一种改性粘胶短纤维香烟滤嘴材料的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明公开了一种改性粘胶短纤维香烟滤嘴材料的制备方法，属于短纤维材料制备领域。
【背景技术】
[0002]吸烟对人体的危害随科学发展而日益明显。烟气的组份共有数千种化合物，它们在卷烟燃烧区后面的裂介区生成，在烟气进入吸烟者体内的过程中，温度从900°C降至常温，有1 %的有机半挥发物及不挥发物冷凝成微粒。而有90 %的烟气是以气相存在。在19世纪中期，为减少卷烟的毒性，采用卷烟上安装过滤嘴的方式以滤去烟气中微粒相组份。当时卷烟被采纳作为过滤嘴材料的有纸、天然纤维等无味、无毒的物资。但随着过滤嘴卷烟的发展，消费者对过滤嘴又提出了新的要求一一希望能高效滤去有毒物质而能保留一定量的烟碱，希望过滤嘴材料具有选择性过滤的性质。
[0003]醋酸纤维素丝束滤嘴因具有降焦作用明显、口感舒适等优点倍烟草行业广泛接受，但由于原料来源和制备工艺等限制，其价格相对较高，不容易在自然环境下降解，大量生产会造成环境污染，回收困难。而我国的需求量又很大。聚丙烯纤维有着先天性的结构缺陷，使得丙纤滤嘴目前只能在低档烟上使用。国家对烟草行业进行调整，压缩低档烟、着重发展中高档烟的生产，目前国家卷烟的总量保持不变，目前低档烟占80%，要努力提高中高档烟的比例，而且为了达到进一步降焦的目的，加长了滤嘴，因此对醋纤需求量猛增，醋纤面临着前所未有的压力，而丙纤并没有从根本导航缓解醋纤的压力，因此，开发新型烟草专用滤材迫在眉睫。
[0004]粘胶纤维具有原料资源可以重复再生，在自然环境下可降解，是一种绿色环保型材料，目前粘胶纤维市场价格维持在大约15000元/1，而醋酸纤维价格大约35000元/1，烟草行业年滤材需求量为20万吨，如果用粘胶纤维取代醋酸纤维作为香烟过滤材料，每年可以节省40亿元，可以大大降低香烟成本，因此，粘胶纤维作为香烟滤材取代醋酸纤维可以大大提尚经济效益。
【发明内容】
[0005]本发明主要解决的技术问题:针对目前香烟滤嘴常用的醋酸纤维材料虽然降焦作用明显、口感舒适，但还是存在价格昂贵、不容易在自然环境下降解，大量生产会造成环境污染问题，以及传统的烟嘴过滤材料无法高效滤去有毒物质、保留一定量烟碱的现状，提供了一种通过从牛肝中分离得到过氧化氢酶并用多孔淀粉进行固定，再用竹浆制得粘胶短纤维，辅以固定化过氧化氢酶，经纺丝后得到改性粘胶短纤维纺丝香烟滤嘴材料的制备方法。该方法操作工艺简便，原料价格较低，不仅制得的改性粘胶短纤维纺丝香烟滤嘴材料可自行降解，不会对环境造成危害，而且可以高效滤去烟中产生的有毒物质，改善吸食香烟的口感，降低卷烟对人体的危害，并且固定化过氧化氢酶的加入可以高效催化氧化还原反应，其红血素基团能特意吸附C0、N0等小分子有害气体，可以有效清除降低卷烟气相自由基和焦油，和粘胶纤维联合使用具有很好的过滤效果。
[0006]为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是:
(1)称取100?200g新鲜牛肝，用剪刀将其剪碎成I?3cm的碎块，放入2L玻璃瓶中，加入500?700mL pH为6?7的磷酸缓冲液和15?20g聚乙烯吡咯烷酮，放入高速匀浆机中，以20000?22000r/min的转速高速匀浆I?3min;
(2)匀浆结束后，将浆液移入烧杯中，放置在冰水浴中，在4?6°C下静置I?2h，并用注射器吸取150?200mL上层液体放入卧式离心机，以12000?14000r/min的转速离心10?15min，分离得到上清液为过氧化氢酶母液，于4?6 °C下保存；
(3)按固液比为2:5将多孔淀粉加入上清液中，常温下放置在漩涡振荡仪中，以10?20W的功率，200?400rmp/min的速率振荡吸附7?9h，放入冰水浴中静置过夜，以12000?14000r/min的转速离心分离得到沉淀，放入布氏漏斗，用去离子水反复洗涤抽滤3?5次，自然晾干后得多孔淀粉固定化过氧化氢酶粉末；
(4)取一根慈竹，用铡刀将其剖切成长2cm，宽Icm的竹片，先用蒸馏水浸泡溶胀20?24h，再按固液比为1:10将其加进质量浓度为5%的醋酸溶液中，放入恒温箱中，以2?4°C/min的升温速率程序升温至120?140 °C，保温水解2?6h ；
(5)将水解后的竹块纤维倒入蒸煮罐中，加入其质量5?10%的氢氧化钠和3?5%的硫化钠，并添加蒸馏水直至将混合物料浸没，升温至100?110 °C蒸煮3?5h，蒸煮结束后打浆、漂白，放入压滤机以0.3?0.5 MP a的压力挤压滤水后，放入烘箱在1 5?110 °C下干燥至恒重，制得薄片状楽■柏；
