高界面粘附强度纳米纤维复合纸及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种高界面粘附强度纳米纤维复合纸及其制备方法和应用，其中制备方法包括以下步骤：(1)将聚合物、添加剂和溶剂配制成纺丝液；所述聚合物为二醋酸纤维素、三醋酸纤维素、羟乙基纤维素、聚乙烯醇、壳聚糖中的至少一种；所述添加剂为乙二醇、丙三醇、季戊四醇、二醋酸甘油酯、三醋酸甘油酯、甘油三油酸酯、甘油软脂酸酯、甘油硬脂酸酯中的至少一种；(2)采用纸质基材，对步骤(1)所得的纺丝液进行静电纺丝，得到所述的高界面粘附强度纳米纤维复合纸。本发明专利技术公开的高界面粘附强度纳米纤维复合纸，能够有效降低卷烟主流烟气中苯酚和NNK的释放量，苯酚的释放量降低11～27％，NNK的释放量降低15～30％。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及卷烟
，具体涉及高界面粘附强度纳米纤维复合纸及其制备方 法和应用。
技术介绍
在卷烟上接装滤嘴是目前卷烟减害降焦技术中最直接有效的手段，滤嘴能吸附卷 烟烟气中的部分有害成分，如截留卷烟主流烟气中的总粒相物、降低焦油含量、吸附有害物 质，从而减少对人体的危害。目前普遍使用的卷烟滤嘴是由醋酸纤维素丝束或聚丙烯丝束制备而成的，这些丝 束的截面尺寸一般为数十微米，研究人员致力于在不显著提高吸阻的条件下进一步提高滤 嘴的比表面积，以增强滤嘴吸附有害物质的能力。 静电纺丝是一种简单方便的制备纳米纤维的技术，适用的材料范围和应用领域非 常广泛，近年来在烟草行业也得到了一定的关注。例如，公开号为CN 1603036的专利技术专利 文献公开了一种直接利用静电纺丝纳米短纤维与现有过滤嘴丝束直接混合的方法来增加 过滤面积。又如，公开号为CN 102423141的专利技术专利文献则先制得纳米纤维膜，然后将其 嵌入原有滤嘴和烟丝之间制成复合滤嘴，降低焦油和其他有害物质的释放量。 最近，公开号为CN 103625089的专利技术专利文献、公开号为CN 103625090的专利技术专 利文献和公开号为CN 103628253的专利技术专利文献公开了一系列技术，将静电纺丝纳米纤 维与成型纸、纸质滤棒基材以及丝束直接复合，形成纳米纤维复合基材，再用于滤嘴制作， 制备得到的滤嘴可以有效降低卷烟主流烟气中的一些有害物质，且不影响卷烟吸食品质。 在上述纳米纤维复合基材的制作过程中，一般根据所用聚合物材料来选择合适的 溶剂，例如公开号为CN 103628253的专利技术专利文献选用的溶剂包括乙醇、丙酮、水、甲酸 等，静电纺丝制备纳米纤维的过程中溶剂快速挥发，聚合物溶液在电场作用下鞭动、固化形 成纳米纤维，最终堆积在基材表面，形成复合基材。 -般认为，这一过程以纳米纤维在基材表面的物理堆积为主，纳米纤维堆积到一 定厚度可以从基材表面完整剥离，得到纳米纤维膜。在研究实践中发现，通过物理堆积形成 的纳米纤维复合纸界面粘附强度低，纳米纤维容易脱落，在制作卷烟滤棒的过程中，产生大 量的飘絮物，阻碍生产的连续进行，严重影响滤棒质量。 目前还没有如何提高纳米纤维与纸之间的界面粘附强度的文献报道，更没有可供 实际生产应用的技术和工艺。
技术实现思路
本专利技术提供了一种高界面粘附强度纳米纤维复合纸的制备方法，能够增加纳米纤 维与纸质基材之间的界面粘附强度，利于滤棒的稳定生产，同时，高比表面积纳米纤维对卷 烟烟气中的苯酚和4-甲基亚硝胺基-1-(3-吡啶）-1_ 丁酮（NNK)具有较强的吸附作用。 -种高界面粘附强度纳米纤维复合纸的制备方法，包括以下步骤： (1)将聚合物、添加剂和溶剂配制成纺丝液； 所述聚合物为二醋酸纤维素、三醋酸纤维素、羟乙基纤维素、聚乙烯醇、壳聚糖中 的至少一种； 所述添加剂为乙二醇、丙三醇、季戊四醇、二醋酸甘油酯、三醋酸甘油酯、甘油三油 酸酯、甘油软脂酸酯、甘油硬脂酸酯中的至少一种； (2)采用纸质基材，对步骤⑴所得的纺丝液进行静电纺丝，得到所述的高界面粘 附强度纳米纤维复合纸。 本专利技术在纺丝液中引入至少一种添加剂，引入的添加剂具有相对较高的粘度和沸 点，在静电纺丝过程中具有相对较慢的挥发速度，能够对纳米纤维和纸质基材起到良好的 粘结作用，且不会完全溶解纳米纤维或纸质基材。 所述的添加剂在静电纺丝过程中显著增强纳米纤维与纸质基材的界面粘附强度， 解决了通过物理堆积作用形成的纳米纤维与所附着的纸质基材之间界面粘附强度低，纳米 纤维容易脱落，在卷烟滤棒制作过程中产生飘絮物的问题。 