[发明专利]一种聚乳酸卷烟丝束用可降解粘合剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种卷烟丝束用可生物降解粘合剂及其制备方法，特指其用 于聚乳酸卷烟丝束。

背景技术

市场上现有的香烟过滤嘴材料主要为醋酸纤维素和聚丙烯。醋酸纤维素 滤材已经有30多年的历史，过滤和吸附性能优异，主要通过三醋酸甘油酯增 塑剂来成型过滤嘴棒，三醋酸甘油酯对醋酸纤维素有溶融搭接的作用。聚丙 烯滤材的原料是石油，制造成本低，但由于聚丙烯是非极性材料，纤维的粘 合成型需要专门的粘合剂，如中国专利号200410023332.8提出了一种烟用聚丙 烯丝束成型粘合剂，其主要成分为苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段、苯乙烯-异戊 二烯-苯乙烯、石油树脂、萜烯树脂、松香甘油酯；美国专利US4521493涉及 的烟用聚丙烯丝束粘合剂由A、B两部分组成，A部分由聚萜烯树脂、2-甲基 苯乙烯、乙烯甲苯等成分之一组成，B部分是由醋酸乙烯与松香酸或甲基松香 酸的共聚物组成。可见聚丙烯丝束粘合剂的主要成分都是不可降解的，而且 还具有一定的毒性，对人体健康有很大危害。

聚乳酸是以淀粉基农作物经过现代生物技术发酵得到的乳酸为原料，再 经过特殊的聚合反应过程生成的高分子树脂。聚乳酸具有良好的生物降解性， 使用后能被自然界中微生物完全降解，用它制成的各种制品埋在土壤中6至12 个月即可降解为二氧化碳和水。聚乳酸经纺丝和后处理制成“烟用聚乳酸丝 束”，丝束再经开松、上胶、卷棒制成“过滤嘴棒”。

“聚乳酸过滤嘴棒”具有原料可再生、滤棒过滤性能优异、废弃可完全生物 降解等优点。但是用三醋酸甘油酯无法粘合成型；使用聚丙烯丝束粘合剂成 型效果也不佳，主要有以下缺点：

1)粘合剂不具有生物降解性；

2)水挥发较慢，粘合周期长；

3)粘合强度差。

因此开发可生物降解的、干燥速度快的、粘接强度合适的、适用于聚乳 酸卷烟丝束的粘合剂成为发展的必然趋势。

水性聚氨酯粘合剂以水作为分散介质，具有无毒，不燃，环保等优点， 其分子内包含大量的极性基团，具有氨酯键、脲键、离子键、氢键等利于粘 接的各种键。因此，对许多合成材料，尤其是极性材料和多孔性材料，均具 有良好的粘接性，是一种应用前景广泛的“绿色粘合剂材料”，可将水性聚氨酯 粘合剂用于聚乳酸卷烟丝束的粘接。然而传统的水性聚氨酯粘合剂主要用不 可降解的多元醇作为羟基单体，所得粘合剂不可降解，给环境带来污染，因 此许多研发人员致力于开发可生物降解的水性聚氨酯粘合剂，使这些废弃物 在自然界中借助酶菌的作用而分解，最终变为二氧化碳和水。如中国专利申 请号200610019567.9报道了一种天然高分子复合水性聚氨酯粘合剂及其制备 方法，是将淀粉、大豆蛋白、改性淀粉、改性大豆蛋白中的任意一种或任意 一种以上与所制备的水性聚氨酯乳液混合，制得了可生物降解的水性聚氨酯 粘合剂。但该粘合剂用于聚乳酸丝束具有干燥时间长、粘合强度差等缺点。

发明内容

本发明结合聚乳酸卷烟丝束的各种特点和现有粘合剂用于聚乳酸丝束存 在的不足，克服了干燥时间长、粘合强度差、不可降解等问题，提供一种卷 烟丝束用可生物降解粘合剂及其制备方法。该发明适用于聚乳酸卷烟丝束， 并且粘合剂本身可生物降解。

本发明的工艺路线分为三个阶段：第一阶段为预聚合，即由羟基单体、 亲水单体、异氰酸酯单体通过逐步聚合反应，生成聚氨酯预聚体；第二阶段 为中和成盐后加水进行预聚体的分散；第三阶段为加入扩链剂形成水性聚氨 酯粘合剂。

本发明所需要解决的技术问题，可以通过以下技术方案来实现：

作为本发明的第一方面，一种聚乳酸卷烟丝束用可降解粘合剂，其特征 在于，所述粘合剂为水性聚氨酯粘合剂，经过预聚合、中和成盐及分散和扩 链三个阶段制成；

按照质量百分比计，所述预聚合，羟基单体60-75％、亲水单体2-10％、 异氰酸酯单体15-25％，通过逐步聚合反应，根据反应体系的粘度添加1-5％ 的溶剂，生成聚氨酯预聚体；

聚氨酯预聚体加入2-7％的中和剂中和成盐，然后加1-6倍的进行预聚体 的分散；

加入1-6％扩链剂形成水性聚氨酯粘合剂。

所述粘合剂本身可生物降解。

作为本发明的第二方面，一种聚乳酸卷烟丝束用可降解粘合剂的制备方 法，合成工艺路线分为三个阶段，按照质量百分比计：