环保型烟用滤棒中线胶的研究

摘 要 水基胶粘剂是卷烟用胶粘剂的首选类型，运用材料粘结体系理论作为研究胶粘剂粘结机理的一种方法；水基环保型烟用滤棒中线胶很容易受到微生物的污染，通过对胶粘剂有害物质的有效控制进行保质防腐，使胶粘剂产品符合食品卫生的毒理安全性的环保要求。

　　关键词 水基 环保型 烟用滤棒中线胶

　　前言

　　随着人们对环保意识的不断加强，对于食品类及食品包装类材料胶粘剂的毒理安全性提出越来越高的要求，食品卫生与绿色环保是开发烟用滤棒中线胶首先要重视的问题。

　　滤棒中线胶的功能是作用于棒芯和滤棒纸之间的粘合，便于卷烟接装加工和吸烟者抽吸卷烟时，防止滤芯脱落。在研究开发环保滤棒中线时，要考虑的要素是食品毒理安全性、胶粘剂类型、胶质材料的确定、产品保质期、物理指标等。

　　1 中线胶类型

　　过去用于卷烟的胶粘剂一般都采用毒理安全性比较高的天然的植物胶、由于天然的植物胶成分复杂波动大而且分子量很宽，直接影响所制胶粘剂的稳定性，随着化工工业的不断发展，人工合成的无毒食品级高分子材料不断涌现，优质的聚合高分子所制的胶粘剂，已基本取代天然的植物胶。目前卷烟行业使用的胶粘剂以水基胶粘剂为多，水基胶粘剂有绿色胶粘剂的美称，水无色无味是溶剂类胶粘剂的最佳溶剂，水基胶粘剂是卷烟用胶粘剂的首选类型。

图1 水桥中的H键结构

　　2 中线胶胶质材料粘结体系的理论研究

　　材料粘结体系理论的研究对胶粘剂的类型和胶质的选定起到很重要的作用，是胶粘剂粘结理论的基础，在接触体系中的湿润、吸附是胶粘剂粘结性能的关键，胶粘剂／被粘物的界面扩散是一个热运动现象的过程，界面主体键的形成是对被粘物体系最有效的贡献，胶粘剂／被粘物两物质相互接触时，它们相互的溶解度参数(δ1-δ2)2值越小其胶粘剂粘结性能越好，当提高胶粘剂／被粘物接触体系的时间和升高其温度时，都会更有利于粘结性能的提高。

　　物质之间的分子力主要是诱导力、取向力、色散力、氢键。从被粘物(滤棒成型纸和二醋酸纤维丝束)的材料来看主要是纤维素和改性纤维素。纤维结合力机理的理论是氢键理论，纤维素分子的羟基的氢原子与相邻的纤维素分子羟基中的氧原子，产生O-H…O形式的氢键结合，但这种氢键结合首先要具备的条件是通过水的作用形成水桥，然而羟基重新组合排序，氢键作用力的生成结合只有在相邻羟基之间距离小于2.55-2.76 (1 =107mm)范围内有效。

　　高分子材料中的氢键可在分子内也可在分子外产生，分子外的氢键在水桥的作用下起作用，(图1)水桥中的H键结构；滤棒成型纸纤维分子间的作用力主要是H键。(图2)

　　丝束(二醋酸纤维素)是由天然纤维素在催化剂存在下分子中的三个羟基发生乙酰化反应生成三醋酸纤维素，经部分水解制得二醋酸纤维素(图3)为二醋酸纤维素中的H键结构；(图4)为聚乙稀醇(PVA)中的H键结构。

图2滤棒成型纸纤维中的H键结构

图3二醋酸纤维素中的H键结构

图4聚乙稀醇(PVA)中的H键结构

　　用纯聚乙烯醇制胶没有多大的实际使用意义，只有通过改性才有实用价值。聚乙稀醇中的YW(OH)为630cm-1(π)、610cm-1(σ)、v(OH)为3350cm-1(含H键波数略低)，纯聚乙稀醇红外谱图(图5)，改性聚乙稀醇红外谱图(图6)，从红外谱图可以看出聚乙稀醇改性后部分羟基被其它活性基团取代，使胶粘剂的粘结性能、防酸碱性程度及稳定性方面都有很明显增强和提高。

　　3 中线胶的保质与防腐

　　3．1胶粘剂变质主要原因分析

　　中线胶属水基胶粘剂变质主要原因是受到微生物污染胶质变质所引起的，水溶性胶粘剂的胶质主要是高分子材料(合成或天然)组成，它特别容易被细菌所腐蚀，或者说它是一种很好的细菌培养基，所以说当温度适宜时这种情况很快就会发生，因为细菌的繁殖需要三个要素，即温度适宜、水分适宜、营养需求适宜，水溶剂胶粘剂已具备了这三个适宜的要素，所以对水溶性胶粘剂来说在没有加防腐剂的情况下，短时间内变质就不足为奇了。胶粘剂变质微生物污染程度轻度小于103c f u/g；中度103—105c f u／g之间；严重大于106c f u／g。

图5 纯聚乙稀醇红外谱图

图6改性聚乙稀醇红外谱图

　　3．2破坏水基胶粘剂的微生物主要种群

　　引起水基胶粘剂腐蚀变质的主要微生物细菌类：铜绿假单胞菌、葡萄球菌、微小杆菌、短杆菌、微球菌、肠杆菌、鲁氏不动杆菌、普通变形菌、枯草芽孢杆菌、荧光假单胞菌；霉菌类：热带假丝菌、根霉菌、毛霉菌、青霉菌、球毛壳霉菌、出牙短杆霉菌、杂色曲霉菌、黄曲霉菌、黑曲霉菌。

　　3．3胶粘剂防腐毒理安全性控制与现状

　　胶粘剂受到微生物污染时就会产生恶臭、变色、变质现象，使胶粘剂失去原有使用价值。为了防止胶粘剂受到微生物的侵蚀而变质，最基本的方法是添加防腐剂，中线胶一般采用水溶性防腐剂，但是防腐剂都有一些毒性，对防腐剂的配伍及用量都要严格考虑，也不是说防腐剂有一些毒性就不能用了，主要我们要从限量、痕量及安全量上去认识去考虑。茶叶里含有砒霜是众所周知的事，那么茶叶就不能泡茶喝了，目前茶叶人们照样还是在泡茶喝，这主要还是一个砒霜含多少量的问题，是微量(质量分数0.0001～0.01)、是痕量(质量分数＜0.0001)、是在安全量范围内、这样不会引起人体生理上的问题，这样完全可被人们所能接受的，胶水中的防腐剂的毒性如果有是微量、是痕量、在安全范围内，跟茶叶是一个道理，在自然界里人们所食的每样食品内都有微量或痕量的有害物质存在，这是人们无法避免的，但是人们正在努力降低这种伤害，但从目前人们掌握科学技术水平来看还有漫长的路要走。

　　4 结论

　　材料粘结体系理论是胶粘剂粘结性能机理研究的基础，通过对界面接触体系的认识，理解胶粘剂／被粘物之间存在的相互关系，找到最理想的胶质材料，有利于优质胶粘剂的开发。

　　所谓环保型主要指食品卫生毒理安全性及易降解等方面，本文用较大的篇幅描述了胶粘剂变质、防腐、毒理安全性问题，确实防腐是水基胶粘剂生产的技术瓶颈，由于毒理安全性方面的限制，使很多有效的原料及添加剂无法使用，要解决这对矛盾是开发环保型胶粘剂的关键。

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