CN108977139B - 一种卷烟胶的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种卷烟胶的制备方法，属于高分子材料技术领域。将添加剂与硅酸钠按质量比8：1～8：2混合，并加入添加剂质量0.1～0.2倍的改性醋酯纤维，搅拌混合后，得卷烟胶坯料，将卷烟胶坯料与戊二醛按质量比30：1～40：1混合，并加入卷烟胶坯料质量0.02～0.04倍的聚酰胺改性氢化蓖麻油和卷烟胶坯料质量0.10～0.12倍的乳化剂，搅拌混合后，得卷烟胶。本发明所得卷烟胶的初粘力得到了有效提高。

Description

一种卷烟胶的制备方法
技术领域
本发明公开了一种卷烟胶的制备方法，属于高分子材料技术领域。
背景技术
一支成品烟是由几十种烟用材料组成的，除烟丝、烟用香精和水松纸等主要组分外，粘接滤棒、卷烟纸、水松纸及包装盒用胶粘剂也是成品烟中不容忽视的辅料之一。卷烟胶包括接嘴胶（用量相对最大）、滤棒胶、中缝胶、贴花胶、小盒封包胶和大盒包装胶等几大类型，通常用于滤嘴棒的制造、卷烟纸的卷制、滤嘴的接装、小盒包装、条盒包装、金拉线粘接、封箱和贴标签等工艺。卷烟胶必须具备的主要性能是：不含有机溶剂，无毒、无异味和无污染；具有适宜的粘度及良好的稳定性（如储存稳定性、机械稳定性等）；粘接速率快喷涂均匀和粘接平滑等。这就要求了卷烟胶粘度适中，粘度太高，影响其流动性；粘度太低，影响其胶粘效果。
卷烟胶是在聚醋酸乙烯（PVAc）乳液的基础上发展起来的。目前已研制出的卷烟胶主要是乳液胶，除了PVAc乳液，还有醋酸乙烯-乙烯共聚乳液（VAE），这两种乳液胶的价格高，安全性低，燃烧时释放出的气体影响到烟支的品质和口感。单组分的PVAc乳液在卷烟工业应用中存在一定的缺陷，如耐水性、耐寒性、稳定性差等。同时，由于它玻璃化温度较高，初粘性低，干后烟支手感不好，而不能适用于高速卷烟机。为了提高其性能，人们对其进行了改性，改性后的乳液胶性能虽然有所提高，但是成本也随之提高。近年来，随着人们环保意识的增强，淀粉也随之进入人们的视线。淀粉为绿色产品，是应用广泛的可再生天然高分子材料，对人体无害。研究人员通过对淀粉进行物理、化学、生物等改性方法使淀粉胶粘剂的性能得到很大改善。但是目前传统的卷烟胶还存在胶粘强度不佳的问题，因此还需对其进行研究。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是：针对传统卷烟胶初粘力不佳的问题，提供了一种卷烟胶的制备方法。
为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：
（1）将壳聚糖与水按质量比1：10～1：12混合，并调节pH至4.0～5.0，得壳聚糖溶液，将预处理醋酯纤维与壳聚糖溶液按质量比1：5～1：6混合，浸泡，过滤，干燥，得改性醋酯纤维；
（2）将甲苯二异氰酸酯与聚醚二醇按质量比2：1～3：1混合，真空加热搅拌反应后，得聚氨酯预聚物，将聚氨酯预聚物与丙烯酸-β-羟乙酯按质量比3：1～5：1混合，真空搅拌反应，得交联剂；
