[发明专利]一种高比表面积改性蒙脱石滤嘴添加剂的合成方法与应用

说明书

本发明涉及一种高比表面积改性蒙脱石滤嘴添加剂的合成方法与应用。采用二氧化硅柱撑剂在钠基蒙脱石层间进行柱撑后，固定在蒙脱石001晶面层间，得到含多重二氧化硅固定的改性蒙脱石滤嘴添加剂。经过扫描电镜、物理吸附和卷烟添加实验测试，结果表明改性后的蒙脱石比表面积能够增大20多倍，对烟气中焦油、氨、苯酚、巴豆醛和氰化氢等有害物质的吸附量显著增大。该滤嘴添加剂具有可塑性强，吸附效果好，且价格低廉，适用高效。

技术领域

本发明涉及卷烟技术领域，具体地说是一种高比表面积改性蒙脱石滤嘴添加剂的合成方法与应用。

背景技术

近年来，随着对卷烟安全性要求的提高，如何降低卷烟有害物质的含量，已经成为烟草行业和医学界普遍关心的话题；卷烟减害降焦也越来越显示其重要性。使用滤嘴添加剂是一种非常好的减害降焦手段。虽然目前关于烟用吸附材料的研究也越来越多，但真正大规模使用的只有活性炭添加剂。

蒙脱石是一种优良的多孔改性基质材料，具有自然界分布广泛，价格便宜，安全无害等多种优点。蒙脱石的001晶面层间非常小，通过阳离子交换，将需要的金属离子交换进入层间，形成插层化合物，层间的金属化合物由于层间高度的限制，呈现为纳米级别的状态。该材料热稳定性较好，通常温度下不会分解。最重要的是，蒙脱石作为一种食品添加剂和药用物质，有着很好的安全性保障。

但蒙脱石作为吸附类材料存在一大劣势，即比表面积整体不大，基本处在100-200m²/g左右，导致其吸附容量不大。

发明内容

本发明的目的是提供一种高比表面积的改性蒙脱石滤嘴添加剂的合成方法与应用，它具有较高的比表面积，吸附容量大，能够吸附烟气中的大部分成分。

本发明的技术方案是：

用二氧化硅柱撑剂在钠基蒙脱石层间进行柱撑后，固定在蒙脱石001晶面层间，得到含多重二氧化硅固定的改性蒙脱石滤嘴添加剂（SiO₂-C8-M）。

合成方法包括以下步骤：

1）. 钠基蒙脱石的合成：100g纯度不低于90%的蒙脱石加入1500mL水中，充分溶胀后，加热到85℃并加入5g氢氧化钠和5g硫酸钠反应3h，过滤并洗涤5次，干燥后研磨备用。

2）. CTAB（十六烷基三甲基溴化铵）插层蒙脱石的合成：50g钠基蒙脱石加入5L水中搅拌成悬浊液，加入两倍其阳离子交换容量的CTAB，80℃下反应4h，过滤并洗涤5次，干燥后研磨。

3）．取CTAB插层蒙脱石5g，加入20倍物质的量的辛胺，搅拌30min后，再加入150倍物质的量的TEOS（硅酸乙酯），封住瓶口，搅拌10min后，离心分离并洗涤6次，干燥后研磨。

4）. 将上述制备的TEOS插层蒙脱石样品放入高温炉中，空气气氛下，550℃高温灼烧5h，取出后研磨，得到最终的含多重二氧化硅固定的改性蒙脱石滤嘴添加剂。

由于其中的二氧化硅是多重柱撑的，使该材料的比表面积相对于普通蒙脱石材料大数倍，就有较大的吸附容量。

为了说明该高比表面积的改性蒙脱石滤嘴添加剂的优点，本发明文本中以未改性的原料蒙脱石（M）为对比进行阐述。

上述的多重二氧化硅固定的改性蒙脱石滤嘴添加剂的应用，可以将所述添加剂以颗粒的方式加入卷烟滤嘴中；也可以干法涂布在滤嘴成型纸上进行使用。

本发明在不改变烟支的配方组分的前提下，在卷烟过滤嘴中加入一定量的高比表面积的改性蒙脱石滤嘴添加剂；经扫描电镜、物理吸附和卷烟添加实验测试，改性后的蒙脱石材料比表面积显著增大，能够有效吸附烟气成分。该滤嘴添加剂具有可塑性强，吸附效果好，且价格低廉，适用高效。

附图说明