一种分子印迹纳米纤维复合纸及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种分子印迹纳米纤维复合纸及其制备方法和应用，其中，制备方法包括以下步骤：(1)在苯乙烯和功能单体的聚合反应体系中，加入模板分子烟酰胺，聚合后除去模板分子烟酰胺，得到具有交联结构的分子印迹微球，所述功能单体为丙烯酸或者甲基丙烯酸；(2)采用纸质基材，对含有分子印迹微球的纺丝液进行静电纺丝，得到所述的分子印迹纳米纤维复合纸。本发明专利技术公开的分子印迹纳米纤维复合纸制备的卷烟滤棒能够有效地降低卷烟主流烟气中NNK的释放量，与同规格的市售卷烟滤棒相比，可使主流烟气中NNK降低13～28％。

【技术实现步骤摘要】
一种分子印迹纳米纤维复合纸及其制备方法和应用
本专利技术涉及卷烟
，具体涉及一种分子印迹纳米纤维复合纸及其制备方法和应用。
技术介绍
卷烟烟气中含有多种有害成分，如一氧化碳、氰化氢、4-甲基亚硝胺基-1-(3-吡啶基)-1-丁酮(NNK)、氨、苯并[α]芘、苯酚、巴豆醛等，其中，NNK是尼古丁亚硝基化或微量烟碱亚硝基化形成的，是烟草特有亚硝胺(TSNA)中重要的一种，有报道指NNK及其尿中的代谢产物具有特异的致肺癌性。因此，降低卷烟烟气中的NNK的释放量是卷烟减害降焦的重要目标之一。与卷烟烟气中其他成分不同，NNK是烟叶(特别是晾晒烟)和烟气中共同存在的成分，选择性地降低NNK是烟草行业面临的重要难题之一。现有技术中，通过在滤棒中添加某些吸附剂来选择性降低NNK的释放量，例如，公开号为CN102715654的专利技术专利文献将一种原卟啉衍生物悬浮液直接喷涂到茶末上，然后在滤棒成型时将该茶末添加到丝束滤棒中。又如，公开号为CN103948168的专利技术专利文献则通过制备包含硅胶颗粒段的复合滤棒来选择性降低极性有害物质。分子印迹技术可以制备具有高度选择性的吸附材料，例如，公开号为CN103601855的专利技术专利文献公开了一种对烟草特有亚硝胺具有特异性吸附功能的分子印迹单分散微球及其制备和应用，以烟酰胺为模板分子合成了分子印迹单分散微球，能有效降低卷烟中的毒害成分。静电纺丝技术可以简单高效地制备具有高比表面积的纳米纤维，能够显著增加识别位点的数量并提高识别位点的可接近性，从而增强吸附性能。例如，公开号为CN101185853的专利技术专利文献公开了一种磺酰脲类除草剂分子印迹超细纤维膜的制备方法与应用，结合分子印迹技术的特异识别性能与纳米纤维的高比表面积可以选择性去除目标分子并大幅度提高吸附容量。但是，分子印迹技术的重要基础在于印迹分子与吸附材料之间的相互作用以及去除印迹分子后空腔和识别位点的保持。目前还没有将分子印迹纳米纤维与卷烟纸有效复合的方法，更没有可供实际生产应用的技术和工艺。
技术实现思路
本专利技术提供了一种分子印迹纳米纤维复合纸的制备方法，将含有烟酰胺印迹位点的纳米纤维与纸质基材复合，提高纳米纤维与纸质基材的界面结合强度，制备方法简单，适于连续生产。一种分子印迹纳米纤维复合纸的制备方法，包括以下步骤：(1)在苯乙烯和功能单体的聚合反应体系中，加入模板分子烟酰胺，聚合后除去模板分子烟酰胺，得到具有交联结构的分子印迹微球，所述功能单体为丙烯酸或者甲基丙烯酸；(2)采用纸质基材，对含有分子印迹微球的纺丝液进行静电纺丝，得到所述的分子印迹纳米纤维复合纸。本专利技术将含有烟酰胺印迹位点的分子印迹微球利用静电纺丝技术沉积在纸质基材表面，制备得到的分子印迹纳米纤维复合纸能够选择性地大幅降低卷烟主流烟气中NNK的释放量。步骤(1)中，聚合反应体系中含有交联剂、稳定剂、引发剂和溶剂，苯乙烯、功能单体、交联剂、稳定剂、引发剂、模板分子、溶剂的质量比为0.5～4：0.1～1：0.2～1.2：0.04～0.15：0.05～0.4：0.1～1：50。苯乙烯和功能单体(丙烯酸或者甲基丙烯酸)的聚合反应体系中所常用的交联剂、引发剂、稳定剂以及溶剂均可以采用，为了能够将模板分子烟酰胺很好地嵌入分子印迹微球中，以及获得理想的分子印迹微球尺寸，优选地，所述交联剂为二乙烯基苯(DVB)或二甲基丙烯酸乙二醇酯(EGDMA)。所述稳定剂为聚乙烯醇或聚乙烯基吡咯烷酮。所述引发剂为偶氮二异丁腈或过氧化二苯甲酰。所述溶剂为水。步骤(1)制备得到的分子印迹微球的直径为500～800nm，在此尺寸范围内，能够对NNK具有最高的吸附效率。作为优选，苯乙烯、功能单体、交联剂、稳定剂、引发剂、模板分子、溶剂的质量比为0.5～2：0.1～0.5：0.8～1.2：0.04～0.1：0.05～0.2：0.1～0.5：50。作为优选，步骤(1)中，聚合反应温度为70～90℃。聚合反应的时间为6～24h。聚合反应温度和聚合反应时间依据聚合反应体系的构成不同而不同，以得到交联结构的微球为准。聚合反应完毕后，进行离心分离，对所得的微球进行后处理，以除去烟酰胺，得到所述的分子印迹微球。后处理包括采用乙醇和乙酸交替进行洗涤，每次洗涤之后都进行离心分离操作，为了保证模板分子烟酰胺的完全去除，乙醇和乙酸的洗涤次数均不小于三次。