[发明专利]一种降低烟气中巴豆醛的纳米纤维复合纸及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及卷烟降焦减害技术领域，具体涉及一种降低烟气中巴豆醛的纳米纤维复合纸及其制备方法和应用。

背景技术

卷烟的烟气成分十分复杂，巴豆醛是烟气中一种主要的有害物质，可经皮肤粘膜、呼吸道及消化道进入人体，引起蓄积性慢性中毒或急性中毒等症状，因此巴豆醛被列为卷烟烟气有害物质的指标性化合物之一，需进行严格监测和控制。

目前报道的减少烟气中巴豆醛的释放量的方法主要包括两方面，一方面是通过控制卷烟的加工工艺；另一方面是向卷烟滤嘴中添加较高效的卷烟添加剂。

专利公开号为CN101961135A的中国专利文献公开了一种通过改变微波松散条件来实现降低巴豆醛释放量的方法，这种方法操作简单，但降低巴豆醛的效果有限。公开号为CN104026737A的发明文献公开了一种顺次交替连接的醋酸纤维段、有序介孔纳米二氧化硅颗粒段和醋酸纤维段的三元复合卷烟滤棒，可选择性降低卷烟烟气中巴豆醛和氨气的释放量，但该类滤嘴加工难度比较大。

公开号为CN101116539的发明文献公开了用3-氨基丙基三乙氧基硅烷和硬脂酸等制备出的烟草添加剂添加到滤棒中能优先降低卷烟烟气中的挥发性羰基类化合物。公开号为CN101116540的发明文献公开了一种用γ～乙二胺丙基三甲氧基硅烷衍生化处理多孔结构的载体，添加到滤嘴中能有效降低卷烟烟气中的醛酮类化合物。美国专利文献US3716063公开了一种含多孔氧化铝材料的过滤嘴。公开号为CN1553777的中国专利文献公开了表面含有氨基功能基团的酚醛树脂选择性吸附材料，可在一定程度上去除挥发性的巴豆醛等醛类物质。

电纺丝法又称静电纺丝方法(简称静电纺丝)，是一种利用聚合物溶液或熔体在强电场作用下喷射纺丝的加工工艺。近年来，电纺丝法作为一种可制备超精细纤维的新型加工方法，引起了人们的广泛关注。理论上，任何可溶解或熔融的高分子材料均可进行电纺丝法加工。但是，采用传统喷丝头的静电纺丝易堵孔，效率低，基材上沉积的复合纳米纤维量较低，无法体现出复合纤维材料特性和高比表面积的优势。因此，急需开发一种复合纳米纤维材料，采用该复合纳米纤维材料制备的烟用滤棒不仅具有良好的除醛减害效果，还具有价格低廉、制备方法绿色环保、安全可控、适于规模化生产。

发明内容

为解决现有技术的不足，本发明公开了一种降低烟气中巴豆醛的纳米纤维复合纸及其制备方法和应用，纳米纤维复合纸能有效地降低烟气中巴豆醛的释放量，同时该纳米纤维复合纸制备方法简单。

本发明的具体技术方案为：

一种降低烟气中巴豆醛的纳米纤维复合纸的制备方法，包括以下步骤：

(1)利用纳米二氧化硅、羧甲基纤维素钠和壳聚糖静电复合得到复合纳米二氧化硅；

(2)利用静电纺丝将所述的复合纳米二氧化硅沉积在纤维素纸上。

壳聚糖，是甲壳素脱乙酰后的产物，分子结构中含有较多氨基，是一种天然阳离子聚合物。羧甲基纤维素钠是由天然纤维素在强碱性条件下与一氯乙酸反应而制得的，由于羧基的引入使其分子链在碱性条件下带有部分的负电荷，是一种阴离子型高分子聚合物。

所述纳米二氧化硅的粒径为50～200nm。优选地，所述纳米二氧化硅的粒径为100～200nm。纳米二氧化硅粒径小、比表面积大、表面吸附力强、表面能大、化学纯度高、分散性能好，具有优越的稳定性、补强性、增稠性和触变性。

壳聚糖分子中的氨基和羧甲基纤维素钠分子中的羧基通过静电作用，形成空间网络结构，同时空间网络中填充了纳米二氧化硅颗粒。所述的复合纳米二氧化硅为壳聚糖-纳米二氧化硅-羧甲基纤维素钠的复合高分子溶液。所形成的复合高分子溶液中既具有壳聚糖和羧甲基纤维素钠的特性，即复合高分子溶液具有-COOH和-NH₂两性离子的特征，又具有纳米二氧化硅的高表面积的强吸附性能。体系中广泛存在的氨基，羧基，季铵盐基团，羟基等对烟气中的巴豆醛具有较好的吸附作用，且复合纳米二氧化硅中各组分相互协同促进巴豆醛的吸附。

将步骤(1)制备的复合纳米二氧化硅通过静电纺丝负载到纤维素纸的表面，提高纳米纤维复合纸对卷烟中有害成分的吸附能力，特别是巴豆醛的吸收作用。