楊光遠(yuǎn)，彭三文，王聞，車靜，李哲銘

(1.湖北中煙工業(yè)有限責(zé)任公司，武漢 430040； 2.湖北中煙卷煙材料廠，武漢 430050)

提高吸煙的安全性一直是煙草行業(yè)發(fā)展的重要方向，香煙過濾嘴的出現(xiàn)顯著降低了煙氣進(jìn)入人體時(shí)有害物質(zhì)殘留量，從早期的聚丙烯(PP)纖維到目前常用的以二乙酸纖維素(CA)為原料的香煙濾嘴，其吸附降害性能得到進(jìn)一步提高[1-2]。雖然CA濾嘴能有效過濾煙氣中的有害物質(zhì)并提升口感，但CA的原料主要來自于高齡木材，且生產(chǎn)工藝的副產(chǎn)物較多，對(duì)環(huán)境影響較大[3]。隨著人們環(huán)保意識(shí)的逐漸增強(qiáng)以及國家限塑令的日益嚴(yán)格，以可降解原料替代PP纖維和CA絲束生產(chǎn)香煙濾嘴是煙草行業(yè)未來的發(fā)展方向[4]。作為可生物降解高分子材料，聚乳酸(PLA)可以通過簡單的熔融紡絲制備纖維，在生物醫(yī)療行業(yè)已有大量應(yīng)用，如藥物載體和手術(shù)縫合線等[5]。近年來，以PLA纖維絲束制備香煙濾嘴已有文獻(xiàn)報(bào)道，并呈現(xiàn)出明顯優(yōu)于PP纖維絲束濾嘴的過濾性能[6]。

為進(jìn)一步降低卷煙對(duì)人體的傷害，低焦油含量香煙逐漸成為世界卷煙的主流，國內(nèi)諸多廠商也均推出了相應(yīng)的細(xì)支香煙，但降焦降害的同時(shí)必將影響卷煙香氣和口感。對(duì)香煙進(jìn)行增香處理可有效襯托煙草本身的香味，增加煙氣濃度、改善芬芳并掩蓋刺激性氣味，從而起到提升香煙口感的效果，與低焦香煙的研發(fā)形成互補(bǔ)效果。目前，香煙的增香技術(shù)主要為煙絲加香、卷煙紙加香、成形紙加香、包裝材料加香以及濾嘴加香等[7]。其中，濾嘴加香法可克服香煙抽吸之前香味逸失以及抽吸過程中的靜燃損失，同時(shí)可避免抽吸時(shí)香料熱解可能生成的有害物質(zhì)?？刹捎枚喾N方式對(duì)濾嘴進(jìn)行加香，溶劑加香是實(shí)際生產(chǎn)中廣泛應(yīng)用的方法，無須專門設(shè)備且操作方便。例如，可將香料與常用的濾嘴黏結(jié)劑三乙酸甘油酯混合后在濾嘴黏結(jié)過程中完成加香[8]。

濾嘴的加香效果主要由香料在濾嘴纖維絲束中的存留方式有關(guān)，除纖維對(duì)香料的吸附作用外，香料分子在纖維絲束中的滲透也至關(guān)重要，相對(duì)于吸附作用，滲透進(jìn)纖維絲束內(nèi)部的香料能顯著提升香煙的儲(chǔ)存時(shí)間[9]。就黏結(jié)劑溶解加香工藝而言，香料分子的滲透主要受黏結(jié)劑對(duì)絲束纖維溶解性的影響，PLA纖維在熔融紡絲過程中由于拉伸作用往往具有較高的結(jié)晶度，黏結(jié)劑對(duì)晶區(qū)的腐蝕作用有限，因此嚴(yán)重影響了PLA濾嘴的加香效果[10]。聚對(duì)苯二甲酸-己二酸丁二酯(PBAT)也是一種可生物降解的芳香族聚酯，PBAT能有效抑制PLA的結(jié)晶并消除冷結(jié)晶，從而顯著提升濾嘴加香效果具[11-12]。另一方面，凹凸棒土(ATP)是一種廉價(jià)的黏土礦物，具有較高的熱穩(wěn)定性和多孔結(jié)構(gòu)，常作為吸附材料使用，在濾嘴降害和加香領(lǐng)域也有廣闊的應(yīng)用前景[13-14]。

