一種表面負載離子液體及硫醇的硅膠及制備方法和應(yīng)用的制作方法
【專利摘要】一種表面負載離子液體及硫醇的硅膠及制備方法和應(yīng)用：以1-(3-乙氧硅烷丙基)-4,5-雙氫咪唑為硅烷偶聯(lián)劑，在經(jīng)過酸化處理的硅膠表面接枝N-丙基-4,5-雙氫咪唑，進一步與3-氯-1，2-丙二醇反應(yīng)，得到一種硅膠表面負載1-(2’,3’-二羥基丙基)-氯化咪唑離子液體；在對甲苯磺酸催化作用下，將硅膠表面負載的1-(2’,3’-二羥基丙基)-氯化咪唑的離子液體，進一步與硫代乙醇酸進行酯化反應(yīng)，得到一種硅膠表面負載離子液體功能化的硫醇。將這種硅膠表面負載離子液體功能化的硫醇添加于卷煙濾棒中，卷接卷煙，煙氣分析表明，濾棒中添加這種硅膠表面負載離子液體功能化的硫醇，能有效降低卷煙主流煙氣中的重金屬鎘（Cd）含量10-30%，鉻（Cr）含量10-25%和鉛（Pb）含量5-20%，此外，還可降低卷煙焦油10-30%。
【專利說明】一種表面負載離子液體及硫醇的硅膠及制備方法和應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及新型高分子卷煙吸附劑；具有降低卷煙主流煙氣重金屬釋放量和焦油含量的大分子卷煙添加劑及制備方法和應(yīng)用。 【背景技術(shù)】
[0002]卷煙煙氣中的焦油及有害成分如鉛(Pb)、砷(As)、鎘(Cd)、鉻(Cr)、汞(Hg)等重金屬易在人體內(nèi)富集而產(chǎn)生危害[Chen, Q-H.等，Studies of Trace Elements and Health,2005，22，47-49]。1989年美國將As、Cd、Cr、Pb、N1、Cu、Hg等7種重金屬元素列入107種卷煙煙氣有害成分，1990年Hof fman清單也將As、Cd、Cr、Pb、N1、Se、Hg等7種重金屬元素列入煙草中的44種有害成分。據(jù)報道[張領(lǐng)弟等，中國衛(wèi)生檢驗雜志，2001, 11 (5):520]，在吸煙過程中，香煙中鉛揮發(fā)性較小，且通過煙頭及過濾嘴的吸附，對主動吸煙者及被動吸煙者造成危害較小；而鎘的揮發(fā)性較大，且過濾嘴吸附量較小，故對主動吸煙者及被動吸煙者均可能造成危害。有研究報告表明，吸煙男性血鎘濃度明顯比不吸煙者高[辛楠等，中國醫(yī)藥生物技術(shù)，2009，4(5):390]。因此，卷煙微量重金屬控制是關(guān)系到消費者吸煙安全性的重要問題。
[0003]目前，現(xiàn)有的卷煙研發(fā)技術(shù)中未見很好的可以起到同時降焦油、降重金屬作用的高分子卷煙添加劑。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的旨在提供一種可起到同時降低主流煙氣中焦油和重金屬含量的表面負載離子液體及硫醇的硅膠。
[0005]本發(fā)明的第二個目的旨在提供一種可成功制備得到所述表面負載離子液體及硫醇的硅膠的制備方法。
[0006]本發(fā)明的第三個目的旨在提供上述表面負載離子液體及硫醇的硅膠的應(yīng)用。
[0007]本發(fā)明的表面負載離子液體及硫醇的硅膠，是在硅膠表面接技有式I所示的結(jié)構(gòu)；
[0008]
【權(quán)利要求】
1.一種表面負載離子液體及硫醇的硅膠，其特征在于，硅膠表面接技有式I所示的結(jié)構(gòu)；
2.一種表面負載離子液體及硫醇的硅膠的制備方法，其特征在于，將硅膠表面活化處理后與硅烷偶聯(lián)劑1-(3-乙氧硅烷丙基)_4，5-雙氫咪唑反應(yīng)，得到硅膠表面接枝的N-丙基_4，5-雙氫咪唑，再經(jīng)N-烷基化反應(yīng)得到硅膠表面負載雙羥基的咪唑型離子液體；將所述的硅膠表面負載雙羥基的咪唑型離子液體與硫化乙醇酸進行酯化反應(yīng)，得到表面負載離子液體及硫醇的硅膠。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于，硅膠表面接枝的N-丙基-4，5-雙氫咪唑與加入的3-氯-1，2-丙二醇進行N-烷基化反應(yīng)，得到硅膠表面負載雙羥基的咪唑型離子液體；所述的雙羥基的咪唑型離子液體為1_(2’，3’ - 二羥基丙基)-氯化咪唑的離子液體。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于，硅膠的表面活化處理是將硅膠經(jīng)過酸化處理。
