CN108323805A - 一种均匀截流型改性复合滤嘴及其制备工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种均匀截流型改性复合滤嘴及其制备工艺，改性复合滤嘴包括水松纸和通过水松纸包裹固定的改性纤维束，改性纤维束是由复合三醋酸纤维素和聚乳酸纤维经过纺丝制备。本发明通过将壳聚糖氨基化后与三醋酸纤维进行交联制备成含有多氨基和多羟基的复合三醋酸纤维素，然后通过将复合三醋酸纤维素均匀混合在聚乳酸熔体中，通过熔融纺丝制备成均匀改性的多氨基和多羟基纤维束，通过氨基或羟基进行氢键结合或螯合作用或者发生离子电性吸引作用，进而可以提高对烟气中有害物质的吸附，由于氨基和羟基在纤维束中分散均匀，对于烟气可以实现均匀全方位截流，防止烟气溢出。
Description
技术领域
本发明属于领域，涉及一种均匀截流型改性复合滤嘴及其制备工艺。
背景技术
随着生活水平和生活质量的不断提高，吸烟与健康之间的矛盾日益突出，对卷烟安全性的要求越来越高，提高卷烟安全性，减低卷烟烟气中有害成分的释放量是国际卷烟技术的发展方向，也是发展中式卷烟的必然需求。卷烟中七种有害成分一氧化碳、氢氰酸、苯丙芘、苯酚、巴豆醛、氨和4-(甲基亚硝胺基)-4-(3-吡啶基)-1-丁酮(NNK)释放量可有效表征卷烟主流烟气生物危害性，有效降低七种有害成分是实现进一步减害降焦工作的技术关键。
壳聚糖由于具有大量的氨基和羟基被广泛的应用于滤棒的制备，现在大多通过将醋酸纤维滤棒在壳聚糖溶液中浸泡，实现壳聚糖负载在滤棒中，进而实现滤棒的高吸附性能，专利申请号为CN201410464317.0的发明专利公开了一种添加壳聚糖-氧化石墨烯材料的卷烟滤嘴，通过将壳聚糖与氧化石墨烯混合后刷涂在卷烟纸的两面，实现对烟气中有害物质的吸收，虽然壳聚糖固定在卷烟纸表面，但是烟气经过滤棒时无法实现有害物质的吸收；专利申请号为CN201210317378.5的发明专利公开了一种交联壳聚糖多孔微球在卷烟滤嘴中的应用，通过将交联壳聚糖多孔微球均匀的洒在丝束上实现吸附，由于交联壳聚糖微球在丝束上分布不均匀，使得滤嘴不能完全实现对烟气中有害物质的全方位截留吸附，造成大部分烟气从不含壳聚糖微球的丝束处穿过，进而不能达到很好的吸附作用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种均匀截流型改性复合滤嘴及其制备工艺，该滤嘴通过将壳聚糖氨基化后与三醋酸纤维进行交联制备成含有多氨基和多羟基的复合三醋酸纤维素，然后通过将复合三醋酸纤维素均匀混合在聚乳酸熔体中，通过熔融纺丝制备成均匀改性的多氨基和多羟基纤维束，通过氨基或羟基进行氢键结合或螯合作用或者发生离子电性吸引作用，进而可以提高对烟气中有害物质的吸附，由于氨基和羟基在纤维束中分散均匀，对于烟气可以实现均匀全方位截流，防止烟气溢出。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种均匀截流型改性复合滤嘴，包括水松纸和通过水松纸包裹固定的改性纤维束，改性纤维束是由复合三醋酸纤维素和聚乳酸纤维经过纺丝制备；
所述复合三醋酸纤维素的制备工艺如下：
(1)称取一定量的三醋酸纤维素溶于二氯甲烷溶剂中，然后升温至60℃后加入乙二胺，搅拌回流5-7h后进行旋蒸除去未反应的乙二胺，得到氨基化三醋酸纤维素，反应结构式为：
