本发明涉及一种可降解烟用过滤嘴丝束及其制备方法，属于降解材料领域。
背景技术：
香烟过滤嘴是卷烟发展到一定阶段的产物。在过滤嘴最初出现的时候，主要是作为卷烟的嘴状部件，起装饰作用，几乎没有其他的功能。随着卷烟技术的发展，以及人们对低害卷烟的最求，过滤嘴逐渐从可有可无的地位，转化为卷烟中不可或缺的一部分，并承担了降焦减害的功能。目前应用最为广泛的烟用过滤材料是醋酸纤维素丝束，由其制成的卷烟过滤嘴材料，弹性好、无毒、无味、热稳定性好、吸阻小、截滤效果显著、能选择性地吸附卷烟中的有害成分，同时又保留了一定的烟碱而不失香烟口味，自20世纪50年代投入市场以来，深受欢迎。醋酸纤维来源于优质木材,由木材到醋酸纤维的过程中伴随一系列高污染的物理化学处理,纺丝过程采用溶液纺丝法,成本较高,还要面临溶剂回收的问题。为此，业界曾采用聚丙烯熔融纺丝来制备香烟过滤嘴,其可以有效截留烟气中的自由基，且价格便宜，但是聚丙烯丝束作为过滤材料成棒率低、硬度低、气阻小，对烟气中的焦油截留效率低，还不适于全面替代醋酸纤维类过滤材料。而聚乳酸材料是一种以可再生的植物资源为原料，以化学方法合成的新型可降解材料。与醋纤分子结构类似，聚乳酸分子链上也带有强极性基团，因此其对焦油类物质有较强吸附性，可作为香烟过滤材料使用。同时，聚乳酸可以采用熔融纺丝的方法制成丝束，不存在溶剂处理的问题，有利于对环境的保护作用。如中国专利(授权公告号：CN100569127C)公开了一种香烟过滤嘴丝束及其制备方法，以聚乳酸类树脂为原料，经熔体纺丝及后续的牵伸、卷曲和热定型而成。所制成的香烟过滤嘴对烟气中的有害物质有吸附作用，对固体微粒有过滤作用，然而，由纯聚乳酸制得的香烟过滤嘴存在脆性大，易发生水解的问题，影响了实际使用中的效果，且实际使用中耐热性也相对较差的问题。
技术实现要素：
本发明针对以上现有技术中存在的缺陷，提出一可降解烟用过滤嘴丝束及其制备方法，解决的问题是实现具有良好的耐热性和脆性且相容性好的效果。本发明的目的之一是通过以下技术方案得以实现的，一种可降解烟用过滤嘴丝束，该可降解烟用过滤嘴丝束主要由以下重量份的原料制成：聚L-乳酸：70～99；聚D-乳酸：0.5～5.0；聚乳酸共聚物：1.0～30；硬脂酸及其盐类化合物：0.01～2.0；所述聚乳酸共聚物由聚乳酸与聚己二酸-对苯二甲酸-丁二醇共聚而成。本发明可降解烟用过滤嘴丝束，为了解决单独使用聚乳酸制作的丝速在脆性及耐热性方面的缺陷,本发明通过在组合物中加入聚乳酸共聚物,从而能够增加聚乳酸丝束的韧性，同时，加入的聚D-乳酸(PDLA)及硬脂酸及其盐类化合物的加入能够增加聚乳酸的结晶速率，进而增加了聚乳酸丝束的耐热性能，能够有效减少其作为香烟过滤嘴所欠缺的韧性及耐热性问题。另外，本发明通过采用化学方法将聚乳酸与PBAT键合，能够有效增强二者之间的相容性，从而能够有效避免纺丝过程中不同组分相分离的问题，具有较好的相容性又能够保证丝束的韧性和耐热性能，保证对烟气中有害物质的过滤效果。在上述可降解烟用过滤嘴丝束中，作为优选，所述聚乳酸共聚物中聚乳酸与聚己二酸-对苯二甲酸-丁二醇的质量比为1：3～3：1。