本发明专利技术属于卷烟滤嘴生产技术领域，涉及一种对卷烟主流烟气有害成分具有高效吸附能力的壳聚糖-氧化石墨烯复合材料及利用该材料制备的卷烟滤嘴。所述卷烟滤嘴用壳聚糖-氧化石墨烯复合材料，采用溶液混溶法制备。首先利用壳聚糖-氧化石墨烯复合材料制备成卷烟用纸质滤嘴单元，然后将卷烟用纸质滤嘴单元制备成二元复合滤嘴。本发明专利技术所提供的卷烟滤嘴用壳聚糖-氧化石墨烯复合材料在滤嘴中添加量极少的情况下，即可对挥发性醛酮类促癌分子、苯酚、HCN等进行高效吸附，而且该复合材料绿色环保，无附加毒害；同时其制备方法简单，原料易得，易于规模化生产且生产成本低廉，因而在卷烟减害降焦领域有着广阔的应用前景。
【技术实现步骤摘要】
一种添加壳聚糖-氧化石墨烯复合材料的卷烟滤嘴
本专利技术属于卷烟滤嘴生产
，涉及一种针对卷烟主流烟气具有功能性吸附作用的添加材料，更具体的是涉及一种对卷烟主流烟气有害成分具有高效吸附能力的壳聚糖-氧化石墨烯复合材料及利用该材料制备的卷烟滤嘴。
技术介绍
现有的卷烟滤嘴吸附材料种类繁多，已经报道或应用的滤嘴添加剂主要有活性炭类、天然材料类、矿物材料类、生物材料类、聚合物类等，但以上滤嘴添加剂大多存在添加量大、吸附效率低、影响卷烟香气、使用寿命短、添加形式单一和不均匀等问题，因此，滤嘴添加剂的种类和添加方式有待于增加和发展。石墨烯是一种由碳原子以sp2杂化轨道组成呈蜂窝状正六边形晶格的二维平面结构的材料，其厚度仅为一个碳原子层的厚度。石墨烯是一种理想的无孔吸附剂，吸附作用主要发生在其表面，由于其特殊的结构，石墨烯拥有较大的比表面积，同时具有吸附容量大，吸附迅速，易于回收和二次使用等特点，目前很多报道将其用作新型吸附材料。氧化石墨烯是经电化学或酸处理后的一种改性石墨烯，除具备普通石墨烯的上述特性外，其表面还含有丰富的羟基、羧基和碳氧官能团，易与羟基、氨基、羧基等极性基团形成氢键作用，因此，氧化石墨烯对共轭分子、碱基、卟啉和醛酮分子等具有很好的选择性作用，已广泛应用于样品前处理吸附中。石墨烯在烟草减害技术中也得到了研究和应用，但是应用数量和形式都较少。盛金等（氧化石墨烯改性活性炭纤维滤除卷烟主流烟气的释放物，分析测试学报，2013，32（7）：851~855）将氧化石墨烯负载到活性炭纤维上制成复合材料并添加到卷烟滤嘴中，复合材料的表征结果显示，负载均匀，且复合材料的表面活性位点增多，添加该复合材料的卷烟对苯酚、氰化氢和醛酮类具有良好的选择性吸附。专利CN2013100015888报道了将石墨烯类材料负载到炭纤维或者醋酸纤维载体上，采用行业现有的二元滤嘴制作方式将该载体添加到滤嘴中，制成复合滤嘴。氧化石墨烯功能化就是利用其在制备过程中表面产生的缺陷和基团，对其进行共价键或者非共价键的修饰，调控其物理或化学性质。Xu等（Flexiblegraphenefilmsviathefiltrationofwater-solublenoncovalentfunctionalizedgraphenesheets，JAmChemSoc,2008，130（18），5856~5857）将磺化聚苯胺与石墨烯进行非共价复合，制备出具有较好水分散性的石墨烯纳米复合材料，该材料主要利用聚苯胺上大量的苯环结构与石墨烯sp2结构存在较强的π-π相互作用及静电作用力。Xu等（AGrapheneHybridMaterialCovalentlyFunctionalizedwithPorphyrin:SynthesisandOpticalLimitingProperty，AdvancedMaterials，2009，21（12）：1275~1279）以氧化石墨烯为前体，通过共价复合，利用带活性胺基的卟啉与石墨烯氧化物复合实现功能化并将其还原，成功制备出卟啉-石墨烯复合物。Zhao等（MorphologyandMechanicalPropertiesofChitosan/GrapheneOxideNanocomposites，2011，69（10）：1259~1263）通过溶液共混法制备了壳聚糖-氧化石墨烯纳米复合材料，并通过AFM,TEM,XRD和拉伸试验等方法对其形态和力学性能进行了研究，结果表明氧化石墨烯纳米粒子在壳聚糖基体中分散良好。目前，氧化石墨烯复合材料虽然已经在多个领域得到应用，但是截至目前，氧化石墨烯功能复合材料在卷烟减害降焦领域尚未见有相关专利和文献报道，尚未到的引进和应用。
技术实现思路