5.根據(jù)權(quán)利要求2或3或4所述的制備方法，其特征在于，以甲苯磺酸為催化劑，促進所述的酯化反應(yīng)。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于，包括以下制備步驟: O將硅膠在鹽酸或硫酸溶液浸泡表面活化處理，經(jīng)反復(fù)水洗，在空氣中晾干后在120-180°C干燥； 2)以1-(3-乙氧硅烷丙基)_4，5-雙氫咪唑為硅烷偶聯(lián)劑，與經(jīng)I)步表面活化處理的硅膠表面羥基反應(yīng)，得到硅膠表面接枝的N-丙基-4，5-雙氫咪唑； 3)硅膠表面接枝的N-丙基-4，5-雙氫咪唑與3-氯-1，2-丙二醇通過N-烷基化反應(yīng)，得到硅膠表面負載1_(2’，3’ - 二羥基丙基)-氯化咪唑的離子液體； 4)在對甲苯磺酸催化作用下，將硅膠表面負載1_(2’，3’- 二羥基丙基)_氯化咪唑的離子液體與硫代乙醇酸進行酯化反應(yīng)，得到表面負載離子液體及硫醇的硅膠。
7.根據(jù)權(quán)利要求2或6所述的制備方法，其特征在于，N-烷基化反應(yīng)中的反應(yīng)溫度為70-90°C，反應(yīng)時間為60-90小時；酯化反應(yīng)溫度為70-90°C，反應(yīng)時間為60-90小時。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的制備方法，其特征在于，N-烷基化反應(yīng)中的反應(yīng)溫度為75-85°C，反應(yīng)時間為60-80小時；酯化反應(yīng)溫度為80_90°C，反應(yīng)時間為70-80小時。
9.根據(jù)權(quán)利要求2或3或4或6所述的制備方法，其特征在于，所述的鹽酸或硫酸溶液pH 值為 2.5-3.5。
10.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于，包括以下制備步驟: I)硅膠表面活化處理 將硅膠在PH2.5-3.5的鹽酸或硫酸溶液中浸泡20-30h，使硅膠表面活化產(chǎn)生羥基，然后經(jīng)反復(fù)水洗，直至無Cl—或S042_離子存在，在空氣中晾干，然后在120-180°C干燥8-12h ；2)硅膠表面接枝N-丙基-4，5-雙氫咪唑 經(jīng)過I)表面活化處理過的硅膠，超聲分散在無水甲苯中，隨后在氮氣保護下逐滴加入N-[3-(三乙氧硅烷基)丙基]-4，5-雙氫咪唑，劇烈攪拌，在100-120°C條件下反應(yīng)20-30h后，冷卻至室溫，過濾分離，用無水甲醇反復(fù)洗滌，并真空干燥，得到硅膠表面接枝N-丙基_4，5-雙氫咪唑； 3)硅膠表面負載1_(2’，3’- 二羥基丙基)-氯化咪唑的離子液體 在N2保護下，以無水甲苯為溶劑，將2)合成得到硅膠表面接枝的N-丙基-4，5-雙氫咪唑與3-氯-1，2-丙二醇進行N-烷基化反應(yīng)，加熱回流，維持在75-85 °C溫度下反應(yīng)60-80h ;再加入乙醚洗滌幾次，旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)除溶劑；得到一種硅膠表面負載1_(2’，3’- 二羥基丙基)_氯化咪唑離子液體； 4)制備硅膠表面負載離子液體功能化硫醇 在氮氣保護下，以對甲苯磺酸為催化劑，將硅膠表面負載1-C，3' -二羥基丙基)_氯化咪唑的離子液體分散于無水甲苯溶劑中，在氮氣保護下，與硫代乙醇酸進行酯化反應(yīng)，酯化反應(yīng)溫度為70-90°C，反應(yīng)時間為60-90小時，旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)除溶劑，用飽和NaHCO3溶液洗滌，然后用二氯甲烷萃取，旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)除去二氯甲烷，得到一種硅膠表面負載離子液體功能化的硫醇。
11.權(quán)利要求1所述 一種表面負載離子液體及硫醇的硅膠的應(yīng)用，其特征在于，將所述的表面負載離子液體及硫醇的硅膠用于制備卷煙濾棒降低卷煙煙氣中重金屬釋放量和焦油量的添加劑。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的應(yīng)用，所述的表面負載離子液體及硫醇的硅膠在濾棒中的添加量為10-40mg/支。
【文檔編號】A24D3/14GK103521186SQ201310449258
【公開日】2014年1月22日 申請日期:2013年9月27日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月27日
【發(fā)明者】銀董紅, 秦亮生, 文建輝, 成樂為, 黃嘉若 申請人:湖南中煙工業(yè)有限責(zé)任公司