引入的添加剂在提高纸质基材与纳米纤维界面粘附强度的同时，没有破坏纳米纤 维的结构，赋予纳米纤维复合纸较高的比表面积，使纳米纤维复合纸能够有效吸附卷烟主 流烟气中的苯酚和NNK，降低卷烟主流烟气中苯酚和NNK的释放量。 优选地，所述溶剂为丙酮、N，N-二甲基甲酰胺、水、乙酸中的至少一种。溶剂的选 择依据聚合物和添加剂的不同而不同，以能够和聚合物以及添加剂形成均相溶液为宜。 为了保证纺丝液具有合适的粘度以及可纺性，使得到的纳米纤维具有合适的尺 寸，对苯酚和NNK具有良好的吸附效果，优选地，所述纺丝液中，聚合物与溶剂的质量比为 0. 04~0. 15 :1。进一步优选，聚合物与溶剂的质量比为0. 08~0. 15 :1。 添加剂用于改善纳米纤维和纸质基材的界面粘附强度，如果添加量过多，会对纳 米纤维的性能造成影响，优选地，所述纺丝液中，添加剂与聚合物的质量比为0. 5~2 :1。进 一步优选，添加剂与聚合物的质量比为0. 5~1 :1。 本专利技术中纸质基材采用纤维素纸，采用无针头式静电纺丝技术制备纳米纤维，通 过载液槽的往复移动使纺丝电极铁丝表面涂覆一薄层纺丝液，当施加电压超过临界值后， 纺丝电极铁丝表面的纺丝液首先形成许许多多的泰勒锥，然后被拉伸成很多束射流，再经 鞭动，形成纳米纤维。 步骤（2)进行静电纺丝时，将纺丝液置于无针头式静电纺丝机的载液槽中，调节 纺丝电极铁丝与纸质基材之间的距离（即接收距离）、纺丝电压以及纸质基材的卷绕速率， 获得直径在80~500nm的纳米纤维。 作为优选，步骤（2)中，纺丝电压为10~50kV，接收距离为5~25cm，纸质基材的 卷绕速率为50~400m/min。 进一步优选，步骤（2)中，纺丝电压为35~50kV，接收距离为15~25cm，纸质基 材的卷绕速率为50~200m/min。 纸在静电纺丝区域复合纳米纤维后，利用红外进行烘干，烘烤时间为1~60s，以 去除残留的添加剂。 本专利技术提供的高界面粘附强度纳米纤维复合纸的制备方法简单，适合连续生产， 能够保证进一步加工得到的卷烟滤嘴的质量。采用无针头式静电纺丝技术生产效率高，不 会产生堵塞针头的问题，维护方便，封闭式的移动载液槽能够保证纺丝液浓度的恒定，可以 长时间稳定纺丝，有利于进行连续化的大规模生产。 本专利技术还提供了一种利用所述的制备方法得到的高界面粘附强度纳米纤维复合 纸，所述高界面粘附强度纳米纤维复合纸包括纸质基材以及沉积在纸质基材表面的纳米纤 维，所述纳米纤维的直径为80~500nm。 为了对卷烟主流烟气中的苯酚以及NNK具有更好的去除效果，优选地，所述纳米 纤维的直径为100~350nm〇 本专利技术提供的高界面粘附强度纳米纤维复合纸在制备卷烟滤棒的过程中，不会形 成飘絮物，能够更加有效地保持纳米纤维的形态以及高比表面积，增强对烟气中苯酚和NNK 的吸附效果。 纸质基材上沉积适量的纳米纤维，以保证对苯酚和NNK的去除效果，优选地，每平 方米纸质基材表面沉积的纳米纤维的质量为〇. 2~8g。 进一步优选，每平方米纸质基材表面沉积的纳米纤维的质量为0. 2~4g。 本专利技术还提供了一种卷烟滤棒，由所述的高界面粘附强度纳米纤维复合纸制备而 成。 使用所述的高界面粘附强度纳米纤维复合纸制备得到卷烟滤棒，能够有效降低卷 烟主流烟气中苯酚和NNK的释放量，苯酚的释放量降低11~27%，NNK的释放量降低15~ 30%〇【附图说明】 图1为对比例1中纳米纤维复合纸的电镜照片； 图2为实施例1中高界面粘附强度纳米纤维复合纸的电镜照片。【具当前第1页1 2 3&本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高界面粘附强度纳米纤维复合纸的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将聚合物、添加剂和溶剂配制成纺丝液；所述聚合物为二醋酸纤维素、三醋酸纤维素、羟乙基纤维素、聚乙烯醇、壳聚糖中的至少一种；所述添加剂为乙二醇、丙三醇、季戊四醇、二醋酸甘油酯、三醋酸甘油酯、甘油三油酸酯、甘油软脂酸酯、甘油硬脂酸酯中的至少一种；(2)采用纸质基材，对步骤(1)所得的纺丝液进行静电纺丝，得到所述的高界面粘附强度纳米纤维复合纸。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：徐志康，储国海，周国俊，万灵书，汤德芳，王辉，安全福，李霞，沈凯，张博，
申请(专利权)人：浙江中烟工业有限责任公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33