一种整体注塑型滤棒的制作方法

本实用新型属于滤棒制备技术领域，具体是一种通过高内相乳液聚合制备的整体注塑型滤棒。

背景技术：

目前卷烟一般采用二醋酸纤维丝束滤棒和聚丙烯丝束滤棒作为过滤嘴。这两种滤棒是通过先制备二醋酸纤维丝束和聚丙烯丝束，然后通过滤棒成型设备成型为常规卷烟用滤棒(圆周一般为7.7mm)、中支烟用滤棒(直径一般为7.0mm或6.0mm)或细支烟用滤棒(直径为5.4mm)。但这种滤棒需要先制备丝束，然后成型为滤棒，步骤较复杂。专利“一种卷烟滤棒及其制备方法(201810474205)”中发明的卷烟滤棒，主要由烟梗粉100份、铵盐5～10份、粘合剂1～5份制成。以卷烟生产过程中的副产品烟梗为主要原料，提高了烟梗的利用率，降低了处理废弃烟梗的成本投入，避免非烟草材料可能带来的异味及安全风险，并可在一定程度上补充烟草本香。专利“一种卷烟滤棒(201811284785.4)”中将卷烟用的薄膜通过压切设备压切成多压痕和裂缝状薄膜，然后将薄膜聚拢成滤棒，由于薄膜上带有裂缝，大大提高了烟气通过滤棒的速度，减少烟气在滤棒中滞留，提高进入吸烟者口中的烟雾量，提升吸烟者的抽吸口感。

聚合物互通多孔材料(polyhipe)是将高内相乳液(highinternalphaseemulsion,hipe，又称超浓乳液，其分散相体积分数在74％以上，液滴间由于相互挤压而成为被含有表面活性剂的连续相薄膜隔离的多面体形状液泡，将连续相的单体聚合后获得的一种互通多孔材料。聚合物互通多孔材料中通常含有三种孔：(1)通过分散相模板形成的孔称之为“泡孔”(void)，孔径在微米级；(2)两个相邻的泡孔之间形成的孔称为“窗孔”(window)，孔径在微米级，起到互通泡孔的作用；(3)通过在连续相单体中添加致孔剂而在泡孔壁上形成的孔称为“毛孔”(pore)，孔径在纳米级，毛孔的存在使聚合物互通多孔材料的表面积大幅度增加。

因此，聚合物互通多孔材料具有成为新型滤棒的良好潜质。目前市场上也未发现有通过模具一次注塑成型的卷烟滤棒。

技术实现要素：

本实用新型的目的正是基于上述现有技术状况而设计的一种整体注塑型滤棒，该滤棒结构特征明显，构成卷烟滤棒的多元化。

本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种整体注塑型滤棒，是通过滤棒成型模具注塑而成，为硬质结构，滤棒截面外周或滤棒轴向剖面外壁呈瓦楞状，滤棒中心加工有中心孔，滤棒本体中分布有微米级的大孔，且孔与孔之间互通。

所述中心孔为轴向贯通孔，或为轴向盲孔；所述中心孔的截面为圆形、正方形、长方形、梯形、三角形、正五边形、正六边形、平行四边形、心形、星形。

所述滤棒直径为7.7mm或7.0mm或6.0mm或5.4mm，以适用于细支、中细和常规圆周烟支；滤棒长度为100，120或144mm，在接装烟支时可分切为25mm、30mm、20mm和24mm，以适用于烟支的不同要求。

该注塑型滤棒是由高内相乳液聚合通过滤棒成型模具注塑制备而成，具体制备方法如下：

(1)先配置油相，具体配比：苯乙烯1～8ml，甲基丙烯酸甲酯或甲基丙烯酸缩水甘油酯中的任意一种2～5ml，交联剂0.5～5ml，乳化剂0.5-2g，粒子乳化剂0.5～4g；

(2)然后配置水相，具体配比：水40～90ml，丙烯酸0.2～1g，聚乙烯醇0.5～2g，无机盐0.1～1.5g；所用聚乙烯醇的分子量为25000～80000。所述无机盐为氯化钙、氯化钠或硫酸镁。

(3)在500～700rpm下，将水相缓慢加入油相中形成高内相乳液，将其转移至直径为7.7mm或7.0mm或6.0mm或5.4mm，长度为100mm或120mm或144mm的滤棒模具中，模具中心处为圆形、正方形、长方形、梯形、三角形、正五边形、正六边形、平行四边形、心形、星形，模具内表面采用瓦楞褶皱形状，通氮气10～20min后密封；

