[发明专利]一种纳米SiO2

说明书

本发明公开了一种纳米SiO₂‑壳聚糖三维凝胶的制备方法及在卷烟滤嘴中的应用。将壳聚糖溶于醋酸溶液中，加入纳米SiO₂粉体，然后滴加发泡剂十二烷基硫酸钠(SDS)溶液，再滴加NaHCO₃溶液，经水浴加热后得到水溶胶。水溶胶经去离子水清洗、冷冻干燥后得到纳米SiO₂‑壳聚糖三维气凝胶材料；将所得纳米SiO₂‑壳聚糖三维气凝胶材料制备成20‑40目的颗粒，应用于卷烟滤嘴中，降低了烟气有害成分释放量，且对卷烟感官质量无负面影响。

技术领域

本发明涉及卷烟材料制备技术领域，具体涉及一种具有烟气减害功能的凝胶颗粒的制备方法及在卷烟滤嘴中的应用。

背景技术

近年来，为降低卷烟危害性，更好地保护吸烟消费者的健康,科研工作者已在卷烟减害领域展开了广泛的研究。其中，在滤嘴中添加具有减害功能的纳米材料是重要的研究方向，它可以降低卷烟消费者吸入烟气的危害性。但是，纳米材料的粉末性状，严重制约了其在卷烟中的应用。一方面纳米粉末材料难于以工业化方式添加到卷烟滤嘴中，另一方面粉末状材料添加到卷烟滤嘴后容易随烟气进入吸烟消费者口腔，造成新的安全隐患。将纳米粉末材料分散锚定在三维多孔结构材料中然后添加到卷烟滤嘴中，既可以利用纳米材料的减害性能，又解决了纳米材料上述两方面的问题。生物质气凝胶材料是一种新型三维多孔结构材料，大多具有安全、无毒的特点，适合卷烟应用，将纳米粉末材料分散锚定在生物质气凝胶材料的多孔结构中，然后应用于卷烟滤嘴，有望形成新的烟气减害技术。《一种具有烟气减害功能的气凝胶颗粒制备方法及在卷烟滤嘴中的应用》(申请号：201610827775.5)公开了一种以琼脂为基质制备的多孔琼脂气凝胶，并在琼脂凝胶制备过程中加入纳米 SiO₂，形成琼脂-纳米SiO₂复合气凝胶，应用于卷烟滤嘴中，降低烟气有害成分释放量。但该方法在实施过程中发现存在琼脂与纳米SiO₂结合的牢固程度有待加强的缺陷。

壳聚糖含有丰富的羟基、氨基等极性官能团，有望与纳米SiO₂紧密结合。关于壳聚糖气凝胶也有一些报道。CN201610462306.8公开了一种壳聚糖气凝胶的制备方法，用乙醇水二元溶剂体系，利用壳聚糖、交联剂在二元溶剂中溶解能力不同而产生的微尺度活性颗粒，使其能在化学凝胶过程中形成交联精细骨架，增加原料的凝胶几率，经二氧化碳超临界干燥制得具有高比表面积的壳聚糖气凝胶。但该方法是以使用戊二醛等交联剂作为形成凝胶的必要条件，制备程序繁琐，而且应用于卷烟滤嘴后会对卷烟感官质量造成负面影响。同时，超临界干燥前采用丙酮等有机溶剂浸泡也为其在卷烟中的应用埋下安全隐患。壳聚糖-二氧化硅复合气凝胶也有报道(马倩.壳聚糖-二氧化硅复合气凝胶的制备、改性及其性能研究.硕士学位论文，天津大学)，但所述方法是基于二氧化硅气凝胶的制备方法，二氧化硅为原位生成，无法选择二氧化硅的粒径和孔结构。

本发明将壳聚糖溶于醋酸溶液中，加入纳米SiO₂粉体，然后滴加发泡剂十二烷基硫酸钠(SDS)溶液，再滴加NaHCO₃溶液，经水浴加热后得到水溶胶。水溶胶经去离子水清洗、冷冻干燥后得到纳米SiO₂-壳聚糖三维气凝胶材料；将所得纳米 SiO₂-壳聚糖三维气凝胶材料制备成20-40目的颗粒，应用于卷烟滤嘴中，降低了烟气有害成分释放量，且对卷烟感官质量无负面影响。

发明内容

本发明的目的旨在充分结合纳米材料的烟气减害性能和生物质气凝胶三维多孔结构的载体作用，提供一种适用于卷烟滤嘴添加、具有烟气减害功能的纳米SiO₂- 壳聚糖气凝胶颗粒的制备方法。

本发明通过以下实施方式实现。

除非另有说明，本发明所采用的百分数均为重量百分数。