多糖纤维及其制备方法技术

本发明专利技术涉及用于制备包含α(1→3)葡聚糖作为形成纤维的物质的多糖纤维的方法，以及由其制备的纤维和其用途。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】多糖纤维及其制备方法本专利技术涉及用于制备包含α(1→3)葡聚糖作为形成纤维的物质的多糖纤维的方法，以及由其制备的纤维和其用途。现有技术多糖作为可由再生原料获得的材料，发挥着越来越大的作用。最常见的多糖之一是纤维素。几乎仅由纤维素组成的棉纤维是对于多糖重要性的一个实例。但是，由其它纤维素原料获得的材料例如纤维素人造纤维，也变得越来越重要。种类名“粘胶纤维”和“莫代尔纤维”由BISFA(人造纤维标准化国际局)指派为纤维素纤维，其通过借助于氢氧化钠水溶液和二硫化碳(CS2)的纤维素化学衍生化而制备。名称“莫代尔纤维”是通用术语，其根据BISFA的定义代表具有特定高的湿强度和同样特定高的湿模量(即，为了使纤维在湿状态下伸长5％所需的力)的纤维素纤维。然而迄今仅实现了用于工业大规模制备粘胶和莫代尔种类纤维的方法，更确切地说是粘胶法及其变化形式。如何实施这些方法，是本领域技术人员基本上长久以来就从许多专利文献和其它出版物已知的。用于制备莫代尔纤维的方法例如由AT287.905B获知。在已知的粘胶法2中，CS2具有2个基本任务：1.与碱纤维素反应成为黄原酸酯，其在碱性溶液中可溶2.“在纺丝浴中的作用”。在粘胶纺丝浴中，同时发生胶体化学(纤维素黄原酸钠的凝结)和化学(黄原酸酯分解为水合纤维素)过程。两者都受所用CS2的影响。该粘胶法相比于保护资源和环境的新型莱赛尔法具有严重缺点：大量CS2和氢氧化钠水溶液的使用。该问题在甚至更大程度上涉及莫代尔纤维制备。在下文中，对于所有粘胶法和变化形式，包括莫代尔法以及用其制备的纤维，使用术语粘胶法和粘胶纤维。在粘胶法中迄今使用的纤维素原料为纤维素，其尤其由木材获得。尽管已有许多研究，但迄今还未能研发出基于粘胶技术的可明显减少使用CS2和/或NaOH的方法。US7,000,000描述了这样的纤维，其通过基本上由通过α(1→3)糖苷键连接的己糖重复单元所组成的多糖的溶液的纺丝而获得。这些多糖可以通过使蔗糖水溶液与分离自唾液链球菌的葡糖基转移酶(GtfJ)相接触来制备(Simpson等人，Microbiology，第41卷，第1451-1460页(1995))。“基本上”在上下文中意味着，在该多糖链内部可出现个别缺陷，在其处出现另外的键合构型。这些多糖对于本专利技术的目的而言应当被称作“α(1→3)葡聚糖”。US7,000,000首先公开了由单糖酶促制备α(1→3)葡聚糖的可能性。以此方式可以制备相对短链的多糖，而没有单体基本单元的损失，这是因为该聚合物链由单体基本单元构成。与短链纤维素分子的制备相反，如果聚合物链越短，α(1→3)葡聚糖的制备越廉价，这是因为仅需要在反应器中少的停留时间。根据US7,000,000，应当使α(1→3)葡聚糖衍生化，优选乙酰化。溶剂优选为有机酸、有机卤素化合物、氟代醇或此类组分的混合物。这些溶剂是昂贵的并且其再生是复杂的。但研究也已证实，α(1→3)葡聚糖在稀释的氢氧化钠水溶液中(大约4-5.5％)可溶。WO2013/052730A1公开了具有α(1→3)葡聚糖作为形成纤维的物质的纤维，其按照所谓的氧化胺法使用NMMO作为溶剂通过纺丝来制备。氧化胺法与粘胶法或莫代尔法基本不同地进行并且需要完全不同的生产设备。粘胶生产设备不能通过简单的改装措施就转变为氧化胺法。专利技术目的因此相对于现有技术的本专利技术目的在于，提供用于制备多糖纤维的替代性方法，用其可以明显减少每单位所制备纤维的CS2和氢氧化钠水溶液用量。专利技术描述上述目的的实现方式在于用于制备其形成纤维的物质为α(1→3)葡聚糖的多糖纤维的新型方法，其中所述方法为经改进的粘胶法。由此可以制备粘胶类纤维，其中向含α(1→3)葡聚糖的氢氧化钠溶液添加少量CS2。使用基于形成纤维的物质计最多30％的CS2，优选少于25％的CS2和特别优选少于15％的CS2。优选的是5-30重量％的用量，相对于形成纤维的材料计算，优选5-25％，特别优选5-15％。