具有携香及选择性降低烟气苯酚含量功能的超细纤维功能化纤维素成型纸及其制备和应用制造技术

本发明专利技术公开了一种具有携香及选择性降低烟气苯酚含量功能的超细纤维功能化纤维素成型纸及其制备和应用，超细纤维功能化纤维素成型纸由纤维素成型纸及其表面的携香物掺杂聚乙烯吡咯烷酮微纳级超细纤维膜层构成，将超细纤维功能化纤维素成型纸制备成沟槽滤棒，对烟气中苯酚具有显著的选择性降低效果，烟气有害成分苯酚可降低15～40％，而烟气焦油基本没有明显变化，凸显对烟气苯酚的选择性降低作用，且赋予烟气独特的香味。

Preparation and application of microfiber functional cellulose molding paper with the function of carrying fragrance and selectively reducing phenol content in flue gas

【技术实现步骤摘要】
具有携香及选择性降低烟气苯酚含量功能的超细纤维功能化纤维素成型纸及其制备和应用
本专利技术涉及一种功能纤维素成型纸，特别涉及一种具有携香及选择性降低烟气苯酚含量功能的超细纤维功能化纤维素成型纸，还涉及一种通过静电纺丝工艺制备超细纤维功能化纤维素成型纸的方法，及超细纤维功能化纤维素成型纸在制备具有致香功能及选择性降低烟气苯酚含量功能卷烟滤棒中的应用，属于烟草滤材应用领域。
技术介绍
在烟草行业，传统的降低烟气中有害成分的释放量是通过降低主流烟气焦油释放量来达到，但当卷烟主流烟气焦油降低到一定的水平后，卷烟的抽吸香味会受到很大的影响，这是制约烟草行业采用降焦减害技术发展重要因素之一。在滤嘴及其构成要素中添加功能材料，开发出具有理想减害降焦效果的滤棒技术，尤其是能够选择性降低主流烟气中有害成分的特殊滤棒，已成为近年来国内外烟草行业的研究重点。苯酚是卷烟烟气中主要有害成分的一种，可以通过与皮肤、粘膜的接触直接进入血液循环，致使蛋白质变性、细胞破坏并失去活力，对皮肤及呼吸道黏膜有强烈的刺激作用和促癌作用，被列为卷烟烟气有害物质的指标性化合物之一，需进行严格的降低控制。中国专利(申请号CN201110194289.1)公开了一种由高温焙烧后的亲水性超细SiO2粒子经三甲基氯硅烷改性得到疏水超细SiO2粒子，并将其添加到烟丝、再造烟叶或梗丝降低烟气苯酚，但此方法因在卷烟燃烧段添加故会影响卷烟的燃烧性能。中国专利(申请号CN201110241462.9)公开了一种由微孔结构的超细SiO2粒子和表面疏水性的超细SiO2粒子构成的复合超细SiO2粒子，添加在滤嘴里降低烟气苯酚，但是其选择性较差，且其需要通过制备成二元复合滤棒达到减害效果，增加了制备工序和成本。静电纺丝是利用高压静电的拉伸使聚合物溶液或烧融液形成喷射细流并从喷丝孔喷射而形成聚合物超细纤维过程。静电纺超细纤维具有特殊的结构与性能，如：形成的纤维重量轻、渗透性好、比表面积大、孔隙率高、内部空隙的连通性好、容易与超细级的化学物质或功能性物质相结合等，使其过滤效率较之常规过滤材料大大提高。中国专利(申请号CN201510469366.8)公开了一种醋酸纤维素经由异氰酸酯活化后，与环糊精共聚，在纸质基材上进行静电纺丝，达到有效降低烟气中焦油和苯酚释放量的目的。但是其对烟气中成分选择性吸附效果较差，对烟气感官品质影响大，且活化剂异氰酸酯具有强烈的刺激性，对皮肤眼睛均具有很强刺激作用，且使用的溶剂无论是丙酮还是二甲基甲酰胺均是易燃易爆的危险液体(醋酸纤维制备成可纺丝液的固有局限性)，在制备过程中不仅对操作人员健康有影响而且存在安全隐患，通过此方法制备的纸质基材制备成滤棒后亦存在活化剂残留的可能，对烟气的内在吸食或存在不良影响。传统的卷烟增香是在制丝过程中添加香精香料，经过燃烧产生、传递香气。因为烟丝燃烧温度高，达到600°以上，香精香料在高温下的挥发裂解是个复杂的过程，且香气释放稳定性和均匀性一直卷烟加香首当其冲需要解决的问题，尤其是外源性增香。聚乙烯吡咯烷酮是现有技术中一种常见的高分子聚合物，目前主要是将其作为胶粘剂及表面活性剂等被广泛使用，还未见将其作为减害功能材料用于卷烟滤嘴的相关报道。
