一种负载型聚酰胺-胺型树枝状高分子卷烟烟气重金属吸附剂及其制备方法和应用的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种负载型聚酰胺-胺型树枝状高分子卷烟烟气重金属吸附剂及其制备方法和应用；其制备方法是通过浸渍和干燥处理，将聚酰胺-胺型树枝状高分子负载于无机颗粒表面；或者直接将聚酰胺-胺型树枝状高分子溶液喷洒在醋酸纤维表面，再平衡水分，即得；制备方法过程简单，易操作，满足工业化生产；制得的负载型聚酰胺-胺型树枝状高分子卷烟烟气重金属吸附剂具有对烟气中的重金属吸附容量大，吸附能力强的优点，只需在滤棒中添加少量，就可以有效降低主流烟气中重金属的释放量。
【专利说明】一种负载型聚酰胺-胺型树枝状高分子卷烟烟气重金属吸附剂及其制备方法和应用【技术领域】
[0001]本发明涉及一种负载型聚酰胺-胺型树枝状高分子卷烟烟气重金属吸附剂及其制备方法和应用；属于新型卷烟烟气重金属高分子吸附材料领域。
【背景技术】[0002]烟草及烟草制品中含有铅(Pb)、砷(As)、镉(Cd)、铬(Cr)、汞(Hg)等重金属。在卷烟抽吸过程中，重金属及其化合物会可能作为烟气气溶胶或金属氧化物的形式被吸入人体且易在人体内富集而产生危害[Chen, Q-H.等，Studies of Trace Elements and Health,2005，22,47-49]。重金属可以导致多种疾病，甚至可能致癌。比如重金属Cd能导致高血压，引起心脑血管疾病；破坏肝肾和骨骼，并引起肾衰竭；Pb是重金属污染中毒性较大的一种，一旦进入人体将很难排除。能直接伤害人的脑细胞，特别是胎儿的神经系统，可造成先天智力低下。As是砒霜的组分之一，有剧毒，可能致人迅速死亡；长期接触少量，也会导致慢性中毒。1989年美国将As、Cd、Cr、Pb、N1、Cu、Hg等7种重金属元素列入107种卷烟烟气有害成分，1990年Hof fman清单也将As、Cd、Cr、Pb、N1、Se、Hg等7种重金属元素列入烟草中的44种有害成分。有研究表明，吸烟男性血镉浓度明显比不吸烟者高[辛楠等，中国医药生物技术，2009,4(5):390]。因此，卷烟微量重金属控制是关系到吸烟安全性的重要问题，开展降低卷烟燃吸过程中的重金属含量的吸附剂研究具有重要的科学意义和应用价值。
[0003]有研究表明，在卷烟过滤嘴的加工生产过程中加入适量活性炭，添加活性炭的过滤嘴对Cd、Ni和As的吸附效果分别为原醋酸纤维滤嘴的4.26,3.58和1.62倍[刘若曼等，环境与健康杂志，1991，16(4): 204]，吸附效果显著增强，由于活性炭的选择吸附能力不强，在烤烟型卷烟的过滤嘴滤棒中添加活性炭会给卷烟吸味带来一定的负面影响，因而很少采用。也有报道称含壳聚糖的活性炭复合滤嘴对烟气中的重金属和其他有害物质有着较强的吸附能力[郭立民等，化学工程师，2002，1:17]，但仍然存在吸附无选择性和影响卷烟吸味的问题。J.W.小卡拉维等发明了一种香烟过滤器[J.W.小卡拉维等，中国专利CN101043826A]，其过滤器中含有与戊二醛相交联的壳聚糖和与乙二醛相交联的壳聚糖制成高的表面积/质量比的多孔树脂材料，可选择性去除卷烟烟气中的醛、氰化氢、羰基化合物和重金属等，但这类材料由于可降低具有香味作用的羰基化合物而影响卷烟吸味。陈育如等采用酞菁类化合物作为卷烟降害剂[陈育如等，中国专利CN1709171A]，酞菁类化合物对烟气中的CO、氮氧化物、醛类、胺类等有害物质有明显的降低作用，还能去除重金属离子、淬灭自由基。周国俊等将叶绿素铜和叶绿酸钠中的一种或者两种加入到醋酸甘油三酯，喷撒到丝束中，或者制备成40-80目颗粒添加到嘴棒中，能够有效截留重金属[周国俊等，中国专利CN101238913A]，但绿素铜和叶绿酸钠基本不溶于醋酸甘油三酯，存在添加困难和影响丝束成型等问题，且绿素铜本身就是一种络合物，对重金属再络合能力有限。
【发明内容】
[0004]本发明针对现有技术中的卷烟烟气重金属吸附剂存在吸附能力有限，吸附剂用量大的问题，第一个目的是在于提供一种具有高密度活性基团，对烟气中重金属吸附能力强，吸附容量大的负载型聚酰胺-胺型树枝状高分子卷烟烟气重金属吸附剂。
[0005]本发明的第二个目的是在于提供所述负载型聚酰胺-胺型树枝状高分子卷烟烟气重金属吸附剂的应用，将少量由聚酰胺-胺型树枝状高分子负载在无机颗粒或醋酸纤维表面构成的复合物添加在卷烟滤棒中可有效选择性降低卷烟烟气中的重金属释放量。