这样的纤维对于本专利技术的目的而言应当同样被称为粘胶纤维，尽管其包含另一形成纤维的多糖，即α(1→3)葡聚糖代替纤维素。令人意外地可以确定，CS2在该改进的工艺中不像在纤维素的情况中那样必需用于氢氧化钠水溶液中的多糖溶液，而是仅必需用于在纺丝浴中减慢细丝形成。纺丝溶液中的NaOH浓度根据本专利技术应当为4.0-5.5重量％，相对于该纺丝溶液总量计算。在该范围之外，葡聚糖的溶解度不足。对于本专利技术的目的，术语“纤维”应当不仅包括具有特定切割长度的短纤维，而且包括连续长丝。下述所有专利技术原理基本上不仅适用于短纤维，而且适用于连续长丝。根据本专利技术的纤维的单个纤维纤度可以为0.1至10分特(dtex)。其优选为0.5至6.5分特和特别优选为0.9至6.0分特。在短纤维的情况下，切割长度通常为0.5至120mm，优选为20至70mm和特别优选为35至60mm。在连续长丝的情况下，长丝纱线中单丝的数目为50至10000，优选为50至3000。所述α(1→3)葡聚糖可以通过使蔗糖水溶液与分离自唾液链球菌的葡糖基转移酶(GtfJ)相接触来制备(Simpson等人，Microbiology，第41卷，第1451-1460页(1995))。在根据本专利技术的方法的一个优选的实施方案中，至少90％的所述α(1→3)葡聚糖由己糖单元组成，并且至少50％的该己糖单元通过α(1→3)糖苷键连接。用于制备根据本专利技术的纤维的方法由下列步骤组成：1.制备在稀释的氢氧化钠水溶液中的α(1→3)葡聚糖溶液2.添加和混入CS2，短暂地后成熟，过滤并使纺丝溶液排气3.将含α(1→3)葡聚糖的纺丝溶液通过喷丝头喷出到硫酸纺丝浴中，拉伸纤维和进行后处理。该纺丝溶液中形成纤维的物质的浓度可以为4-18重量％，优选为4.5-15重量％。在根据本专利技术的方法中使用的α(1→3)葡聚糖的聚合度，表述为加权平均值DPw，可以为200至2000，优选为500至1000的值。本专利技术的主题还是包含纤维素和α(1→3)葡聚糖的粘胶纤维或莫代尔纤维。在一个优选的实施方案中，根据本专利技术的粘胶纤维的至少90％的α(1→3)葡聚糖由己糖单元组成，并且至少50％的该己糖单元通过α(1→3)糖苷键连接。同样，本专利技术的主题是根据本专利技术的纤维用于制造各种干法和湿法制成(gelegt)的纸张、无纺布料，卫生用品例如棉条、护垫和尿布和其它无纺布料，特别是吸收性无纺布产品以及纺织产品例如纱线、织物、编织物或针织物的用途。下面，借助实施例描述本专利技术。然而，本专利技术明确地不限于这些实施例，而也包含基于相同创造性概念的所有其它实施方案。实施例α(1→3)葡聚糖的聚合度借助于在DMAc/LiCl中的GPC来测定。下面，始终给出聚合度的加权平均值(DPw)。实施例1：将包含9.1％α(1→3)葡聚糖(DPw为800)和4.5重量％NaOH的葡聚糖水溶液与7.5％CS2(相对于形成纤维的材料计算的重量百分率)反应。如此制备的粘胶包含9重量％形成纤维的材料、4.5重量％NaOH和0.57重量％硫。将该溶液借助于喷丝头喷到包含100g/l硫酸、330g/l硫酸钠和35g/l硫酸锌的再生浴中。该喷丝头具有1053个直径50μm的孔。向该粘胶纺丝溶液添加2.5重量％含氮助剂(LeominA本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于制备其形成纤维的物质为α(1→3)葡聚糖的多糖纤维的方法，其特征在于，所述方法为经改进的粘胶法。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.06.17 AT A485-20131.用于制备其形成纤维的物质为α(1→3)葡聚糖的多糖纤维的方法，其特征在于，所述方法为经改进的粘胶法，其中向含α(1→3)葡聚糖的氢氧化钠溶液添加CS2。2.根据权利要求1的方法，其中至少90％的所述α(1→3)葡聚糖由己糖单元组成，并且至少50％的所...

【专利技术属性】
技术研发人员：G·克拉夫特，G·克罗纳，T·雷德，H·菲戈，
申请(专利权)人：连津格股份公司，
类型：发明
国别省市：奥地利;AT