(2)将一定量质量分数为5％的乙酸溶液加入反应容器中，然后向其中加入壳聚糖，搅拌溶解后加入氨基化三醋酸纤维素，搅拌混合均匀，然后升温至90-110℃后向其中逐滴加入质量分数为25％的戊二醛，滴加完全后恒温搅拌反应5-7h后过滤、洗涤、烘干得到复合三醋酸纤维素，该复合三醋酸纤维素含有大量的氨基和羟基，通过氨基或羟基进行氢键结合或螯合作用或者发生离子电性吸引作用，进而可以提高对烟气中有害物质的吸附，反应结构式为：
步骤(1)中每克三醋酸纤维素中加入二氯甲烷10mL,加入乙二胺40-50mL；
步骤(2)中每克壳聚糖中加入乙酸溶液60mL,加入氨基化三醋酸纤维素0.73-0.78g，加入戊二醛的质量为5-7mL；
一种均匀截流型改性复合滤嘴的制备工艺，具体制备过程如下：
S1：取一定量的聚乳酸加热至190-195℃熔化得到聚乳酸液；
S2：将制备的复合三醋酸纤维素进行研磨后粉筛至粒径小于5目，然后加入到熔融的聚乳酸液搅拌混合均匀，然后冷却、切片，得到大小为1cm×1.5cm的切片；复合三醋酸纤维素中含有大量的氨基和羟基，复合三醋酸纤维素均匀混合在聚乳酸熔体中，混合均匀，然后冷却、切片，使得氨基和羟基均匀分散于切片中，进而使制备的改性纤维束中的多氨基和多羟基分散均匀，对于烟气可以实现均匀全方位截流，防止烟气溢出；
S3：将切片置于熔融纺丝机中进行纺丝，其中纺丝温度为210℃，纺丝速度为1200-1300m/min，得到改性纤维束；
S4：将改性纤维束通过滤棒成型机制备成滤棒，然后将水松纸包裹粘附在滤棒的外部，得到改性复合滤嘴。
所述聚乳酸和复合三醋酸纤维素的质量比为1:0.81-0.84。
本发明的有益效果：
本发明通过将壳聚糖氨基化后与三醋酸纤维进行交联制备成含有多氨基和多羟基的复合三醋酸纤维素，然后通过将复合三醋酸纤维素均匀混合在聚乳酸熔体中，通过熔融纺丝制备成均匀改性的多氨基和多羟基纤维束，通过氨基或羟基进行氢键结合或螯合作用或者发生离子电性吸引作用，进而可以提高对烟气中有害物质的吸附，由于氨基和羟基在纤维束中分散均匀，对于烟气可以实现均匀全方位截流，防止烟气溢出。
本发明通过将复合三醋酸纤维素加入聚乳酸熔体中，通过聚乳酸熔体实现对复合三醋酸纤维素的分散固定，使得复合三醋酸纤维素可以均匀牢固的分散于滤棒中。
附图说明
为了便于本领域技术人员理解，下面结合附图对本发明作进一步的说明。
图1为本发明复合三醋酸纤维素的合成结构式。
具体实施方式
实施例1：
一种均匀截流型改性复合滤嘴，包括水松纸和通过水松纸包裹固定的改性纤维束，改性纤维束是由复合三醋酸纤维素和聚乳酸纤维经过纺丝制备；
如图1所示，所述复合三醋酸纤维素的制备工艺如下：
(1)称取300g三醋酸纤维素溶于3L二氯甲烷溶剂中，然后升温至60℃后加入12L乙二胺，搅拌回流5-7h后进行旋蒸除去未反应的乙二胺，得到氨基化三醋酸纤维素；
(2)将6L质量分数为5％的乙酸溶液加入反应容器中，然后向其中加入100g壳聚糖，搅拌溶解后加入73g氨基化三醋酸纤维素，搅拌混合均匀，然后升温至90-110℃后向其中逐滴加入500mL质量分数为25％的戊二醛，滴加完全后恒温搅拌反应5-7h后过滤、洗涤、烘干得到复合三醋酸纤维素；