（3）将乳化剂与水按质量比1：8～1：15混合，并加入乳化剂质量0.6～1.0倍的pH缓冲剂，搅拌混合后，得混合液，将丙烯酸甲酯与丙烯酸丁酯按质量比1：1～2：1混合，并加入丙烯酸甲酯质量0.08～0.10倍的交联剂，搅拌混合，得丙烯酸甲酯混合物，将丙烯酸甲酯混合物与混合液按质量比1：5～1：8混合，并加入丙烯酸甲酯混合物质量0.1～0.3倍硅酸钠，搅拌混合后，得坯料混合物，将坯料混合物与引发剂按质量比100：1～100：2混合，搅拌反应后，降温，调节pH，过滤，得添加剂；
（4）将添加剂与硅酸钠按质量比8：1～8：2混合，并加入添加剂质量0.1～0.2倍的改性醋酯纤维，搅拌混合后，得卷烟胶坯料，将卷烟胶坯料与戊二醛按质量比30：1～40：1混合，并加入卷烟胶坯料质量0.02～0.04倍的聚酰胺改性氢化蓖麻油和卷烟胶坯料质量0.10～0.12倍的乳化剂，搅拌混合后，得卷烟胶。
步骤（1）所述的壳聚糖为脱乙酰度80～90%的壳聚糖混合物。
步骤（1）所述预处理醋酯纤维为将纤维素酶与水按质量比1：10～1：12混合，并加入水质量0.3～0.5倍的醋酯纤维，浸泡，过滤，干燥，得预处理醋酯纤维。
步骤（2）所述聚醚二醇的分子量为1000～1500。
所述乳化剂为乳化剂OP-10，十二烷基苯磺酸钠或乳化剂OS中任意一种。
步骤（3）所述pH缓冲剂为碳酸氢钠或四硼酸钠中任意一种。
步骤（3）所述引发剂为过硫酸钾，过硫酸铵或过硫酸钠中任意一种。
本发明的有益效果是：
（1）本发明在制备卷烟胶时加入改性醋酯纤维，首先，改性醋酯纤维的加入可提高产品固化后，产品内部的内聚力，从而使产品的胶粘强度提高，并且，醋酯纤维在经过改性后比表面积增大，且表面部分壳聚糖形成交联，从而使产品在使用后，可对烟气中的有害物质进行吸附，并且一定程度上提高产品的初粘力，其次，改性醋酯纤维在加入产品中后具有一定的助燃作用，从而使卷烟燃烧更加充分，进而减少有害成分的释放；
（2）本发明在制备卷烟胶时加入添加剂，一方面，添加剂中加入交联剂使丙烯酸甲酯与丙烯酸丁酯发生微交联，在加入产品中后，可提高产品的内聚强度，从而使产品具有较好的初粘力，另一方面，添加剂在加入产品中后，可随产品的固化而固化，从而在固化的硅酸钠表面形成一层保护膜，进而使产品固化后的耐水性能提高，使产品的粘结强度提高，并且，加入的添加剂和改性醋酯纤维可在卷烟燃烧时部分消耗，从而使产品变为多孔结构，可吸附烟气中的有害物质，进而提高产品的环保性。
具体实施方式
将纤维素酶与水按质量比1：10～1：12混合，并向纤维素酶与水的混合物中加入水质量0.3～0.5倍的醋酯纤维，于室温条件下浸泡20～30min后，过滤，得滤渣，将滤渣于温为80～95℃的条件下干燥20～30min后，得预处理醋酯纤维；将壳聚糖与水按质量比1：10～1：12混合于烧杯中，并用质量分数为10～20%的乙酸调节烧杯内物料pH至4.0～5.0，得壳聚糖溶液，将预处理醋酯纤维与壳聚糖溶液按质量比1：5～1：6混合，于室温条件下浸泡15～20min后，过滤，得滤饼，将滤饼于温度为80～90℃的条件下干燥30～50min，得改性醋酯纤维；将甲苯二异氰酸酯与聚醚二醇按质量比2：1～3：1混合于烧瓶中，将烧瓶内抽真空，并于温度为60～75℃，转速为300～400r/min的条件下搅拌反应2～3h后，得聚氨酯预聚物，将聚氨酯预聚物与丙烯酸-β-羟乙酯按质量比3：1～5：1混合，于真空环境中，温度为80～85℃，转速为300～350r/min的条件下搅拌反应100～150min后，得交联剂；将乳化剂与水按质量比1：8～1：15混合于锥形瓶中，并向锥形瓶中加入乳化剂质量0.