CN105088376B - 高界面粘附强度纳米纤维复合丝束及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高界面粘附强度纳米纤维复合丝束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)以烟用丝束为基材，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丝束。本发明公开的高界面粘附强度纳米纤维复合丝束，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16～30％，NNK的释放量降低12～36％。
Description
技术领域
本发明涉及卷烟技术领域，具体涉及一种高界面粘附强度纳米纤维复合丝束及其制备方法和应用。
背景技术
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，通过引入纳米粒子、增加粗糙度等方法可以进一步提高滤嘴的比表面积，从而增强滤棒吸附有害物质的能力。例如，公开号为CN 101484628A的发明专利文献公开了一种将纳米管等纳米材料粘附或截留在丝束中的方法，通过这种改性能够提高丝束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，将纳米纤维引入滤嘴中，可以显著提高比表面积，增强吸附能力。公开号为CN1603036的发明专利文献公开了一种利用静电纺丝纳米短纤维与现有滤棒丝束直接混合的方法来增加过滤面积；公开号为CN 102423141的发明专利文献则先制得纳米纤维膜，然后将其嵌入原有滤嘴和卷烟之间制成复合滤嘴，降低焦油和其他有害物质的含量。最近，公开号为CN 103628253的发明专利文献将静电纺丝纳米纤维与丝束直接复合，即直接以丝束作为基底材料，在静电纺丝过程中直接形成纳米纤维复合丝束，再用于滤嘴制作，发现可以有效降低卷烟主流烟气中的一些有害物质的释放量，且不影响卷烟的吸食品质。
利用静电纺丝法直接制备纳米纤维复合丝束具有效率高、可连续生产等优点，十分合适大规模生产，具有重要的应用前景。但是，在静电纺丝过程中，纳米纤维主要以物理堆积的方式沉积在丝束表面，复合过程中两者之间缺乏强相互作用力或粘附力。在研究实践中发现，通过物理堆积形成的纳米纤维复合丝束，其界面粘附强度低，纳米纤维容易脱落，在制作卷烟滤棒的过程中会产生飘絮物，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丝束之间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。
发明内容
本发明提供了一种高界面粘附强度纳米纤维复合丝束的制备方法，能够增加纳米纤维与烟用丝束之间的界面粘附强度，利于滤嘴的稳定生产，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。
一种高界面粘附强度纳米纤维复合丝束的制备方法，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)以烟用丝束为基材，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丝束。
本发明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，能够对纳米纤维和烟用丝束起到良好的粘结作用，且不会完全溶解纳米纤维或烟用丝束。
所述的添加剂在静电纺丝过程中显著增强纳米纤维与烟用丝束的界面粘附强度，解决了通过物理堆积作用形成的纳米纤维与所附着的烟用丝束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烟用丝束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，赋予纳米纤维复合丝束较高的比表面积，使纳米纤维复合丝束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烟用丝束的界面粘附强度，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。