本专利技术目的在于提供一种卷烟滤嘴用壳聚糖-氧化石墨烯复合材料，利用负载该复合材料的纤维素压纹纸与醋纤材料制备的二元复合滤嘴可对卷烟主流烟气中的有害成分进行高效滤除。本专利技术所采取的技术方案如下：一种卷烟滤嘴用壳聚糖-氧化石墨烯复合材料，其特征在于，该复合材料采用溶液混溶法制备，具体包括以下步骤：（1）用超纯水配制质量浓度为0.2mg/mL的氧化石墨烯分散水溶液；（2）将壳聚糖加入到3%（v/v）的乙酸水溶液中配制成质量浓度为2.0mg/mL的壳聚糖-乙酸溶液；（3）在不断地搅拌的情况下，将步骤（2）中360~980mL壳聚糖-乙酸溶液逐滴加入步骤（1）中制备的200~400mL氧化石墨烯分散水溶液中，并继续搅拌1h，形成壳聚糖-氧化石墨烯复合物悬浮液。将该悬浮液进一步干燥即可获得便于长期保存的壳聚糖-氧化石墨烯复合物材料成品。上述步骤（3）中，所制备的壳聚糖-氧化石墨烯复合物材料中氧化石墨烯的质量比例在2%~10%之间。利用所述壳聚糖—氧化石墨烯复合材料制备的卷烟用纸质滤嘴单元，采用以下步骤制备而成：（1）将制备的壳聚糖-氧化石墨烯复合物悬浮液以双面刷涂的方式均匀的涂布在纤维素压纹纸的表面；（2）将步骤（1）中涂布有壳聚糖-氧化石墨烯复合物的纤维素压纹纸在40℃温度条件下烘干即可；烘干的纤维素压纹纸可制备成卷烟滤嘴用纸质滤嘴单元。重复上述步骤（1）、（2），可以增加纸质滤嘴单元中壳聚糖-氧化石墨烯复合物的负载量，一般而言，每支卷烟滤嘴中纸质滤嘴单元中负载的壳聚糖-氧化石墨烯复合材料质量为0.5~6mg之间，较优的用量为5mg。纤维素压纹纸是由是提纯后的纤维素制备而成，其不但和醋酸丝束一样对烟气粒相物具有机械截留作用，而且过滤效率远高于醋纤，同时，其表面有丰富的含氧基团，适于在其表面负载复合材料。利用所述卷烟用纸质滤嘴单元所制备的二元复合滤嘴，包括醋纤滤嘴单元、纸质滤嘴单元以及依次包裹在两段滤嘴单元外的外成型纸和接装纸。所述二元复合滤嘴中，一般而言，每支常规滤嘴中纸质滤嘴单元重量为80~85mg，优选为80mg。本专利技术所提供的卷烟滤嘴用壳聚糖-氧化石墨烯复合材料，同时结合了壳聚糖和氧化石墨烯两种吸附材料的优异性能，利用氧化石墨烯表面上的羟基、羧基、羰基以及环氧基团与壳聚糖表面的羟基间通过氢键作用形成具有特殊性质的复合材料，从而改善石墨烯的生物相容性以及在聚合物基体中的分散性；同时利用两种物质表面的活性基团通过氢键、共轭作用等方式实现对卷烟主流烟气中有害成分的选择性吸附截留。本专利技术所提供的卷烟滤嘴用壳聚糖-氧化石墨烯复合材料在滤嘴中添加量极少的情况下，即可对挥发性醛酮类促癌分子、苯酚、HCN进行高效吸附，而且该复合材料绿色环保，无附加毒害；同时其制备方法简单，原料易得，易于规模化生产且生产成本低廉，因而在卷烟减害降焦领域有着广阔的应用前景。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术做进一步说明。实施例1本实施例所制备的卷烟滤嘴用壳聚糖-氧化石墨烯复合材料，具体包括以下步骤：（1）用超纯水配置0.2mg/mL的氧化石墨烯分散水溶液；（2）将壳聚糖加入到3%（v/v）的乙酸水溶液中配制成2.0mg/mL的壳聚糖-乙酸溶液；（3）在不断地搅拌的情况下，将步骤（2）中980mL壳聚糖-乙酸溶液逐滴加入步骤（1）中制备的200mL氧化石墨烯分散水溶液中，并继续搅拌1h，形成壳聚糖-氧化石墨烯复合物悬浮液，将该悬浮液进一步干燥即可获得便于长期保存的壳聚糖-氧化石墨本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种卷烟滤嘴用壳聚糖‑氧化石墨烯复合材料，其特征在于，该复合材料采用溶液混溶法制备，具体包括以下步骤：（1）配制质量浓度为0.2 mg/mL的氧化石墨烯分散水溶液；（2）将壳聚糖加入到3%（v/v）的乙酸水溶液中配制成质量浓度为2.0 mg/mL的壳聚糖‑乙酸溶液；（3）在不断地搅拌的情况下，将步骤（2）中360~980 mL 壳聚糖‑乙酸溶液逐滴加入步骤（1）中制备的200~400 mL氧化石墨烯分散水溶液中，并继续搅拌 1 h，形成壳聚糖‑氧化石墨烯复合物悬浮液。
【技术特征摘要】
1.壳聚糖-氧化石墨烯复合材料在卷烟中的应用，其特征在于，将壳聚糖-氧化石墨烯复合材料负载于纤维素压纹纸后，制备成滤嘴应用；所述壳聚糖-氧化石墨烯复合材料，采用溶液混溶法制备，具体包括以下步骤：（1）配制质量浓度为0.2mg/mL的氧化石墨烯分散水溶液；（2）将壳聚糖加入到3%（v/v）的乙酸水溶液中配制成质量浓度为2.0mg/mL的壳聚糖-乙酸溶液；（3）在不断地搅拌的情况下，将步骤（2）中壳聚糖-乙酸溶液逐滴加入步骤（1）中制备的氧化石墨烯分散水溶液中，...
【专利技术属性】
技术研发人员：高明奇，冯晓民，张展，李明哲，聂聪，鲁平，纪朋，董艳娟，杨金初，王墨染，
申请(专利权)人：河南中烟工业有限责任公司，
类型：发明
国别省市：河南;41
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