本发明涉及一种竹纤维基低引燃倾向卷烟纸的制备方法，属于卷烟材料技术领域。
背景技术：
随着烟草科技的发展，烟草业倡导的吸烟与安全和吸烟与健康成为一种趋势和主要内容。从安全性考虑，要求吸烟（烟气）对人体的损害减少到最低限度，还包括减少烟支侧流烟气对环境的污染；另一方面对卷烟提出降低着火倾向以防止吸烟引起火灾。国外用在香烟烟蒂内衬金属箔、金属丝、涂阻燃剂等方法，使得卷烟在不抽吸时能自动熄灭，即低引燃倾向的卷烟。
由于卷烟的特殊性，卷烟阻燃剂往往是将阻燃剂附着在卷烟纸上，在燃烧过程中，通过卷烟纸上的阻燃剂达到阻燃效果。常用的纸用阻燃剂添加方法主要包括：浆内添加、浸渍法、涂布法、喷雾法。
烟纸阻燃剂的选择应满足以下要求：
（1）加入的阻燃剂不能影响接嘴胶的物理性质；
（2）颗粒状不溶性阻燃剂加入接嘴胶中会影响胶的粘性，使得机器卷烟所得烟样品的接装纸和过滤嘴棒之间产生较大空隙，不符合卷烟要求，因此应选择水溶性或者颗粒较小的阻燃剂。
透气度是卷烟的引燃倾向的决定性因素之一，而卷烟纸的透气度是与纸的组成和厚度紧密相关。目前低引燃倾向的卷烟主要是通过在卷烟纸上设置一定宽度的阻燃带，使卷烟在非抽吸状态下燃烧至阻燃带时能自行熄灭。
表面涂布的阻燃带技术通过选择合适的带间距、带宽及阻燃剂用量可实现理想的阻燃效果。阻燃带一般可达到如下的效果：
（1）逐渐燃烧遇到阻燃带时，继续抽吸，香烟保持燃烧状态；
（2）逐渐燃烧到阻燃带时，如果不抽吸，香烟会自动熄火，呈现降低着火倾向效果。
技术实现要素：
本发明所要解决的技术问题：针对普通卷烟纸易引发火灾带来危害的问题，提供了一种竹纤维基低引燃倾向卷烟纸的制备方法。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
（1）将氢氧化镁粉末、改性纳米二氧化硅、碳酸钙粉末加入去离子水中，常温下以600～800r/min转速搅拌30～40min，再置于超声分散机中，常温下超声分散1～2h，得混合分散液；
（2）将聚乙烯醇、羧甲基纤维素、失水山梨醇脂肪酸酯加入混合分散液中，在40～50℃的水浴条件下以280～300r/min转速搅拌30～40min，保温，得混合液；
（3）将天然胶乳、硬脂酸、丙三醇加入混合液中，在40～50℃的水浴条件下以360～400r/min转速搅拌20～30min，再置于高剪切乳化机下以1600～1800r/min转速搅拌1～2h，得卷烟纸涂覆液；
（4）取一张的竹纤维纸，将卷烟纸涂覆液均匀涂抹至竹纤维纸上，置于30～40℃的烘箱中干燥30～40min，得竹纤维基低引燃倾向卷烟纸。
所述的天然胶乳、聚乙烯醇、氢氧化镁粉末、改性纳米二氧化硅、碳酸钙粉末、羧甲基纤维素、硬脂酸、丙三醇、失水山梨醇脂肪酸、去离子水的重量份为20～40份天然胶乳、8～16份聚乙烯醇、6～12份氢氧化镁粉末、4～8份改性纳米二氧化硅、2～4份碳酸钙粉末、1～2份羧甲基纤维素、0.6～1.2份硬脂酸、0.4～0.8份丙三醇、0.2～0.4份失水山梨醇脂肪酸酯、40～80份去离子水。
步骤（1）所述的超声分散的功率为400～500w。
步骤（4）所述的竹纤维纸的规格为20cm×10cm。
步骤（1）所述的改性纳米二氧化硅的具体制备步骤为：
（1）将乙烯基三乙氧基硅烷、无水乙醇加入去离子水中，常温下以180～200r/min转速搅拌15～20min，得改性液；