技术实现思路
针对现有技术存在的缺陷，本专利技术的第一个目的是在于提供一种能够选择性降低卷烟烟气苯酚释放量，同时具有较好致香效果的由纤维素成型纸及其表面的携香物掺杂聚乙烯吡咯烷酮微纳级超细纤维膜层构成的功能化滤棒纤维素成型纸。本专利技术的第二个目的是在于提供一种操作简单、环境友好、成本低的制备功能化纤维素成型纸的方法。本专利技术的第三个目的是在于提供一种功能化纤维素成型纸在卷烟滤棒中的应用，制备的卷烟滤棒对卷烟烟气中苯酚吸附能力强，具有显著的选择性降低效果，且具有致香能力，可以释放特殊天然植物香气，与卷烟香气协调性好，可以改善卷烟感官品质。为了实现上述技术目的，本专利技术提供了一种具有携香及选择性降低烟气苯酚含量功能的超细纤维功能化纤维素成型纸，其由纤维素成型纸及其表面的携香物掺杂聚乙烯吡咯烷酮微纳级超细纤维膜层构成。优选的方案，所述携香物掺杂聚乙烯吡咯烷酮微纳级超细纤维膜层由携香物与聚乙烯吡咯烷酮的通过静电纺丝制成。较优选的方案，所述携香物掺杂聚乙烯吡咯烷酮微纳级超细纤维中聚乙烯吡咯烷酮与携香物的质量百分比组成为90～50％:10～50％。携香物的比例不宜过高或过低，比例过高会影响纺丝效果，比例过低达不到较好的致香效果。较优选的方案，所述聚乙烯吡咯烷酮包括聚乙烯吡咯烷酮K30、聚乙烯吡咯烷酮K60、聚乙烯吡咯烷酮K90中至少一种。优选分子量适宜的聚乙烯吡咯烷酮，有利于通过静电纺丝获得级超细纤维。较优选的方案，所述携香物包括薄荷成分(购买于山东西亚化学工业有限公司)或/和含薄荷成分的环糊精包裹物(购买与山东滨州智源生物科技有限公司)。较优选的方案，所述薄荷成分包括薄荷酮和/或薄荷醇；最优选的薄荷成分由薄荷醇和薄荷酮按质量百分比30～70％:70～30％组成。较优选的方案，所述环糊精包括α环糊精、β环糊精、r-环糊精中至少一种。较优选的方案，所述携香物为薄荷成分时，聚乙烯吡咯烷酮与薄荷成分的质量百分比组成为70～50％:30～50％。较优选的方案，所述携香物为含薄荷成分的环糊精包裹物时，聚乙烯吡咯烷酮与含薄荷成分的环糊精包裹物的质量百分比组成为90～70％:10～30％。优选的方案，所述携香物掺杂聚乙烯吡咯烷酮微纳级超细纤维直径为100nm～1.5μm；优选为120～1000nm；进一步优选为200～800nm。通过静电纺丝可以获得尺寸小比表面积大的电纺丝，可以通过其高比表面积对烟气中苯酚具有良好的物理吸附性能，同时可以使聚乙烯吡咯烷酮暴露更多的活性官能团，提高对烟气有害成分苯酚的化学吸附，从而宏观上显著降低卷烟主流烟气中苯酚的释放量。理论上来说，超细纤维更细具有更高的比表面积，对卷烟烟气中苯酚的化学吸附和物理吸附作用具有明显的增强，可以达到更好的吸附效果。但是超细纤维比表面增高，对烟气中其他组分物理吸附明显偏高，也不利于感官品质的提高。本专利技术还提供了一种具有携香及选择性降低烟气苯酚含量功能的超细纤维功能化纤维素成型纸的制备方法，该方法是以含聚乙烯吡咯烷酮和携香物的溶液为纺丝液，纤维素成型纸为接收体，通过静电纺丝工艺进行纺丝，即得。优选的方案，所述纺丝液中聚乙烯吡咯烷酮和携香物的总质量百分比浓度为5～35％。较优选的方案，所述纺丝液中溶剂为水和/或乙醇。较优选的方案，所述携香物为薄荷成分时，所述纺丝液中聚乙烯吡咯烷酮和携香物的质量百分比浓度为15～35％。较优选的方案，所述携香物为含薄荷成分的环糊精包裹物时，所述纺丝液中聚乙烯吡咯烷酮和含薄荷成分的环糊精包裹物的质量百分比浓度为5～30％。较优选的方案，所述纺丝液通过以下方法制备得到：将聚乙烯吡咯烷酮与携香物及溶剂混合后，置于30～60℃温度下，搅拌1.0h～6.0h，即得。优选的温度为45～55℃本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有携香及选择性降低烟气苯酚含量功能的超细纤维功能化纤维素成型纸，其特征在于：由纤维素成型纸及其表面的携香物掺杂聚乙烯吡咯烷酮微纳级超细纤维膜层构成。/n