(6)取300?500g上述浆柏放入I?2L温度为60?70°C的烧碱溶液中，放置在摇床上振荡浸渍2?3h，浸渍结束后放入老成鼓中在30?35°C下老成12?18h，再降低温度至20?25°(:，加入50?601^二硫化碳，磺化反应100?12011^11后过滤得滤渣，按固液比为2:3将滤渣倒入浓度为0.0lmol/L的氢氧化钠溶液中，用玻璃棒搅拌形成粘胶短纤维混合纺丝液；
(7)将上述制得的纺丝液放入纺丝装置贮液槽中，按固液比为1:3加入多孔淀粉固定化过氧化氢酶粉末，搅拌均匀后将纺丝液用输液栗挤出再由喷丝口喷出，喷出的纺丝液射流被固化形成改性粘胶短纤维纺丝香烟滤嘴材料。
[0007]所述的纺丝射流固化方法是以硫酸和硫酸钠按质量比为5:1配成的水溶液作为凝固浴，将纺丝射流固化。
[0008]本发明的应用方法是:使用时，将本发明制得的改性粘胶短纤维纺丝香烟滤嘴材料制成香烟滤嘴，安装香烟上，即可，点燃后，经检测发现，本发明制得的香烟滤嘴材料过滤后的烟气中，焦油和自由基含量与传统的香烟滤嘴材料相比，降低了25?30%。
[0009]本发明的有益效果是:
(1)本发明操作简单易行，原价价格较低，适合大规模生产；
(2)通过本发明制得的改性粘胶短纤维纺丝香烟滤嘴材料在使用后可以自然降解，不会对环境造成危害；
(3)本发明制得的改性粘胶短纤维纺丝香烟滤嘴材料材料，过滤吸附能力强，可以高效滤去烟中产生的有毒物质，改善吸食香烟的口感，降低卷烟对人体的危害。
【具体实施方式】
[0010]首先称取100?200g新鲜牛肝，用剪刀将其剪碎成I?3cm的碎块，放入2L玻璃瓶中，加入500?700mL pH为6?7的磷酸缓冲液和15?20g聚乙烯吡咯烷酮，放入高速匀浆机中，以20000?22000r/min的转速高速匀浆I?3min;匀浆结束后，将浆液移入烧杯中，放置在冰水浴中，在4?6°C下静置I?2h，并用注射器吸取150?200mL上层液体放入卧式离心机，以12000?140001'/111；[11的转速离心10?151]1；[11，分离得到上清液为过氧化氢酶母液，于4?6°C下保存;然后按固液比为2:5将多孔淀粉加入上清液中，常温下放置在漩涡振荡仪中，以10?20W的功率，200?400rmp/min的速率振荡吸附7?9h，放入冰水浴中静置过夜，以12000?14000r/min的转速离心分离得到沉淀，放入布氏漏斗，用去离子水反复洗涤抽滤3?5次，自然晾干后得多孔淀粉固定化过氧化氢酶粉末;之后取一根慈竹，用铡刀将其剖切成长2cm，宽Icm的竹片，先用蒸馏水浸泡溶胀20?24h，再按固液比为1:10将其加进质量浓度为5%的醋酸溶液中，放入恒温箱中，以2?4°C/min的升温速率程序升温至120?140°C，保温水解2?6h;将水解后的竹块纤维倒入蒸煮罐中，加入其质量5?10%的氢氧化钠和3?5%的硫化钠，并添加蒸馏水直至将混合物料浸没，升温至100?110°C蒸煮3?5h，蒸煮结束后打浆、漂白，放入压滤机以0.3?0.5MPa的压力挤压滤水后，放入烘箱在105?110°C下干燥至恒重，制得薄片状浆柏；接下来取300?500g上述浆柏放入I?2L温度为60?70 °C的烧碱溶液中，放置在摇床上振荡浸渍2?3h，浸渍结束后放入老成鼓中在30?350C下老成12?18h，再降低温度至20?25 °C，加入50?60mL二硫化碳，磺化反应100?120min后过滤得滤渣，按固液比为2:3将滤渣倒入浓度为0.0lmol/L的氢氧化钠溶液中，用玻璃棒搅拌形成粘胶短纤维混合纺丝液;最后将上述制得的纺丝液放入纺丝装置贮液槽中，按固液比为1:3加入多孔淀粉固定化过氧化氢酶粉末，搅拌均匀后将纺丝液用输液栗挤出再由喷丝口喷出，喷出的纺丝液射流被固化形成改性粘胶短纤维纺丝香烟滤嘴材料。其中所述的纺丝射流固化方法是以硫酸和硫酸钠按质量比为5:1配成的水溶液作为凝固浴，将纺丝射流固化。
[0011]实例I
首先称取10g新鲜牛肝，用剪刀将其剪碎成Icm的碎块，放入2L玻璃瓶中，加入500mLpH为6的磷酸缓冲液和15g聚乙烯吡咯烷酮，放入高速匀浆机中，以20000r/min的转速高速匀浆Imin;匀浆结束后，将浆液移入烧杯中，放置在冰水浴中，在4°C下静置lh，并用注射器吸取150mL上层液体放入卧式离心机，以12000r/min的转速离心lOmin，分离得到上清液为过氧化氢酶母液，于4°C下保存;然后按固液比为2:5将多孔淀粉加入上清液中，常温下放置在漩涡振荡仪中，以1W的功率，200rmp/min的速率振荡吸附7h，放入冰水浴中静置过夜，以12000r/min的转速离心分离得到沉淀，放入布氏漏斗，用去离子水反复洗涤抽滤3次，自然晾干后得多孔淀粉固定化过氧化氢酶粉末;之后取一根慈竹，用铡刀将其剖切成长2cm，宽Icm的竹片，先用蒸