一种适于掺入香烟的烟雾过滤器中的多孔碳材料，其ＢＥＴ表面积在至少８００ｍ↑［２］／ｇ，孔结构包括中孔和微孔。其孔体积（通过氮气吸附法测得）在至少０．９ｃｍ↑［３］／ｇ，并且１５－６５％的孔体积存在于中孔中。所述材料孔结构提供的堆密度通常小于０．５ｇ／ｃｃ。所述材料可以通过碳化和活化有机树脂制成并可以成珠体的形式以便于加工。
Porous carbon material, smoking article incorporating the same, and smoke filter therefor
A kind of porous carbon material suitable for incorporation into the cigarette smoke filter in the surface area of BET, at least 800m = 2 / g, including pores and micropores in the pore structure. The pore volume (measured by nitrogen adsorption) at least 0.9CM = 3 / g, and the pore volume of 15 - 65% in the hole. The material hole structure provides a stack density typically less than 0.5g / cc. The material can be made of carbonized and activated organic resin and can be in the form of beads for easy processing.
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】多孔碳材料以及摻入这种材料的 吸烟制品和为此的烟雾过滤器本专利技术涉及多孔碳材料以及掺入这种材料的吸烟制品和为此的烟雾过滤器。在吸烟制品和为此的烟雾过滤器中加入多孔碳材料以降低烟雾 中的某些有害物质水平是众所周知的。多孔碳材料可以以多种不同的 方式制造。多孔碳材料的物理性质，包括颗粒的形状和大小、样品中 颗粒尺寸的分布、颗粒的损耗率、孔尺寸、孔尺寸分布以及表面积， 都根据其制造方式的不同而存在很大的差异。这些变量显著影响着所述材料作为吸附剂在不同环境下的性能或适应性。一般来说，多孔材料的表面积越大，吸附效率越高。多孔材料的 表面积通过在恒温的氮分压下测量该材料所吸附的氮气体积变化量而估算得出。最初是由Bmnauer、 Emmett和Teller通过数学模型对结 果进行分析的，从而得到了被称为BET表面积的值。可以对碳材料进行处理以通过 一 种被称为活化作用的过程来增 加其表面积。所述活化作用可能受到影响，例如通过加热用磷酸或氯 化锌处理后的碳，或者通过用蒸汽或二氧化碳加热所述碳。通过二氧 化氮的活化作用有时要接着进行 一 个额外的空气改性步骤，其涉及在 空气中加热所述碳。该活化过程去除了碳颗粒内表面的物质，使得其 重量减少，该重量减损量与处理时间成正比。多孔碳材料的孔尺寸分布还会影响其吸附性质。在本专利的说明 书中，根据本领域技术人员的术语规则，吸附材料中的孔如果其孔尺 寸直径小于2nm (<2x 10-9m)，则其被称为"微孔"，如果其孔尺 寸在2-50nm范围内，则称为"中孔"。如果其孔尺寸超过50 nm则 称为"大孔，，。直径大于500 nm的孔通常不能明显增加多孔材料的 吸附性，因此出于实际考虑，将直径在50nm到500 nm,更典型地在 50-300 nm或50-200 nm的孔归为大孔。多孔材料中微孔、中孔和大孔的相对体积可以采用共知的氮气吸 附法和水银孔隙率测量技术来估测。水银孔隙率测量可用于估测大孔 和中孔的体积；采用所谓的BJH数学模型，可用氮气吸附法来估测微孔和中孔的体积。然而，由于用来估测的理论基础不同，这两种方法 获得的值不能直接相互比较。多孔碳可以从自然资源生产而成。例如，椰子木炭是由椰壳碳化得到的；炉黑是由石油残渣热解或燃烧得到的，热裂炭黑是由天然气 制成的。美国和英国专利说明书No. US-3909449, US-4045368和 GB-1383085的说明书中都公开了由焦油制造活化木炭球的方法。多孔碳材料也可以通过碳化有机树脂获得。例如，公开号为WO 02/12380的国际专利申请披露了 一种通过碳化有机树脂来生产多孔 碳的方法，其中所述有机树脂通过在成孔剂如乙二醇存在的情况下缩 合亲核成分，如酚醛树脂，与亲电子交联剂，如六亚甲基四胺而制成。公开号为WO 01/19904的国际专利申请披露了 一种通过碳化有机 树脂来生产整料多孔碳的方法，其中所述有机树脂通过在表面活性剂 存在的情况下聚合一种体系，如间苯二酚/曱醛、二乙烯基苯/苯乙烯 偏二氯乙烯或偏二氯乙烯/二乙烯基苯而制成。