yīng)用。
背景技術(shù)：
受世界衛(wèi)生組織及反吸煙運(yùn)動(dòng)的影響，吸煙與健康之間的矛盾日益突出。卷煙燃 燒是一個(gè)復(fù)雜的反應(yīng)，1987年，Hoffmann等人報(bào)道了美國(guó)5種鼻煙在干重基礎(chǔ)上苯并[a] 芘的含量。它被認(rèn)為是高活性致癌劑，最終致癌物有四種異構(gòu)體，它與DNA形成共價(jià)鍵結(jié) 合，造成DNA損傷，如果DNA不能修復(fù)或修而不復(fù)，細(xì)胞就可能發(fā)生癌變。其他三種異構(gòu)體 也有致癌作用。動(dòng)物試驗(yàn)包括經(jīng)口、經(jīng)皮、吸入、經(jīng)腹膜皮下注射，均出現(xiàn)致癌。許多國(guó)家相 繼用9種動(dòng)物進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，采用多種給藥途徑，結(jié)果都得到誘發(fā)癌的陽(yáng)性報(bào)告。在多環(huán)芳烴 中，BaP污染最廣、致癌性最強(qiáng)。而且可能影響卷煙的口感，引起澀味、辣味和余味不干凈等 等。因此，采用有效的減害手段，在選擇性地降低卷煙煙氣中有害成分的同時(shí)最大程度減少 卷煙煙氣中香味成分的損失，大幅提高卷煙的吸食安全性，是關(guān)系到煙草行業(yè)的前途和發(fā) 展的重要課題，具有十分重要的意義。目前，國(guó)內(nèi)外降低卷煙中有害成分的研究方法主要包括稀釋法、吸附過(guò)濾法和催 化氧化法。濾嘴通風(fēng)稀釋法是目前國(guó)外廣泛采用的一種降焦減害技術(shù)，但它對(duì)卷煙香氣量 影響較大，在國(guó)內(nèi)接受程度較低，在中式卷煙的發(fā)展和應(yīng)用中存在一定的困難。吸附過(guò)濾法在國(guó)內(nèi)外研究比較廣泛，常用的吸附劑主要有活性炭、碳分子篩、碳化 聚合物、聚合物吸附劑、硅膠、活性氧化鋁、粘土和沸石以及血紅蛋白等。周駿等人在《中國(guó) 煙草學(xué)會(huì)2006年學(xué)術(shù)年會(huì)論文集》撰文指出改性納米材料的復(fù)合濾棒制作出納米3mg中 南海卷煙，其煙氣中有害煙草特有N-亞硝胺的總量選擇性降低率為53. 5%，有害稠環(huán)芳烴 的總量選擇性降低率為67. 20%，芳香胺類總量選擇性降低率為52. 5%，羰基化合物選擇 性降低率為39. 2%，酚類化合物選擇性降低率為34. 6%。美國(guó)專利20040025895中應(yīng)用納 米Fe2O3等降低卷煙煙氣中氮氧化合物、一氧化碳、氫氰酸、a-苯并芘、亞硝胺、酚類、乙醛和 苯等有害成分。李紹明等人在《2003年煙草生產(chǎn)與人體健康和環(huán)境保護(hù)協(xié)調(diào)發(fā)展研討會(huì)暨 中外煙草環(huán)保科技展示會(huì)法規(guī)、專題報(bào)告及論文集》的專題報(bào)告中指出對(duì)Y型分子篩進(jìn)行 改性后添加到卷煙濾嘴中，使苯并[a]芘有一定幅度的降低，同時(shí)還能夠降低卷煙中其他 有害物質(zhì)。以上技術(shù)通過(guò)固體物質(zhì)的阻擋和吸附能夠同時(shí)降低焦油和其它有害物質(zhì)，但應(yīng)用 在中低焦油卷煙上其效果并非如報(bào)道那么明顯，焦油的降低幅度要高于有害物質(zhì)降低幅 度，且不能達(dá)到高選擇性降低卷煙煙氣有害成分的要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的旨在提供一種降低卷煙煙氣中苯并[a]芘含量的纖維素紙，該纖維