步骤(2)中，含有分子印迹微球的纺丝液由分子印迹微球、聚乙烯醇和水组成，分子印迹微球和聚乙烯醇的质量比为0.01～0.4：1。本专利技术选用聚乙烯醇作为纺丝聚合物，能够显著提高纳米纤维与纸质基材的界面结合强度，使纳米纤维不容易从纸质基材上脱落，避免在卷烟滤嘴的制作过程中产生飘絮。本专利技术选用水作为纺丝液的溶剂，保证分子印迹微球中固定的分子印迹位点不受破坏，使最终获得的纳米纤维复合纸对NNK具有很好的选择性吸附作用。作为优选，聚乙烯醇和水的质量比为0.04～0.18：1。为了使静电纺丝能够顺利进行，进一步优选，分子印迹微球和聚乙烯醇的质量比为0.01～0.2：1。聚乙烯醇和水的质量比为0.04～0.18：0.5。本专利技术中纸质基材采用纤维素纸，采用无针头式静电纺丝技术制备纳米纤维，通过载液槽的往复移动使纺丝电极铁丝表面涂覆一薄层纺丝液，当施加电压超过临界值后，纺丝电极铁丝表面的纺丝液首先形成许许多多的泰勒锥，然后被拉伸成很多束射流，再经鞭动，形成纳米纤维。步骤(2)进行静电纺丝时，将纺丝液置于无针头式静电纺丝机的载液槽中，调节纺丝电极铁丝与纸质基材之间的距离(即接收距离)、纺丝电压以及纸质基材的卷绕速率，获得直径在100～800nm的纳米纤维。纳米纤维的直径指不含分子印迹微球部分的直径。作为优选，步骤(2)中，纺丝电压为10～50kV，接收距离为5～25cm，纸质基材的卷绕速率为50～400m/min。为了获得直径在100～400nm的纳米纤维，进一步优选，步骤(2)中，纺丝电压为35～50kV，接收距离为5～15cm，纸质基材的卷绕速率为50～150m/min。本专利技术采用无针头式静电纺丝技术，生产效率高，不会产生堵塞针头等问题，维护方便，封闭式的移动载液槽保证了纺丝液浓度的恒定，可以长时间稳定纺丝，有利于连续大规模生产。本专利技术还提供了一种利用所述的制备方法得到的分子印迹纳米纤维复合纸，所述分子印迹纳米纤维复合纸包括纸质基材以及沉积在纸质基材表面的纳米纤维，所述纳米纤维的直径为100～800nm。纸质基材上沉积适量的纳米纤维，以获得最佳的NNK去除效果，优选地，每平方米纸质基材的表面沉积的纳米纤维的质量为0.2～8g。进一步优选，每平方米纸质基材的表面沉积的纳米纤维的质量为0.2～4g。本专利技术提供的分子印迹纳米纤维复合纸具有印迹位点和高比表面积，对卷烟烟气中的NNK具有很好的选择性吸附作用。本专利技术还提供了一种卷烟滤棒，由所述的分子印迹纳米纤维复合纸制备而成。本专利技术提供的卷烟滤棒能够有效地降低卷烟主流烟气中NNK的释放量，与同规格的市售卷烟滤棒相比，可使主流烟气中NNK降低13～28％。具体实施方式通过以下实施例对本专利技术做更详细的描述，但所述实施例不构成对本专利技术的限制。实施例1将苯乙烯、甲基丙烯酸、DVB、聚乙烯醇、偶氮二异丁腈、烟酰胺和水按质量比2：0.5：0.9：0本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种分子印迹纳米纤维复合纸的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)在苯乙烯和功能单体的聚合反应体系中，加入模板分子烟酰胺，聚合后除去模板分子烟酰胺，得到具有交联结构的分子印迹微球，所述功能单体为丙烯酸或者甲基丙烯酸；(2)采用纸质基材，对含有分子印迹微球的纺丝液进行静电纺丝，得到所述的分子印迹纳米纤维复合纸。

【技术特征摘要】
1.一种分子印迹纳米纤维复合纸的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)在苯乙烯和功能单体的聚合反应体系中，加入模板分子烟酰胺，聚合后除去模板分子烟酰胺，得到具有交联结构的分子印迹微球，所述功能单体为丙烯酸或者甲基丙烯酸；(2)采用纸质基材，对含有分子印迹微球的纺丝液进行静电纺丝，得到所述的分子印迹纳米纤维复合纸；含有分子印迹微球的纺丝液由分子印迹微球、聚乙烯醇和水组成，分子印迹微球和聚乙烯醇的质量比为0.01～0.4：1；聚乙烯醇和水的质量比为0.04～0.18：1。2.如权利要求1所述的分子印迹纳米纤维复合纸的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，聚合反应体系中含有交联剂、稳定剂、引发剂和溶剂，苯乙烯、功能单体、交联剂、稳定剂、引发剂、模板分子、溶剂的质量比为0.5～4：0.1～1：0.2～1.2：0.04～0.15：0.05～0.4：0.1～1：50。3.如权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：储国海，周国俊，徐志康，李霞，朱强，万灵书，杜芳琪，汤德芳，徐建，王高合，
申请(专利权)人：浙江中烟工业有限责任公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33