專利名稱：聚甲基丙烯酸縮水甘油酯互通多孔材料的制備方法和應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種選擇性降低卷煙主流煙氣中苯酚釋放量的聚甲基丙烯酸縮水甘 油酯互通多孔材料的制備方法和應(yīng)用。將該材料應(yīng)用于卷煙濾棒，能夠有效降低主流煙氣 中苯酚釋放量，同時(shí)對(duì)卷煙的吸食品質(zhì)不產(chǎn)生負(fù)面影響。
背景技術(shù)：
卷煙煙氣中的揮發(fā)性酚類化合物主要是在卷煙燃燒過(guò)程中產(chǎn)生的，苯酚是影響卷 煙主流煙氣危害性最主要的有害成分之一。因此，降低卷煙煙氣中的苯酚含量對(duì)于降低卷 煙危害性具有重要意義。對(duì)于如何降低卷煙煙氣中的苯酚，國(guó)內(nèi)外也開(kāi)展了許多相關(guān)研究。王宏偉等(安 徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2009(10) 4371-4372.)研究了殼聚糖-Fe2+絡(luò)合物對(duì)煙氣有害成分的吸附作 用，表明其對(duì)煙氣水分、苯酚和HCN均有較強(qiáng)的吸附作用。CN 101531779專利中研究了一種 大孔微孔雜化淀粉顆粒，將其添加于卷煙濾嘴的濾芯中，制成二元或三元復(fù)合濾嘴，能有效 降低煙氣中的焦油、苯酚、氫氰酸和一氧化碳遞送量。CN101015394A專利中以擴(kuò)孔的普通活 性碳纖維為載體，通過(guò)擴(kuò)孔、浸漬法將不同量的硝酸鋁或硝酸鐵或兩者混合分散在載體上， 再經(jīng)過(guò)焙燒制備得到不同負(fù)載量Al203、Fe203、Al203-Fe203的改性活性炭纖維，將其制備成復(fù) 合濾嘴，可降低煙氣中的焦油、苯酚、鄰苯二酚、對(duì)苯二酚、間苯二酚、對(duì)-間甲酚和鄰甲酚 等。CN 101664228A中選用深腔杯芳烴化合物作為添加材料，利用杯芳烴化合物的分子識(shí)別 作用和空腔尺寸選擇效應(yīng)，可同時(shí)選擇性降低卷煙煙氣中的苯并[a]芘和苯酚釋放量。CN 101433818A專利中發(fā)明了一種用于吸附卷煙主流煙氣中焦油、苯酚、煙草特有亞硝胺等的 介孔新材料。介孔材料是具有3維網(wǎng)狀微觀結(jié)構(gòu)、獨(dú)石形貌的介孔分子篩如SBA-15，或者 是鍍飾有“液膜”或經(jīng)過(guò)金屬氧化物如氧化鋯改性的三維網(wǎng)狀微觀結(jié)構(gòu)、獨(dú)石形貌的SBA-15 介孔分子篩材料。美國(guó)專利(US6779529)公布了一種由纖維濾嘴段、選擇吸附劑段以及一 個(gè)一般吸附劑段相互同軸串接構(gòu)成的卷煙濾嘴，其選擇吸附劑段是酚醛樹(shù)脂基體經(jīng)伯胺和 仲胺功能化后形成，該濾嘴可以從煙氣中去除一些特定的成分如苯酚等。綜上所述，國(guó)內(nèi)外在降低卷煙煙氣中苯酚釋放量方面進(jìn)行了一些探索和研究，但 這些技術(shù)對(duì)卷煙煙氣中苯酚的選擇性吸附能力較差，同時(shí)材料制備過(guò)程復(fù)雜、成本較高，均 未得到廣泛應(yīng)用。聚合物互通多孔材料是通過(guò)高內(nèi)相乳液法得到的一種具有特殊孔結(jié)構(gòu)的材料。其 中分散相模板可形成幾個(gè)微米至幾十微米的“泡孔”，兩個(gè)泡孔之間形成微米級(jí)的窗孔，如 果在連續(xù)相單體中添加致孔劑可在泡孔壁上形成納米級(jí)的“毛孔”，毛孔的存在使材料的比 表面積大幅度增加。環(huán)氧類化合物中的環(huán)氧單元具有的三元環(huán)結(jié)構(gòu)使各原子的軌道不能正面充分重 疊，而是以彎曲鍵相互連結(jié)，由于這種關(guān)系，分子中存在一種張力，極易與多種試劑發(fā)生開(kāi) 環(huán)反應(yīng)，因此其不僅可與酸等試劑反應(yīng)，而且反應(yīng)條件溫和、速度快。環(huán)氧類化合物與苯酚 反應(yīng)的方程式如圖1所示。
