聚乳酸烟用过滤嘴制备工艺及若干基础问题的研究

本论文适应聚乳酸烟用过滤嘴工业化的需要，针对烟用过滤嘴特殊的工艺和技术要求，进行了相关问题的基础研究。 在自制模型小纺丝机上进行了小试研究。研究了干燥条件、树脂水分含量、树脂规格、添加助剂、纺丝温度、纺丝速度，后处理等对聚乳酸可纺性、纤维性能的影响，确定了中试纺丝条件。在聚丙烯烟用丝束国产线上进行了中试研究，研究了纺丝速度，牵倍，牵伸温度，松弛热定型温度和时间对聚乳酸纤维力学性能、热学性能、粘接性能、开松性能、过滤性能的影响，进一步明确了树脂规格和纺丝条件，研发出适合聚乳酸香烟滤材的粘接剂，并且初步得到了吸阻和硬度符合接烟要求的过滤嘴棒。在卷烟厂进行了过滤嘴的香烟接装实验，结果表明聚乳酸香烟过滤嘴可以满足高速接烟的需要。 在实验室和卷烟厂分别进行了聚乳酸滤材吸附/过滤性能研究：1）在实验室，进行了聚乳酸纤维对烟气中典型的烟气成分的静态吸附实验；2）在卷烟厂，对接装聚乳酸香过滤嘴的香烟进行了烟气分析和品吸。结果表明聚乳酸烟用丝束对极性和非极性烟气成分气体有较高的吸附/吸收能力，但对烟碱的吸附却很少。因而聚乳酸过滤嘴的香烟可能有自己独特的吸味风格。聚乳酸香烟过滤嘴具有同二醋酸纤维素过滤嘴相近的过滤能力，可以有效的过滤烟气中的有害物质，过滤效果优于聚丙烯。 针对聚乳酸在熔体纺丝过程中热稳定性差这一关键问题，深入系统地研究了添加有聚碳化二亚胺聚乳酸的流变学行为、热学性能、热降解行为、力学性能、酶降解行为和稳定机制。实验结果表明在聚乳酸中添加抗水解稳定剂能显著提高聚乳酸的加工热稳定性，表现为经过熔体加工后，分子量较少下降，熔融指数增加不多，力学性能基本维持不变。改性的原因是聚碳化二亚胺在加工的过程中与残留的或加工过程中形成的乳酸和/或水分子反应，消除或减少了聚乳酸的水解，阻止了乳酸对聚乳酸水解的催化作用；与聚乳酸的端羟基或端羧基发生了化学反应，从而减少了通过端基“反咬”形成丙交酯而降解的可能性，甚至将端基偶联，使分子量增大。 通过高压静电纺丝制备具有不同三醋酸甘油酯（GTA）含量的聚乳酸超细纤维毡，场发射扫描电镜、示差扫描量热仪、水接触角和力学性能测试表明，随着GTA含量的增加，纤维之间趋于粘连，形成立体网状结构，纤维毡的断裂伸长率、回弹率、拉伸强度可分别达到200%、85%、4.24MPa，比不改性的聚乳酸超细纤维毡有显著地提高。当GTA含量在40%以下时，纤维粘毡表现出超疏水特性，表面表观水接触角约在130°左右，当GTA含量高于50%，水能迅速浸润和渗入纤维毡，表观水接触角为0°。