一种均匀截流型改性复合滤嘴的制备工艺，具体制备过程如下：
S1：取1Kg聚乳酸加热至190-195℃熔化得到聚乳酸液；
S2：将810g制备的复合三醋酸纤维素进行研磨后粉筛至粒径小于5目，然后加入到熔融的聚乳酸液搅拌混合均匀，然后冷却、切片，得到大小为1cm×1.5cm的切片；
S3：将切片置于熔融纺丝机中进行纺丝，其中纺丝温度为210℃，纺丝速度为1200-1300m/min，得到改性纤维束；
S4：将改性纤维束通过滤棒成型机制备成滤棒，然后将水松纸包裹粘附在滤棒的外部，得到改性复合滤嘴。
实施例2：
一种均匀截流型改性复合滤嘴，包括水松纸和通过水松纸包裹固定的改性纤维束，改性纤维束是由复合三醋酸纤维素和聚乳酸纤维经过纺丝制备；
所述复合三醋酸纤维素的制备工艺如下：
(1)称取300g三醋酸纤维素溶于3L二氯甲烷溶剂中，然后升温至60℃后加入15L乙二胺，搅拌回流5-7h后进行旋蒸除去未反应的乙二胺，得到氨基化三醋酸纤维素；
(2)将6L质量分数为5％的乙酸溶液加入反应容器中，然后向其中加入100g壳聚糖，搅拌溶解后加入78g氨基化三醋酸纤维素，搅拌混合均匀，然后升温至90-110℃后向其中逐滴加入700mL质量分数为25％的戊二醛，滴加完全后恒温搅拌反应5-7h后过滤、洗涤、烘干得到复合三醋酸纤维素；
一种均匀截流型改性复合滤嘴的制备工艺，具体制备过程如下：
S1：取1kg聚乳酸加热至190-195℃熔化得到聚乳酸液；
S2：将840g制备的复合三醋酸纤维素进行研磨后粉筛至粒径小于5目，然后加入到熔融的聚乳酸液搅拌混合均匀，然后冷却、切片，得到大小为1cm×1.5cm的切片；
S3：将切片置于熔融纺丝机中进行纺丝，其中纺丝温度为210℃，纺丝速度为1200-1300m/min，得到改性纤维束；
S4：将改性纤维束通过滤棒成型机制备成滤棒，然后将水松纸包裹粘附在滤棒的外部，得到改性复合滤嘴。
对比例1：
一种均匀截流型改性复合滤嘴的制备工艺，具体制备过程如下：
S1：取1kg聚乳酸加热至190-195℃熔化得到聚乳酸液；
S2：将840g三醋酸纤维素进行研磨后粉筛至粒径小于5目，然后加入到熔融的聚乳酸液搅拌混合均匀，然后冷却、切片，得到大小为1cm×1.5cm的切片；
S3：将切片置于熔融纺丝机中进行纺丝，其中纺丝温度为210℃，纺丝速度为1200-1300m/min，得到纤维束；
S4：将纤维束通过滤棒成型机制备成滤棒，然后将水松纸包裹粘附在滤棒的外部，得到聚乳酸-醋酸复合滤嘴。
对比例2：
将100g壳聚糖溶于6L质量分数为5％的乙酸溶液中,制得壳聚糖溶液，将对比例1制备的聚乳酸-醋酸复合滤嘴在壳聚糖溶液中浸泡30-40min后取出烘干制得壳聚糖-聚乳酸-醋酸复合滤嘴。
对比例3：
将100g壳聚糖溶于6L质量分数为5％的乙酸溶液中,制得壳聚糖溶液，然后将三醋酸纤维滤嘴在壳聚糖溶液中浸泡30-40min后取出烘干制得壳聚糖-醋酸滤嘴。
对比例4：
直接用三醋酸纤维束制备的滤嘴。
对比例5：
直接用聚乳酸制备的滤嘴。
将实施例1-2和对比例1-5中制备的滤嘴与烟丝卷制成样品卷烟，然后进行烟气中总粒像物、烟碱、焦油进行测定，结果如表1所示：
表1：实施例1-2和对比例1-5中滤嘴制备的香烟对烟气中总粒像物、烟碱、焦油的吸收结果
