專利名稱：一種降低卷煙煙氣中苯并[a]芘含量的纖維素紙、制備方法及其應用的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于卷煙制備技術領域，具體涉及一種降低卷煙煙氣中苯并[a]芘含量的 纖維素紙、制備方法及其應用。
背景技術：
受世界衛(wèi)生組織及反吸煙運動的影響，吸煙與健康之間的矛盾日益突出。卷煙燃 燒是一個復雜的反應，1987年，Hoffmann等人報道了美國5種鼻煙在干重基礎上苯并[a] 芘的含量。它被認為是高活性致癌劑，最終致癌物有四種異構體，它與DNA形成共價鍵結 合，造成DNA損傷，如果DNA不能修復或修而不復，細胞就可能發(fā)生癌變。其他三種異構體 也有致癌作用。動物試驗包括經口、經皮、吸入、經腹膜皮下注射，均出現(xiàn)致癌。許多國家相 繼用9種動物進行實驗，采用多種給藥途徑，結果都得到誘發(fā)癌的陽性報告。在多環(huán)芳烴 中，BaP污染最廣、致癌性最強。而且可能影響卷煙的口感，引起澀味、辣味和余味不干凈等 等。因此，采用有效的減害手段，在選擇性地降低卷煙煙氣中有害成分的同時最大程度減少 卷煙煙氣中香味成分的損失，大幅提高卷煙的吸食安全性，是關系到煙草行業(yè)的前途和發(fā) 展的重要課題，具有十分重要的意義。目前，國內外降低卷煙中有害成分的研究方法主要包括稀釋法、吸附過濾法和催 化氧化法。濾嘴通風稀釋法是目前國外廣泛采用的一種降焦減害技術，但它對卷煙香氣量 影響較大，在國內接受程度較低，在中式卷煙的發(fā)展和應用中存在一定的困難。吸附過濾法在國內外研究比較廣泛，常用的吸附劑主要有活性炭、碳分子篩、碳化 聚合物、聚合物吸附劑、硅膠、活性氧化鋁、粘土和沸石以及血紅蛋白等。周駿等人在《中國 煙草學會2006年學術年會論文集》撰文指出改性納米材料的復合濾棒制作出納米3mg中 南海卷煙，其煙氣中有害煙草特有N-亞硝胺的總量選擇性降低率為53. 5%，有害稠環(huán)芳烴 的總量選擇性降低率為67. 20%，芳香胺類總量選擇性降低率為52. 5%，羰基化合物選擇 性降低率為39. 2%，酚類化合物選擇性降低率為34. 6%。美國專利20040025895中應用納 米Fe2O3等降低卷煙煙氣中氮氧化合物、一氧化碳、氫氰酸、a-苯并芘、亞硝胺、酚類、乙醛和 苯等有害成分。李紹明等人在《2003年煙草生產與人體健康和環(huán)境保護協(xié)調發(fā)展研討會暨 中外煙草環(huán)保科技展示會法規(guī)、專題報告及論文集》的專題報告中指出對Y型分子篩進行 改性后添加到卷煙濾嘴中，使苯并[a]芘有一定幅度的降低，同時還能夠降低卷煙中其他 有害物質。以上技術通過固體物質的阻擋和吸附能夠同時降低焦油和其它有害物質，但應用 在中低焦油卷煙上其效果并非如報道那么明顯，焦油的降低幅度要高于有害物質降低幅 度，且不能達到高選擇性降低卷煙煙氣有害成分的要求。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的旨在提供一種降低卷煙煙氣中苯并[a]芘含量的纖維素紙，該纖維
3素紙能高選擇性降低卷煙煙氣中苯并[a]芘含量，在減少對吸煙者造成危害的同時不影響 卷煙口感。本發(fā)明為負載有離子液體的纖維素紙，其中所述離子液體由有機陽離子和無機陰離子組成，有機陽離子為烷基取代的咪唑離 子、烷基季銨離子中的一種，無機陰離子為Cr、Br-、S042_、P043-、N03-、AlCl4-、[PF6]\ [BF4]\ FeClx-中的一種。所述烷基取代的咪唑離子、烷基季銨離子中的烷基取代基或烷基為1、2、3、4、5、6 碳烷基中的一種。離子液體占纖維素紙質量的0. 2% 5%。本發(fā)明的另一目的旨在提供降低卷煙煙氣中苯并[a]芘的添加物的制備方法。由于本發(fā)明為負載有離子液體的纖維素紙，其離子液體的負載方法有以下一種 將所制備的離子液體溶解在水或者是乙醇中，然后將離子液體溶液涂敷于纖維素紙表面， 在線干燥。優(yōu)選在70°C -105°C下干燥。配成的離子液體溶液的質量百分比濃度為5%到20%。本發(fā)明還可以對離子液體的陽離子進行修飾，加入偶聯(lián)基團，偶聯(lián)基團與載體纖 維素紙表面基團反應而將離子液體固定于載體表面。