本发明中烟用丝束采用醋酸纤维素丝束，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烟用丝束之间的距离(即接收距离)、纺丝电压以及烟用丝束的卷绕速率，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，烟用丝束的卷绕速率为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，烟用丝束的卷绕速率为50～200m/min。
丝束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。
本发明提供的高界面粘附强度纳米纤维复合丝束的制备方法简单，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。
本发明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丝束，所述高界面粘附强度纳米纤维复合丝束包括烟用丝束以及沉积在烟用丝束表面的纳米纤维，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。
本发明提供的高界面粘附强度纳米纤维复合丝束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，增强对主流烟气中苯酚和NNK的吸附效果。
烟用丝束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，所述纳米纤维与烟用丝束的质量比为0.002～0.08：1。
进一步优选，所述纳米纤维与烟用丝束的质量比为0.05～0.08：1。
本发明还提供了一种卷烟滤嘴，由所述的高界面粘附强度纳米纤维复合丝束与卷烟纸卷制而成。
使用所述的高界面粘附强度纳米纤维复合丝束制备得到的卷烟滤嘴，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16～30％，NNK的释放量降低12～36％。
附图说明
图1为市售卷烟滤嘴使用的普通醋酸纤维素丝束的电镜照片；
图2为对比例1中纳米纤维复合丝束的电镜照片；
图3为实施例1中高界面粘附强度纳米纤维复合丝束的电镜照片。
具体实施方式
通过以下实施例对本发明做更详细的描述，但所述实施例不构成对本发明的限制。
对比例1
将8g二醋酸纤维素和100g丙酮配置成均匀纺丝液，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烟用丝束之间的距离为15cm，调节纺丝电压为32kV；将烟用丝束开松至幅宽25cm，设定烟用丝束输送速率为100m/min。
开启静电纺丝机电源至设定电压，纺丝液形成直径为110±30nm的纳米纤维，并沉积在连续运动的开松后的烟用丝束表面，形成纳米纤维复合丝束；连续运动的纳米纤维复合丝束经过静电纺丝区域后，进入红外灯烘烤区域，烘烤5s，即制得纳米纤维复合丝束，其中纳米纤维与烟用丝束的质量比为0.020：1，典型电镜照片见图2。将所制得的纳米纤维复合丝束在滤棒成型机上卷制成卷烟滤棒，过程中有少量飘絮物产生。
将卷制的试样烟采用CeruleanSM450型吸烟机按照ISO3308模式进行卷烟抽吸实验，测定计算主流烟气中苯酚和NNK的释放量。采用同规格的市售卷烟作为对照卷烟，其卷烟滤嘴采用普通醋酸纤维素丝束制备，其典型扫描电镜照片见图1，卷烟制备方法和卷烟抽吸方法都与试样烟相同。结果见表1。
抽吸实验中设定抽吸容量为35mL，抽吸时间为2s，抽吸间隔为58s，以下实施例如无特殊说明，均采用相同的实验条件。
实施例1
将8g二醋酸纤维素、8g丙三醇和100g丙酮配置成均匀纺丝液，其中二醋酸纤维素与丙酮的质量比为0.08：1，丙三醇与二醋酸纤维素的质量比为1：1。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丝束之间的距离(即接收距离)为15cm，调节纺丝电压为32kV；将烟用丝束开松至幅宽25cm，设定烟用丝束输送速率为100m/min。
开启静电纺丝机电源至设定电压，纺丝液形成直径为110±32nm的纳米纤维，并沉积在连续运动的开松后的烟用丝束表面，形成纳米纤维复合丝束；连续运动的纳米纤维复合丝束经过静电纺丝区域后，进入红外灯烘烤区域，烘烤5s，即制得高界面粘附强度纳米纤维复合丝束，其中纳米纤维与烟用丝束的质量比为0.020：1，典型电镜照片见图3。将所制得的高界面粘附强度纳米纤维复合丝束在滤棒成型机上卷制成卷烟滤棒，过程中无明显飘絮物产生。
将卷制的试样烟采用CeruleanSM450型吸烟机按照ISO3308模式进行卷烟抽吸实验，测定计算主流烟气中苯酚和NNK的释放量。采用同规格的市售卷烟作为对照卷烟，其卷烟滤嘴采用普通醋酸纤维素丝束制备，卷烟制备方法和卷烟抽吸方法都与试样烟相同。结果见表1。
