CN115058122A - 烟用醋酸纤维丝束的增塑剂和烟用醋酸纤维滤棒 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种烟用醋酸纤维丝束的增塑剂，由笼型聚倍半硅氧烷、三醋酸甘油酯和添加剂组成，所述添加剂选自柠檬酸酯类增塑剂、多元醇类增塑剂和脂肪类增塑剂中的一种或多种。本申请还提供了一种包含增塑剂的烟用醋酸纤维滤棒。本申请通过在增塑剂中加入笼型聚倍半硅氧烷、三醋酸甘油酯和添加剂，使得到的醋酸纤维滤棒在具有在硬度、吸阻力、固化时间、加工性能和截留量方面的优势。
Description
技术领域
本发明涉及烟草过滤技术领域，尤其涉及一种烟用醋酸纤维丝束的增塑剂和一种烟用醋酸纤维滤棒。
背景技术
随着烟草行业的发展，为了满足消费者的健康理念需求，推出了各种香烟产品，如传统电子烟、低尼古丁烟等等。由于新产品的不断研发，对香烟过滤嘴的要求也在不断的提高，如进一步降低有害物质同时保证烟气烟雾量的满足感。因此，具有低阻力、高吸附的滤棒越来越受到重视。为此，中国专利CN 110326815利用聚乳酸可降材料，通过熔融纺丝生产线生产了一种低阻力和高过滤的滤棒，但是该方法无法提供好的力学性能，即高温烟气导致滤棒***，大大降低了滤棒的过滤效率，且需要采用价格昂贵的纳米石墨烯等材料。
目前市面上的香烟用的滤棒主要用醋酸纤维丝束，方法成熟，价格低廉。然而由于醋酸纤维分子结构中含有大量的羧基和羟基，形成了强的分子间纠缠，大大增加了加工难度。因此，需要通过添加增塑剂来改善分子间相互纠缠，同时还需保障复合体系成型后保持良好的力学性能、扩散性以及扩散性等。作为香烟用的滤棒，还应对香烟的风味无影响。因此，上述性能要求对增塑剂提出了极高的要求。
传统的烟用醋酸纤维丝束增塑剂主要依赖于三醋酸甘油酯。三醋酸甘油酯增塑剂为无色粘稠液体，能有效提高醋酸纤维丝束的加工性和成型后的硬度和力学要求。但是这是一种慢干型的增塑剂，已无法满足烟草多元化需求。
发明内容
本发明解决的技术问题在于提供一种烟用醋酸纤维丝束的增塑剂，其可改善滤棒成型过程中的固化速率、固化后的力学性能和过滤需求。
有鉴于此，本申请提供了一种烟用醋酸纤维丝束的增塑剂，由笼型聚倍半硅氧烷、三醋酸甘油酯和添加剂组成，所述添加剂选自柠檬酸酯类增塑剂、多元醇类增塑剂和脂肪类增塑剂中的一种或多种。
优选的，所述笼型聚倍半硅氧烷的含量为10～20wt％，所述三醋酸甘油酯的含量为30～50wt％，所述添加剂的含量为30～50wt％。
优选的，所述笼型聚倍半硅氧烷为八倍硅氧烷，所述笼型聚倍半硅氧烷的取代基选自氨基、烷基和苯基中的一种或多种。
优选的，所述柠檬酸酯类增塑剂选自柠檬酸三丁酯和乙酰柠檬酸三丁酯中的一种或两种，所述多元醇类增塑剂选自双季戊四醇酯、聚乙二醇和甘油中的一种或多种，所述脂肪类增塑剂选自丁二酸酯、己二酸酯、癸二酸酯和脂肪酸甲酯中的一种或多种。
优选的，所述笼型聚倍半硅氧烷的含量为12～17wt％。
优选的，所述三醋酸甘油酯的含量为32～45wt％。
优选的，所述添加剂的含量为32～48wt％。