基于上述背景，筆者以γ-縮水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷(KH560)對(duì)ATP進(jìn)行表面改性，然后通過熔融紡絲法制備PLA/PBAT/ATP復(fù)合材料，再經(jīng)熔融紡絲制備復(fù)合纖維，重點(diǎn)研究了PBAT用量對(duì)復(fù)合纖維力學(xué)性能、熔融結(jié)晶行為、降解性能的影響。最后以常用的煙草香料薄荷醇為參考，進(jìn)一步考察了復(fù)合纖維對(duì)薄荷醇的吸附和脫附性能。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 主要原料

PLA：LX175，泰國道達(dá)爾公司；

PBAT：TH801T，新疆藍(lán)山屯河聚酯有限公司；

ATP：粒徑約50 μm，盱眙博圖凹土股份有限公司；

二甲苯、無水乙醇：分析純，國藥化學(xué)試劑有限公司；

KH560：工業(yè)級(jí)，南京曙光化工集團(tuán)有限公司；

三乙酸甘油酯：99%，廣州尚德化工有限公司；

薄荷醇：食品級(jí)，湖南南國生物技術(shù)有限公司。

1.2 主要儀器與設(shè)備

鼓風(fēng)干燥箱，DHG-9070A型，上海和呈儀器制造有限公司；

真空干燥箱：DZF-6032型，上海鰲珍儀器制造有限公司；

雙螺桿擠出機(jī)，SJSL51型，南京永杰化工機(jī)械制造有限公司；

熔融紡絲機(jī)：自制；

小型香煙濾嘴生產(chǎn)線：湖北中煙卷煙材料廠；

傅里葉變換紅外光譜(FTIR)儀：Avatar 370型，美國Nicolet公司；

熔體流動(dòng)速率(MFR)儀：MTM 1000-A1型，深圳三思縱橫科技股份有限公司；

差示掃描量熱(DSC)儀：DSC214型，德國耐馳公司；

掃描電子顯微鏡(SEM)，SUPRA55型，德國蔡司公司；

萬能拉力試驗(yàn)機(jī)：WDT-30型，深圳市凱強(qiáng)利試驗(yàn)儀器有限公司；

直線吸煙機(jī)：SM450型，英國Cerulean公司；

氣相色譜儀：Agilent 6890型，日本安捷倫公司。

1.3 樣品制備

先將ATP在足量1 mol/L的鹽酸中于50 ℃下活化4 h，用去離子水充分洗滌至中性后120 ℃下干燥至恒重。再將5 g活化后的ATP超聲分散在150 mL二甲苯中，并加入10 g KH560，100 ℃下強(qiáng)烈攪拌反應(yīng)10 h，抽濾后得固體濾餅，用無水乙醇洗滌數(shù)次后置于60 ℃的鼓風(fēng)干燥箱中充分干燥，最后研磨得到KH560表面改性ATP (ATP-KH560)。

