[发明专利]降低卷烟烟气中苯并[a]芘的聚阴离子复合材料及制备

说明书

技术领域

本发明涉及卷烟降焦减害技术领域，具体涉及一种降低卷烟烟气中苯并[a]芘含量的聚阴离子复合材料及其制备方法。

背景技术

自20世纪50年代以来，社会对吸烟与健康问题的关注不断加强，特别是在世界卫生组织(WHO)制定的、各成员国政府已签署的《烟草控制框架公约》启动之后，降低烟草制品对人体健康的危害已成为国际卷烟行业发展的必然趋势。多环芳烃是卷烟烟气中最重要的一类致癌物，其中又以苯并[a]芘的致癌活性最强。因此，如何有效降低卷烟烟气中多环芳烃的含量，特别是苯并[a]芘的含量是现在卷烟行业备受关注的一项降焦减害技术。

为了降低卷烟烟气中苯并[a]芘等多环芳烃的含量，国内外一些研究机构和卷烟生产厂商已经开展了一些研究。其中，报道比较多的方法是向卷烟滤嘴中添加一些多孔材料。如李绍民等在中国专利申请CN 97110659.2中将铜离子交换的改性Y型分子筛应用于卷烟滤嘴中。孟昭宇等在中国专利申请CN200610083014.X中将表面通过有机硅烷偶联剂修饰的中孔分子筛应用于卷烟滤嘴中来降低卷烟烟气中多环芳烃的含量。但是这种方法在降低多环芳烃的同时，也降低了卷烟烟气中焦油以及一氧化碳或亚硝胺等有害物质的含量，选择性有限。另一种报道比较多的用于降低卷烟烟气中多环芳烃的方法是向卷烟烟丝中添加中草药等植物制剂。如李晓等人报道了一种由辛夷、淫羊藿、芍药、川穹等中草药萃取液制备的添加剂，并将其应用于卷烟烟丝中，可使苯并[a]芘、苯并[a]蒽和苯并菲三种多环芳烃的物质总量平均降低25％左右(河南农业科学，2008，(10)：51-55)。但是由于中草药的成分非常复杂，将其添加到烟丝中直接参与燃烧很可能使烟气的口感受到影响，而且有时还会增加其他有害成分的含量。但目前将中草药等植物制剂添加到卷烟滤嘴中的报道比较少，而且其中的报道多是将中草药等植物制剂与其他材料通过简单混合共同添加的方式应用于卷烟滤嘴中的，很难实现整个添加剂组成结构的均匀性。

发明内容

本发明提供了一种新型的功能化聚阴离子。

本发明还提供了一种新型的、结合多孔材料和中草药成分的复合材料，用于降低卷烟烟气中苯并[a]芘的含量。

本发明还提供了一种降低卷烟烟气中苯并[a]芘含量的复合材料的制备方法。

一种降低卷烟烟气中苯并[a]芘含量的复合材料，所述的复合材料是在多孔材料表面以层层自组装的方式交替组装有聚阳离子和功能化聚阴离子的材料，且组装在多孔材料表面的起始层为聚阳离子。

所述的复合材料中组装在多孔材料表面最外层的可以是聚阳离子也可以是功能化聚阴离子，本发明没有特别限定。

以组装一层聚阳离子或一层功能化聚阴离子为一个单层计，所述的交替组装的层数优选为2～12个单层。

所述的多孔材料可选用本领域具有多孔结构的材料，如活性炭、沸石、分子筛、大孔吸附树脂等中的一种。

所述的聚阳离子选用季铵盐型聚阳离子，优选聚二甲基苄基甲基丙烯酰氧乙基溴化铵、聚二甲基乙基甲基丙烯酰氧乙基溴化铵、聚二甲基丁基甲基丙烯酰氧乙基溴化铵、聚二甲基十六烷基甲基丙烯酰氧乙基溴化铵等中的一种。

所述的聚阳离子是按照现有的聚合方法制备的，一般可采用过硫酸钾为引发剂，将季铵盐型可聚合单体(如二甲基苄基甲基丙烯酰氧乙基溴化铵、二甲基乙基甲基丙烯酰氧乙基溴化铵、二甲基丁基甲基丙烯酰氧乙基溴化铵、二甲基十六烷基甲基丙烯酰氧乙基溴化铵等中的一种)在氮气保护下，于65～75℃下反应4～8小时制备而得。

所述的季铵盐型可聚合单体一般是通过甲基丙烯酸二甲氨基乙酯分别与苄溴、溴乙烷、溴丁烷、溴十六烷等中的一种在丙酮中，25～35℃下反应10～15小时制备而得，其结构式一般为式VII所示：

式VII；

式VII中，R₂为苄基、乙基、丁基、十六烷基中的一种。

所述的功能化聚阴离子选用共价键合黄酮类化合物的功能化聚阴离子，优选以下式I结构式所示的共聚物：

式I；

其中，x/y＝1/50～10/1，x/y为组成摩尔比，x和y均为正整数；

R₁为下述式III、式IV、式V、式VI所示四种基团中的一种：

式III                                式IV

式V                                  式VI