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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