上述聚乳酸共聚物是由聚乳酸与聚己二酸-对苯二甲酸-丁二醇(PBAT)组成的共聚物，其中的聚乳酸段可以是PLLA也可以是PDLA。目的是为了在聚乳酸树脂中引入柔性高分子材料，增加聚乳酸丝束的韧性，同时由于共聚物中的聚乳酸组分的存在，从而能够有效增加聚乳酸基体树脂与PBAT之间的相容性，避免了不同高分子材料纺丝产生相分离，又能够有效保证相容性能。作为进一步的优选，所述聚乳酸共聚物中聚乳酸与聚己二酸-对苯二甲酸-丁二醇的质量比为2：3～3：2，作为最优选，所述聚乳酸共聚物中聚乳酸与聚己二酸-对苯二甲酸-丁二醇的质量比为1：1。在上述可降解烟用过滤嘴丝束中，作为优选，所述聚乳酸共聚物的数均分子量为30000～250000；所述聚乳酸共聚物的分布宽度为1.5～4.0。采用上述聚乳酸共聚物目的是为了使有利于相容材料在聚乳酸树脂中的分散，同时采用较窄的分散宽度目的是为了增加共聚物的增容效果。作为进一步的优选，所述聚乳酸共聚物的分布宽度为1.8～2.5。在上述可降解烟用过滤嘴丝束中，作为优选，所述聚L-乳酸的数均分子量为80000～200000；所述聚L-乳酸的分布宽度为1.1～2.0。通过采用分子量和分布宽度较高的聚L-乳酸树脂有利于纺丝成高强度的纤维丝束，但分子量超过200000则影响材料流动性，需提高纺丝温度，但同时又容易引发聚乳酸树脂的降解不利于实际操作。作为优选，所述分布宽度小于1.5，有利于提高纺丝稳定性，减少断丝现象发生。在上述可降解烟用过滤嘴丝束中，作为优选，所述聚L-乳酸中L-乳酸的旋光纯度≥98％，优选旋光纯度≥99.5％。通过采用较高纯度的聚L-乳酸树脂具有更规整的分子结构，具有更快的结晶速率以及能达到更高的结晶度，从而具有更佳的耐热温度，在吸烟过程中不致由于耐热性不够而产生塌陷等现象。在上述可降解烟用过滤嘴丝束中，作为优选，所述聚D-乳酸的数均分子量为80000～200000；所述聚D-乳酸的分布宽度为1.1～2.0。通过使聚D-乳酸与前述的聚L-聚乳酸的分子量相近，使有利于形成PLLA/PDLA的立构结晶，进而引发单独PLLA的结晶，从而提高纤维的耐热性能。作为优选，所述聚D-乳酸中D-乳酸旋光纯度≥98％，优选旋光纯度≥99.5％。通过采用较高的聚D-乳酸树脂具有更规整的分子结构，能够与PLLA更快的立构结晶。在上述可降解烟用过滤嘴丝束中，作为优选，所述硬脂酸及其盐类化合物选自硬脂酸、硬脂酸镁、硬脂酸钙、硬脂酸钠、硬脂酸钾和硬脂酸铝中的一种或几种。采用硬脂酸及其盐类化合物可以作为酯交换催化剂使用，能够使实现原位催化从而生成PLLA-PDLA，PDLA-PLLA-co-PBAT等共聚物，能够进一步增加体系内各组分之间的相互作用，尤其有利于增加PLLA与PDLA之间的作用，提高体系的结晶速率，进而更有效的增加纤维的耐热性能。