（2）将纳米二氧化硅加入改性液中，在50～60℃的水浴条件下以600～800r/min转速搅拌30～40min，得悬浮液；
（3）将悬浮液置于超声分散机中，常温下超声震荡40～60min，得分散液；
（4）将分散液置于离心机中，常温下以3000～3500r/min转速离心分离10～12min，取下层固体，用去离子水洗涤3～5次，置于60～80℃的烘箱中干燥40～60min，常温冷却，得改性纳米二氧化硅。
所述的纳米二氧化硅、乙烯基三乙氧基硅烷、无水乙醇、去离子水的重量份为20～30份纳米二氧化硅、4～6份乙烯基三乙氧基硅烷、40～60份无水乙醇、80～120份去离子水。
步骤（3）所述的超声震荡的功率为300～400w。
步骤（1）所述的氢氧化镁粉末的具体制备步骤为：
（1）将无水硫酸镁加入1/3去离子水中，常温下以180～200r/min转速搅拌10～12min，得硫酸镁溶液；
（2）将氢氧化钠、聚乙二醇加入剩余2/3去离子水中，常温下以200～240r/min转速搅拌15～20min，得混合碱溶液；
（3）将硫酸镁溶液缓慢加入至混合碱溶液中，常温下以240～280r/min转速搅拌1～2h，得反应液；
（4）将反应液静置陈化1～2h，过滤，取滤饼，用去离子水洗涤1～3次，置于0～4℃的条件下冷藏干燥20～24h，得氢氧化镁粉末。
所述的无水硫酸镁、氢氧化钠、聚乙二醇、去离子水的重量份为20～30份无水硫酸镁、8～12份氢氧化钠、4～6份聚乙二醇、300～450份去离子水。
步骤（3）所述的硫酸镁溶液的滴加速率为40～60ml/min。
本发明与其他方法相比，有益技术效果是：
（1）本发明以竹纤维纸为基材，制备低引燃倾向卷烟纸，竹纤维是从自然生长的竹子中提取出的一种纤维素纤维，竹纤维具有良好的透气性，瞬间吸水性，较强的耐磨性和良好的染色性等特性，竹纤维纸具有竹纤维所拥有的固有性，采用天然竹纤维制备的竹纤维纸天然无污染，纸质卫生舒适，原料为天然竹，快速再生更环保，同时，竹纤维纸在生产过程中不漂白，保留原浆本色，不含对人体有害的化学物质，无荧光剂，由于竹纤维纸的竹纤维密度高，柔韧度佳，无纸屑不掉渣，可以有效防止碎渣纸屑引燃而造成严重危害，并且竹纤维具有良好的透气性，可以使烟草有效接触空气，从而可以使一氧化碳进一步充分燃烧成二氧化碳，降低了有毒烟气的释放量，干燥的竹纤维具有较低的燃点，以竹纤维纸为原料可以有效提高卷烟的低引燃倾向，提高卷烟的安全性；
（2）本发明以氢氧化镁为阻燃剂，制备低引燃倾向卷烟纸，氢氧化镁具有高效、抑烟、安全无毒、廉价等特点，并且氢氧化镁的分解温度低，氢氧化镁阻燃剂受热分解时会释放水分，吸收热量，降低卷烟纸表面火焰的实际温度，从而减缓卷烟纸燃烧的速度。而且均匀释放出的水汽可以冲淡材料表面氧气的浓度，使卷烟纸表面的燃烧无法继续进行，氢氧化镁在热分解时吸收大量的热，并使结晶水变成水蒸气，失水后形成的氧化镁能覆盖在竹纤维纸基材表面，进一步提高材料的阻燃能力，在高温下氢氧化镁与竹纤维纸反应可产生炭，炭层不仅可以隔绝空气，还能够避免可燃物的热分解，表面包覆聚乙二醇的氢氧化镁在高温下与竹纤维纸会发生反应，分解出二氧化碳等不燃性气体，通过隔绝空气以达到灭火的效果，与此同时，氢氧化镁可促进炭的生成，同时颗粒可以充分分散在炭化层中起着骨架的作用，使生成的炭化层具有较好的刚性与强度，从而抵御烟气流动产生的气流，氢氧化镁主要发生在竹纤维纸外层，其外层的燃烧物区被冲淡和吸收一部分烟雾，有较好的消烟功能，可以有效降低有毒烟气释放量，提高卷烟纸的安全性。
