CN111358051A - 包含具有CO特异吸附能力的亚铜离子基MOFs-凝胶材料的凝胶线复合滤棒 - Google Patents
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Abstract
本发明属于卷烟辅料技术领域,涉及复合滤棒,尤其涉及包含具有CO特异吸附能力的亚铜离子基MOFs‑凝胶材料的凝胶线复合滤棒,以成型纸包裹烟用丝束成型为滤棒,在烟用丝束中间设有一道复合凝胶,待凝固后于滤棒中心形成凝胶线,所述复合凝胶是将相变凝胶加热融化后,缓慢撒入目数在120目以上的超细亚铜离子基MOFs,搅拌均匀而成,滤棒的直径在4.5~9.5mm之间,长度在45~160mm之间。本发明所公开的复合滤棒,制备工艺简单,所制得的复合滤棒能高效吸附烟气中的CO,显著降低进入口腔的烟气中CO的含量,吸附率可达15%以上。由于亚铜离子基MOFs‑凝胶复合材料中相变凝胶的热敏感性能,能显著降低烟气温度,对吸味感官影响不大,具有明显减害效果。
Description
技术领域
本发明属于卷烟辅料技术领域,涉及复合滤棒,尤其涉及包含具有CO特异吸附能力的亚铜离子基MOFs-凝胶材料的凝胶线复合滤棒。
背景技术
传统卷烟点燃后,烟丝因不完全燃烧,持续释放烟气;加热不燃烧烟草制品,利用高温炙烤烟弹,使烟气释放,这都是烟气中CO产生的主要方式,CO吸入过量,对人体是有害的。
卷烟行业常见的吸附CO方式,主要有过滤嘴的物理截留和功能颗粒的吸附。物理截留是在烟气通过过滤嘴时,CO在过滤嘴内部流动,在其运动过程中不断与滤嘴丝束碰撞,从而被截留;功能颗粒吸附,所用颗粒多为多孔颗粒,其具有内部孔道多、比表面积大、吸附能力强的特性,当CO在内部孔道流动时,由于运动路径过长,动能被消耗殆尽,滞留在功能颗粒内部,从而被吸附,不被吸入口腔。
上述两种方法都存在弊端:物理截留法的截留效率低,因CO是小分子,而过滤嘴中的丝束纤维之间形成的空隙较大,CO可以从空隙中穿过,无法被截留;功能颗粒其吸附不具有选择性,在吸附CO的同时,也将绝大多数的烟气物质予以吸附,降低了烟气品质,影响抽吸口感。
发明内容
针对上述现有技术中存在的不足,本发明的目的是公开了包含具有CO特异吸附能力的亚铜离子基MOFs凝胶材料的凝胶线复合滤棒。
一种包含具有CO特异吸附能力的亚铜离子基MOFs凝胶材料的凝胶线复合滤棒,以成型纸包裹烟用丝束成型为滤棒,在烟用丝束中间设有一道复合凝胶,待凝固后于滤棒中心形成凝胶线,所述复合凝胶是将相变凝胶加热融化后,缓慢撒入目数在120目以上的超细亚铜离子基MOFs,搅拌均匀而成,滤棒的直径在4.5~9.5mm之间,长度在45~160mm之间。
本发明较优公开例中,在滤棒直径小于等于5.5mm的细支滤棒中,所述复合凝胶添加量在0.1~1.2mg/mm之间。
本发明较优公开例中,在滤棒直径大于5.5mm且小于等于7.0mm的中支滤棒中,所述复合凝胶添加量在0.1~2.5mg/mm之间。
本发明较优公开例中,在滤棒直径大于7mm粗支滤棒中,所述复合凝胶添加量在0.1~5mg/mm之间。
本发明较优公开例中,所述烟用丝束为醋酸纤维素或聚丙烯丝束。
本发明还可将所述凝胶线复合滤棒与非颗粒类滤棒进行复合。
进一步的,所述滤棒1为凝胶线滤棒,滤棒2为非颗粒类滤棒。
进一步的,复合结构为滤棒1+滤棒2,其中滤棒1长度5~30mm,滤棒2的长度5~30mm。
本发明所公开的具有CO特异吸附的亚铜离子基MOFs-凝胶材料,由亚铜离子基MOFs材料和相变凝胶按照质量比为30~60:60~100混合而成,其中,所述亚铜离子基MOFs为网状金属有机物骨架材料,即Cu(I)-MOFs;所述相变凝胶由相变凝脂、固化剂和润滑剂组成,按质量比相变凝脂:固化剂:润滑剂为70~90:15~30:10~15。
本发明较优公开例中,所述相变凝胶按照质量比相变凝脂:固化剂:润滑剂为90:15:10组成。
本发明较优公开例中,所述相变凝脂包括但不限于聚乙二醇(PEG)、明胶、石蜡-石墨复合物、硬脂酸-膨润土纳米混合物中的一种或多种。