6～1.0倍的pH缓冲剂，于温度为40～50℃，转速为300～600r/min的条件下搅拌混合20～30min后，得混合液，将丙烯酸甲酯与丙烯酸丁酯按质量比1：1～2：1混合，并向丙烯酸甲酯与丙烯酸丁酯的混合物中加入丙烯酸甲酯质量0.08～0.10倍的交联剂，于温度为45～65℃，转速为300～450r/min的条件下搅拌混合40～50min后，得丙烯酸甲酯混合物，将丙烯酸甲酯混合物与混合液按质量比1：5～1：8混合于四口烧瓶中，并向四口烧瓶中加入丙烯酸甲酯混合物质量0.1～0.3倍硅酸钠，于温度为55～65℃，转速为300～400r/min的条件下搅拌混合20～30min后，得坯料混合物，将坯料混合物与引发剂按质量比100：1～100：2混合，于温度为80～85℃，转速为300～450r/min的条件下搅拌反应2～3h后，降至室温，得反应物，并用质量分数为12～18%的氨水调节反应物的pH至7.0～8.0，出料，过80目筛，得添加剂；将添加剂与硅酸钠按质量比8：1～8：2混合于搅拌机中，并先搅拌机中加入添加剂质量0.1～0.2倍的改性醋酯纤维，于温度为40～50℃，转速为300～350r/min的条件下搅拌混合20～30min后，得卷烟胶坯料，将卷烟胶坯料与戊二醛按质量比30：1～40：1混合于混料机中，并向混料机中加入卷烟胶坯料质量0.02～0.04倍的聚酰胺改性氢化蓖麻油和卷烟胶坯料质量0.10～0.12倍的乳化剂，于温度为45～65℃，转速为350～600r/min的条件下搅拌混合30～50min后，得卷烟胶。所述的壳聚糖为脱乙酰度80～90%的壳聚糖混合物。所述聚醚二醇的分子量为1000～1500。所述乳化剂为乳化剂OP-10，十二烷基苯磺酸钠或乳化剂OS中任意一种。所述pH缓冲剂为碳酸氢钠或四硼酸钠中任意一种。所述引发剂为过硫酸钾，过硫酸铵或过硫酸钠中任意一种。
实例1
将纤维素酶与水按质量比1：12混合，并向纤维素酶与水的混合物中加入水质量0.5倍的醋酯纤维，于室温条件下浸泡30min后，过滤，得滤渣，将滤渣于温为95℃的条件下干燥30min后，得预处理醋酯纤维；将壳聚糖与水按质量比1：12混合于烧杯中，并用质量分数为20%的乙酸调节烧杯内物料pH至5.0，得壳聚糖溶液，将预处理醋酯纤维与壳聚糖溶液按质量比1：6混合，于室温条件下浸泡20min后，过滤，得滤饼，将滤饼于温度为90℃的条件下干燥50min，得改性醋酯纤维；将甲苯二异氰酸酯与聚醚二醇按质量比3：1混合于烧瓶中，将烧瓶内抽真空，并于温度为75℃，转速为400r/min的条件下搅拌反应3h后，得聚氨酯预聚物，将聚氨酯预聚物与丙烯酸-β-羟乙酯按质量比5：1混合，于真空环境中，温度为85℃，转速为350r/min的条件下搅拌反应150min后，得交联剂；将乳化剂与水按质量比1：15混合于锥形瓶中，并向锥形瓶中加入乳化剂质量1.0倍的pH缓冲剂，于温度为50℃，转速为600r/min的条件下搅拌混合30min后，得混合液，将丙烯酸甲酯与丙烯酸丁酯按质量比2：1混合，并向丙烯酸甲酯与丙烯酸丁酯的混合物中加入丙烯酸甲酯质量0.10倍的交联剂，于温度为65℃，转速为450r/min的条件下搅拌混合50min后，得丙烯酸甲酯混合物，将丙烯酸甲酯混合物与混合液按质量比1：8混合于四口烧瓶中，并向四口烧瓶中加入丙烯酸甲酯混合物质量0.3倍硅酸钠，于