随着卷烟降焦减害技术的发展,卷烟的降焦减害成为了时代话题。卷烟滤嘴棒,作为烟支重要组成部分之一,在卷烟减害降焦中发挥着重要作用。相对于应用最广泛的醋酸纤维滤嘴棒,纸质滤嘴棒表现出能够有效降低主流烟气中粒相物释放量的优势。同时,纸质滤嘴棒通常以木浆纤维为原料,是用于卷烟滤嘴最早、最便宜、最简单的材料,它的成本低、过滤效率高,特别是对烟气中粒相物质具有较好的过滤效率。本文基于纸质滤嘴棒的特性,结合目前卷烟滤嘴棒的研发潮流,系统性研究单元纸质滤嘴棒、二元纸质-醋酸纤维复合滤嘴棒的物理性能和其对卷烟主流烟气中部分有害物质的过滤特性。开展的具体工作如下:(1)制备了不同幅宽的单元纸质滤嘴棒,考察了纸质滤嘴棒纸幅宽对单元纸质滤嘴棒物理性能指标,和过滤特性的影响。结果表明:随着纸质滤嘴棒纸幅宽的增加,纸质滤嘴棒的压降和硬度逐渐增加。并且,当纸质滤嘴棒纸的幅宽超过245mm时,单元纸质滤嘴棒压降增加幅度逐渐降低。相对于单元醋酸纤维滤嘴棒,纸质滤嘴棒能有效降低卷烟主流烟气中焦油、烟碱、氨、苯并[a]芘的释放量,而对主流烟气中氢氰酸、羰基化合物和酚类的释放量没有明显影响。单元纸质滤嘴棒和单元醋酸纤维滤棒卷烟主流烟气中一氧化碳的释放量基本相当。(2)选用定量为35g/m2,幅宽为220mm的纸质滤嘴棒纸,制备了滤嘴棒长度为120mm、144mm的二元纸质-醋酸纤维复合滤嘴棒,并对比分析了其与二元复合醋酸纤维滤嘴棒对卷烟主流烟气中焦油和烟碱释放量的影响。结果表明:相对于二元复合醋酸纤维滤嘴棒,滤嘴棒长度为120mm和144mm的二元纸质-醋酸纤维复合滤嘴棒更易降低主流烟气中焦油和烟碱的释放量;滤嘴棒长度为120mm和144mm的二元纸质-醋酸纤维复合滤嘴棒卷烟主流烟气中烟碱和焦油释放量降低率的范围为:16.36%～30.33%、15.79%～21.21%和26.32%～32.47%、17.07%～27.59%。(3)分析检测了二元纸质-醋酸纤维复合滤嘴棒卷烟和二元复合醋酸纤维滤嘴棒卷烟主流烟气中七项指标化合物的释放量。结果表明:相对于二元复合醋酸纤维滤嘴棒,二元纸质-醋酸纤维复合滤嘴棒能有效降低卷烟主流烟气中氨和苯并[a]芘的释放量,其释放量降低率的范围为5.02%～19.69%,17.14%～23.96%;而二元纸质-醋酸纤维复合滤嘴棒能对苯酚、巴豆醛、氢氰酸的释放量没有明显影响,两种滤棒卷烟主流烟气中NNK和一氧化碳的释放量基本相当。(4)针对纸质滤嘴棒的物理特性和过滤特点,制备了涂布有不同比例的活性炭和壳聚糖二元纸质-醋酸纤维复合滤嘴棒,并分析检测了其对卷烟主流烟气中焦油、烟碱和一氧化碳释放量的影响。结果显示:相对于涂布壳聚糖的二元纸质-醋酸纤维复合滤嘴棒,涂布有活性炭的二元纸质-醋酸纤维复合滤嘴棒能够有效地降低中焦油、烟碱的释放量。两类滤嘴棒卷烟主流烟气中一氧化碳的释放量基本相等。(5)对比分析了涂布有活性炭与壳聚糖的二元纸质-醋酸纤维复合滤嘴棒卷烟主流烟气中,部分有害物质的释放情况。结果显示:相对于涂布有活性炭的二元纸质-醋酸纤维复合滤嘴棒,涂布有壳聚糖的二元纸质-醋酸纤维复合滤嘴棒对烟气中羰基化合物、氨等有害物质表现出选择吸附性,而对主流烟气酚类、苯并[a]芘等有害物质的释放量没有明显影响。二元纸质-醋酸纤维复合滤嘴棒中涂布了活性炭和壳聚糖,分别对主流烟气中小分子量的中性成分和小分子量的弱极性成分的释放量有较明显的影响。(6)基于涂布活性炭和壳聚糖制备的二元纸质-醋酸纤维复合滤嘴棒,对主流烟气中有害物质的过滤特性,对其进一步优化,采用二次回归正交组合设计活性炭和壳聚糖的涂布方案,并对结果进行回归分析。结果表明:涂布有活性炭/壳聚糖的二元纸质-醋酸纤维复合滤嘴棒卷烟主流烟气中焦油释放量降低率的范围为:2.46%～26.23%,烟碱释放量降低率的范围为:4.67%～26.17%;此种滤嘴棒也能显著降低主流烟气中羰基化合物、酚类、氢氰酸、苯并[a]芘和半挥发与挥发性化合物等有害物质的释放量。显著地降低了卷烟烟气的危害性。因此,相对于对照样,涂布活性炭/壳聚糖明显提高了二元纸质-醋酸纤维复合滤嘴棒的过滤性能,并使其具有一定选择降害能力。(7)利用扫描电镜和氮气吸附法考察了纸质滤嘴棒纸、涂布有活性炭/壳聚糖的纸质滤嘴棒纸和醋酸纤维丝束的表面结构和孔隙结构。结果如下:涂布有活性炭/壳聚糖的纸质滤嘴棒纸的孔径主要分布于≤100nm的范围内;纸质滤嘴棒纸的孔径大小为≤50nm,同时也有一些60-100nm的大孔;向纸质滤嘴棒纸上涂布活性炭/壳聚糖吸附材料增加了纸质滤材中的微孔数量和体积。醋酸纤维丝束中没有明显的孔结构。