[发明专利]一种选择性降低卷烟主流烟气中有害成分苯酚释放量的复合滤棒

说明书

一、技术领域

本发明属于烟草工业的减害降焦技术领域，具体涉及一种选择性降低卷烟主流烟气中有害成分苯酚释放量的方法。

二、背景技术

目前，随着烟草行业减害降焦工作的深入推进，开发出在降低卷烟烟气中焦油含量的同时，可选择性降低卷烟烟气中的有害成分，提高卷烟吸食安全性的新型滤嘴材料是当前烟草科技的一个研究热点。卷烟主流烟气中存在多种具有致癌或协同致癌作用的有害成分，酚类物质是其中重要的一类。卷烟烟气中酚类化合物主要来源于烟叶中的多酚类物质的裂解，具有致癌和协同致癌作用，其对呼吸道粘膜也具有比较强的刺激作用，影响卷烟的抽吸品质。

碳纳米管作为典型的一维纳米材料，因具有优异的力学性能、导电性能和化学性能而得到广泛的应用。特别是，碳纳米管由于具有较大的比表面积，特殊的管道结构、表面富含π电子的多烯结构以及多壁碳纳米管之间的类石墨层隙，使其成为潜在的可吸附卷烟主流烟气中酚类物质的材料。事实上，现阶段碳纳米管作为吸附材料在卷烟工业中减害降焦领域的应用研究已有少量报道。申请号200910308650.1的中国发明专利曾公开《一种降低卷烟烟气中有害成分的添加剂及其卷烟》，将分散在表面活性剂水溶液中的碳纳米管制剂作为卷烟烟丝添加剂，按烟丝重量1-25%在卷烟生产加料工艺过程中喷洒于烟叶之上，经烘丝处理后碳纳米管便均匀分散地附着在烟丝表面。使用本添加剂能够去除卷烟主流烟气中3.0-28.3%的茶酚和儿茶酚，还能降低烟气中焦油含量3.4-20.4%，而烟丝原有的色泽和吃味基本不变。荷兰艾斯维尔（Elsevier）公司的《应用表面科学》（Applied Surface Science，2006；252：2933）杂志“氧化碳纳米管吸附卷烟主流烟气中的烟碱和焦油”一文中指出，将20-30mg的碳纳米管加入滤嘴之中能够去除主流烟气中大部分的焦油和烟碱。

目前，碳纳米管主要通过电弧放电法、激光烧蚀法、化学气相沉积法和催化合成法制备。采用电弧放电法制备碳纳米管技术比较简单，但反应消耗能量太大。激光烧蚀法由于设备的原因限制了它的生产规模。化学气相沉积法一般使用低分子烃及低分子化合物作为碳源，让气态烃通过附着有催化剂微粒的模板，在800-1200℃的条件下分解生成碳纳米管，但应用于工业生产过程中必须要使用催化剂，且原料成本较高。固相热解法是采用常规含碳亚稳固体在高温下热解生长碳纳米管，不需要催化剂，并且是原位生长，但受到原料的限制，生产不能规模化和连续化。由此可见，以上制备方法具有成本高昂和工艺条件复杂的缺点，因此不适合在烟草行业工业化推广应用。

近年来，以聚合物作为碳源，利用催化燃烧法制备碳纳米管的方法开始出现。中科院长春应用化学研究所的唐涛曾采用聚烯烃、增溶剂与有机改性蒙脱土、镍负载催化剂按一定组成比例在密炼机或双螺杆挤出机中熔融混合，在坩埚上通过火焰加热，使其在660-850℃燃烧，得到碳纳米管混合物，再经过提纯得到碳纳米管。中科大胡源教授曾采用有机改性磷酸锆催化含苯乙烯的聚合物和/或含丙烯腈的聚合物的方法以及利用催化炭化生物可降解材料制备碳纳米管，这些制备方法的实现使得碳纳米管材料的制备工艺和成本得到了进一步简化和降低。值得注意的是，利用催化燃烧法制备碳纳米管，第一阶段会首先得到碳纳米管的混合物，之后需要经过进一步的纯化才能得到碳纳米管。这种碳纳米管的混合物主要是由碳纳米管、层状化合物、催化剂和少量无定形炭组成，这种混合体系使得其可能较纯碳纳米管对焦油和主流烟气关键有害成分具有特殊的吸附和催化效果。特别是，较纯碳纳米管而言，获取这种碳纳米管复合物工艺上更加简单，价格上也更加低廉。因此，开发出能适用于烟草行业产品生产且能选择性降低卷烟主流烟气有害成分释放量的碳纳米管混合物材料，对于烟草行业减害降焦技术研究水平的提升具有积极的推动作用。

三、发明内容

本发明旨在提供一种选择性降低卷烟主流烟气中有害成分苯酚释放量的复合滤棒，所要解决的技术问题是遴选合适的添加剂选择性降低卷烟主流烟气中苯酚的释放量。

本发明采用碳纳米管混合物作为卷烟滤棒（滤嘴）添加剂，制备成复合滤棒，卷接成烟支。

本发明选择性降低卷烟主流烟气中有害成分苯酚释放量的复合滤棒，其特征在于：所述复合滤棒由醋酸纤维段和碳纳米管混合物/醋酸纤维段交替复合构成，所述复合滤棒中醋酸纤维段的总长度与碳纳米管混合物/醋酸纤维段的总长度之比为1：3-1；所述复合滤棒的末端为醋酸纤维段，所述复合滤棒的前端为碳纳米管混合物/醋酸纤维段，复合滤棒的前端与烟丝相接触；