温度为65℃，转速为400r/min的条件下搅拌混合30min后，得坯料混合物，将坯料混合物与引发剂按质量比100：2混合，于温度为85℃，转速为450r/min的条件下搅拌反应3h后，降至室温，得反应物，并用质量分数为18%的氨水调节反应物的pH至8.0，出料，过80目筛，得添加剂；将添加剂与硅酸钠按质量比8：2混合于搅拌机中，并先搅拌机中加入添加剂质量0.2倍的改性醋酯纤维，于温度为50℃，转速为350r/min的条件下搅拌混合30min后，得卷烟胶坯料，将卷烟胶坯料与戊二醛按质量比40：1混合于混料机中，并向混料机中加入卷烟胶坯料质量0.04倍的聚酰胺改性氢化蓖麻油和卷烟胶坯料质量0.12倍的乳化剂，于温度为65℃，转速为600r/min的条件下搅拌混合50min后，得卷烟胶。所述的壳聚糖为脱乙酰度90%的壳聚糖混合物。所述聚醚二醇的分子量为1500。所述乳化剂为乳化剂OP-10。所述pH缓冲剂为碳酸氢钠。所述引发剂为过硫酸钾。
实例2
将甲苯二异氰酸酯与聚醚二醇按质量比3：1混合于烧瓶中，将烧瓶内抽真空，并于温度为75℃，转速为400r/min的条件下搅拌反应3h后，得聚氨酯预聚物，将聚氨酯预聚物与丙烯酸-β-羟乙酯按质量比5：1混合，于真空环境中，温度为85℃，转速为350r/min的条件下搅拌反应150min后，得交联剂；将乳化剂与水按质量比1：15混合于锥形瓶中，并向锥形瓶中加入乳化剂质量1.0倍的pH缓冲剂，于温度为50℃，转速为600r/min的条件下搅拌混合30min后，得混合液，将丙烯酸甲酯与丙烯酸丁酯按质量比2：1混合，并向丙烯酸甲酯与丙烯酸丁酯的混合物中加入丙烯酸甲酯质量0.10倍的交联剂，于温度为65℃，转速为450r/min的条件下搅拌混合50min后，得丙烯酸甲酯混合物，将丙烯酸甲酯混合物与混合液按质量比1：8混合于四口烧瓶中，并向四口烧瓶中加入丙烯酸甲酯混合物质量0.3倍硅酸钠，于温度为65℃，转速为400r/min的条件下搅拌混合30min后，得坯料混合物，将坯料混合物与引发剂按质量比100：2混合，于温度为85℃，转速为450r/min的条件下搅拌反应3h后，降至室温，得反应物，并用质量分数为18%的氨水调节反应物的pH至8.0，出料，过80目筛，得添加剂；将添加剂与硅酸钠按质量比8：2混合于搅拌机中，并先搅拌机中加入添加剂质量0.2倍的醋酯纤维，于温度为50℃，转速为350r/min的条件下搅拌混合30min后，得卷烟胶坯料，将卷烟胶坯料与戊二醛按质量比40：1混合于混料机中，并向混料机中加入卷烟胶坯料质量0.04倍的聚酰胺改性氢化蓖麻油和卷烟胶坯料质量0.12倍的乳化剂，于温度为65℃，转速为600r/min的条件下搅拌混合50min后，得卷烟胶。所述的壳聚糖为脱乙酰度90%的壳聚糖混合物。所述聚醚二醇的分子量为1500。所述乳化剂为乳化剂OP-10。所述pH缓冲剂为碳酸氢钠。所述引发剂为过硫酸钾。
实例3
