[发明专利]纳米纤维膜改性纤维素成型纸的制备方法及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种纳米纤维膜改性纤维素成型纸的制备方法及其应用，属于烟草滤材领域。

背景技术

滤棒设计是卷烟降焦减害的关键设计环节，可通过滤嘴构成要素变化、沟槽设计、成形纸设计等有效地实现主流烟气气溶胶中有害物质的吸入量调控，成为目前各卷烟企业实现“降焦减害”的有效途径，也是各企业技术创新的突破口。相对于目前普遍使用的二醋酸纤维滤棒，纯木浆或麻浆纸质滤棒具有明显的降低烟气焦油、价格便宜的优点，并且更加环保，但是，纸质滤棒在卷烟燃吸过程中产生塌陷、烟气发干、有明显纸味等缺点。

随着世界反烟运动的日益高涨和消费者对吸烟与健康问题关注的普遍增强，烟草行业一直致力于降低卷烟的吸食危害性，因此，新型的纸质滤棒的研究重新受到的人们的关注。中国专利CN101032347公开的方法中，将醋酸纤维浆液与其他纤维的浆液混合共同制造纸质滤棒所需用的纸。这种方法需要的醋酸纤维的量大，不利于降低成本，并且需要特殊改造的成型机才能加工出滤棒。

电纺丝是利用高压静电的拉伸使聚合物溶液或烧融液形成喷射细流并从喷丝孔喷射而形成聚合物纳米纤维过程。通过改变静电纺丝纳米纤维的组成，可以得到不同物理化学性质的纤维。这可以通过在纺丝液中添加多种组分来实现，每种所添加的组分可以使产品具有一种特定的理想性能；也可以通过从多种原料液纺丝，从而使含不同成分的纤维同时沉积形成敷料，形成的敷料也就包含了不同材料的纤维。静电纺纳米纤维具有特殊的结构与性能，如：形成的纤维重量轻、渗透性好、比表面积大、孔隙率高、内部空隙的连通性好、容易与纳米级的化学物质或功能性物质相结合等，使其过滤效率较之常规过滤材料大大提高。

发明内容

本发明的目的是在于提供一种方法简单、原料廉价、可连续工业化生产的制备纳米纤维膜纤维素改性成型纸的方法，该方法制得的纳米纤维膜改性纤维素成型纸具有对烟气中的巴豆醛和NH₃具有特殊的选择吸附性作用。

本发明的另一个目的是在于提供所述纳米纤维膜改性纤维素成型纸的应用，将所述纳米纤维膜改性纤维素成型纸应用于制备不影响卷烟吸食品质、且有效降低卷烟主流烟气中巴豆醛和NH₃释放量的卷烟沟槽滤棒。

本发明提供了纳米纤维膜改性纤维素成型纸的制备方法，该制备方法是将聚合物原料溶于溶剂配成纺丝液后，置于储液装置中；调节静电纺丝电压为15～25KV后，将储液罐中的纺丝液通过微量泵连续供给储液装置相连的喷丝头；所述纺丝液通过喷丝头以0.5～4.0mL/h的速度喷向距离喷丝头10～20cm，且连续移动的普通纤维素成型纸基体表面形成纳米纤维膜，即得纳米纤维膜改性纤维素成型纸；所述的储液装置上相连有若干组喷丝头，其中，每组为15～25个喷丝头，一组喷丝头为一个回路，所述喷丝头在各自的回路中匀速转动；所述的聚合物原料与溶剂的质量比为3～30:95～70；所述的聚合物原料为聚乙烯缩丁醛、聚丙烯晴、聚乙烯醇、醋酸纤维素、葡萄糖胺、聚乙二醇、聚己内酯、聚丙烯酰胺、弹性蛋白、聚芳酰胺中的一种或几种；所述聚丙烯酰胺包括阳离子型和阴离子型聚丙烯酰胺；所述聚乙二醇包括聚乙二醇600、聚乙二醇1000、聚乙二醇3000。

所述的溶剂根据聚合物原料的溶解性相应地选择能溶解聚合物原料所需的溶剂。

所述的溶剂包括乙醇、丙酮、水、二氯甲烷、乙酸、三氟乙酸、二甲基甲酰胺、三乙醇胺中的一种或几种；所述的溶剂在制备静电纺丝纤维过程中挥发，得到纳米纤维。

所述的纳米纤维膜中纳米纤维丝直径为300nm～2μm。

所述的纳米纤维膜在普通纤维素成型纸基体表面的喷覆量为0.05～1.0g/m²。

本发明的静电纺丝装置主要包括连有喷丝头的储液装置、高压电源、接收装置。

所述的接收装置的接收基体为制备卷烟沟槽滤棒用的普通纤维素成型纸；普通纤维素成型纸的定量为80±1g/m²，普通纤维素成型纸的长度为4800±20米/卷。

本发明还提供了所述的制备方法制得的纳米纤维膜改性纤维素成型纸的应用，该应用是将所述纳米纤维膜改性纤维素成型纸应用于制备降低卷烟主流烟气中巴豆醛和NH₃释放量的卷烟滤棒。

所述的纳米纤维膜改性纤维素成型纸制备成沟槽槽型，再和滤棒丝束基材制成卷烟沟槽滤棒。

本发明的纳米纤维膜改性纤维素成型纸单面喷覆有纳米纤维膜，将其通过滤棒成型机上进行沟槽滤棒成型时使纳米纤维膜改性纤维素成型纸具有纳米纤维膜的一面朝向丝束。