由表1可知，当聚乳酸、三醋酸纤维和氨基化壳聚糖改性制备的滤棒对于烟气中有害物质的吸附量最大，由于三醋酸纤维和氨基化壳聚糖进行交联反应使得制备的复合醋酸纤维具有大量的氨基和羟基，进而得烟碱中的极性基团与氨基或羟基进行氢键结合或螯合作用或者发生离子电性吸引作用，进而可以提高对烟气中有害物质的吸附，同时由于氨基化后的壳聚糖与三醋酸纤维素交联后结构稳定并且分布均匀，在烟气反复穿过滤棒时能够实现对烟气中有害物质的均匀吸收；而直接将聚乳酸、三醋酸纤维复合后的纤维浸泡在壳聚糖中制备的滤棒不仅滤棒中壳聚糖分布不均匀，对于烟气的吸收不均匀，同时壳聚糖中氨基的含量较低，无法实现瞬间大量吸附。
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。
Claims (5)
1.一种均匀截流型改性复合滤嘴，其特征在于，包括水松纸和通过水松纸包裹固定的改性纤维束，改性纤维束是由复合三醋酸纤维素和聚乳酸纤维经过纺丝制备；
所述复合三醋酸纤维素的制备工艺如下：
(1)称取一定量的三醋酸纤维素溶于二氯甲烷溶剂中，然后升温至60℃后加入乙二胺，搅拌回流5-7h后进行旋蒸除去未反应的乙二胺，得到氨基化三醋酸纤维素；
(2)将一定量质量分数为5％的乙酸溶液加入反应容器中，然后向其中加入壳聚糖，搅拌溶解后加入氨基化三醋酸纤维素，搅拌混合均匀，然后升温至90-110℃后向其中逐滴加入质量分数为25％的戊二醛，滴加完全后恒温搅拌反应5-7h后过滤、洗涤、烘干得到复合三醋酸纤维素。
2.根据权利要求1所述的一种均匀截流型改性复合滤嘴，其特征在于，步骤(1)中每克三醋酸纤维素中加入二氯甲烷10mL,加入乙二胺40-50mL。
3.根据权利要求1所述的一种均匀截流型改性复合滤嘴，其特征在于，步骤(2)中每克壳聚糖中加入乙酸溶液60mL,加入氨基化三醋酸纤维素0.73-0.78g，加入戊二醛的质量为5-7mL。
4.一种根据权利要求1所述均匀截流型改性复合滤嘴的制备工艺，其特征在于，具体制备过程如下：
S1：取一定量的聚乳酸加热至190-195℃熔化得到聚乳酸液；
S2：将制备的复合三醋酸纤维素进行研磨后粉筛至粒径小于5目，然后加入到熔融的聚乳酸液搅拌混合均匀，然后冷却、切片，得到大小为1cm×1.5cm的切片；
S3：将切片置于熔融纺丝机中进行纺丝，其中纺丝温度为210℃，纺丝速度为1200-1300m/min，得到改性纤维束；
S4：将改性纤维束通过滤棒成型机制备成滤棒，然后将水松纸包裹粘附在滤棒的外部，得到改性复合滤嘴。
5.根据权利要求4所述的一种均匀截流型改性复合滤嘴的制备工艺，其特征在于，所述聚乳酸和复合三醋酸纤维素的质量比为1:0.81-0.84。
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Cited By (3)
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| CN112795994A (zh) * | 2021-02-03 | 2021-05-14 | 武汉红金叶新材料科技有限公司 | 一种嵌入式降温过滤双优复合纤维的制备方法及产品 |
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