(4)采用辐射引发聚合，将上述装有高内相乳液的模具放入1.3×10¹⁵bq⁶⁰co源中，剂量率为20～80gy/min，照射时间为24～48h；

(5)将步骤(4)所得的滤棒状固体产物，分别用水和乙醇分别抽提24小时，在真空烘箱中干燥；

所用的交联剂为二乙烯基苯，双甲基丙烯酸乙二醇酯、三甲基丙烯酸三羟甲基丙烷酯或丙三醇三(α～甲基丙烯酸)酯。

所用粒子乳化剂为表面采用修饰剂改性的二氧化硅纳米粒子；

所用修饰剂为将油酸中的双键打开生成双羟基，然后与丙烯酸进行酯化反应制备可聚合修饰剂。具体反应方程式如下：

所用乳化剂为利用壬基酚聚氧乙烯醚乳化剂为原料，与丁二酸酐反应制得，其中聚氧乙烯醚的链段长度为4、5、7、10、12。具体反应式如下：

本实用新型的最大特点是：可部分替代常用的醋酸纤维丝束滤棒和聚丙烯丝束滤棒，构成卷烟滤棒类型的多元化。本新型滤棒抽吸时可减少烟气在滤棒中滞留，提高进入吸烟者口中的烟雾量，提升吸烟者的抽吸口感，且本实用新型滤棒吸阻小，特别适合于需要低烟气过滤效率的新型烟草制品。

本实用新型还具有以下有益效果：

(1)可在滤棒制备模具中，直接成型为外缘为瓦楞状，可增加与卷烟外层接装纸的摩擦力，滤棒具有一定的强度，满足卷烟接装的要求，且制备步骤简便。

(2)材料具有微米级的大孔，且孔与孔之间是互通的，利于烟气传输；

(3)滤棒制备过程中采用粒子乳化剂可增加滤棒的强度，粒子乳化剂采用修饰剂改性，该修饰剂具有可聚合双键，利于高内相乳液聚合；

(4)滤棒制备过程中所用乳化剂为利用壬基酚聚氧乙烯醚乳化剂为原料，与丁二酸酐反应制得，即具备非离子乳化剂的空间位阻效应，又具备离子乳化剂的静电排斥能力，增强界面膜的强度，抑制影响高内相乳液稳定的液滴之间的聚并和ostwald熟化效应；

(5)采用辐射聚合的方法，不添加化学引发剂，且具有消毒灭菌的作用。

附图说明

图1为本实用新型第一种形式的截面结构示意图；

图2为本实用新型第二种形式的截面结构示意图；

图3为本实用新型第三种形式的截面结构示意图；

图4为中心孔为贯通结构示意图；

图5为中心孔为盲孔结构示意图；

图6为滤棒轴向剖面外壁呈瓦楞状结构示意图，

图7为滤棒内部结构示意图。

具体实施方式

本实用新型以下结合实附图做进一步描述：

如图1-7所示：本实用新型的整体注塑型滤棒，是通过滤棒成型模具注塑而成，为硬质结构，滤棒截面外周或滤棒轴向剖面外壁呈瓦楞状，滤棒中心加工有中心孔，滤棒本体中分布有微米级的大孔，且孔与孔之间互通。

所述中心孔为轴向贯通孔(如图4)，或为轴向盲孔(如图5)。

所述中心孔的截面为圆形、正方形、三角形(参见图1、2、3))，也可为其它形状，如长方形、梯形、正五边形、正六边形、平行四边形、心形、星形。

所述滤棒直径为7.7mm或7.0mm或6.0mm或5.4mm，以适用于细支、中细和常规圆周烟支。

所述滤棒长度为100，120或144mm，在接装烟支时可分切为25mm、30mm、20mm和24mm，以适用于烟支的不同要求。

具体制备方法如下：

先配置油相，组成为3ml苯乙烯，1ml甲基丙烯酸甲酯，0.5ml双甲基丙烯酸乙二醇酯，2g乳化剂(其中聚氧乙烯醚的链段长度为10)，2.4g修饰剂改性的二氧化硅粒子，然后配置水相，组成为64ml水、0.5g丙烯酸、1g聚乙烯醇(分子量为50000)、0.5g氯化钙。在500rpm高速搅拌下，将水相缓慢加入油相中形成高内相乳液，将其倒入中心为圆形、边缘为瓦楞状、直径为7.7mm、长度为100mm的滤棒成型模具中，通氮气10min后密封。随后将其放入1.3×10¹⁵bq⁶⁰co源中，剂量率为36gy/min，照射时间为24h。将所得的固体产物，分别用水和乙醇分别抽提24小时，在真空烘箱中干燥得到最终滤棒。

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