本发明较优公开例中,所述相变凝脂为分子量为4000和6000的聚乙二醇(PEG),PEG-4000:PEG-6000质量比为6~9:1~4。
进一步的,所述相变凝脂按照PEG-4000:PEG-6000质量比为8:2。
本发明较优公开例中,所述固化剂包括但不限于单硬脂酸甘油酯、三硬脂酸甘油酯中的一种或多种。
进一步的,所述固化剂为单硬脂酸甘油酯。
本发明较优公开例中,所述润滑剂包括但不限于氢化植物油、丙二醇、蜂蜡、棕榈蜡中的一种或多种。
本发明较优公开例中,所述润滑剂为氢化植物油和蜂蜡,氢化植物油:蜂蜡质量比为1~3:7~9。
进一步的,所述润滑剂为氢化植物油和蜂蜡,氢化植物油:蜂蜡质量为2:8。
本发明所公开的复合材料,软化温度在45~55℃之间;当温度超过55℃时,复合材料开始融化;当温度超过65℃时,复合材料完全融化,亚铜离子(Cu+)基MOFs材料完全暴露在烟气中。
本发明对CO吸附率的定义为:
有益效果
本发明所公开的复合滤棒,制备工艺简单,无需对现有滤棒成型设备进行改造,所制得的复合滤棒能高效吸附烟气中的CO,显著降低进入口腔的烟气中CO的含量,吸附率可达15%以上。由于亚铜离子基MOFs-凝胶复合材料中相变凝胶的热敏感性能,能显著降低烟气温度,对吸味感官影响不大,具有明显减害效果。
附图说明
图1.包含具有CO特异吸附能力的亚铜离子基MOFs凝胶材料的凝胶线滤棒;
图2.包含具有CO特异吸附能力的亚铜离子基MOFs凝胶材料的凝胶线二元复合滤棒;
图3.包含具有CO特异吸附能力的亚铜离子基MOFs凝胶材料的凝胶线醋纤二元复合滤棒;
图4.包含具有CO特异吸附能力的亚铜离子基MOFs凝胶材料的凝胶线胶囊二元复合滤棒;
图5.包含具有CO特异吸附能力的亚铜离子基MOFs凝胶材料的凝胶线空管二元复合滤棒;
图6.包含具有CO特异吸附能力的亚铜离子基MOFs凝胶材料的凝胶线芯线二元复合滤棒;
其中,各部件分别为:1、成型纸;2、凝胶线;3、滤棒1;4、滤棒2;5、滤棒3;
6、滤棒4;7、滤棒5;8、滤棒6。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进行详细说明,以使本领域技术人员更好地理解本发明,但本发明并不局限于以下实施例。
实施例1
一种包含具有CO特异吸附能力的亚铜离子基MOFs凝胶材料的凝胶线复合滤棒,以成型纸1包裹烟用丝束成型为滤棒,在烟用丝束中间设有一道复合凝胶,待凝固后在滤棒中心形成凝胶线2,复合凝胶是将相变凝胶加热融化后,缓慢撒入目数在120目以上的超细亚铜离子基MOFs,搅拌均匀而成,滤棒的直径4.8mm,长度在90mm。
当烟气经过时,相变凝胶融化,亚铜离子基MOFs材料暴露在烟气中,利用烟气所携带的热量,完成CO的吸附。
以相同步骤,制得与本实施例相同结构的普通醋纤滤棒作为对照样1。
实施例2
一种包含具有CO特异吸附能力的亚铜离子基MOFs凝胶材料的凝胶线复合滤棒,以成型纸1包裹烟用丝束成型为滤棒,在烟用丝束中间设有一道复合凝胶,待凝固后在滤棒中心形成凝胶线2,复合凝胶是将相变凝胶加热融化后,缓慢撒入目数在120目以上的超细亚铜离子基MOFs,搅拌均匀而成;再将亚铜离子基MOFs-凝胶复合材料滤棒(滤棒1)与醋纤滤棒(滤棒3)复合制成凝胶复合材料醋纤二元复合滤棒(图3)。复合结构为15mm(凝胶棒)+15mm(醋纤滤棒),滤棒直径5.40mm。
当烟气经过时,相变凝胶融化,亚铜离子基MOFs材料暴露在烟气中,利用烟气所携带的热量,完成CO的吸附。
以相同步骤,制得与本实施例相同结构的普通醋纤滤棒作为对照样2。
实施例3
一种包含具有CO特异吸附能力的亚铜离子基MOFs凝胶材料的凝胶线复合滤棒,以成型纸1包裹烟用丝束成型为滤棒,在烟用丝束中间设有一道复合凝胶,待凝固后在滤棒中心形成凝胶线2,复合凝胶是将相变凝胶加热融化后,缓慢撒入目数在120目以上的超细亚铜离子基MOFs,搅拌均匀而成;再将亚铜离子基MOFs-凝胶复合材料滤棒(滤棒1)与胶囊滤棒(滤棒4)复合制成凝胶复合材料胶囊二元复合滤棒(图4)。复合结构为10mm(凝胶棒)+20mm(胶囊棒)。滤棒的直径6.30mm,长度30mm。