对比图1和图3可以看出，实施例1中更多的纳米纤维附着在烟用丝束的表面。
实施例2
将8g三醋酸纤维素、8g乙二醇和100gN,N-二甲基甲酰胺配置成均匀纺丝液，其中三醋酸纤维素与N,N-二甲基甲酰胺的质量比为0.08：1，乙二醇与三醋酸纤维素的质量比为1：1。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烟用丝束之间的距离为15cm，调节纺丝电压为32kV；将烟用丝束开松至幅宽25cm，设定烟用丝束输送速率为100m/min。
开启静电纺丝机电源至设定电压，纺丝液形成直径为120±32nm的纳米纤维，并沉积在连续运动的开松后的烟用丝束表面，形成纳米纤维复合丝束；连续运动的纳米纤维复合丝束经过静电纺丝区域后，进入红外灯烘烤区域，烘烤5s，即制得高界面粘附强度纳米纤维复合丝束，其中纳米纤维与烟用丝束的质量比为0.021：1。将所制得的高界面粘附强度纳米纤维复合丝束在滤棒成型机上卷制成卷烟滤棒，过程中无明显飘絮物产生。
将卷制的试样烟采用CeruleanSM450型吸烟机按照ISO3308模式进行卷烟抽吸实验，测定计算主流烟气中苯酚和NNK的释放量。采用同规格的市售卷烟作为对照卷烟，其卷烟滤嘴采用普通醋酸纤维素丝束制备，卷烟制备方法和卷烟抽吸方法都与试样烟相同。结果见表1。
实施例3
将4g羟乙基纤维素、4.4g季戊四醇和100g丙酮配置成均匀纺丝液，其中羟乙基纤维素与丙酮的质量比为0.04：1，季戊四醇与羟乙基纤维素的质量比为1.1：1。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烟用丝束之间的距离为15cm，调节纺丝电压为32kV；将烟用丝束开松至幅宽25cm，设定烟用丝束输送速率为400m/min。
开启静电纺丝机电源至设定电压，纺丝液形成直径为95±20nm的纳米纤维，并沉积在连续运动的开松后的烟用丝束表面，形成纳米纤维复合丝束；连续运动的纳米纤维复合丝束经过静电纺丝区域后，进入红外灯烘烤区域，烘烤5s，即制得高界面粘附强度纳米纤维复合丝束，其中纳米纤维与烟用丝束的质量比为0.002：1。将所制得的高界面粘附强度纳米纤维复合丝束在滤棒成型机上卷制成卷烟滤棒，过程中无明显飘絮物产生。
将卷制的试样烟采用CeruleanSM450型吸烟机按照ISO3308模式进行卷烟抽吸实验，测定计算主流烟气中苯酚和NNK的释放量。采用同规格的市售卷烟作为对照卷烟，其卷烟滤嘴采用普通醋酸纤维素丝束制备，卷烟制备方法和卷烟抽吸方法都与试样烟相同。结果见表1。
实施例4
将15g二醋酸纤维素、15g二醋酸甘油酯、20gN,N-二甲基甲酰胺和80g丙酮配置成均匀纺丝液，其中二醋酸纤维素与N,N-二甲基甲酰胺的质量比为0.15：1，二醋酸甘油酯与二醋酸纤维素的质量比为1：1。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烟用丝束之间的距离为15cm，调节纺丝电压为32kV；将烟用丝束开松至幅宽25cm，设定烟用丝束输送速率为80m/min。
开启静电纺丝机电源至设定电压，纺丝液形成直径为300±40nm的纳米纤维，并沉积在连续运动的开松后的烟用丝束表面，形成纳米纤维复合丝束；连续运动的纳米纤维复合丝束经过静电纺丝区域后，进入红外灯烘烤区域，烘烤5s，即制得高界面粘附强度纳米纤维复合丝束，其中纳米纤维与烟用丝束的质量比为0.080：1。将所制得的高界面粘附强度纳米纤维复合丝束在滤棒成型机上卷制成卷烟滤棒，过程中无明显飘絮物产生。
将卷制的试样烟采用CeruleanSM450型吸烟机按照ISO3308模式进行卷烟抽吸实验，测定计算主流烟气中苯酚和NNK的释放量。采用同规格的市售卷烟作为对照卷烟，其卷烟滤嘴采用普通醋酸纤维素丝束制备，卷烟制备方法和卷烟抽吸方法都与试样烟相同。结果见表1。
实施例5
将4g二醋酸纤维素、8g三醋酸甘油酯和100g丙酮配置成均匀纺丝液，其中二醋酸纤维素与丙酮的质量比为0.04：1，三醋酸甘油酯与二醋酸纤维素的质量比为2：1。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烟用丝束之间的距离为5cm，调节纺丝电压为50kV；将烟用丝束开松至幅宽25cm，设定烟用丝束输送速率为100m/min。
开启静电纺丝机电源至设定电压，纺丝液形成直径为100±20nm的纳米纤维，并沉积在连续运动的开松后的烟用丝束表面，形成纳米纤维复合丝束；连续运动的纳米纤维复合丝束经过静电纺丝区域后，进入红外灯烘烤区域，烘烤60s，即制得高界面粘附强度纳米纤维复合丝束，其中纳米纤维与烟用丝束的质量比为0.018：1。将所制得的高界面粘附强度纳米纤维复合丝束在滤棒成型机上卷制成卷烟滤棒，过程中无明显飘絮物产生。