具体实施方式
按重量份数计，分别称量20～30份无水硫酸镁、8～12份氢氧化钠、4～6份聚乙二醇、300～450份去离子水，将无水硫酸镁加入1/3去离子水中，常温下以180～200r/min转速搅拌10～12min，得硫酸镁溶液，将氢氧化钠、聚乙二醇加入剩余2/3去离子水中，常温下以200～240r/min转速搅拌15～20min，得混合碱溶液，将硫酸镁溶液以40～60ml/min的滴加速率缓慢加入至混合碱溶液中，常温下以240～280r/min转速搅拌1～2h，得反应液，将反应液静置陈化1～2h，过滤，取滤饼，用去离子水洗涤1～3次，置于0～4℃的条件下冷藏干燥20～24h，得氢氧化镁粉末，再按重量份数计，分别称量20～30份纳米二氧化硅、4～6份乙烯基三乙氧基硅烷、40～60份无水乙醇、80～120份去离子水，将乙烯基三乙氧基硅烷、无水乙醇加入去离子水中，常温下以180～200r/min转速搅拌15～20min，得改性液，将纳米二氧化硅加入改性液中，在50～60℃的水浴条件下以600～800r/min转速搅拌30～40min，得悬浮液，将悬浮液置于超声分散机中，常温下以300～400w的功率超声震荡40～60min，得分散液，将分散液置于离心机中，常温下以3000～3500r/min转速离心分离10～12min，取下层固体，用去离子水洗涤3～5次，置于60～80℃的烘箱中干燥40～60min，常温冷却，得改性纳米二氧化硅，再按重量份数计，分别称量20～40份天然胶乳、8～16份聚乙烯醇、6～12份氢氧化镁粉末、4～8份改性纳米二氧化硅、2～4份碳酸钙粉末、1～2份羧甲基纤维素、0.6～1.2份硬脂酸、0.4～0.8份丙三醇、0.2～0.4份失水山梨醇脂肪酸酯、40～80份去离子水，将氢氧化镁粉末、改性纳米二氧化硅、碳酸钙粉末加入去离子水中，常温下以600～800r/min转速搅拌30～40min，再置于超声分散机中，常温下以400～500w的功率超声分散1～2h，得混合分散液，将聚乙烯醇、羧甲基纤维素、失水山梨醇脂肪酸酯加入混合分散液中，在40～50℃的水浴条件下以280～300r/min转速搅拌30～40min，保温，得混合液，将天然胶乳、硬脂酸、丙三醇加入混合液中，在40～50℃的水浴条件下以360～400r/min转速搅拌20～30min，再置于高剪切乳化机下以1600～1800r/min转速搅拌1～2h，得卷烟纸涂覆液，取一张规格为20cm×10cm的竹纤维纸，将卷烟纸涂覆液均匀涂抹至竹纤维纸上，置于30～40℃的烘箱中干燥30～40min，得竹纤维基低引燃倾向卷烟纸。
实施例1
按重量份数计，分别称量20份无水硫酸镁、8份氢氧化钠、4份聚乙二醇、300份去离子水，将无水硫酸镁加入1/3去离子水中，常温下以180r/min转速搅拌10min，得硫酸镁溶液，将氢氧化钠、聚乙二醇加入剩余2/3去离子水中，常温下以200r/min转速搅拌15min，得混合碱溶液，将硫酸镁溶液以40ml/min的滴加速率缓慢加入至混合碱溶液中，常温下以240r/min转速搅拌1h，得反应液，将反应液静置陈化1h，过滤，取滤饼，用去离子水洗涤1次，置于0℃的条件下冷藏干燥20h，得氢氧化镁粉末，再按重量份数计，分别称量20份纳