這樣，偶聯(lián)基團可以與載體表面基團 反應時間短且迅速，連接穩(wěn)定。所述的偶聯(lián)基團優(yōu)選為三乙氧基硅烷或三甲氧基硅烷。本發(fā)明的第三個目的旨在提供所述的纖維素紙的應用方式。所述應用方式為將負載有離子液體的纖維素紙作為卷煙嘴棒的成形紙。該纖維 素紙能高選擇性降低卷煙煙氣中苯并[a]芘含量，在減少對吸煙者造成危害的同時不影響 卷煙口感。與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)勢1)本發(fā)明巧妙地將離子液體固載到纖維素紙上，使煙氣中的苯并[a]芘與離子液 體陰離子或者陽離子反應，從而實現(xiàn)組分-苯并[a]芘的選擇性降低，而對焦油、CO、亞硝胺 類等物質含量基本上沒影響，在減少對吸煙者造成的危害同時不影響卷煙口感。2)與傳統(tǒng)的固體吸附材料相比，本發(fā)明拓寬了吸附材料范圍。3)本發(fā)明所需的載體即為纖維素紙，不需要其他加工，可直接用做卷煙中的成形 紙。4)本發(fā)明的添加物制備技術簡單，添加方便且適合于工業(yè)化生產的要求。
具體實施例方式以下實施例旨在更具體地描述本發(fā)明而不是對本發(fā)明的進一步限定。實施例1 將N-甲基咪唑、氯代正丁烷及甲苯依次加入三口瓶中，加熱攪拌進行反應。反 應結束后，洗滌、重結晶，所得產物在真空干燥箱中干燥。得到氯代1-丁基-3-甲基咪唑 (BMIC) 0將AlCl3按比例慢慢加入BMIC中，于干箱中攪拌20小時。為了防止AlCl3分解， 反應在惰性氣氛中進行。合成出1-丁基3-甲基咪唑氯鋁酸鹽([BMIM]-AlCl4),以乙醇為 溶劑，配成質量分數為12 %的溶液，利用現(xiàn)有的涂布工藝，按5 %的負載量，涂布到纖維素
4紙上，在85°C在線干燥，將此纖維素紙作為成形紙和絲束制備成嘴棒，卷接成卷煙，該嘴棒 對焦油、⑶、苯并[a]芘去除率分別為0、0.5%、38.2%。樣品煙經評吸，基本上不改變抽吸口感。實施例2 將制備的1-乙基(三乙氧基硅基)-3_乙基咪唑的鹽酸鹽以水為溶劑，配成質 量分數為20 %的混合溶液，利用現(xiàn)有的涂布工藝，按5 %的負載量，涂布到纖維素紙上，在 85°C在線干燥，將此纖維素紙作為成形紙和絲束制備成嘴棒，卷接成卷煙，該嘴棒對焦油、 CO、苯并[a]芘去除率分別為0、2%、20. 2%。實施例3 取1-乙基(三乙氧基硅基)-3-乙基咪唑的碘鹽，加入FeCl3攪拌，于干箱中攪拌 24h。以乙醇為溶劑，配成質量分數為20%的溶液，利用現(xiàn)有的涂布工藝，按5%的負載量， 涂布到纖維素紙上，在85°C在線干燥，將此纖維素紙作為成形紙和絲束制備成嘴棒，卷接成 卷煙，該嘴棒對焦油、CO、苯并[a]芘去除率分別為0. 07%、7. 2%、41.9%。實施例4 取1-乙基(三乙氧基硅基)-3-甲基咪唑的碘鹽，加入FeCl3攪拌，于干箱中攪拌 24h。以乙醇為溶劑，配成質量分數為20%的溶液，利用現(xiàn)有的涂布工藝，按5%的負載量， 涂布到纖維素紙上，在85°C在線干燥，將此纖維素紙作為成形紙和絲束制備成嘴棒，卷接成 卷煙，該嘴棒對焦油、CO、苯并[a]芘去除率分別為0、1.8%、40.6%。實施例5 取1-乙基(三乙氧基硅基)-3-甲基咪唑的碘鹽，加入FeCl3攪拌，于干箱中攪拌 24h。以乙醇為溶劑，配成質量分數為20%的溶液，利用現(xiàn)有的涂布工藝，按2%的負載量， 涂布到纖維素紙上，在85°C在線干燥，將此纖維素紙作為成形紙和絲束制備成嘴棒，卷接成 卷煙，該嘴棒對焦油、CO、苯并[a]芘去除率分別為0.5%、2%、21.4%。實施例6 取1-乙基(三乙氧基硅基)-3-甲基咪唑的碘鹽，加入FeCl3攪拌，于干箱中攪 拌24h。按0. 5%的負載量將其緩慢滴加到纖維素紙上，過量的離子液體用二氯甲烷在索 氏提取器中進行抽提，抽提后的催化劑常溫下真空干燥24小時，在惰性氣氛中保存。禾Ij用 現(xiàn)有的涂布工藝，按0. 2 %的負載量，涂布到纖維素紙上，在85°C在線干燥，將此纖維素紙 作為成形紙和絲束制備成嘴棒，卷接成卷煙，該嘴棒對焦油、C0、苯并[a]芘去除率分別為 0. 5%,2%U1. 0%。