将纤维素酶与水按质量比1：12混合，并向纤维素酶与水的混合物中加入水质量0.5倍的醋酯纤维，于室温条件下浸泡30min后，过滤，得滤渣，将滤渣于温为95℃的条件下干燥30min后，得预处理醋酯纤维；将壳聚糖与水按质量比1：12混合于烧杯中，并用质量分数为20%的乙酸调节烧杯内物料pH至5.0，得壳聚糖溶液，将预处理醋酯纤维与壳聚糖溶液按质量比1：6混合，于室温条件下浸泡20min后，过滤，得滤饼，将滤饼于温度为90℃的条件下干燥50min，得改性醋酯纤维；将甲苯二异氰酸酯与聚醚二醇按质量比3：1混合于烧瓶中，将烧瓶内抽真空，并于温度为75℃，转速为400r/min的条件下搅拌反应3h后，得聚氨酯预聚物，将聚氨酯预聚物与丙烯酸-β-羟乙酯按质量比5：1混合，于真空环境中，温度为85℃，转速为350r/min的条件下搅拌反应150min后，得交联剂；将硅酸钠与改性醋酯纤维按质量比1：0.8混合于搅拌机中，于温度为50℃，转速为350r/min的条件下搅拌混合30min后，得卷烟胶坯料，将卷烟胶坯料与戊二醛按质量比40：1混合于混料机中，并向混料机中加入卷烟胶坯料质量0.04倍的聚酰胺改性氢化蓖麻油和卷烟胶坯料质量0.12倍的乳化剂，于温度为65℃，转速为600r/min的条件下搅拌混合50min后，得卷烟胶。所述的壳聚糖为脱乙酰度90%的壳聚糖混合物。所述聚醚二醇的分子量为1500。所述乳化剂为乳化剂OP-10。所述pH缓冲剂为碳酸氢钠。所述引发剂为过硫酸钾。
实例4
将纤维素酶与水按质量比1：12混合，并向纤维素酶与水的混合物中加入水质量0.5倍的醋酯纤维，于室温条件下浸泡30min后，过滤，得滤渣，将滤渣于温为95℃的条件下干燥30min后，得预处理醋酯纤维；将壳聚糖与水按质量比1：12混合于烧杯中，并用质量分数为20%的乙酸调节烧杯内物料pH至5.0，得壳聚糖溶液，将预处理醋酯纤维与壳聚糖溶液按质量比1：6混合，于室温条件下浸泡20min后，过滤，得滤饼，将滤饼于温度为90℃的条件下干燥50min，得改性醋酯纤维；将甲苯二异氰酸酯与聚醚二醇按质量比3：1混合于烧瓶中，将烧瓶内抽真空，并于温度为75℃，转速为400r/min的条件下搅拌反应3h后，得聚氨酯预聚物，将聚氨酯预聚物与丙烯酸-β-羟乙酯按质量比5：1混合，于真空环境中，温度为85℃，转速为350r/min的条件下搅拌反应150min后，得交联剂；将乳化剂与水按质量比1：15混合于锥形瓶中，并向锥形瓶中加入乳化剂质量1.0倍的pH缓冲剂，于温度为50℃，转速为600r/min的条件下搅拌混合30min后，得混合液，将丙烯酸甲酯与丙烯酸丁酯按质量比2：1混合，并向丙烯酸甲酯与丙烯酸丁酯的混合物中加入丙烯酸甲酯质量0.10倍的交联剂，于温度为65℃，转速为450r/min的条件下搅拌混合50min后，得丙烯酸甲酯混合物，将丙烯酸甲酯混合物与混合液按质量比1：8混合于四口烧瓶中，并向四口烧瓶中加入丙烯酸甲酯混合物质量0.3倍硅酸钠，于温度为65℃，转速为400r/min的条件下搅拌混合30min后，得坯料混合物，将坯料混合物与引发剂按质量比100：2混合，于温度为85℃，转速为450r/min的条件下搅拌反应3h后，降至室温，得反应物，并用质量分数为18%的氨水调节反应物的pH至8.0，出料，过80目筛，得添加剂；将添加剂与硅酸钠按质量比8：2混合于搅拌机中，并先搅拌机中加入添加剂质量0.2倍的改性醋酯纤维，于温度为50℃，转速为350r/min的条件下搅拌混合30min后，得卷烟胶坯料，将卷烟胶坯料与戊二醛按质量比40：1混合于混料机中，并向混料机中加入卷烟胶坯料质量0.12倍的乳化剂，于温度为65℃，转速为600r/min的条件下搅拌混合50min后，得卷烟胶。所述的壳聚糖为脱乙酰度90%的壳聚糖混合物。所述聚醚二醇的分子量为1500。所述乳化剂为乳化剂OP-10。所述pH缓冲剂为碳酸氢钠。所述引发剂为过硫酸钾。
