[发明专利]一种卷烟嘴棒用表面改性的中孔分子筛及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种卷烟嘴棒用多孔吸附剂及其制备方法，特别涉及一种卷烟嘴棒用的表面改性的中孔分子筛作为降低卷烟烟气中有害物质用吸附剂及其制备方法。

背景技术

卷烟在燃吸过程中会产生多种有害物质，为了降低卷烟中有害物质的含量，人们尝试了多种措施和方法。除了改进烟草品种和烟叶加工工艺等外，最直接有效的办法就是在烟支末端加过滤嘴棒。最早被采用的卷烟嘴棒材料是醋酸纤维，此材料到现在仍被众多的卷烟生产厂家所使用。但是，随着人们对自身健康安全意识的提高，以欧盟为例，其2004年后市售卷烟产品必须达到每支“焦油10mg，烟碱1mg，CO 10mg”，功能单一的醋纤滤嘴已经很难满足要求。市场的需求迫使寻求更加有效的卷烟嘴棒用吸附材料，可以说复合嘴棒的研发已经成为卷烟行业发展的一种趋势和必然。

到目前为止，已经有多种材料被尝试添加到卷烟嘴棒中制成复合功能滤棒。从物理结构上可将这些材料大致分为两类：多孔吸附剂(如活性炭CN1262908，US20030200973 A1，沸石分子筛CN1125078，CN1296790，无定型多孔氧化物，表面改性的硅铝组成中孔分子筛US20050133052 A1等)和致密相吸附剂(如纳米材料CN1387803，金属氧化物及其盐类，生物材料CN1285171等)。相对于多孔吸附剂，致密相的吸附剂由于比表面积低，孔容小等原因，在吸附容量和有效性上都存在一定的缺陷。活性炭是目前卷烟工业中使用较多的一种多孔吸附剂，但是由于活性炭的吸附能力太强，在吸附有害物质的同时，还会吸附大量的香味物质。此外，还有报道含活性炭滤嘴的卷烟，在燃吸时可能带有类炭灰的异味，影响了部分消费者的接受度。以MCM-41为代表的中孔分子筛是上世纪九十年代初由美国Mobil公司的科学家首先合成的，由于其具有大的比表面积和孔容、规则的孔径及表面性质的可修饰性，在吸附分离，催化等方面得到了广泛的重视和研究。但到目前为止，鲜有将其用于卷烟嘴棒吸附材料的研究。直到最近，美国专利US20050133052 A1才报道了氨基烷基硅烷试剂修饰的中孔硅铝分子筛用于卷烟嘴棒的研究，但并未报道实际性能数据。

发明专利内容

本发明的目的在于提供一种能有效地脱除卷烟烟气中有害物质的新型多孔吸附剂，同时采用这种材料，还可以保持卷烟的吸食品质，改善口感。

本发明采用表面改性的中孔分子筛作为降低卷烟烟气中有害物质用吸附剂。该吸附剂孔径为1.5-30nm，孔容0.3-1.5cm³/g，比表面积200-1500m²/g。中孔分子筛由纯硅构成或以硅为主要组分，同时含铝、铁、铜、钛和锌等一种或多种金属元素，金属含量为0.5-25％(按相应的氧化物质量计)。表面改性的中孔分子筛吸附剂通过硅烷偶联剂与中孔分子筛在一定条件下反应制得。具体制备过程如下：

i.中孔分子筛在含有0.5-15wt％硅烷偶联剂的无水乙醇或甲苯溶液中回流1-24h，固/液＝100g/300ml-100g/5000ml；

ii.反应完后，过滤，洗涤，80-150℃烘干。

表面改性的中孔分子筛吸附剂也可通过如下方法制备：将含有1-70wt％硅烷偶联剂的无水乙醇溶液或甲醇溶液浸渍或直接喷洒到中孔分子筛样品上，然后于80-150℃烘干。

在本发明中，所用的硅烷偶联剂是结构式(I)表示的烷基烷氧基氢硅：

                       Rn(R’O)mSiH            (I)

其中，R＝甲基、乙基或丙基，R’＝甲基或乙基，n≥0，n+m＝3；或者结构式(II)表示的烷基烷氧基硅烷：

                    Rn(R’O)mSi                (II)

其中，R＝甲基、乙基或丙基，R’＝甲基或乙基，n≥0，n+m＝4；或者

结构式(III)表示的烯烃基烷氧基硅烷：

                       Rn(R’O)mSi             (III)

其中，R＝乙烯基或丙烯基，R’＝甲基或乙基，n≥0，n+m＝4。

在本发明中，所用的硅烷偶联剂也可以是结构式(IV)表示的3-氨丙基烷基烷氧基硅烷：

                       R”xRn(R’O)mSi         (IV)