当烟气经过时,相变凝胶融化,亚铜离子基MOFs材料暴露在烟气中,利用烟气所携带的热量,完成CO的吸附。
以相同步骤,制得与本实施例相同结构的普通醋纤滤棒作为对照样3。
实施例4
一种包含具有CO特异吸附能力的亚铜离子基MOFs凝胶材料的凝胶线复合滤棒,以成型纸1包裹烟用丝束成型为滤棒,在烟用丝束中间设有一道复合凝胶,待凝固后在滤棒中心形成凝胶线2,复合凝胶是将相变凝胶加热融化后,缓慢撒入目数在120目以上的超细亚铜离子基MOFs,搅拌均匀而成;再将亚铜离子基MOFs-凝胶复合材料滤棒(滤棒1)与空管滤棒(滤棒5)复合制成凝胶复合材料空管二元复合滤棒(图5)。复合结构为30mm(凝胶棒)+28(空管棒)。滤棒的直径7.0mm,长度在58mm。
当烟气经过时,相变凝胶融化,亚铜离子基MOFs材料暴露在烟气中,利用烟气所携带的热量,完成CO的吸附。
以相同步骤,制得与本实施例相同结构的普通醋纤滤棒作为对照样4。
实施例5
一种包含具有CO特异吸附能力的亚铜离子基MOFs凝胶材料的凝胶线复合滤棒,以成型纸1包裹烟用丝束成型为滤棒,在烟用丝束中间设有一道复合凝胶,待凝固后在滤棒中心形成凝胶线2,复合凝胶是将相变凝胶加热融化后,缓慢撒入目数在120目以上的超细亚铜离子基MOFs,搅拌均匀而成;再将亚铜离子基MOFs-凝胶复合材料滤棒(滤棒1)与芯线滤棒(滤棒6)复合制成凝胶复合材料芯线二元复合滤棒(图6)。复合结构为10mm(凝胶棒)+25(芯线棒),滤棒的直径8.0mm,长度35mm。
当烟气经过时,相变凝胶融化,亚铜离子基MOFs材料暴露在烟气中,利用烟气所携带的热量,完成CO的吸附。
以相同步骤,制得与本实施例相同结构的普通醋纤滤棒作为对照样5。
将制得的样品及对照样放入自动吸烟机中,抽吸口数与烟气吸入量设置相同,测得烟气中CO的含量,测试检测如下表:
表1.CO吸附率
以上所述仅为本发明的实施例,并非因此限制本发明的专利范围,凡是利用本发明说明书所作的等效结构或等效流程变换,或直接或间接运用在其他相关的技术领域,均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (6)
1.一种包含具有CO特异吸附能力的亚铜离子基MOFs凝胶材料的凝胶线复合滤棒,以成型纸(1)包裹烟用丝束成型为滤棒,在烟用丝束中间设有一道复合凝胶,待凝固后于滤棒中心形成凝胶线(2),其特征在于:所述复合凝胶是将相变凝胶加热融化后,缓慢撒入目数在120目以上的超细亚铜离子基MOFs,搅拌均匀而成,滤棒的直径在4.5~9.5mm之间,长度在45~160mm之间。
2.根据权利要求1所述包含具有CO特异吸附能力的亚铜离子基MOFs凝胶材料的凝胶线复合滤棒,其特征在于:在滤棒直径小于等于5.5mm的细支滤棒中,所述复合凝胶添加量在0.1~1.2mg/mm之间。
3.根据权利要求1所述包含具有CO特异吸附能力的亚铜离子基MOFs凝胶材料的凝胶线复合滤棒,其特征在于:在滤棒直径大于5.5mm且小于等于7.0mm的中支滤棒中,所述复合凝胶添加量在0.1~2.5mg/mm之间。
4.根据权利要求1所述包含具有CO特异吸附能力的亚铜离子基MOFs凝胶材料的凝胶线复合滤棒,其特征在于:在滤棒直径大于7mm粗支滤棒中,所述复合凝胶添加量在0.1~5mg/mm之间。
5.根据权利要求1所述包含具有CO特异吸附能力的亚铜离子基MOFs凝胶材料的凝胶线复合滤棒,其特征在于:所述烟用丝束为醋酸纤维素或聚丙烯丝束。
6.一种如权利要求1-5任一所述凝胶线复合滤棒的应用,其特征在于:将其与非颗粒类滤棒进行复合。
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2020
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