將PLA和PBAT在60 ℃下真空干燥,充分干燥8 h以上，為保證復(fù)合材料的可紡性，ATP-KH560用量固定為4份，按照表1中的配方將PLA，PBAT和ATP-KH560在高混機(jī)中混合均勻，經(jīng)雙螺桿擠出機(jī)造粒制備復(fù)合材料，擠出機(jī)各段溫度分別為150，160，170，170，170，170，165，165，160 ℃，轉(zhuǎn)速為150 r/min；將復(fù)合材料在60 ℃下真空干燥24 h，采用自制的小型熔融紡絲機(jī)在180～190 ℃下進(jìn)行熔融紡絲，紡絲機(jī)螺桿長徑比為30，熔體泵規(guī)格為0.6 mL/r，螺桿轉(zhuǎn)速10～30 r/min，采用矩形孔噴絲板，孔數(shù)目為36，水熱牽伸定型，牽伸比為4，牽伸溫度80 ℃，烘干后多次重疊成足夠線密度的纖維絲束并收卷，制得PLA/PBAT/ATP復(fù)合纖維。將不同的纖維束在開松上膠機(jī)上進(jìn)行開松，以溶有薄荷醇的三乙酸甘油酯為黏結(jié)劑進(jìn)行上膠成型為濾棒，最后裁剪接裝成細(xì)支香煙，將香煙恒溫恒濕條件下儲(chǔ)存7 d (室溫，濕度為50%)，得到加香細(xì)支卷煙。

表1 PLA/PBAT/ATP復(fù)合材料各組分用量 份

1.4 測試與表征

力學(xué)性能測試：采用萬能拉力試驗(yàn)機(jī)參照GB/T 1040-2018測定復(fù)合材料的力學(xué)性能，50 mm/min，室溫下測試。

FTIR測試：KBr壓片法制樣，測試范圍500～4 000 cm-1，分辨率2 cm-1。

MFR測試：參照GB/T 3682-2000測定復(fù)合材料的MFR，測試溫度190 ℃，負(fù)載2.16 kg。

SEM測試：將試樣在液氮中脆斷，斷面噴金后用SEM觀察斷面形貌，加速電壓5 kV。

DSC分析：采用DSC儀測定復(fù)合纖維的熔融結(jié)晶行為。樣品質(zhì)量3～5 mg，氮?dú)夥諊?，溫度范?0～180 ℃，升溫速率為10 ℃/min。結(jié)晶度(Xc)通過式(1)計(jì)算。式(1)中，ΔHm為熔融焓，J/g；ΔHc為冷結(jié)晶熱焓，J/g；a和b分別為PLA和PBAT的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，ΔH0和ΔH0′分別為PLA和PBAT 100%結(jié)晶時(shí)的熔融焓，PLA為93 J/g，PBAT為114 J/g[15]。

堆肥降解實(shí)驗(yàn)：將預(yù)先干燥后的樣品稱重記為w1，然后埋入土壤并置于室外自然環(huán)境，以適量自來水維持土壤濕度，定期取出樣品，清潔干凈并充分干燥后稱重，記為w2，單位均為g，降解率Dr通過式(2)計(jì)算。

加香效果評(píng)估：將儲(chǔ)存7 d后的細(xì)支卷煙的煙絲與濾嘴剝離，將濾嘴剪碎后在20 mL氯仿中充分?jǐn)嚢枞芙猓缓蠹尤?00 mL茴香腦無水乙醇標(biāo)準(zhǔn)溶液(0.1 g/L)，充分?jǐn)嚢韬蠓蛛x固體沉淀得到溶液。以茴香腦為內(nèi)標(biāo)，通過氣相色譜法測定溶液中薄荷醇含量，每只濾嘴測試5次，取平均值。同時(shí)，將卷煙暴露在大氣環(huán)境中42 d，每隔一周采用上述方法測定濾嘴中薄荷醇的含量。

吸附性能測定：將干燥至恒重的濾嘴置于不同氣體的飽和蒸氣壓下進(jìn)行充分吸附12 h，達(dá)到吸附平衡后再稱重，吸附率Ar通過式(3)計(jì)算，式(3)中wf為吸附之前濾嘴質(zhì)量，wb為吸附平衡后的質(zhì)量，單位均為g。