优选的，所述笼型聚倍半硅氧烷的含量为14wt％，所述柠檬酸酯类增塑剂的含量为9wt％，所述多元醇类增塑剂的含量为16wt％，所述脂肪类增塑剂的含量为17wt％，所述三醋酸甘油酯的含量为44wt％。
本申请还提供了一种烟用醋酸纤维滤棒，包括增塑剂和醋酸纤维，所述增塑剂为所述的增塑剂。
优选的，所述增塑剂的含量为5～50wt％。
本申请提供了一种烟用醋酸纤维丝束的增塑剂，其由笼型聚倍半硅氧烷、三醋酸甘油酯和添加剂组成，其中添加剂选自柠檬酸酯类增塑剂、多元醇类增塑剂和脂肪类增塑剂中的一种或多种；上述笼型聚倍半硅氧烷具有大体积、耐高温和增强力学强度的特点，三醋酸甘油酯与醋酸纤维素具有优异的相容性，而添加剂具有多种优势；因此，本申请提供的增塑剂通过加入上述三种成分，使得其可改善滤棒成型过程中的固化速率、固化后的力学性能和过滤需求。
具体实施方式
为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的限制。
为了满足烟用醋酸纤维丝束的性能需求，本申请提供了一种增塑剂，其通过笼型聚倍半硅氧烷、添加剂和三醋酸甘油酯的引入，使得到的增塑剂用于过滤棒具有低阻、环保、硬度高和加工性能优异的特点。具体的，本发明实施例公开了烟用醋酸纤维丝束的增塑剂，由笼型聚倍半硅氧烷、三醋酸甘油酯和添加剂组成，所述添加剂选自柠檬酸酯类增塑剂、多元醇类增塑剂和脂肪类增塑剂中的一种或多种。
在本申请提供的增塑剂中，所述笼型聚倍半硅氧烷为八倍硅氧烷，其取代基为氨基、烷基、苯基等一种或多种；所述笼型聚倍半硅氧烷为一般市售的产品或由溶胶-凝胶法制备。更具体地，所述笼型聚倍半硅氧烷由下述流程进行制备：0.1mMγ-氨丙基三乙氧基硅烷水溶液，由盐酸催化，在50～80℃下回流搅拌18h，反应结束；常温下真空除去溶剂，得到产品。所述笼型聚倍半硅氧烷制备过程中，添加不同三烷基复合物来实现官能团的改变，并作为结构控制剂，催化半硅氧烷笼型结构的形成；上述三烷基复合物可以为但不限于三烷基胺、三烷基醇中的一种或多种。所述笼型聚倍半硅氧烷可以使增塑剂的使用温度增加，提高增塑剂的力学性能，改善增塑剂的加工性能，使增塑剂具有显著的延迟燃烧特性，根据实际应用需求进行多功能化，其具有不同基团可实现不同性能。所述笼型聚倍半硅氧烷的含量为10～20wt％，更具体地，所述聚倍半硅氧烷的含量为12～17wt％。
在增塑剂中，所述三醋酸甘油酯具有与醋酸纤维素优异的相容性，其加入利于提高醋酸纤维素与增塑剂的相容性。所述三醋酸甘油酯的含量为30～50wt％，具体的，所述三醋酸甘油酯的含量为32～45wt％。
所述添加剂具体选自柠檬酸酯类增塑剂、多元醇类增塑剂和脂肪类增塑剂中的一种或多种；更具体地，所述柠檬酸酯类增塑剂选自柠檬酸三丁酯和乙酰柠檬酸三丁酯中的一种或两种，所述多元醇类增塑剂选自双季戊四醇酯、聚乙二醇和甘油中的一种或多种，所述脂肪类增塑剂选自丁二酸酯、己二酸酯、癸二酸酯和脂肪酸甲酯中的一种或多种。更具体地，所述柠檬酸酯类增塑剂具有粘度低，易于加工的优势，所述多元醇类增塑剂可有效调整醋酸纤维素丝加工后的韧性，对调控烟嘴的烟丝堆积密度有益处，所述脂肪类增塑剂具有调节醋酸纤维素丝加工后的疏水性，为烟嘴滤材的存储稳定性有重要影响；在本申请中，可根据性能需要选择性加入上述添加剂，在实施例中，所述添加剂同时加入了柠檬酸酯类增塑剂、多元醇类增塑剂和脂肪类增塑剂。本申请，所述添加剂的含量为30～50wt％，更具体地，所述增塑剂的含量为32～48wt％。