将卷制的试样烟采用CeruleanSM450型吸烟机按照ISO3308模式进行卷烟抽吸实验，测定计算主流烟气中苯酚和NNK的释放量。采用同规格的市售卷烟作为对照卷烟，其卷烟滤嘴采用普通醋酸纤维素丝束制备，卷烟制备方法和卷烟抽吸方法都与试样烟相同。结果见表1。
实施例6
将10g二醋酸纤维素、5g羟乙基纤维素、7.5g甘油三油酸酯和100g丙酮配置成均匀纺丝液，其中二醋酸纤维素与丙酮的质量比为0.15：1，羟乙基纤维素与二醋酸纤维素的质量比为0.5：1。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烟用丝束之间的距离为25cm，调节纺丝电压为50kV；将烟用丝束开松至幅宽25cm，设定烟用丝束输送速率为100m/min。
开启静电纺丝机电源至设定电压，纺丝液形成直径为500±40nm的纳米纤维，并沉积在连续运动的开松后的烟用丝束表面，形成纳米纤维复合丝束；连续运动的纳米纤维复合丝束经过静电纺丝区域后，进入红外灯烘烤区域，烘烤5s，即制得高界面粘附强度纳米纤维复合丝束，其中纳米纤维与烟用丝束的质量比为0.035：1。将所制得的高界面粘附强度纳米纤维复合丝束在滤棒成型机上卷制成卷烟滤棒，过程中无明显飘絮物产生。
将卷制的试样烟采用CeruleanSM450型吸烟机按照ISO3308模式进行卷烟抽吸实验，测定计算主流烟气中苯酚和NNK的释放量。采用同规格的市售卷烟作为对照卷烟，其卷烟滤嘴采用普通醋酸纤维素丝束制备，卷烟制备方法和卷烟抽吸方法都与试样烟相同。结果见表1。
实施例7
将4g二醋酸纤维素、4g甘油软脂酸酯和100g丙酮配置成均匀纺丝液，其中二醋酸纤维素与丙酮的质量比为0.04：1，甘油软脂酸酯与二醋酸纤维素的质量比为1：1。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烟用丝束之间的距离为5cm，调节纺丝电压为10kV；将烟用丝束开松至幅宽25cm，设定烟用丝束输送速率为50m/min。
开启静电纺丝机电源至设定电压，纺丝液形成直径为80±15nm的纳米纤维，并沉积在连续运动的开松后的烟用丝束表面，形成纳米纤维复合丝束；连续运动的纳米纤维复合丝束经过静电纺丝区域后，进入红外灯烘烤区域，烘烤1s，即制得高界面粘附强度纳米纤维复合丝束，其中纳米纤维与烟用丝束的质量比为0.017：1。将所制得的高界面粘附强度纳米纤维复合丝束在滤棒成型机上卷制成卷烟滤棒，过程中无明显飘絮物产生。
将卷制的试样烟采用CeruleanSM450型吸烟机按照ISO3308模式进行卷烟抽吸实验，测定计算主流烟气中苯酚和NNK的释放量。采用同规格的市售卷烟作为对照卷烟，其卷烟滤嘴采用普通醋酸纤维素丝束制备，卷烟制备方法和卷烟抽吸方法都与试样烟相同。结果见表1。
实施例8
将8g壳聚糖、8g甘油硬脂酸酯和100g乙酸配置成均匀纺丝液，其中壳聚糖与乙酸的质量比为0.08：1，甘油硬脂酸酯与壳聚糖的质量比为1：1。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烟用丝束之间的距离为15cm，调节纺丝电压为32kV；将烟用丝束开松至幅宽25cm，设定烟用丝束输送速率为100m/min。
开启静电纺丝机电源至设定电压，纺丝液形成直径为110±32nm的纳米纤维，并沉积在连续运动的开松后的烟用丝束表面，形成纳米纤维复合丝束；连续运动的纳米纤维复合丝束经过静电纺丝区域后，进入红外灯烘烤区域，烘烤5s，即制得高界面粘附强度纳米纤维复合丝束，其中纳米纤维与烟用丝束的质量比为0.020：1。将所制得的高界面粘附强度纳米纤维复合丝束在滤棒成型机上卷制成卷烟滤棒，过程中无明显飘絮物产生。
将卷制的试样烟采用CeruleanSM450型吸烟机按照ISO3308模式进行卷烟抽吸实验，测定计算主流烟气中苯酚和NNK的释放量。采用同规格的市售卷烟作为对照卷烟，其卷烟滤嘴采用普通醋酸纤维素丝束制备，卷烟制备方法和卷烟抽吸方法都与试样烟相同。结果见表1。
实施例9
将15g聚乙烯醇、30g丙三醇和100g水配置成均匀纺丝液，其中聚乙烯醇与水的质量比为0.15：1，丙三醇与聚乙烯醇的质量比为2：1。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烟用丝束之间的距离为25cm，调节纺丝电压为50kV；将烟用丝束开松至幅宽25cm，设定烟用丝束输送速率为100m/min。