實施例7 將制備的1-乙基(三甲氧基硅基)-3-甲基咪唑添加到以乙醇為溶劑，配成質量 分數為20 %的溶液，利用現(xiàn)有的涂布工藝，按5 %的負載量，涂布到纖維素紙上，在85°C在 線干燥，將此纖維素紙作為成形紙和絲束制備成嘴棒，卷接成卷煙，該嘴棒對焦油、C0、苯并 [a]芘去除率分別為7. 5%、0、38. 2%。實施例8 將制備的1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸鹽以乙醇為溶劑，配成質量分數為20%的 溶液，利用現(xiàn)有的涂布工藝，按5%的負載量，涂布到纖維素紙上，在85°C在線干燥，將此纖 維素紙作為成形紙和絲束制備成嘴棒，卷接成卷煙，該復合棒對焦油、C0、苯并[a]芘去除
5率分別為 8. 5%,0,41. 7%。實施例9 將制備的1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸鹽以水為溶劑，配成質量分數為20%的溶 液，利用現(xiàn)有的涂布工藝，按0. 5%的負載量，涂布到纖維素紙上，在85°C在線干燥，將此纖 維素紙作為成形紙和絲束制備成嘴棒，卷接成卷煙，該嘴棒對焦油、CO、苯并[a]芘去除率 分別為 0、0、11. 9%。實施例10 將制備的氯化三乙胺/FeCl3添加到以乙醇為溶劑，配成質量分數為20%的溶液， 利用現(xiàn)有的涂布工藝，按5 %的負載量，涂布到纖維素紙上，在85°C在線干燥，將此纖維素 紙作為成形紙和絲束制備成嘴棒，卷接成卷煙，該嘴棒對焦油、CO、苯并[a]芘去除率分別 為 4. 5%,0,43. 1%ο
權利要求
1.一種降低卷煙煙氣中苯并[a]芘含量的纖維素紙，其特征在于，所述的纖維素紙 上負載有離子液體，其中離子液體由有機陽離子和無機陰離子組成有機陽離子為烷基取 代的咪唑離子、烷基季銨離子中的一種；無機陰離子為Cl—、Br—、S042—、P043—、N03-、A1C14_、 [PF6] \ [BF4] \ FeCl；中的一種或者幾種。
2.根據權利要求1所述的纖維素紙，其特征在于所述烷基取代的咪唑離子、烷基季銨 離子中的烷基取代基或烷基為1、2、3、4、5、6碳烷基中的一種。
3.根據權利要求1所述纖維素紙，其特征在于加入偶聯(lián)基團對離子液體的陽離子進 行修飾。
4.根據權利要求3的纖維素紙，其特征在于所述的偶聯(lián)基團為三乙氧基硅基或三甲氧基硅烷。
5.根據權利要求1-4任一項所述的纖維素紙，其特征在于離子液體占纖維素紙質量 的 0. 2% 5%。
6.權利要求1所述降低卷煙煙氣中苯并[a]芘含量的纖維素紙的制備方法，其特征在 于以乙醇或者水為溶劑，加入離子液體配成溶液，在常溫下將離子液體溶液涂敷于纖維素 紙表面，干燥。
7.根據權利要求6所述的方法，其特征在于，離子液體溶液的質量百分比濃度為5%到 20%。
8.根據權利要求6所述的方法，其特征在于，在70°C_105°C下干燥。
9.根據權利要求6所述的方法，其特征在于對離子液體的陽離子進行修飾，加入偶聯(lián) 基團，偶聯(lián)基團與纖維素紙表面基團反應而將離子液體固定于纖維素紙表面。
10.根據權利要求9所述的方法，其特征在于所述的偶聯(lián)基團為三乙氧基硅烷或三甲氧基硅烷。
11.權利要求1-4任一項所述的纖維素紙的應用，其特征在于，將所述的纖維素紙應用 作為降低卷煙煙氣中苯并[a]芘含量的卷煙嘴棒的成形紙。
12.權利要求5所述的纖維素紙的應用，其特征在于，將所述的纖維素紙應用作為降低 卷煙煙氣中苯并[a]芘含量的卷煙嘴棒的成形紙。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種降低卷煙煙氣中苯并[a]芘含量的纖維素紙，所述的纖維素紙負載有離子液體，將其應用到醋酸纖維濾嘴中，能顯著選擇性降低卷煙煙氣中苯并[a]芘含量，在減少對吸煙者造成的危害同時不影響卷煙口感。本發(fā)明的添加物制備技術簡單，添加方便且適合于工業(yè)化生產的要求。
文檔編號D21H23/22GK102002888SQ201010283
公開日2011年4月6日 申請日期2010年9月16日 優(yōu)先權日2010年9月16日
發(fā)明者劉建福, 劉琦, 李克, 秦亮生, 謝國勇, 趙立紅, 郭小義, 金勇 , 銀董紅, 陳潛 申請人:湖南中煙工業(yè)有限責任公司