更具体地，所述增塑剂中所述笼型聚倍半硅氧烷的含量为14wt％，所述柠檬酸酯类增塑剂的含量为9wt％，所述多元醇类增塑剂的含量为16wt％，所述脂肪类增塑剂的含量为17wt％，所述三醋酸甘油酯的含量为44wt％。
本发明中，所述烟用醋酸纤维丝束增塑剂的加工方法按照本领域技术人员熟知的方法进行即可，示例的，所述加工方法选自密炼机、球磨机和匀胶机中的一种或多种。
本申请还提供了一种烟用醋酸纤维滤棒，其包括增塑剂和醋酸纤维，其中，所述增塑剂为上述方案所述的增塑剂。
具体的，在醋酸纤维滤棒中所述增塑剂的用量为5％～50％；更具体的，在醋酸纤维滤棒中较佳的增塑剂用量为10％～36％。
本发明提供的烟用醋酸纤维丝束增塑剂复合体系含有多种类型的增塑剂，可以根据应用场景调整体系的成分，进而实现固化时间、保水率、硬度等性能的优化。
为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明提供的烟用醋酸纤维丝束的增塑剂进行详细说明，本发明的保护范围不受以下实施例的限制。
实施例1
本实施例所述增塑剂包含如下重量百分比含量的组分：笼型聚倍半硅氧烷14％，柠檬酸丁酯增塑剂9％，多元醇类聚乙二醇增塑剂16％，脂肪类己二酸酯增塑剂17％，三醋酸甘油酯44％；
本实施例所述笼型聚倍半硅氧烷为八倍硅氧烷，其取代基为氨基，其具体制备方法为：0.1mMγ-氨丙基三乙氧基硅烷水溶液，由盐酸催化，在50～80℃下回流搅拌18h，反应结束；常温下真空除去溶剂，得到产品；添加三烷基胺为结构控制剂，催化半硅氧烷笼型结构的形成。
本实施例所述一种高效低阻的烟用醋酸纤维丝束增塑剂，其加工方法为密炼机混炼。本实施例所述的一种高效低阻的烟用醋酸纤维丝束增塑剂在醋酸纤维滤棒中较佳的复合增塑剂用量为18％。
实施例2
增塑剂包含如下重量百分比含量的组分：笼型聚倍半硅氧烷12％，柠檬酸酯22％，多元醇类甘油增塑剂27％，三醋酸甘油酯39％；
本实施例所述笼型聚倍半硅氧烷为八倍硅氧烷，其取代基为羟基；其具体制备方法为：0.1mMγ-氨丙基三乙氧基硅烷水溶液，由盐酸催化，在50～80℃下回流搅拌18h，反应结束；常温下真空除去溶剂，得到产品；添加三烷基醇为结构控制剂，催化半硅氧烷笼型结构的形成。
本实施例所述一种高效低阻的烟用醋酸纤维丝束增塑剂，其加工方法为密炼机混炼。本实施例所述的一种高效低阻的烟用醋酸纤维丝束增塑剂在醋酸纤维滤棒中较佳的复合增塑剂用量为18％。
实施例3
增塑剂包含如下重量百分比含量的组分：笼型聚倍半硅氧烷10％，柠檬酸丁酯增塑剂12％，双季戊四醇酯增塑剂9％，脂肪类己二酸酯增塑剂21％，三醋酸甘油酯48％.
