[发明专利]一种选择截留苯环类有害物质的石墨烯多糖修饰香烟滤嘴及其制备方法

说明书

一种选择截留苯环类有害物质的石墨烯多糖修饰香烟滤嘴的制备方法，其特征在于，制备方法中各试剂均以重量份计，包括以下步骤：(1)制备氧化石墨烯；(2)还原的氧化石墨烯；(3)水溶性多糖的制备；(4)还原氧化石墨烯/水溶性多糖的制备；(5)修饰醋酸纤维；本发明制备得到的香烟过滤嘴，能够明显的降焦减害，提高卷烟品质，口感醇正，同时降低烟气中苯环类类物质3,4‑苯并芘及苯酚含量达到45％～65％，在现有卷烟质量基础上能够进一步降低其危害性。

技术领域

本发明属于香烟过滤材料，具体涉及一种选择截留苯环类有害物质的石墨烯多糖修饰香烟滤嘴及其制备方法。

背景技术

近年来，在世界卫生组织(WHO)，许多国家政府和各种反烟团体的积极推动下，全球性的反吸烟运动日益高涨，烟草行业受到的社会压力越来越大。WHO制定的、各成员国政府已签署的《烟草控制框架公约》不仅规定了各国政府要采取和实行有效的立法、行政和其它措施防止和减少烟草消费、烟碱成瘾和接触烟草烟气等，而且还要求对烟草制品成分进行限制。目前，世界上一些主要发达国家也相继对市售卷烟的焦油、烟碱及一氧化碳做出了具体的限制，同时，消费者自身的健康和环保意识也有所增强。在此背景下，世界烟草业为了降低烟草制品对人类健康的危害，更好地保护消费者的健康，已在包括烟草生产、加工和降焦减害新技术并成功地运用于卷烟生产中。同时，国际卷烟市场也出现了加速向更低焦油、烟碱和低有害成分卷烟发展的趋势。

一般认为，卷烟烟气中99.4％左右的成分对人体无害，0.6％左右的成分对人体有害。香烟中含有4000多种化学物质，其中至少69种可能致癌。香烟烟雾中的有害成分有氢氰酸、一氧化碳、挥发性亚硝胺类物质、挥发性醛类物质、氮氧化物、氯乙烯、吡啶、苯酚类、类及微量放射性元素等。其中，稠环芳烃如

3,4-苯并芘以及苯酚类物质为公认的强致癌物和促癌物。此外烟气中存在的多环芳烃衍生物自由基如醌/半醌自由基(Q·/QH·)等有多种生物学作用，在致癌物和促癌物的协同作用下，损伤正常细胞,可形成癌症。因此，如何能降低诸如稠环芳烃、苯酚、多环芳烃自由基等强有害物质，同时又能使卷烟保香，提高吸烟安全性，是近几年来卷烟工业发展的热门问题。

氧化石墨烯是石墨烯的一种衍生物，它是由氧化石墨剥离而形成的单层或者多层的石墨烯片。氧化石墨含有丰富的含氧官能团，且比表面积大，使得氧化石墨烯具有良好的化学活性和超强吸附性能。将石墨烯及氧化石墨烯作为选择性超强吸附材料应用于卷烟的滤嘴中，起到截留卷烟烟气中多环苯环类类有害物，达到降焦减害的作用，目前这方面的研究较少。因此，对石墨烯在滤嘴中的选择性吸附苯环类类有害物的降害减害效果进行系统评价，并对其作用机理进行深入研究十分必要。

水溶性多糖分子中含有众多羟基、氨基以及富电子的吡喃环等功能基团，能对烟气中的化学成分形成物理吸附和化学吸附，尤其对降低苯酚类有害物效果显著。因此，将石墨烯与多糖复合后修饰滤嘴，能发挥石墨烯和多糖选择性去除苯环类类有害物的协同作用，达到降低烟气危害的目的。

目前，探索新材料、新技术在卷烟过滤嘴中的应用越来越多，制备优质安全的低焦油低危害卷烟是国际卷烟产品发展的总趋势。一般滤嘴可以过滤掉烟气中的总颗粒物，减少卷烟焦油的摄入量。如李绍民等利用改性型分子筛降低卷烟烟气中的有害成分，但是这种方式仅仅可以选择性地过滤掉部分气相物和沸点低的挥发性有害物质，而对非挥发性和沸点较高的挥发性物质(如3.4-苯并芘)则不能选择性滤除。

公开号CN104389234A的专利申请公开了一种卷烟滤嘴用壳聚糖-氧化石墨烯复合材料，其是制备石墨烯水分散液，之后将壳聚糖醋酸溶液加入到氧化石墨烯水分散液中制备得到复合悬浮液，之后将悬浮液涂覆到纤维素压纹纸，制备香烟滤嘴。该专利公开方法简单，但是石墨烯由于其特殊的结构，直接分散在水中容易发生聚集，同时壳聚糖由于脱乙酰度的影响，水溶性差，在使用过程中使用了醋酸溶液作为溶剂，使得制备出的石墨烯/壳聚糖溶液容易发生聚集，进而影响材料的选择吸附性能。