因此，帶有環(huán)氧功能基的PolyGMA互通多孔材料可選擇性降低煙氣中的苯酚釋放 量，目前還沒(méi)有關(guān)于這方面的研究報(bào)道和專利文獻(xiàn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)中所存在的不足之處而提供一種選擇性降低卷 煙主流煙氣中苯酚釋放量的聚甲基丙烯酸縮水甘油酯互通多孔材料的制備方法和應(yīng)用。本 發(fā)明通過(guò)甲基丙烯酸縮水甘油酯(GMA)的高內(nèi)相乳液聚合，得到一種具有環(huán)氧功能基團(tuán)的 PolyGMA。將該材料應(yīng)用于卷煙濾棒，能夠有效吸附煙氣中的有害物質(zhì)苯酚，而焦油釋放量 略有降低，同時(shí)對(duì)卷煙的吸食品質(zhì)不產(chǎn)生負(fù)面影響，從而達(dá)到選擇性降低卷煙煙氣中苯酚 釋放量的目的。本發(fā)明的目的可通過(guò)下述技術(shù)措施來(lái)實(shí)現(xiàn)
本發(fā)明聚甲基丙烯酸縮水甘油酯互通多孔材料的制備方法包括下述步驟
a、油相配置取Iml飛ml的甲基丙烯酸縮水甘油酯(GMA)、Iml飛ml的交聯(lián)劑、Iml 飛ml的致孔劑和0. 5g 2g乳化劑制備成油相；
b、水相配置，取40m廣56ml的水、0.5g 2g的無(wú)機(jī)鹽及0. 05g 0. 25g的作為引發(fā)劑的 硫酸鉀制備成水相；
c、在高速攪拌條件下，將步驟b所得到的水相緩慢加入步驟a所得到的油相中，使之形 成高內(nèi)相乳液，隨后將其放入50-60°C烘箱中，反應(yīng)24-48小時(shí)；將所得的固體產(chǎn)物，分別用 水和異丙醇分別抽提24小時(shí)，在真空烘箱中干燥中得到PolyGMA。本發(fā)明中所述的交聯(lián)劑為雙甲基丙烯酸乙二醇酯、三甲基丙烯酸三羥甲基丙烷酯 或丙三醇三(α -甲基丙烯酸)酯中的任意一種；所述致孔劑為甲苯或二甲苯；所述的乳化 劑為失水山梨醇單油酸酯(SPAN 80)或脫水山梨醇單硬脂酸酯聚氧乙烯醚(TWEEN 60)；所 述的無(wú)機(jī)鹽為氯化鈣或氯化鈉。本發(fā)明所述制備出的聚甲基丙烯酸縮水甘油酯互通多孔材料在卷煙濾嘴中的添 加量為 10-30mg/cig (支)。本發(fā)明材料具有如下優(yōu)點(diǎn)
1.由于本發(fā)明所制備的材料為含有環(huán)氧基的互通多孔材料，材料中含有微米級(jí)的孔， 并且這些孔是相通的，以利于煙氣在材料中的快速傳輸；且材料具備較高的比表面積，利于 煙氣與材料充分接觸。2.材料含有特殊的環(huán)氧功能基，可與煙氣中的有害物質(zhì)苯酚在溫和條件下快速發(fā) 生反應(yīng)，有利于提高對(duì)苯酚的吸附率。3.本發(fā)明所制備的材料能夠選擇性降低卷煙主流煙氣中苯酚釋放量，有效降低達(dá) 25%以上。4.本專利發(fā)明物對(duì)卷煙的吸食品質(zhì)無(wú)負(fù)面影響。


圖1為環(huán)氧類化合物與苯酚的反應(yīng)式。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明以下將結(jié)合實(shí)施例作進(jìn)一步說(shuō)明，但本發(fā)明的內(nèi)容并不限于此。實(shí)施例1
先配置油相取2ml的GMA、3ml的雙甲基丙烯酸乙二醇酯、5ml的甲苯、Ig的SPAN 80制備成油相；然后配置水相取56ml的水、0. 5g的氯化鈣及0. 15g的過(guò)硫酸鉀配制成 水相；之后在高速攪拌下，將水相緩慢加入油相中形成高內(nèi)相乳液，隨后將其放入50-60°C 烘箱中，反應(yīng)24小時(shí)；將所得的固體產(chǎn)物，分別用水和異丙醇分別抽提24小時(shí)，在真空烘箱 中干燥得到PolyGMA材料1。將PolyGMA材料1作為復(fù)合濾嘴添加材料使用，添加量為15mg/cig，以不添加任何 濾嘴改性材料的卷煙為對(duì)照樣品，按照標(biāo)準(zhǔn)抽吸條件在吸煙機(jī)上進(jìn)行卷煙抽吸試驗(yàn)，并按 照標(biāo)準(zhǔn)YC/T255-2008進(jìn)行苯酚釋放量的檢測(cè)。每個(gè)樣品平行樣三個(gè)，結(jié)果如表一所示。表一 PolyGMA材料1降低苯酚釋放量的結(jié)果