3素紙能高選擇性降低卷煙煙氣中苯并[a]芘含量，在減少對(duì)吸煙者造成危害的同時(shí)不影響 卷煙口感。本發(fā)明為負(fù)載有離子液體的纖維素紙，其中所述離子液體由有機(jī)陽(yáng)離子和無(wú)機(jī)陰離子組成，有機(jī)陽(yáng)離子為烷基取代的咪唑離 子、烷基季銨離子中的一種，無(wú)機(jī)陰離子為Cr、Br-、S042_、P043-、N03-、AlCl4-、[PF6]\ [BF4]\ FeClx-中的一種。所述烷基取代的咪唑離子、烷基季銨離子中的烷基取代基或烷基為1、2、3、4、5、6 碳烷基中的一種。離子液體占纖維素紙質(zhì)量的0. 2% 5%。本發(fā)明的另一目的旨在提供降低卷煙煙氣中苯并[a]芘的添加物的制備方法。由于本發(fā)明為負(fù)載有離子液體的纖維素紙，其離子液體的負(fù)載方法有以下一種 將所制備的離子液體溶解在水或者是乙醇中，然后將離子液體溶液涂敷于纖維素紙表面， 在線干燥。優(yōu)選在70°C -105°C下干燥。配成的離子液體溶液的質(zhì)量百分比濃度為5%到20%。本發(fā)明還可以對(duì)離子液體的陽(yáng)離子進(jìn)行修飾，加入偶聯(lián)基團(tuán)，偶聯(lián)基團(tuán)與載體纖 維素紙表面基團(tuán)反應(yīng)而將離子液體固定于載體表面。這樣，偶聯(lián)基團(tuán)可以與載體表面基團(tuán) 反應(yīng)時(shí)間短且迅速，連接穩(wěn)定。所述的偶聯(lián)基團(tuán)優(yōu)選為三乙氧基硅烷或三甲氧基硅烷。本發(fā)明的第三個(gè)目的旨在提供所述的纖維素紙的應(yīng)用方式。所述應(yīng)用方式為將負(fù)載有離子液體的纖維素紙作為卷煙嘴棒的成形紙。該纖維 素紙能高選擇性降低卷煙煙氣中苯并[a]芘含量，在減少對(duì)吸煙者造成危害的同時(shí)不影響 卷煙口感。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)勢(shì)1)本發(fā)明巧妙地將離子液體固載到纖維素紙上，使煙氣中的苯并[a]芘與離子液 體陰離子或者陽(yáng)離子反應(yīng)，從而實(shí)現(xiàn)組分-苯并[a]芘的選擇性降低，而對(duì)焦油、CO、亞硝胺 類等物質(zhì)含量基本上沒(méi)影響，在減少對(duì)吸煙者造成的危害同時(shí)不影響卷煙口感。2)與傳統(tǒng)的固體吸附材料相比，本發(fā)明拓寬了吸附材料范圍。3)本發(fā)明所需的載體即為纖維素紙，不需要其他加工，可直接用做卷煙中的成形 紙。4)本發(fā)明的添加物制備技術(shù)簡(jiǎn)單，添加方便且適合于工業(yè)化生產(chǎn)的要求。
具體實(shí)施例方式以下實(shí)施例旨在更具體地描述本發(fā)明而不是對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步限定。實(shí)施例1 將N-甲基咪唑、氯代正丁烷及甲苯依次加入三口瓶中，加熱攪拌進(jìn)行反應(yīng)。反 應(yīng)結(jié)束后，洗滌、重結(jié)晶，所得產(chǎn)物在真空干燥箱中干燥。得到氯代1-丁基-3-甲基咪唑 (BMIC) 0將AlCl3按比例慢慢加入BMIC中，于干箱中攪拌20小時(shí)。為了防止AlCl3分解， 反應(yīng)在惰性氣氛中進(jìn)行。合成出1-丁基3-甲基咪唑氯鋁酸鹽([BMIM]-AlCl4),以乙醇為 溶劑，配成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為12 %的溶液，利用現(xiàn)有的涂布工藝，按5 %的負(fù)載量，涂布到纖維素
4紙上，在85°C在線干燥，將此纖維素紙作為成形紙和絲束制備成嘴棒，卷接成卷煙，該嘴棒 對(duì)焦油、⑶、苯并[a]芘去除率分別為0、0.5%、38.2%。樣品煙經(jīng)評(píng)吸，基本上不改變抽吸口感。實(shí)施例2 將制備的1-乙基(三乙氧基硅基)-3_乙基咪唑的鹽酸鹽以水為溶劑，配成質(zhì) 量分?jǐn)?shù)為20 %的混合溶液，利用現(xiàn)有的涂布工藝，按5 %的負(fù)載量，涂布到纖維素紙上，在 85°C在線干燥，將此纖維素紙作為成形紙和絲束制備成嘴棒，卷接成卷煙，該嘴棒對(duì)焦油、 CO、苯并[a]芘去除率分別為0、2%、20. 2%。實(shí)施例3 取1-乙基(三乙氧基硅基)-3-乙基咪唑的碘鹽，加入FeCl3攪拌，于干箱中攪拌 24h。