本实施例所述笼型聚倍半硅氧烷为八倍硅氧烷，其取代基为氨基；其具体制备方法为；0.1mMγ-氨丙基三乙氧基硅烷水溶液，由盐酸催化，在50～80℃下回流搅拌18h，反应结束；常温下真空除去溶剂，得到产品；添加三烷基胺为结构控制剂，催化半硅氧烷笼型结构的形成。
本实施例所述一种高效低阻的烟用醋酸纤维丝束增塑剂，其加工方法为球磨机混炼。本实施例所述的一种高效低阻的烟用醋酸纤维丝束增塑剂在醋酸纤维滤棒中较佳的复合增塑剂用量为25％。
对比例1
增塑剂包含如下重量百分比含量的组分：柠檬酸丁酯增塑剂16％，多元醇类聚乙二醇增塑剂13％，脂肪类己二酸酯增塑剂17％，三醋酸甘油酯44％。
本实施例所述一种高效低阻的烟用醋酸纤维丝束增塑剂，其加工方法为球磨机混炼。本实施例所述的一种高效低阻的烟用醋酸纤维丝束增塑剂在醋酸纤维滤棒中较佳的复合增塑剂用量为15％。
对比例2
作为对比例，仅用三醋酸甘油酯作为醋酸纤维丝束的塑化剂，塑化剂占比为20％。
对上述实施例和对比例制备的滤棒进行了综合性能评价，其结果整理于表1，测试样品为长度30mm，圆周为22mm的滤棒。
表1实施例的综合性能评价表
对比中国专利CN 110326815，上述实施例所制备的醋酸纤维丝束滤棒均具有低的吸阻力和相对高的截留量，且体现出了高效的固化时间和良好以上的加工性能。固化后，实施例展示出了良好的力学性能。具有良好的韧性。因此，本发明所述的一种高效低阻的烟用醋酸纤维丝束增塑剂能提供一种优异综合性能的增塑体系，满足不同的应用场景。
以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (10)
1.一种烟用醋酸纤维丝束的增塑剂，由笼型聚倍半硅氧烷、三醋酸甘油酯和添加剂组成，所述添加剂选自柠檬酸酯类增塑剂、多元醇类增塑剂和脂肪类增塑剂中的一种或多种。
2.根据权利要求1所述的增塑剂，其特征在于，所述笼型聚倍半硅氧烷的含量为10～20wt％，所述三醋酸甘油酯的含量为30～50wt％，所述添加剂的含量为30～50wt％。
3.根据权利要求1或2所述的增塑剂，其特征在于，所述笼型聚倍半硅氧烷为八倍硅氧烷，所述笼型聚倍半硅氧烷的取代基选自氨基、烷基和苯基中的一种或多种。
4.根据权利要求1或2所述的增塑剂，其特征在于，所述柠檬酸酯类增塑剂选自柠檬酸三丁酯和乙酰柠檬酸三丁酯中的一种或两种，所述多元醇类增塑剂选自双季戊四醇酯、聚乙二醇和甘油中的一种或多种，所述脂肪类增塑剂选自丁二酸酯、己二酸酯、癸二酸酯和脂肪酸甲酯中的一种或多种。
5.根据权利要求1或2所述的增塑剂，其特征在于，所述笼型聚倍半硅氧烷的含量为12～17wt％。
6.根据权利要求1或2所述的增塑剂，其特征在于，所述三醋酸甘油酯的含量为32～45wt％。
7.根据权利要求1或2所述的增塑剂，其特征在于，所述添加剂的含量为32～48wt％。
8.根据权利要求4所述的增塑剂，其特征在于，所述笼型聚倍半硅氧烷的含量为14wt％，所述柠檬酸酯类增塑剂的含量为9wt％，所述多元醇类增塑剂的含量为16wt％，所述脂肪类增塑剂的含量为17wt％，所述三醋酸甘油酯的含量为44wt％。
9.一种烟用醋酸纤维滤棒，包括增塑剂和醋酸纤维，其特征在于，所述增塑剂为权利要求1～8任一项所述的增塑剂。
10.根据权利要求9所述的烟用醋酸纤维滤棒，其特征在于，所述增塑剂的含量为5～50wt％。
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|---|---|---|---|---|
| CN115530420A (zh) * | 2022-10-13 | 2022-12-30 | 湖北中烟工业有限责任公司 | 一种卷烟滤棒用成型剂、卷烟滤棒及其制备方法 |
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