逐口釋放轉(zhuǎn)移率測定：采用直線吸煙機(jī)根據(jù)YC/T 29-1996標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行抽吸實(shí)驗(yàn)，以含茴香腦的無水乙醇為標(biāo)準(zhǔn)溶液對(duì)每口主流煙氣進(jìn)行吸收，通過氣相色譜測定煙氣中薄荷醇的含量。通過式(4)計(jì)算轉(zhuǎn)移率Tr，式(4)中Wx為對(duì)應(yīng)口數(shù)主流煙氣中的薄荷醇含量，Wa為抽吸完成時(shí)主流煙氣中薄荷醇總釋放量。

2 結(jié)果與討論

2.1 FTIR分析

圖1為ATP和ATP-KH560的FTIR譜圖。圖1 ATP的譜線中，3 550，1 650 cm-1處分別為羥基的伸縮振動(dòng)和彎曲振動(dòng)峰，1 029，982 cm-1處為ATP中Si—O—Si的骨架的振動(dòng)吸收峰。ATP表面經(jīng)KH560修飾后，在ATP-KH560譜線的2 929，2 855 cm-1處出現(xiàn)了C—H的反對(duì)稱和對(duì)稱伸縮振動(dòng)峰，1 450 cm-1處出現(xiàn)了明顯的C—H面內(nèi)彎曲振動(dòng)峰，受環(huán)氧基團(tuán)的影響，Si—O—Si骨架的峰型發(fā)生寬化，且在1 089 cm-1處出現(xiàn)了脂環(huán)醚C—O—C反對(duì)稱伸縮振動(dòng)峰，以上新的特征峰均來自于有機(jī)組分，說明硅烷偶聯(lián)劑KH560通過脫醇反應(yīng)接枝到ATP表面，從而引入環(huán)氧基團(tuán)制得ATP-KH560。

圖1 ATP和ATP-KH560的FTIR譜圖

2.2 PBAT用量對(duì)復(fù)合材料性能的影響

表2為不同PBAT用量下復(fù)合材料的MFR、力學(xué)性能和可紡性。從表2數(shù)據(jù)可以看出，純PLA的拉伸強(qiáng)度為49.6 MPa，斷裂伸長率僅為9.3%，屬于典型的脆硬材料，以純PLA纖維制備濾嘴時(shí)易發(fā)生由于纖維斷裂而導(dǎo)致的結(jié)構(gòu)破壞，進(jìn)而嚴(yán)重影響濾嘴的過濾效果。純PBAT具有較大的斷裂伸長率和明顯低于PLA的拉伸強(qiáng)度和拉伸彈性模量，呈類似于熱塑性彈性體的性能，可作為PLA的增韌改性劑。當(dāng)加入10份PBAT和4份ATP-KH560時(shí)，復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度出現(xiàn)輕微下降，但斷裂伸長率明顯增大，隨著PBAT用量增大至20份，復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度下降至32.6 MPa，斷裂伸長率為106.4%，增韌效果明顯，拉伸彈性模量的下降也證明了體系的韌性得到提升。這是因?yàn)镻LA/PBAT為部分相容體系，環(huán)氧類物質(zhì)常作為體系的反應(yīng)增容劑，筆者加入的ATP-KH560表面帶有較多環(huán)氧基團(tuán)，能有效提升PLA與PBAT的相容性，此外，無機(jī)黏土對(duì)部分相容型共混體系也具有一定的增容效果。隨PBAT用量繼續(xù)增大，超過了ATP-KH560的增容極限，復(fù)合材料在拉伸作用下易發(fā)生界面脫黏，同時(shí)，由ATPKH560引起的應(yīng)力集中使得材料提前發(fā)生破壞，拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長率均出現(xiàn)明顯下降，同時(shí)復(fù)合材料的可紡性下降。當(dāng)PBAT用量為10份和15份時(shí)，復(fù)合材料的MFR略低于純PLA，這是由于ATPKH560通過反應(yīng)增容可能形成了部分交聯(lián)結(jié)構(gòu)，根據(jù)自由體積理論，MFR的下降也能反映體系相容性的提升。隨PBAT用量繼續(xù)增大，MFR逐漸增加。