米二氧化硅、4份乙烯基三乙氧基硅烷、40份无水乙醇、80份去离子水，将乙烯基三乙氧基硅烷、无水乙醇加入去离子水中，常温下以180r/min转速搅拌15min，得改性液，将纳米二氧化硅加入改性液中，在50℃的水浴条件下以600r/min转速搅拌30min，得悬浮液，将悬浮液置于超声分散机中，常温下以300w的功率超声震荡40min，得分散液，将分散液置于离心机中，常温下以3000r/min转速离心分离10min，取下层固体，用去离子水洗涤3次，置于60℃的烘箱中干燥40min，常温冷却，得改性纳米二氧化硅，再按重量份数计，分别称量20份天然胶乳、8份聚乙烯醇、6份氢氧化镁粉末、4份改性纳米二氧化硅、2份碳酸钙粉末、1份羧甲基纤维素、0.6份硬脂酸、0.4份丙三醇、0.2份失水山梨醇脂肪酸酯、40份去离子水，将氢氧化镁粉末、改性纳米二氧化硅、碳酸钙粉末加入去离子水中，常温下以600r/min转速搅拌30min，再置于超声分散机中，常温下以400w的功率超声分散1h，得混合分散液，将聚乙烯醇、羧甲基纤维素、失水山梨醇脂肪酸酯加入混合分散液中，在40℃的水浴条件下以280r/min转速搅拌30min，保温，得混合液，将天然胶乳、硬脂酸、丙三醇加入混合液中，在40℃的水浴条件下以360r/min转速搅拌20min，再置于高剪切乳化机下以1600r/min转速搅拌1h，得卷烟纸涂覆液，取一张规格为20cm×10cm的竹纤维纸，将卷烟纸涂覆液均匀涂抹至竹纤维纸上，置于30℃的烘箱中干燥30min，得竹纤维基低引燃倾向卷烟纸。
实施例2
按重量份数计，分别称量25份无水硫酸镁、10份氢氧化钠、5份聚乙二醇、350份去离子水，将无水硫酸镁加入1/3去离子水中，常温下以190r/min转速搅拌11min，得硫酸镁溶液，将氢氧化钠、聚乙二醇加入剩余2/3去离子水中，常温下以220r/min转速搅拌18min，得混合碱溶液，将硫酸镁溶液以50ml/min的滴加速率缓慢加入至混合碱溶液中，常温下以260r/min转速搅拌1h，得反应液，将反应液静置陈化1h，过滤，取滤饼，用去离子水洗涤2次，置于2℃的条件下冷藏干燥22h，得氢氧化镁粉末，再按重量份数计，分别称量25份纳米二氧化硅、5份乙烯基三乙氧基硅烷、50份无水乙醇、100份去离子水，将乙烯基三乙氧基硅烷、无水乙醇加入去离子水中，常温下以190r/min转速搅拌18min，得改性液，将纳米二氧化硅加入改性液中，在55℃的水浴条件下以700r/min转速搅拌35min，得悬浮液，将悬浮液置于超声分散机中，常温下以350w的功率超声震荡50min，得分散液，将分散液置于离心机中，常温下以3250r/min转速离心分离11min，取下层固体，用去离子水洗涤4次，置于70℃的烘箱中干燥50min，常温冷却，得改性纳米二氧化硅，再按重量份数计，分别称量30份天然胶乳、12份聚乙烯醇、9份氢氧化镁粉末、6份改性纳米二氧化硅、3份碳酸钙粉末、1份羧甲基纤维素、0.9份硬脂酸、0.6份丙三醇、0.3份失水山梨醇脂肪酸酯、60份去离子水，将氢氧化镁粉末、改性纳米二氧化硅、碳酸钙粉末加入去离子水中，常温下以700r/min转速搅拌35min，再置于超声分散机中，常温下以450w的功率超声分散1h，得混合分散液，将聚乙烯醇、羧甲基纤维素、失水山梨醇脂肪酸酯加入混合分散液中，在45℃的水浴条件下以290r/min转速搅拌35min，保温，得混合液，将天然胶乳、硬脂酸、丙三醇加入混合液中，在45℃的水浴条件下以380r/min转速搅拌25min，再置于高剪切乳化机下以1700r/min转速搅拌1h，得卷烟纸涂覆液，取一张规格为20cm×10cm的竹纤维纸，将卷烟纸涂覆液均匀涂抹至竹纤维纸上，置于35℃的烘箱中干燥35min，得竹纤维基低引燃倾向卷烟纸。