以乙醇為溶劑，配成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%的溶液，利用現(xiàn)有的涂布工藝，按5%的負(fù)載量， 涂布到纖維素紙上，在85°C在線干燥，將此纖維素紙作為成形紙和絲束制備成嘴棒，卷接成 卷煙，該嘴棒對(duì)焦油、CO、苯并[a]芘去除率分別為0. 07%、7. 2%、41.9%。實(shí)施例4 取1-乙基(三乙氧基硅基)-3-甲基咪唑的碘鹽，加入FeCl3攪拌，于干箱中攪拌 24h。以乙醇為溶劑，配成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%的溶液，利用現(xiàn)有的涂布工藝，按5%的負(fù)載量， 涂布到纖維素紙上，在85°C在線干燥，將此纖維素紙作為成形紙和絲束制備成嘴棒，卷接成 卷煙，該嘴棒對(duì)焦油、CO、苯并[a]芘去除率分別為0、1.8%、40.6%。實(shí)施例5 取1-乙基(三乙氧基硅基)-3-甲基咪唑的碘鹽，加入FeCl3攪拌，于干箱中攪拌 24h。以乙醇為溶劑，配成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%的溶液，利用現(xiàn)有的涂布工藝，按2%的負(fù)載量， 涂布到纖維素紙上，在85°C在線干燥，將此纖維素紙作為成形紙和絲束制備成嘴棒，卷接成 卷煙，該嘴棒對(duì)焦油、CO、苯并[a]芘去除率分別為0.5%、2%、21.4%。實(shí)施例6 取1-乙基(三乙氧基硅基)-3-甲基咪唑的碘鹽，加入FeCl3攪拌，于干箱中攪 拌24h。按0. 5%的負(fù)載量將其緩慢滴加到纖維素紙上，過(guò)量的離子液體用二氯甲烷在索 氏提取器中進(jìn)行抽提，抽提后的催化劑常溫下真空干燥24小時(shí)，在惰性氣氛中保存。禾Ij用 現(xiàn)有的涂布工藝，按0. 2 %的負(fù)載量，涂布到纖維素紙上，在85°C在線干燥，將此纖維素紙 作為成形紙和絲束制備成嘴棒，卷接成卷煙，該嘴棒對(duì)焦油、C0、苯并[a]芘去除率分別為 0. 5%,2%U1. 0%。實(shí)施例7 將制備的1-乙基(三甲氧基硅基)-3-甲基咪唑添加到以乙醇為溶劑，配成質(zhì)量 分?jǐn)?shù)為20 %的溶液，利用現(xiàn)有的涂布工藝，按5 %的負(fù)載量，涂布到纖維素紙上，在85°C在 線干燥，將此纖維素紙作為成形紙和絲束制備成嘴棒，卷接成卷煙，該嘴棒對(duì)焦油、C0、苯并 [a]芘去除率分別為7. 5%、0、38. 2%。實(shí)施例8 將制備的1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸鹽以乙醇為溶劑，配成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%的 溶液，利用現(xiàn)有的涂布工藝，按5%的負(fù)載量，涂布到纖維素紙上，在85°C在線干燥，將此纖 維素紙作為成形紙和絲束制備成嘴棒，卷接成卷煙，該復(fù)合棒對(duì)焦油、C0、苯并[a]芘去除
5率分別為 8. 5%,0,41. 7%。實(shí)施例9 將制備的1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸鹽以水為溶劑，配成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%的溶 液，利用現(xiàn)有的涂布工藝，按0. 5%的負(fù)載量，涂布到纖維素紙上，在85°C在線干燥，將此纖 維素紙作為成形紙和絲束制備成嘴棒，卷接成卷煙，該嘴棒對(duì)焦油、CO、苯并[a]芘去除率 分別為 0、0、11. 9%。實(shí)施例10 將制備的氯化三乙胺/FeCl3添加到以乙醇為溶劑，配成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%的溶液， 利用現(xiàn)有的涂布工藝，按5 %的負(fù)載量，涂布到纖維素紙上，在85°C在線干燥，將此纖維素 紙作為成形紙和絲束制備成嘴棒，卷接成卷煙，該嘴棒對(duì)焦油、CO、苯并[a]芘去除率分別 為 4. 5%,0,43. 1%ο