上述結(jié)果表明，本發(fā)明材料可以用于復(fù)合濾嘴卷煙的生產(chǎn)，材料可以選擇性降低卷煙 主流煙氣中苯酚釋放量26. 5%。此外，感官評(píng)價(jià)結(jié)果表明，該濾嘴添加材料對(duì)卷煙吸食品質(zhì) 無(wú)不良影響。實(shí)施例2
先配置油相，取2ml的GMA、3ml的三甲基丙烯酸三羥甲基丙烷酯、5ml甲苯、Ig的 SPAN 80制備成油相；然后配置水相取56ml的水、0. 5g的氯化鈣及0. 15g的過(guò)硫酸鉀 配制成水相；之后在高速攪拌下，將水相緩慢加入油相中形成高內(nèi)相乳液，隨后將其放入 50-60°C烘箱中，反應(yīng)24小時(shí)；將所得的固體產(chǎn)物，分別用水和異丙醇分別抽提24小時(shí)，在 真空烘箱中干燥得到PolyGMA材料2。將PolyGMA材料2作為復(fù)合濾嘴添加材料使用，添加量為15mg/cig (支)，以不添加 任何濾嘴改性材料的卷煙為對(duì)照樣品，按照標(biāo)準(zhǔn)抽吸條件在吸煙機(jī)上進(jìn)行卷煙抽吸試驗(yàn)，并 按照標(biāo)準(zhǔn)YC/T255-2008進(jìn)行苯酚釋放量的檢測(cè)。每個(gè)樣品平行樣三個(gè)，結(jié)果如表二所示。
表二 PolyGMA材料2降低苯酚釋放量的結(jié)果
權(quán)利要求
一種聚甲基丙烯酸縮水甘油酯互通多孔材料的制備方法，其特征在于所述方法包括下述步驟a、 油相配置取1ml ~5ml 的甲基丙烯酸縮水甘油酯、1ml ~5ml的交聯(lián)劑、1ml ~5ml的致孔劑和0.5 ~2g乳化劑制備成油相；b、水相配置，取40ml~ 56ml的水、0.5g~2g的無(wú)機(jī)鹽及 0.05g~0.25g的作為引發(fā)劑的硫酸鉀制備成水相；c、在高速攪拌條件下，將步驟b所得到的水相緩慢加入步驟a所得到的油相中，使之形成高內(nèi)相乳液，隨后將其放入50 60℃烘箱中，反應(yīng)24 48小時(shí)；將所得的固體產(chǎn)物，分別用水和異丙醇分別抽提24小時(shí)，在真空烘箱中干燥中得到PolyGMA。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于所述的交聯(lián)劑為雙甲基丙烯酸乙二 醇酯、三甲基丙烯酸三羥甲基丙烷酯或丙三醇三酯中的任意一種；所述致孔劑為甲苯或二 甲苯；所述的乳化劑為失水山梨醇單油酸酯或脫水山梨醇單硬脂酸酯聚氧乙烯醚。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于所述的無(wú)機(jī)鹽為氯化鈣或氯化鈉。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述制備出的聚甲基丙烯酸縮水甘油酯互通多孔材料在卷煙濾嘴 中的應(yīng)用，其特征在于所述聚甲基丙烯酸縮水甘油酯互通多孔材料在卷煙濾嘴中的添加 量為 10-30mg/cigo
全文摘要
一種聚甲基丙烯酸縮水甘油酯互通多孔材料的制備方法和應(yīng)用，其特征在于通過(guò)甲基丙烯酸縮水甘油酯(GMA)的高內(nèi)相乳液聚合，得到一種具有環(huán)氧功能基團(tuán)的聚甲基丙烯酸縮水甘油酯的互通多孔材料(PolyGMA)，這種材料能夠有效吸附煙氣中的有害物質(zhì)苯酚。將該材料以10-30mg/支添加于卷煙濾棒，能夠選擇性降低卷煙主流煙氣中苯酚釋放量25%以上，而焦油釋放量基本不變或略有降低，同時(shí)對(duì)卷煙的吸食品質(zhì)不產(chǎn)生負(fù)面影響，從而達(dá)到選擇性降低卷煙煙氣中苯酚釋放量的目的。
文檔編號(hào)C08F222/14GK101979418SQ20101057677
公開(kāi)日2011年2月23日 申請(qǐng)日期2010年12月7日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月7日
發(fā)明者劉惠民, 孫學(xué)輝, 彭斌, 楊松, 王宜鵬, 聶聰, 謝劍平, 趙樂(lè) 申請(qǐng)人:中國(guó)煙草總公司鄭州煙草研究院