表2 不同PBAT用量下復(fù)合材料的MFR、力學(xué)性能和可紡性

不同PBAT用量下復(fù)合材料的斷面SEM照片如圖2所示。圖2a中，當(dāng)PBAT用量為10份時(shí)，其分散相大小相對(duì)均勻，僅有少量較大的顆粒，且尺寸都在10 μm以內(nèi)，小凹坑為PBAT相脫落形成，分散相與基體間的間隙并不明顯，表明兩者為部分相容體系。隨PBAT用量逐漸增大，復(fù)合材料中PBAT相尺寸逐漸增大，當(dāng)PBAT用量為25份時(shí)，分散相與PLA基體間發(fā)生了明顯的脫黏，較大的分散相尺寸和界面間隙影響了應(yīng)力傳遞，導(dǎo)致復(fù)合材料的力學(xué)性能下降。在紡絲拉伸過程中，上述微觀相分離有利于在復(fù)合纖維表面形成缺陷，使黏合劑更易滲入溶解。

圖2 復(fù)合材料的斷面SEM照片(×500)

2.3 PBAT用量對(duì)復(fù)合纖維熔融行為的影響

圖3為純PLA、純PBAT和不同復(fù)合纖維的DSC熔融曲線。由圖3可以看出，純PLA纖維的冷結(jié)晶峰在90～130 ℃范圍內(nèi)，峰型較寬，主要為無定形區(qū)在高溫下的再結(jié)晶。同時(shí)在147.6，154.1 ℃處出現(xiàn)雙熔融峰，對(duì)應(yīng)冷結(jié)晶以部分有序晶體的異相成核以及無定形區(qū)的均相成核，形成了厚度和完善度不同的結(jié)晶。此外，純PBAT纖維熔融曲線在80～125 ℃范圍內(nèi)出現(xiàn)了較寬的熔融峰，這是由于PBAT本身較難結(jié)晶，少量晶區(qū)的完善程度差異較大。以ATP-KH560為增容劑，隨PBAT用量增大，PLA的冷結(jié)晶峰值溫度逐漸降低，這是由于復(fù)合纖維中的ATP對(duì)PLA冷結(jié)晶起到了成核作用，但受部分交聯(lián)結(jié)構(gòu)和PBAT相的影響，僅少量PLA分子鏈發(fā)生了冷結(jié)晶，因此結(jié)晶峰強(qiáng)度逐漸下降。同時(shí)，PLA的雙熔融峰中的低溫熔融峰比例逐漸減小，表明冷結(jié)晶對(duì)晶區(qū)完善度差異性的影響逐漸減小。當(dāng)PBAT用量為25份時(shí)，曲線在110 ℃左右出現(xiàn)了微弱的PBAT熔融峰，且峰型較寬，可能是PBAT以ATP為成核劑通過異相成核形成的晶區(qū)在升溫過程中發(fā)生熔融，當(dāng)PBAT用量較低時(shí)，受PLA晶區(qū)的限制，并未觀察到明顯PBAT的熔融峰，這可能是部分PBAT參與了PLA的結(jié)晶(冷結(jié)晶、均相和異相成核)過程形成了共晶，隨PLA一起進(jìn)行熔融。同時(shí)，PLA的熔融雙峰隨PBAT用量增大逐漸向單熔融峰轉(zhuǎn)變，且高溫熔融峰溫度逐漸降低，證明PLA結(jié)晶受限抑制，且晶區(qū)完善程度下降，整個(gè)體系的結(jié)晶度也呈下降趨勢。