开启静电纺丝机电源至设定电压，纺丝液形成直径为110±32nm的纳米纤维，并沉积在连续运动的开松后的烟用丝束表面，形成纳米纤维复合丝束；连续运动的纳米纤维复合丝束经过静电纺丝区域后，进入红外灯烘烤区域，烘烤5s，即制得高界面粘附强度纳米纤维复合丝束，其中纳米纤维与烟用丝束的质量比为0.023：1。将所制得的高界面粘附强度纳米纤维复合丝束在滤棒成型机上卷制成卷烟滤棒，过程中无明显飘絮物产生。
将卷制的试样烟采用CeruleanSM450型吸烟机按照ISO3308模式进行卷烟抽吸实验，测定计算主流烟气中苯酚和NNK的释放量。采用同规格的市售卷烟作为对照卷烟，其卷烟滤嘴采用普通醋酸纤维素丝束制备，卷烟制备方法和卷烟抽吸方法都与试样烟相同。结果见表1。
实施例10
将8g二醋酸纤维素、8g丙三醇和100g丙酮配置成均匀纺丝液，其中二醋酸纤维素与丙酮的质量比为0.08：1，丙三醇与二醋酸纤维素的质量比为1：1。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烟用丝束之间的距离为15cm，调节纺丝电压为32kV；将烟用丝束开松至幅宽25cm，设定烟用丝束输送速率为100m/min。
开启静电纺丝机电源至设定电压，纺丝液形成直径为110±32nm的纳米纤维，并沉积在连续运动的开松后的烟用丝束表面，形成纳米纤维复合丝束；连续运动的纳米纤维复合丝束经过静电纺丝区域后，进入红外灯烘烤区域，烘烤5s，即制得高界面粘附强度纳米纤维复合丝束，其中纳米纤维与烟用丝束的质量比为0.025：1。将所制得的高界面粘附强度纳米纤维复合丝束在滤棒成型机上卷制成卷烟滤棒，过程中无明显飘絮物产生。
将卷制的试样烟采用CeruleanSM450型吸烟机按照ISO3308模式进行卷烟抽吸实验，测定计算主流烟气中苯酚和NNK的释放量。采用同规格的市售卷烟作为对照卷烟，其卷烟滤嘴采用普通醋酸纤维素丝束制备，卷烟制备方法和卷烟抽吸方法都与试样烟相同。结果见表1。
表1
| 样品名 | 苯酚释放量μg/cig | NNK释放量ng/cig |
| 对比例1 | 10.64 | 3.01 |
| 实施例1 | 8.13 | 2.25 |
| 实施例2 | 8.42 | 2.28 |
| 实施例3 | 9.67 | 2.89 |
| 实施例4 | 8.00 | 2.08 |
| 实施例5 | 8.77 | 2.41 |
| 实施例6 | 8.91 | 2.43 |
| 实施例7 | 8.83 | 2.51 |
| 实施例8 | 8.55 | 2.28 |
| 实施例9 | 8.15 | 2.20 |
| 实施例10 | 8.02 | 2.17 |
| 对照卷烟 | 11.45 | 3.27 |
由表1可以得出，对比例1制备得到的纳米纤维复合丝束用于滤嘴中，仅仅使卷烟主流烟气中苯酚降低7％、NNK降低8％，这是由于纳米纤维与烟用丝束之间的界面粘附强度较低，所制得的纳米纤维复合丝束在滤棒成型机上卷制成卷烟滤棒时一部分纳米纤维被脱除，没有起到显著增大比表面积的作用。
与对比例1相比，实施例1～10由于纳米纤维和烟用丝束的界面粘附强度较高，在卷制卷烟滤棒的过程中，纳米纤维不易从烟用丝束上脱离，从而保证具有较高的比表面积，对苯酚和NNK的去除效果更好。
Claims (3)
1.一种纳米纤维复合丝束的制备方法，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；所述纺丝液中，添加剂与聚合物的质量比为0.5～2：1；所述纺丝液中，聚合物与溶剂的质量比为0.04～0.15：1；
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、甘油三油酸酯、甘油软脂酸酯、甘油硬脂酸酯中的至少一种；
所述溶剂为丙酮、N,N-二甲基甲酰胺、水、乙酸中的至少一种；
(2)以烟用丝束为基材，对步骤(1)所得的纺丝液进行静电纺丝，得到所述的纳米纤维复合丝束；纺丝电压为10～50kV，接收距离为5～25cm，烟用丝束的卷绕速率为50～400m/min。
2.一种利用如权利要求1所述的制备方法得到的纳米纤维复合丝束，其特征在于，所述纳米纤维复合丝束包括烟用丝束以及沉积在烟用丝束表面的纳米纤维，所述纳米纤维的直径为80～500nm；所述纳米纤维与烟用丝束的质量比为0.002～0.08：1。
3.一种卷烟滤嘴，其特征在于，由如权利要求2所述的纳米纤维复合丝束与卷烟纸卷制而成。
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