[发明专利]香草醛改性壳聚糖-SiO2

说明书

本发明提供了一种香草醛改性壳聚糖‑SiO₂复合气凝胶材料的制备方法及其在卷烟烟气吸附中应用，将壳聚糖进行氨基改性后，硅源前驱体在改性壳聚糖的酸性溶液中水解、缩合，静置凝胶，凝胶经老化、溶剂交换后进行干燥，获得亲水性复合材料，凝胶进行表面改性、干燥后获得疏水性复合材料，干燥后获得的气凝胶材料进行卷烟烟气有害物质吸附。本发明的香草醛改性壳聚糖‑SiO₂复合气凝胶材料对于卷烟烟气中的有害物质吸附能力强，选择性高；本发明的方法制作简单，生产成本低，安全性能高。

技术领域

本发明涉及一种复合气凝胶材料及其制备方法和用途，具体涉及一种香草醛改性壳聚糖 -SiO₂复合气凝胶材料和制备方法及其在卷烟烟气中的吸附应用；属于复合气凝胶材料新领域。

背景技术

随着我国加入《国际烟草控制框架公约》，对烟草制品成分进行限制，同时人们的生活水平不断提高，人们对吸烟的安全性和环境保护意识越来越强，降焦减害势在必行，因此卷烟中有害物质的研究和降焦减害技术成为人们研究的热点；应用了添加剂的特殊滤嘴，已成为卷烟降焦减害的重要技术手段之一；谢笑天等(谢笑天.纳米吸附剂在卷烟降焦中的应用研究 [J].云南化工,2002,(3),1-3)制备了对烟气焦油具有过滤和吸附性能的纳米粉末，涂布到醋酸纤维丝束上，制成降焦过滤嘴棒，用量为16-18mg/支，降焦效果可达到4.4mg/支。但是当卷烟的焦油量降低到一定水平后，烟气的香味会受到很大的影响，这样就制约了降焦减害技术在实际生产过程中的应用。

壳聚糖是由甲壳素经过脱乙酰作用得到，甲壳素是一种天然高分子，自然界含量丰富，而且壳聚糖具有良好的生物相容性以及微生物降解性，分子内由于羟基和氨基的存在，可以进行多种化学修饰，从而得到许多有用的新物质。在大量基础和应用研究的过程中，壳聚糖已经在纺织、化妆品、印染、医药、食品、环保等多种领域中得到应用。纯壳聚糖是一种白色或灰白色半壳聚糖透明的片状或粉状固体，无味、无臭、无毒性，纯壳聚糖略带珍珠光泽。

SiO₂气凝胶是一种具有纳米结构的低密度多孔性固体材料，国外称之为“冻烟”。由于其具有高孔隙率和高比表面积以及低密度等性能，应用前景广阔，如可以作为催化剂载体、声阻抗耦合材料、透明隔热材料和吸附材料等。目前SiO₂气凝胶的制备常采用超临界方法干燥，其设备复杂，生产成本高，危险性高，因此，常压干燥制备的气凝胶材料，可以降低危险性及生产成本，而且在SiO₂气凝胶材料中添加香草醛改性壳聚糖，可以提高其在卷烟主流烟气中有害物质的吸附性能，也可以增强其吸附选择性。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种香草醛改性壳聚糖-SiO₂复合气凝胶材料及其制备方法和用途，本发明的香草醛改性壳聚糖-SiO₂复合气凝胶材料对于卷烟烟气中的有害物质吸附能力强，选择性高；本发明的方法制作简单，生产成本低，安全性能高。

本发明提供了一种香草醛改性壳聚糖-SiO₂复合气凝胶材料的制备方法及其在卷烟烟气吸附中应用，将壳聚糖进行氨基改性后，硅源前驱体在改性壳聚糖的酸性溶液中水解、缩合，静置凝胶，凝胶经老化、溶剂交换后进行干燥，获得亲水性复合材料，凝胶进行表面改性、干燥后获得疏水性复合材料，干燥后获得的气凝胶材料进行卷烟烟气有害物质吸附能力测试。

根据本发明提供的第一种实施方案，提供一种香草醛改性壳聚糖-SiO₂复合气凝胶材料。

一种香草醛改性壳聚糖-SiO₂复合气凝胶材料，该材料是壳聚糖通过香草醛进行改性后，获得香草醛改性的壳聚糖，然后将硅源前驱体溶解在香草醛改性的壳聚糖中得到的。

在本发明中，所述硅源前驱体为硅酸酯，优选为硅酸甲酯、硅酸乙酯、正硅酸异丙酯、正硅酸丁酯；更优选为正硅酸乙酯。