[发明专利]一种颗粒物自净化烟卷及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种颗粒物自净化烟卷及其制备方法和应用。本发明所述的制备方法为：制备聚丙烯/二氧化钛复合材料，通过静电纺丝或熔喷技术制备聚丙烯/二氧化钛纤维薄膜，所述聚丙烯/二氧化钛纤维薄膜固定在烟卷的过滤嘴和烟丝棒之间。本发明所述的制备方法在烟卷的过滤嘴和烟丝棒之间构建了摩擦纳米发电机，利用吸烟产生的气流驱动摩擦纳米发电机中电性相反的两种材料接触‑分离式摩擦，使纳米发电机产生高静电压并用于吸附气流中的颗粒物，实现烟卷中颗粒物自净化。

技术领域

本发明属于烟卷制造技术领域，具体涉及一种颗粒物自净化烟卷及其制备方法和应用。

背景技术

在吸烟过程中，烟丝燃烧产生的颗粒物经烟丝棒和过滤嘴被吸入肺中诱发呼吸道疾病和心血管疾病。烟卷中常用的醋酸纤维过滤嘴孔径通常在数十微米以上，无法有效吸附烟丝燃烧产生的高浓度PM2.5和PM10等颗粒物。静电吸附是气体净化方法的一种，主要是利用高压静电场吸附的原理去除空气中的PM2.5和PM10等颗粒物。通常地，含颗粒物气体经过高压静电场时被电分离，尘粒与负离子结合带上负电后，趋向阳极表面放电而沉积。利用静电场使气体电离从而使颗粒物带电吸附到电极上的颗粒物净化方法。在强静电场中空气分子被电离为正离子和电子，电子奔向正极过程中遇到颗粒物，使尘粒带负电吸附到正极被收集。目前，静电吸附通常采用40kV以上的直流高压电场，虽然颗粒物去除效率高，但也存在耗能大、容易产生臭氧等弊端，不适合应用于去除吸烟过程中产生的颗粒物。因此，开发一种烟卷颗粒物自净化技术具有重要的应用价值和现实意义。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种颗粒物自净化烟卷及其制备方法和应用，静电吸附颗粒物成本低、工艺简单、通过采集基于醋酸纤维过滤嘴和聚丙烯/二氧化钛纤维薄膜的震动能产生高静电场，可以实现烟卷中颗粒物自净化。

为实现上述发明目的，本发明的技术方案如下：

本发明提供了一种颗粒物自净化烟卷，所述制备方法包括以下步骤：

（1）加热熔融聚丙烯，获得熔融态聚丙烯；

（2）将二氧化钛纳米粉体加入所述步骤（1）获得的熔融态聚丙烯中，经超声分散、搅拌，制得聚丙烯/二氧化钛复合材料；

（3）将所述步骤（2）获得的聚丙烯/二氧化钛复合材料进行静电纺丝或熔喷，纺在金属箔上，获得聚丙烯/二氧化钛纤维薄膜；

（4）将所述步骤（3）聚丙烯/二氧化钛纤维薄膜覆盖在醋酸纤维过滤嘴一端的表面；将烟丝棒组装在所述醋酸纤维过滤嘴的聚丙烯/二氧化钛纤维薄膜端，用卷烟纸包覆，制得所述颗粒物自净化烟卷。

进一步的，所述步骤（1）中的加热温度为180~300℃。

进一步的，所述步骤（2）中二氧化钛纳米粉体为P25二氧化钛。

进一步的，所述步骤（2）中二氧化钛纳米粉体的质量浓度为10%~50%。

进一步的，所述步骤（3）中聚丙烯/二氧化钛纤维薄膜采用静电纺丝或熔喷技术制得。

进一步的，所述步骤（3）中金属箔为铝箔、铜箔。

进一步的，所述静电纺丝或熔喷技术采用的电压为10~15kV，喷头到金属箔的距离为80~180毫米，滚轴转速为60~120转/分钟，针头喷射速度为0.08~0.2毫米/分钟。

进一步的，所述步骤（4）中的聚丙烯/二氧化钛纤维薄膜在摩擦纳米发电机工作时产生的摩擦电荷密度为16~30微库/平方米。

进一步的，所述步骤（4）中的聚丙烯/二氧化钛纤维薄膜平行覆盖在所述醋酸纤维过滤嘴表面。

本发明还提供了所述制备方法制得的颗粒物自净化烟卷。

本发明还提供了所述步骤（3）制得的聚丙烯/二氧化钛纤维薄膜在制备香烟中的应用，所述香烟为颗粒物自净化烟卷。