植酸基多孔保润材料的制备及其在烟草保润性能方面的应用

doi:10.19894/j.issn.1000-0518.230183

摘要/Abstract

摘要：

烟草传统保润剂多数为多羟基物质，依据其极性基团与水分子的氢键作用来维持烟草的含水率，植酸含有大量的羟基基团，理论上可作为烟草保润剂使用，然而，在实际应用过程中，聚糖分子颗粒内部会形成多重氢键作用，柔性链之间紧密堆积，导致水分子无法进入保润剂颗粒内部，严重地影响了保润剂的吸水容量和储水能力（羟基基团使用率＜20%）。为了将植酸分子柱撑，破坏其氢键链接形成的紧密堆积结构。本文采用苯甲酸作为单元，使其与植酸分子发生羧酸酐共聚反应，制备了植酸基多孔保润材料。该材料具有较高的稳定性，能够稳定到200 ℃以上；材料通过植酸分子形成的二维层状结构，由80~150 nm的颗粒堆积而成；其比表面积对比原始的植酸分子提升了近18倍；由于苯甲酸分子与植酸分子发生聚合之后，破坏了植酸酸分子之间原先的紧密堆积结构，其水气吸附量对比植酸分子提升了3.1倍。在25 ℃、30% RH条件下，添加植酸多孔保润材料的烟丝72 h平衡含水率较传统保润剂提升27.92%。

关键词: 植酸, 多孔材料, 保润, 烟草

Abstract:

Phytic acid which contains a large number of hydroxyl groups is commonly used as the tobacco wetting agent， however， multiple hydrogen bonding inside the polysaccharide molecule particles results in a dense structure， which seriously affects the water absorption capacity and water storage capacity of the wetting agent. In order to break the tightly packed structure， benzoic acid is copolymerized with phytate molecules to prepare phytate-based porous humectant materials. Nitrogen adsorption experiments show that the specific surface area of the phytate based porous humectant material is increased by a factor of 18 compared to the original phytate molecules； water gas adsorption experiments show that the water gas adsorption capacity is increased by a factor of 3.1 compared to the phytate molecules due to the polymerisation of benzoic acid with phytate， which destroys the original tightly packed structure between the phytate molecules. At 25 ℃ and 30% RH， the 72 h equilibrium moisture content of tobacco with the phytate based porous humectant material was improved by 27.92% compared with that of conventional humectant.

Key words: Phytic acid, Porous material, Moisturizing, Tobacco

中图分类号:

O647.3

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图/表 7

图1 植酸基多孔保润材料的制备及水分子吸附示意图

Fig.1 Schematic diagram of the preparation of phytanic acid-based porous humectant materials

图2 植酸基多孔保润材料和植酸的FT-IR（A）和1H NMR谱图（B）

Fig.2 FT-IR （A） and 1H NMR （B） spectra of phytanic acid and phytanic acid-based porous humectant materials

图3 植酸基多孔保润材料的热重分析曲线

Fig.3 Thermogravimetric analysis curves of phytanic acid-based porous humectant materials

图4 植酸基多孔保润材料的SEM图像（A）和X射线衍射曲线（B）

Fig.4 SEM images （A） and X-ray diffraction curves （B） of phytanic acid-based porous humectant materials

图5 植酸和植酸基多孔保润材料的N2吸附曲线图（A）和孔分布曲线图（B）

Fig.5 N2 adsorption isotherms （A） and pore size distribution （B） for phytanic acid and phytanic acid-based porous humectant materials

图6 植酸和植酸基多孔保润材料的水气吸附曲线图

Fig.6 Water adsorption curves for phytanic acid and phytanic acid-based porous humectant

表1 喷洒不同保润剂的烟丝平衡含水率变化（%）

Table 1 The trend of equilibrium moisture content of tobacco sprayed with different humectant （%）

Time/h	0	6	24	48	72
Phytic acid-based porous humectant	14.51	9.67	8.35	8.17	8.43
Propylene glycol	13.50	7.82	6.82	6.57	6.59
Water content change ratio compared with propylene glycol	7.48	23.65	22.43	24.35	27.92

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