实施例3
按重量份数计，分别称量30份无水硫酸镁、12份氢氧化钠、6份聚乙二醇、450份去离子水，将无水硫酸镁加入1/3去离子水中，常温下以200r/min转速搅拌12min，得硫酸镁溶液，将氢氧化钠、聚乙二醇加入剩余2/3去离子水中，常温下以240r/min转速搅拌20min，得混合碱溶液，将硫酸镁溶液以60ml/min的滴加速率缓慢加入至混合碱溶液中，常温下以280r/min转速搅拌2h，得反应液，将反应液静置陈化2h，过滤，取滤饼，用去离子水洗涤3次，置于4℃的条件下冷藏干燥24h，得氢氧化镁粉末，再按重量份数计，分别称量30份纳米二氧化硅、6份乙烯基三乙氧基硅烷、60份无水乙醇、120份去离子水，将乙烯基三乙氧基硅烷、无水乙醇加入去离子水中，常温下以200r/min转速搅拌20min，得改性液，将纳米二氧化硅加入改性液中，在60℃的水浴条件下以800r/min转速搅拌40min，得悬浮液，将悬浮液置于超声分散机中，常温下以400w的功率超声震荡60min，得分散液，将分散液置于离心机中，常温下以3500r/min转速离心分离12min，取下层固体，用去离子水洗涤5次，置于80℃的烘箱中干燥60min，常温冷却，得改性纳米二氧化硅，再按重量份数计，分别称量40份天然胶乳、16份聚乙烯醇、12份氢氧化镁粉末、8份改性纳米二氧化硅、4份碳酸钙粉末、2份羧甲基纤维素、1.2份硬脂酸、0.8份丙三醇、0.4份失水山梨醇脂肪酸酯、80份去离子水，将氢氧化镁粉末、改性纳米二氧化硅、碳酸钙粉末加入去离子水中，常温下以800r/min转速搅拌40min，再置于超声分散机中，常温下以500w的功率超声分散2h，得混合分散液，将聚乙烯醇、羧甲基纤维素、失水山梨醇脂肪酸酯加入混合分散液中，在50℃的水浴条件下以300r/min转速搅拌40min，保温，得混合液，将天然胶乳、硬脂酸、丙三醇加入混合液中，在50℃的水浴条件下以400r/min转速搅拌30min，再置于高剪切乳化机下以1800r/min转速搅拌2h，得卷烟纸涂覆液，取一张规格为20cm×10cm的竹纤维纸，将卷烟纸涂覆液均匀涂抹至竹纤维纸上，置于40℃的烘箱中干燥40min，得竹纤维基低引燃倾向卷烟纸。
对照例：东莞某公司生产的卷烟纸。
将实施例及对照例制备得到的卷烟纸进行检测，具体检测如下：
引燃性能：采用astme2187-09的标准方法，分别对卷烟样品的引燃性能进行测定，每个样品测试3组，每组40支，测定结果用全长燃烧比例（%）表示。
扩散率：将阻燃带卷烟纸在温度（23±1）℃，相对湿度（50±2）%的条件下平衡4h后，利用95x-2卷烟纸气体扩散仪测定卷烟纸阻燃带处的扩散率。每个样品测试10次，测定结果用扩散率（cm/s）表示。
阻燃性：将所制得的阻燃卷烟，在60℃烘箱干燥30min除去水分，在无风条件下进行垂直燃烧，测试阻燃剂对卷烟的阻燃率。
具体测试结果如表1。
表1性能表征对比表
由表1可知，本发明制备的卷烟纸具有良好的阻燃性能。