【技术特征摘要】
1.一种具有携香及选择性降低烟气苯酚含量功能的超细纤维功能化纤维素成型纸，其特征在于：由纤维素成型纸及其表面的携香物掺杂聚乙烯吡咯烷酮微纳级超细纤维膜层构成。


2.根据权利要求1所述的一种具有携香及选择性降低烟气苯酚含量功能的超细纤维功能化纤维素成型纸，其特征在于：所述携香物掺杂聚乙烯吡咯烷酮微纳级超细纤维膜层由携香物与聚乙烯吡咯烷酮的通过静电纺丝制成。


3.根据权利要求2所述的一种具有携香及选择性降低烟气苯酚含量功能的超细纤维功能化纤维素成型纸，其特征在于：所述携香物掺杂聚乙烯吡咯烷酮微纳级超细纤维中聚乙烯吡咯烷酮与携香物的质量百分比组成为90～50％:10～50％。


4.根据权利要求3所述的一种具有携香及选择性降低烟气苯酚含量功能的超细纤维功能化纤维素成型纸，其特征在于：所述聚乙烯吡咯烷酮包括聚乙烯吡咯烷酮K30、聚乙烯吡咯烷酮K60、聚乙烯吡咯烷酮K90中至少一种。


5.根据权利要求3所述的一种具有携香及选择性降低烟气苯酚含量功能的超细纤维功能化纤维素成型纸，其特征在于：所述携香物包括薄荷成分或/和含薄荷成分的环糊精包裹物。


6.根据权利要求5所述的一种具有携香及选择性降低烟气苯酚含量功能的超细纤维功能化纤维素成型纸，其特征在于：
所述薄荷成分包括薄荷酮和/或薄荷醇；
所述环糊精包括α环糊精、β环糊精、r-环糊精中至少一种。


7.根据权利要求6所述的一种具有携香及选择性降低烟气苯酚含量功能的超细纤维功能化纤维素成型纸，其特征在于：所述薄荷成分由薄荷醇和薄荷酮按质量百分比30～70％:70～30％组成。


8.根据权利要求2～7任一项所述的一种具有携香及选择性降低烟气苯酚含量功能的超细纤维功能化纤维素成型纸，其特征在于：所述携香物为薄荷成分时，聚乙烯吡咯烷酮与薄荷成分的质量百分比组成为70～50％:30～50％；所述携香物为含薄荷成分的环糊精包裹物时，聚乙烯吡咯烷酮与含薄荷成分的环糊精包裹物的质量百分比组成为90～70％:10～30％。


9.根据权利要求1～7任一项所述的一种具有携香及选择性降低烟气苯酚含量功能的超细纤维功能化纤维素成型纸，其特征在于：所述携香物掺杂聚乙烯吡咯烷酮微纳级超细纤维的直径为100nm～1.5μm。


10.根据权利要求9所述的一种具有携香及选择性降低烟气苯酚含量功能的超细纤维功能化纤维素成型纸，其特征在于：所述携香物掺杂聚乙烯吡咯烷酮微纳级超细纤维的直径为120～1000nm。


11.根据权利要求10所述的一种具有携香及选择性降低烟气苯酚含量功能的超细纤维功能化纤维素成型纸，其特征在于：所述携香物掺杂聚乙烯吡咯烷...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢兰英，刘琦，金勇，
申请(专利权)人：湖南中烟工业有限责任公司，
类型：发明
国别省市：湖南;43