一种降低烟气中巴豆醛的复合丝束及其制备方法和应用
【技术领域】
[0001] 本发明设及卷烟降焦减害技术领域，具体设及一种降低烟气中己豆醒的复合丝束 及其制备方法和应用。
【背景技术】
[0002] 随着社会各界对吸烟所致的健康问题的关注度越来越高，对卷烟产品的降焦减害 技术研究也越来越受到烟草行业的重视。针对卷烟烟气中各种有害成分，研究者们开发出 了多种降害技术，如接装滤嘴、应用滤嘴通风稀释技术、使用高透气度和静燃速率快的卷烟 纸、渗用膨胀烟丝和膨胀梗丝等方法。其中对卷烟滤嘴的改性，如向卷烟滤嘴中添加或复合 生物材料、高分子材料和纳米材料等是比较有效的降害手段之一。
[0003] 卷烟的烟气成分十分复杂，己豆醒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，因此己豆醒被列为卷 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。
[0004] 目前报道的减少烟气中己豆醒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。 阳0化]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 来实现降低己豆醒释放量的方法，运种方法操作简单，但降低己豆醒的效果有限。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娃 颗粒段和醋酸纤维段的=元复合卷烟滤嘴棒，可选择性降低卷烟烟气中己豆醒和氨气的释 放量，但该类滤嘴加工难度比较大。
[0006][0007] 纳米二氧化娃具有很大的比表面积，具有较强的吸附功能，但还未见通过电纺丝 技术将纳米二氧化娃均匀地负载在烟用丝束的表面，增强丝束对烟气中有害物质特别是己 豆醒的吸附作用的报道。
[0008] 电纺丝（electrospinning)又称静电纺丝（electrostaticspinning)，是一种利 用聚合物溶液或烙体在强电场作用下喷射纺丝的加工工艺。近年来，电纺丝作为一种可制 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，任何可溶解或烙融的高分 子材料均可进行电纺丝加工。但是，采用传统喷丝头的静电纺丝技术，易堵孔，效率低，基材 上复合的纳米纤维量较低，无法体现出纤维材料特性和纳米纤维高比表面积的优势。因此， 急需开发一种新型高效纳米纤维材料，使其不仅具有良好的除醒减害效果，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】
[0009]为解决现有技术的不足，本发明公开了一种降低烟气中己豆醒复合丝束的制备方 法，该方法操作简单，合成的复合丝束能有效地降低烟气中己豆醒的释放量。
[0010] 本发明的具体技术方案为：
[0011] 一种降低烟气中己豆醒的复合丝束的制备方法，包括W下步骤：
[0012] (1)利用纳米二氧化娃、簇甲基纤维素钢和壳聚糖静电复合得到复合纳米二氧化 娃；
[0013] (2)利用静电纺丝方法将所述的复合纳米二氧化娃负载在烟用丝束上。
[0014]壳聚糖，是甲壳素脱乙酷后的产物，分子结构中含有较多氨基，是一种天然阳离子 聚合物。簇甲基纤维素钢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 簇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。
[0015] 所述纳米二氧化娃的粒径为50~200nm。优选地，所述纳米二氧化娃的粒径为 80~150nm。纳米二氧化娃粒径小、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。
[0016]壳聚糖分子中的氨基和簇甲基纤维素钢分子中的簇基通过静电作用，形成空间 网络结构，同时空间网络中填充了纳米二氧化娃颗粒。所述的复合纳米二氧化娃为壳聚 糖-纳米二氧化娃-簇甲基纤维素钢的复合高分子溶液。所形成的复合高分子溶液中既 具有壳聚糖和簇甲基纤维素钢的特性，即复合高分子溶液具有-C00H和-畑2两性离子的特 征，又具有纳米二氧化娃的高表面积的强吸附性能。体系中广泛存在的氨基，簇基，季锭盐 基团，径基等对烟气中的己豆醒具有较好的吸附作用，且复合纳米二氧化娃中各组分相互 协同促进己豆醒的吸附。
[0017] 将步骤（1)制备的复合纳米二氧化娃通过静电纺丝的方法负载到烟用丝束的表 面，提高丝束对卷烟中有害成分的吸附能力，特别是己豆醒的吸收作用。
[0018] 含复合纳米二氧化娃的纺丝液在静电作用下，纺丝液液滴克服表面张力形成喷射 细流，射流在电场下经过弯曲、裂解、溶剂蒸发或固化作用下负载在烟用丝束上，制得复合 丝束。通过本发明的方法所制备的电纺丝（也即纳米纤维）的直径在20~500皿之间、比 表面积大、孔隙率高，对有害物质的吸附能力强。采用本发明制备的复合丝束作为滤嘴卷制 的卷烟的己豆醒释放量比普通卷烟下降25~37%。
[0019]作为优选，步骤（1)中，簇甲基纤维素钢溶液或壳聚糖溶液W任意次序与纳米 二氧化娃混合，所述的纳米二氧化娃、簇甲基纤维素钢溶液、壳聚糖溶液的投料质量比为 0. 01~1 :200~500 :200~500;所述的簇甲基纤维素钢溶液的浓度为1~2wt%，壳聚糖 溶液的浓度为0. 1~0. 2wt%。
[0020] 步骤（1)中，将纳米二氧化娃分散于簇甲基纤维素钢溶液中，然后滴加壳聚糖溶 液；或者将纳米二氧化娃分散于壳聚糖溶液中，然后滴加簇甲基纤维素钢溶液；加料完成 后经静电复合制得复合纳米二氧化娃。
[0021] 作为优选，所述的簇甲基纤维素钢溶液为簇甲基纤维素钢的醋酸水溶液，壳聚糖 溶液为壳聚糖的醋酸水溶液。
[0022] 步骤（1)中，簇甲基纤维素钢醋酸水溶液或壳聚糖醋酸水溶液W任意次序与纳米 二氧化娃混合，加料完成后经静电复合后制得复合纳米二氧化娃。
[0023] 更进一步优选，纳米二氧化娃分散在簇甲基纤维素钢醋酸水溶液，然后滴加壳聚 糖醋酸水溶液，静电复合后制得复合纳米二氧化娃。
[0024] 作为优选，纳米二氧化娃、簇甲基纤维素钢醋酸水溶液、壳聚糖醋酸水溶液的投料 质量比为0. 02~0. 08 :400~500 :400~500;所述的簇甲基纤维素钢醋酸水溶液中簇甲 基纤维素钢的浓度为1~1. 5wt%，壳聚糖醋酸水溶液中壳聚糖的浓度为0. 15~0. %。
[0025] 在簇甲基纤维素钢的簇基和壳聚糖的氨基的静电作用下，复合体系内部充满大量 大小不等的微孔，分散在体系中的纳米二氧化娃在形成高分子网络的过程中均匀地填充入 高分子微孔中。在上述的投料比下，生成的复合纳米二氧化娃高分子溶液稳定性好，后续经 电纺后制备的负载复合纳米二氧化娃的复合丝束的吸附能力强。
[0026] 作为优选，所述的醋酸水溶液的浓度为0. 01~0.Iwt%。
[0027] 簇甲基纤维素钢在水溶液中的溶解性较好，但壳聚糖含有较多的氨基，在抑〉6的 体系中溶解性很差。壳聚糖在浓度为0. 01~0.Iwt%的醋酸水溶液的溶液中溶解性较好， 且在该酸度下稳定性较高，静电复合制得的复合纳米二氧化娃高分子溶液的稳定性较好。
[0028] 在后续的电纺过程中，由于纺丝液表面电荷的斥力导致射流拉伸，因此溶液