圖3 純PLA、純PBAT和復(fù)合纖維的DSC熔融曲線

2.4 PBAT用量對(duì)復(fù)合纖維降解行為的影響

圖4為純PLA、純PBAT以及不同復(fù)合纖維的堆肥降解曲線。由圖4可以看出，純PLA和PBAT纖維在堆肥實(shí)驗(yàn)60 d時(shí)的降解率分別為86%和43%，這是由于PBAT中的芳環(huán)降低了其降解性能。隨PBAT用量增大，復(fù)合纖維在60 d時(shí)的降解率逐漸下降至82.8%，74.7%， 68.9%和62.7%。所有纖維的降解曲線均出現(xiàn)明顯的加速期，這是由于土壤中水分和微生物對(duì)材料的降解是從表面開始，降解產(chǎn)物對(duì)PLA和PBAT脂肪鏈段的降解過程起到促進(jìn)作用。其中，PBAT用量為10份和15份的共混纖維在降解初期甚至呈現(xiàn)比純PLA纖維更快的降解速率，這可能是復(fù)合纖維由于相容性的原因表面缺陷較多，水和微生物更容易通過這些表面缺陷進(jìn)入纖維內(nèi)部，即降解反應(yīng)同時(shí)在表面和內(nèi)部進(jìn)行，降低了體系結(jié)構(gòu)的緊密程度，促進(jìn)了降解過程。此外，ATP-KH560和PBAT的加入嚴(yán)重影響了PLA的結(jié)晶，且ATP本身具有優(yōu)異的親水性，水和微生物更容易破壞纖維表面的非晶區(qū)，通過表面缺陷或沿著ATP進(jìn)入內(nèi)部促進(jìn)降解。

圖4 純PLA、純PBAT和復(fù)合纖維的降解性能

2.5 復(fù)合纖維濾嘴的加香效果和吸附性能

圖5為PLA和不同復(fù)合纖維濾嘴的薄荷醇加香效果。由圖5可以看出，純PLA纖維的加香效果較差，在大氣環(huán)境中暴露42 d后，濾嘴中薄荷醇的殘余量僅剩0.26 mg/支。熔融紡絲拉伸過程中，PLA大分子通過取向提升了纖維結(jié)晶度，無定形區(qū)減少，使得黏結(jié)劑中的薄荷醇很難滲進(jìn)纖維內(nèi)部，僅吸附在纖維表面，并在放置過程中慢慢揮發(fā)。隨著PBAT和ATP-KH560的加入，纖維結(jié)晶度明顯下降，且PBAT本身結(jié)晶度較低，使得纖維表面無定形區(qū)增多，有利于黏結(jié)劑和薄荷醇的滲入，這部分滲入纖維內(nèi)部的薄荷醇不易揮發(fā)。同時(shí)，分子結(jié)構(gòu)中含有芳環(huán)的PBAT對(duì)薄荷醇的吸附性較好，進(jìn)一步提升了薄荷醇在纖維中的殘留量。隨PBAT逐漸增大，加香效果到顯著提升，放置21 d后的薄荷醇含量下降速率明顯下降，這主要對(duì)應(yīng)于滲入纖維內(nèi)部的薄荷醇?xì)埩?。其中，PBAT用量為20份和25份的復(fù)合纖維濾嘴的薄荷醇含量最初為2.94 mg/支和3.14 mg/支，經(jīng)42 d暴露后仍能保持2.46 mg/支和2.61 mg/支，加香效果已經(jīng)達(dá)到國內(nèi)大多市售加香卷煙的香氣指標(biāo)(不低于1.66 mg/支)。