本发明的目的之二是通过以下技术方案得以实现的，一种可降解烟用过滤嘴丝束的制备方法，所述可降解烟用过滤嘴丝束主要由以下重量份的原料制成：聚L-乳酸：70～99；聚D-乳酸：0.5～5.0；聚乳酸共聚物：1.0～30；硬脂酸及其盐类化合物：0.01～2.0；所述聚乳酸共聚物由聚乳酸与聚己二酸-对苯二甲酸-丁二醇共聚而成；该可降解烟用过滤嘴丝束的制备方法包括以下步骤：A、按照上述可降解烟用过滤嘴丝束的成分配比选取原料，将聚L-乳酸、聚D-乳酸、聚乳酸共聚物和硬脂酸及其盐类化合物进行混合均匀后，进行挤出造粒，得到相应的聚乳酸改性树脂颗粒；B、将上述聚乳酸改性树脂颗粒加入纺丝机中进行纺丝，然后进行冷却、牵伸和定型处理，然后采用胶粘剂使粘结成型，得到可降解烟用过滤嘴丝束。在上述的降解烟用过滤嘴丝束的制备方法，作为优选，步骤B中所述纺丝的温度为200℃～260℃。结合本发明的纺丝材料，能够使纺丝质量较好，不易出现纺丝断裂的现象，提高纺丝的稳定性，减少了断丝现象的发生。在上述的可降解烟用过滤嘴丝束的制备方法，作为优选，步骤B中所述胶粘剂为聚乳酸共聚物，且所述聚乳酸共聚物由聚乳酸与聚己二酸-对苯二甲酸-丁二醇共聚而成，所述聚乳酸共聚物的数均分子量为300～3000。通过采用上述适宜的分子量区间可以使聚乳酸共聚物在常温下处于液态，从而具有较好的流动性，在喷洒过程中有利于分散于丝束的表面，增加粘合效果；同时，由于胶粘剂的成分与丝束中材料的组成中的原料之一相同，因此，能够与丝束产生较强的粘合力，提高粘接效果，同时保证了丝束材料的全降解性能。作为进一步的优选，所述聚乳到共聚物中聚乳酸与聚己二酸-对苯二甲酸-丁二醇的质量比为1：3～3：1。综上所述，本发明与现有技术相比，具有以下优点：本发明的可降解烟用过滤嘴丝束，通过加入聚乳酸共聚物和硬脂酸及其盐类化合物，较好的解决了采用纯聚乳酸所存在的问题，实现了具有较好的韧性和耐热性能，从而能够有效的提高对烟气中有害物质的过滤效果。同时，本发明的方法具有工艺简单，易于操作的效果，且制得的丝束具有粘合性能好和全降解的性能效果。具体实施方式下面通过具体实施例，对本发明的技术方案作进一步具体的说明，但是本发明并不限于这些实施例。实施例1聚乳酸共聚物的合成：在氮气保护下,将83kg对苯二甲酸、73kg己二酸、90kg丁二醇与0.1kg钛酸四丁酯加至带有机械搅拌的反应釜中，常压下升温至140℃并控制温度进行酯化反应，并完全蒸馏出水分；然后再升温至210℃，并逐步减压至100Pa真空度，进行缩聚反应，伴随搅拌反应2h后，得到相应的中间产物，反应结束后，降低温度至120℃，加入700kg干燥过的L-丙交酯与0.7kg辛酸亚锡，再进行反应12h，通氮气保护，然后进行挤出造粒，得到聚L-乳酸嵌段共聚物，即聚乳酸共聚物。实施例2本实施例的可降解烟用过滤嘴丝束主要由以下重量份的原料制成：聚L-乳酸：94；所述聚L-乳酸的数均分子量为200000，分布宽度为2.0；聚D-乳酸：5.0；所述聚D-乳酸的数均分子量为180000，分布宽度为2.0；聚乳酸共聚物：1.0；所述聚乳酸共聚物由聚乳酸与聚己二酸-对苯二甲酸-丁二醇共聚而成，即可以通过上述实施例1的方法制备得到，所述聚乳酸共聚物中聚乳酸与聚己二酸-对苯二甲酸-丁二醇的质量比为3：1；硬脂酸钠：0.3。上述可降解烟用过滤嘴丝束的制备方法如下所示：按照上述各成分的重量配比，称取干燥后的聚L-乳酸(数均分子量200000，分布宽度2.0)94...