对比例：上海某化工技术有限公司生产的卷烟胶。
将实例1至4所得卷烟胶和对比例产品进行性能检测，具体检测方法如下：
初粘力：按照GB/T31125标准，采用电子万能实验机进行测定（负荷为50N；用纸环形周长为127mm，接触面尺寸为24mm×24mm；样品预先于25℃恒温24h，温度控制在25℃，拉伸速率为300mm/min；样品取5次平行数据，试样厚度约150μm）。具体检测结果如表1所示：
表1：性能检测表
检测内容 实例1 实例2 实例3 实例4 对比例
初粘力/N 1.42 1.30 1.31 1.28 1.20
由表1检测结果可知，本发明所得卷烟胶的初粘力得到了有效提高。

Claims (7)

1.一种卷烟胶的制备方法，其特征在于，具体制备步骤为：
（1）将壳聚糖与水按质量比1：10～1：12混合，并调节pH至4.0～5.0，得壳聚糖溶液，将预处理醋酯纤维与壳聚糖溶液按质量比1：5～1：6混合，浸泡，过滤，干燥，得改性醋酯纤维；
（2）将甲苯二异氰酸酯与聚醚二醇按质量比2：1～3：1混合，真空加热搅拌反应后，得聚氨酯预聚物，将聚氨酯预聚物与丙烯酸-β-羟乙酯按质量比3：1～5：1混合，真空搅拌反应，得交联剂；
（3）将乳化剂与水按质量比1：8～1：15混合，并加入乳化剂质量0.6～1.0倍的pH缓冲剂，搅拌混合后，得混合液，将丙烯酸甲酯与丙烯酸丁酯按质量比1：1～2：1混合，并加入丙烯酸甲酯质量0.08～0.10倍的交联剂，搅拌混合，得丙烯酸甲酯混合物，将丙烯酸甲酯混合物与混合液按质量比1：5～1：8混合，并加入丙烯酸甲酯混合物质量0.1～0.3倍硅酸钠，搅拌混合后，得坯料混合物，将坯料混合物与引发剂按质量比100：1～100：2混合，搅拌反应后，降温，调节pH，过滤，得添加剂；
（4）将添加剂与硅酸钠按质量比8：1～8：2混合，并加入添加剂质量0.1～0.2倍的改性醋酯纤维，搅拌混合后，得卷烟胶坯料，将卷烟胶坯料与戊二醛按质量比30：1～40：1混合，并加入卷烟胶坯料质量0.02～0.04倍的聚酰胺改性氢化蓖麻油和卷烟胶坯料质量0.10～0.12倍的乳化剂，搅拌混合后，得卷烟胶。
2.根据权利要求1所述的一种卷烟胶的制备方法，其特征在于：步骤（1）所述的壳聚糖为脱乙酰度80～90%的壳聚糖混合物。
3.根据权利要求1所述的一种卷烟胶的制备方法，其特征在于：步骤（1）所述预处理醋酯纤维为将纤维素酶与水按质量比1：10～1：12混合，并加入水质量0.3～0.5倍的醋酯纤维，浸泡，过滤，干燥，得预处理醋酯纤维。
4.根据权利要求1所述的一种卷烟胶的制备方法，其特征在于：步骤（2）所述聚醚二醇的分子量为1000～1500。
5.根据权利要求1所述的一种卷烟胶的制备方法，其特征在于：所述乳化剂为乳化剂OP-10，十二烷基苯磺酸钠或乳化剂OS中任意一种。
6.根据权利要求1所述的一种卷烟胶的制备方法，其特征在于：步骤（3）所述pH缓冲剂为碳酸氢钠或四硼酸钠中任意一种。
7.根据权利要求1所述的一种卷烟胶的制备方法，其特征在于：步骤（3）所述引发剂为过硫酸钾，过硫酸铵或过硫酸钠中任意一种。
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