圖5 PLA纖維和復(fù)合纖維濾嘴的薄荷醇加香效果

香料在主流煙氣中的轉(zhuǎn)移率是影響加香卷煙抽吸口感的重要因素。當(dāng)PBAT用量為20份時(shí)，所制備的復(fù)合纖維濾嘴具有較好的形狀穩(wěn)定性和加香效果，以市售的一種細(xì)支薄荷爆珠香煙為參照，研究了PLA/PBAT20/ATP-KH560濾嘴加香卷煙中香料在主流煙氣中的釋放規(guī)律，如圖6所示。由圖6看出，爆珠加香方式下，薄荷醇的逐口釋放量在第三口之后開始趨于穩(wěn)定，主要是由于爆珠中高沸點(diǎn)溶劑抑制了薄荷醇向主流煙氣中轉(zhuǎn)移，且爆珠往往位于濾嘴的前段，濾嘴對(duì)薄荷醇的吸附也是影響轉(zhuǎn)移率的一個(gè)因素。然而，濾嘴加香方式下，PLA/PBAT20/ATP-KH560卷煙中薄荷醇向主流煙氣的轉(zhuǎn)移率隨口數(shù)增大逐漸增加。隨抽吸次數(shù)增加，香煙的燃燒錐逐漸向?yàn)V嘴靠近，濾嘴溫度逐漸升高，促進(jìn)了絲束中薄荷醇的釋放，香味成分逐口釋放量逐漸提高，這有利于改善香煙抽吸后期由于濾嘴溫度升高引起的口感下降。

圖6 薄荷醇在主流煙氣中的逐口轉(zhuǎn)移率

香煙濾嘴主要用于過濾煙氣的有害物質(zhì)，為考察濾嘴的吸附性，在飽和蒸氣壓條件下測定了濾嘴對(duì)幾種不同極性氣體的吸附性，與純PP，CA和PLA纖維絲束濾嘴進(jìn)行了對(duì)比，結(jié)果見表3。從表3數(shù)據(jù)可看出，非極性PP纖維絲束濾嘴對(duì)非極性氣體甲苯具有最高的吸附率5.54%，對(duì)其它極性氣體的吸附率較低，此外，PP纖維的黏結(jié)性較差也是導(dǎo)致其吸附效率低的原因。而極性的CA絲束濾嘴對(duì)極性氣體的吸附率非常高，同時(shí)對(duì)非極性氣體也有一定的吸附效果，這主要由于CA纖維絲束的黏結(jié)性較好，上膠過程中構(gòu)成的三維立體網(wǎng)絡(luò)較為致密。純PLA總體上表現(xiàn)為親脂性，由于其上膠性能優(yōu)于PP，表現(xiàn)出比PP更好的吸附性，但對(duì)極性氣體的吸附性明顯低于CA。相對(duì)于純PLA，PLA/PBAT20/ATP-KH560復(fù)合纖維絲束濾嘴的吸附性得到明顯提升，其中，對(duì)煙堿尼古丁的吸附性最接近CA纖維絲束濾嘴，這是因?yàn)閺?fù)合纖維絲束表面大量缺陷和無定形區(qū)的形成提升了黏合密度，進(jìn)而提升了吸附性能。同時(shí)，ATP的加入也能提高濾嘴吸附效果。

表3 不同材料過濾嘴對(duì)不同極性和非極性氣體的吸附率 %

3 結(jié)論

(1)通過脫醇反應(yīng)成功制備ATP-KH560，對(duì)共混物起到反應(yīng)增容作用，隨共混物中PBAT用量增大，復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度逐漸下降，當(dāng)PBAT用量為20份時(shí)，拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長率分別為32.6 MPa和106.4%，且具有較好的可紡性，復(fù)合纖維的降解速率介于純PLA和PBAT纖維之間。

(2)受ATP-KH560和PBAT影響，PLA結(jié)晶受限，結(jié)晶度隨PBAT用量增大逐漸減小，熔融雙峰向單峰轉(zhuǎn)變。

(3) PBAT和ATP-KH560能有效提升復(fù)合纖維絲束濾嘴對(duì)薄荷醇的吸附量，PBAT用量為20份時(shí)，薄荷醇在濾嘴中的吸附量達(dá)到2.94 mg/支，且長期穩(wěn)定性較好，吸煙過程中的逐口釋放量逐漸增大。

(4) PBAT用量為20份的復(fù)合纖維絲束濾嘴對(duì)極性和非極性氣體的吸附性相對(duì)于純PLA均得明顯提升，對(duì)尼古丁的過濾效率與純CA絲束濾嘴最為接近。