煙用醋酸纖維絲束的品質(zhì)控制

容秀英

（廣東中煙工業(yè)有限責(zé)任公司技術(shù)中心，廣東 廣州 510385）

醋酸纖維，是由木材、棉花、亞麻等植物中含有的纖維素分子，用醋酸酯化后得到的一種化學(xué)改性的天然高聚物，是人類最早發(fā)明的一種人造纖維，其性能取決于乙酰化程度。不同酯化度的醋酸纖維有著不同的性能，如吸附性、耐沖擊、耐油、不帶靜電等，因此在不同的領(lǐng)域有著重要的應(yīng)用，其中，平均酯化度約2.4的二醋酸纖維具有良好的過(guò)濾效果，應(yīng)用在香煙過(guò)濾嘴上有明顯的降低焦油和除去有害物質(zhì)的作用。截至2007年，煙用醋酸纖維絲束全球的的年供應(yīng)量已達(dá)75.8萬(wàn)噸，占全球過(guò)濾嘴卷煙市場(chǎng)的95%，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了其它種類的過(guò)濾材料，并一直處于主導(dǎo)地位。

煙用二醋酸纖維素絲束的品質(zhì)控制，取決于二醋酸纖維素自身的分子結(jié)構(gòu)和絲束的生產(chǎn)過(guò)程控制，絲束的理化性能包括：絲束線密度、單絲線密度、卷曲數(shù)、斷裂強(qiáng)度、截面形狀、水分含量、殘余丙酮含量等，絲束的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)對(duì)濾棒成型加工和濾棒產(chǎn)品的質(zhì)量有著不同的影響。二醋酸纖維素絲束的生產(chǎn)過(guò)程中，由于纖維素存在著復(fù)雜的晶態(tài)結(jié)構(gòu)，因此在纖維素乙?；退夥磻?yīng)過(guò)程中，乙?；诶w維素分子主鏈上和分子間的分布不均勻，可導(dǎo)致形成部分不溶區(qū)而形成微凝膠物質(zhì)，從而對(duì)二醋酸纖維素的溶解和生產(chǎn)應(yīng)用造成一定的影響。因此，對(duì)二醋酸纖維素絲束微觀結(jié)構(gòu)的表征，對(duì)于二醋酸纖維素絲束的品質(zhì)控制，改進(jìn)二醋酸纖維素絲束的生產(chǎn)工藝和指導(dǎo)二醋酸纖維素絲束的應(yīng)用，具有一定的意義。

1 二醋酸纖維素絲束的電鏡表征

圖1為二醋酸纖維素絲束制得的濾嘴橫截面的掃描隧道顯微鏡圖，圖2為濾嘴縱截面的電鏡圖，可見(jiàn)絲束具有分布均勻、縱橫交錯(cuò)的立體結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)保證了絲束具有較好的蓬松性和較大的比表面積，從而使得濾嘴對(duì)煙氣中的有害成分具有較好的吸附與截留作用。

2 二醋酸纖維素絲束的光散射表征

為進(jìn)一步研究二醋酸纖維素絲束的微觀結(jié)構(gòu)，將二醋酸纖維素絲束溶于丙酮溶液中，利用激光光散射表征二醋酸纖維素的溶液性質(zhì)。激光光散射技術(shù)，可對(duì)高分子的分子量、粒徑及粒徑分布等結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行系統(tǒng)表征，從而在分子水平上了解這些結(jié)構(gòu)因素對(duì)二醋酸纖維素絲束理化性能的影響。

圖3為二醋酸纖維素絲束在丙酮溶液中的粒徑圖，可見(jiàn)，在10nm左右為二醋酸纖維素絲束的單鏈形態(tài)分布，而100nm左右為二醋酸纖維素絲束發(fā)生聚集形成的聚集體形態(tài)分布，這可能是由于二醋酸纖維素絲束鏈狀分子平行排列形成的結(jié)晶性部分不溶于丙酮所致。而在二醋酸纖維素絲束實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，在對(duì)二醋酸纖維素進(jìn)行紡絲前，需對(duì)二醋酸纖維素的丙酮漿液進(jìn)行多級(jí)過(guò)濾，以除去不利于紡絲和影響絲束結(jié)構(gòu)的雜質(zhì)和大的聚集體。

3 結(jié)論

煙用醋酸纖維絲束的品質(zhì)控制，包括宏觀理化性能及其過(guò)濾效率，取決于它們的微觀結(jié)構(gòu)。通過(guò)電鏡和光散射表征可知，二醋酸纖維素絲束具有蓬松、均勻的立體結(jié)構(gòu)，較大的比表面積使得其具有較好的吸附和截留能力；而二醋酸纖維素絲束溶液中存在著單鏈和聚集體兩種形態(tài)分布，聚集體和雜質(zhì)的存在不利于絲束生產(chǎn)和應(yīng)用，需進(jìn)行多級(jí)過(guò)濾進(jìn)行移除。

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