[0006]本发明的第三个目的是在于提供一种过程简单、操作易控的所述负载型聚酰胺-胺型树枝状高分子卷烟烟气重金属吸附剂的制备方法。
[0007]本发明提供了一种负载型聚酰胺-胺型树枝状高分子卷烟烟气重金属吸附剂，该卷烟烟气重金属吸附剂由聚酰胺-胺型树枝状高分子负载在无机颗粒或醋酸纤维表面构成；其中，聚酰胺-胺型树枝状高分子质量为无机颗粒质量的I?15%，或者是聚酰胺-胺型树枝状高分子按2?IOmg/支添加在醋酸纤维滤棒的醋酸纤维表面；所述的聚酰胺-胺型树枝状高分子具有式1、式2或式3结构；
[0008]
【权利要求】
1.一种负载型聚酰胺-胺型树枝状高分子卷烟烟气重金属吸附剂，其特征在于，由聚酰胺-胺型树枝状高分子负载在无机颗粒或醋酸纤维表面构成；其中，聚酰胺-胺型树枝状高分子质量为无机颗粒质量的I~15%，或者是聚酰胺-胺型树枝状高分子按2~IOmg/支添加在醋酸纤维滤棒的醋酸纤维表面；所述的聚酰胺-胺型树枝状高分子具有式1、式2或式3结构；
2.根据权利要求1所述的卷烟烟气重金属吸附剂，其特征在于，所述的聚酰胺-胺型树枝状高分子质量为无机颗粒质量的5~10%。
3.根据权利要求1所述的卷烟烟气重金属吸附剂，其特征在于，所述的负载型聚酰胺-胺型树枝状高分子卷烟烟气重金属吸附剂由无机颗粒在质量百分比浓度为I~20%的聚酰胺-胺型树枝状高分子溶液中浸泡5分钟~5小时后，在80°C~180°C干燥得到；或者是由所述聚酰胺-胺型树枝状高分子溶液直接喷洒醋酸纤维表面后，平衡水分得到。
4.根据权利要求1所述的卷烟烟气重金属吸附剂，其特征在于，所述的无机颗粒是粒度为20~100目的硅胶颗粒或氧化铝颗粒。
5.根据权利要求4所述的卷烟烟气重金属吸附剂，其特征在于，所述的无机颗粒粒度为40~60目。
6.根据权利要求1所述的卷烟烟气重金属吸附剂，其特征在于，所述的聚酰胺-胺型树枝状高分子是通过以乙二胺为核，以乙二胺和丙烯酸甲酯反复进行Micheal加成反应和酯的酰胺化反应形成的聚合物链为枝，制得的高分子化合物。
7.一种负载型聚酰胺-胺型树枝状高分子复合物的应用，其特征在于，由聚酰胺-胺型树枝状高分子负载在无机颗粒或醋酸纤维表面构成的复合物作为吸附剂添加在卷烟滤棒中应用于选择性降低卷烟烟气中的重金属释放量。
8.根据权利要求7所述的应用，其特征在于，所述的聚酰胺-胺型树枝状高分子负载在无机颗粒表面构成的复合物在卷烟滤棒中的添加量为10~40mg/支，其中，聚酰胺-胺型树枝状高分子质量为无机颗粒质量的I~15% ;或者是聚酰胺-胺型树枝状高分子按2~IOmg/支添加在醋酸纤维滤棒的醋酸纤维表面。
9.根据权利要求8所述的应用，其特征在于，所述的聚酰胺-胺型树枝状高分子负载在无机颗粒表面构成的复合物在卷烟滤棒中的添加量为20~30mg/支；其中，聚酰胺-胺型树枝状高分子质量为无机颗粒质量的5~10%。
10.根据权利要求7~9任一项所述的应用，其特征在于，所述的聚酰胺-胺型树枝状高分子具有式1、式2或式3结构；
11.根据权利要求7所述的应用，其特征在于,所述的卷烟滤棒为二元或三元复合滤棒，所述的吸附剂添加在二元复合滤棒的靠近烟丝段或者是三元复合滤棒的中间段。
12.根据权利要求10所述的应用，其特征在于，所述的聚酰胺-胺型树枝状高分子是通过以乙二胺为核，以乙二胺和丙烯酸甲酯反复进行Micheal加成反应和酯的酰胺化反应形成的聚合物链为枝，制得的高分子化合物。
13.一种根据权利要求1~6任意一项所述的负载型聚酰胺-胺型树枝状高分子卷烟烟气重金属吸附剂的制备方法，其特征在于，将无机颗粒浸溃于质量百分比浓度为I~20%的聚酰胺-胺型树枝状高分子溶液中5min~5h后，取出产物，在80°C~180°C烘干3~24h，即得；或是将所述聚酰胺-胺型树枝状高分子溶液直接喷洒于醋酸纤维表面，平衡水分后，即得。
14.如权利要求13所述的制备方法，其特征在于，将无机颗粒浸溃于质量百分比浓度为5~10%的聚酰胺-胺型树枝状高分子溶液中I~3h后，取出产物，在100°C~150°C烘干5~12h，即得。`
【文档编号】B01J20/26GK103506092SQ201310449273
【公开日】2014年1月15日 申请日期:2013年9月27日 优先权日:2013年9月27日
【发明者】银董红, 文建辉, 成乐为, 秦亮生, 黄嘉若 申请人:湖南中烟工业有限责任公司