權(quán)利要求
1.一種降低卷煙煙氣中苯并[a]芘含量的纖維素紙，其特征在于，所述的纖維素紙 上負(fù)載有離子液體，其中離子液體由有機(jī)陽(yáng)離子和無(wú)機(jī)陰離子組成有機(jī)陽(yáng)離子為烷基取 代的咪唑離子、烷基季銨離子中的一種；無(wú)機(jī)陰離子為Cl—、Br—、S042—、P043—、N03-、A1C14_、 [PF6] \ [BF4] \ FeCl；中的一種或者幾種。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的纖維素紙，其特征在于所述烷基取代的咪唑離子、烷基季銨 離子中的烷基取代基或烷基為1、2、3、4、5、6碳烷基中的一種。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述纖維素紙，其特征在于加入偶聯(lián)基團(tuán)對(duì)離子液體的陽(yáng)離子進(jìn) 行修飾。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的纖維素紙，其特征在于所述的偶聯(lián)基團(tuán)為三乙氧基硅基或三甲氧基硅烷。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4任一項(xiàng)所述的纖維素紙，其特征在于離子液體占纖維素紙質(zhì)量 的 0. 2% 5%。
6.權(quán)利要求1所述降低卷煙煙氣中苯并[a]芘含量的纖維素紙的制備方法，其特征在 于以乙醇或者水為溶劑，加入離子液體配成溶液，在常溫下將離子液體溶液涂敷于纖維素 紙表面，干燥。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，離子液體溶液的質(zhì)量百分比濃度為5%到 20%。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，在70°C_105°C下干燥。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于對(duì)離子液體的陽(yáng)離子進(jìn)行修飾，加入偶聯(lián) 基團(tuán)，偶聯(lián)基團(tuán)與纖維素紙表面基團(tuán)反應(yīng)而將離子液體固定于纖維素紙表面。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于所述的偶聯(lián)基團(tuán)為三乙氧基硅烷或三甲氧基硅烷。
11.權(quán)利要求1-4任一項(xiàng)所述的纖維素紙的應(yīng)用，其特征在于，將所述的纖維素紙應(yīng)用 作為降低卷煙煙氣中苯并[a]芘含量的卷煙嘴棒的成形紙。
12.權(quán)利要求5所述的纖維素紙的應(yīng)用，其特征在于，將所述的纖維素紙應(yīng)用作為降低 卷煙煙氣中苯并[a]芘含量的卷煙嘴棒的成形紙。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種降低卷煙煙氣中苯并[a]芘含量的纖維素紙，所述的纖維素紙負(fù)載有離子液體，將其應(yīng)用到醋酸纖維濾嘴中，能顯著選擇性降低卷煙煙氣中苯并[a]芘含量，在減少對(duì)吸煙者造成的危害同時(shí)不影響卷煙口感。本發(fā)明的添加物制備技術(shù)簡(jiǎn)單，添加方便且適合于工業(yè)化生產(chǎn)的要求。
文檔編號(hào)D21H23/22GK102002888SQ201010283
公開(kāi)日2011年4月6日 申請(qǐng)日期2010年9月16日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月16日
發(fā)明者劉建福, 劉琦, 李克, 秦亮生, 謝國(guó)勇, 趙立紅, 郭小義, 金勇 , 銀董紅, 陳潛 申請(qǐng)人:湖南中煙工業(yè)有限責(zé)任公司