多孔碳材料还可以通过凝聚细小的碳颗粒与粘合剂制成。例如， 美国专利说明书No. US-3351071的说明书公开了 一种生产球形碳颗 粒的方法，其通过在研磨机中混合纤维素晶粒集聚体与活性碳和水，过滤器中。"> 口 。'、、 ；'" "，、 '美国专利US-4029600的说明书中公开了一种生产粒状碳材料的 方法，其通过混合炭黑球与树脂粘合剂，碳化处理之后研磨所述混合 物成粉。英国专利GB-2395650的说明书中比较了数种具有各种微孔和中 孔体积的碳材料对含诸如薄荷醇之类香料的烟草烟雾口感的影响。据 称具有不大于0.3 cc/g的微孔体积以及具有至少0.25 cc/克的中孔体积更适于用在加有香;的香烟过滤器中:'p'''、'公开号为WO/03/059096A1的国际专利申请公开了包含烟草棒和 过滤器元件的香烟，其中所述过滤器元件具有腔室，该腔室中填充有 直径在0.2至0.7 mm、 BET表面积范围在1000-1600 m2/g、孔尺寸分布主要在微孔和小型中孔范围的球形珠状碳。根据本专利技术，我们发现了一类多孔碳材料，其能够特别有效地减少烟草烟雾中的一种或多种有害成分。本专利技术材料的特征在于其物理性质的组合。根据本专利技术的 一 个方面，提供了 一种BET表面积在至少800 m2/g 、 密度不大于0.5 g/cc、孔结构包括中孔和微孔、孔体积(通过氮气吸 附法测得)在至少0.9 cm3/g的多孔碳材料。本专利技术的多孔碳材料优选堆密度小于0.5 g/cc。本专利技术的碳材料密 度范围的典型上限值在0.45 g/cc， 0.40 g/cc，和0.35g/cc。优选地， 本专利技术碳材料的堆密度范围在0.5到0.2 g/cc。本专利技术的碳材料的特征还在于其孔结构而非密度。根据本专利技术的这方面，提供了一种BET表面积在至少800 m2/g、 孔结构包括中孔和微孔、孔体积(通过氮气吸附法测得)在至少0.9 cmVg并且其中15到65%都是中孔的多孔碳材料。本专利技术优选的多孔碳材料的特征还在于其孔结构，其中孔体积 (通过氮气吸附法测得)在至少1.0 cm3/g，但是小于20%的孔体积是 在2-10 nm的孔中。通常小于15%、常常小于10%的总孔体积是在2-10 nm 6勺孑L中。多孔碳材料的密度和孔结构密切相关。 一般来说，我们发现在本 专利技术的碳材料样品中，微、中、大孔的总体积越大，密度越小，因为 孔增加了给定质量材料的体积而不会增加其重量。而且，随着密度的 减小，大孔和中孔与小孔之比增加。也就是说， 一般来说，本专利技术的 碳材料密度越小，中孔和大孔的孔体积与微孔的孔体积相比较的比例 越高。然而，通过氮气吸附法测定的密度和孔体积之间的关系并不精 确。因此， 一些具有由前两段中任一限定的孔结构的本专利技术碳材料的 密度可以大于0.5 g/cc，例如密度高达0.52、 0.55、 0.60或0.65 g/cc。 相反， 一些本专利技术的碳材料密度可以小于0.5 g/cc，孔结构为少于15% (例如12%、 10%或5%)的中孔和微孔总体积是在中孔中。由于用氮气吸附法来估测孔尺寸分布不能够检测大于大约50 nm 的孔尺寸，因而造成密度和微、中孔结构之间缺乏完整的相关性。因 而通过氮气吸附技术估测的材料总孔体积对应于微孔和中孔的总孔 体积。该技术并没有揭示材料的大孔体积。因此，在本专利技术的碳材料 具有低密度和相对较低比例的中孔的情况下，如通过氮气吸附法所测 得，这种低密度可归于相对高的孔体积处于紧邻中孔范围的大孔范围内，即在50 nm到500 nm的范围内。尽管大孔范围内的孔体积可以 通过水银孔隙率测量估测得到，但利用该技术获得的结果与利用氮气 吸附法获得的结果并不 一 致。因此很难精确地估测孔尺寸在整个 2-500 nm范围内的材泮牛的孔体积。本专利技术还包括一种含有吸烟材料和根据本专利技术的多孔碳材料的 吸烟制品。本专利技术的优选多孔碳材料的BET表面积在至少800 m2/g，优选在 至少900 mVg，希望在至少1000 m2/g。本专利技术碳材料的BET表面积 的典型值有大约1000、 1100、 l"0、 l200、 l"0和13本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种多孔碳材料，其ＢＥＴ表面积在至少８００ｍ↑［２］／ｇ，密度不大于０．５ｇ／ｃｃ，孔结构包括中孔和微孔，孔体积（通过氮气吸附法测得）在至少０．９ｃｍ↑［３］／ｇ。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：M凯什莫尔，PR怀特，O科济恩琴科，A布莱克伯恩，SR滕尼森，
申请(专利权)人：英美烟草投资有限公司，
类型：发明
国别省市：GB[英国]
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