多糖纤维及其制备方法技术

本发明专利技术涉及使用氢氧化钠水溶液作为溶剂以制备包含α(1→3)葡聚糖作为形成纤维的物质的多糖纤维的直接溶解法，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】本专利技术涉及使用氢氧化钠水溶液作为溶剂以制备包含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，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。所有粘胶法的重大缺点是使用CS2，其必须以巨大花费来回收。种类名“莱赛尔纤维”由BISFA指派为纤维素纤维，其由有机溶剂中的溶液制备而不形成衍生物。然而迄今仅实现了用于工业大规模制备莱赛尔种类纤维的方法，更确切地说是氧化胺法。在该方法中，使用氧化叔胺，优选N-甲基吗啉-N-氧化物(NMMO)作为溶剂。很久以来就已知氧化叔胺作为用于纤维素的可选溶剂。由US2,179,181例如已知，氧化叔胺能够溶解纤维素而不使其衍生化并且可以由这些溶液制备纤维素模制体例如纤维。在US3,447,939中描述了环状氧化胺作为用于纤维素的溶剂。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。例如，尤其EP356419B1描述了溶液制备和EP584318B1描述了纤维素在氧化叔胺水溶液中的此类溶液的纺丝。莱赛尔法作为直接溶解法从生态学角度看比粘胶法明显更不令人担心，但是由于几乎完全闭合的循环的经济必要性而具有工艺技术上的缺点，这是因为物质可能在循环中富集。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。但是研究也已证实，α(1→3)葡聚糖在稀释的氢氧化钠水溶液中可溶。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的直接溶解法，其在没有粘胶法中必需的CS2和没有莱赛尔法的昂贵的循环闭合的情况下亦可。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直接溶解法，其中该直接溶解法基于氢氧化钠水溶液。本专利技术的主题因此一方面是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，其中该方法是直接溶解法并且溶剂是氢氧化钠水溶液。令人意外地确定，标准纺丝浴如在粘胶法中所使用的那些(其包含大约100g/lH2SO4和大约250g/lNa2SO4)得到非常差的结果，但是两种另外的非常不同的纺丝浴组成得到明显更好的结果。1.高度酸纺丝：已确定，在增加纺丝浴中的硫酸浓度的情况下，明显改善了再生细丝的细丝形成和可拉伸性。所研究的具有良好纺丝特性的范围包括200-500克硫酸/升纺丝浴。2.低度酸纺丝：显示出明显更好的纺丝可靠性的第二个纺丝范围为低于60克/升纺丝浴的非常低的酸浓度，优选为20-60g/l。用双浴系统也达到良好结果，其中第一浴具有非常高的盐含量和非常低的酸浓度，由此该纺丝细丝首先仅凝结并在第二酸性再生浴中才再生。因此在根据本专利技术的方法的一个优选的实施方案中，纺丝浴中的H2SO4浓度为200-500g/l。因此在根据本专利技术的方法的第二个优选的实施方案中，纺丝浴中的H2SO4浓度为20-60g/l。在根据本专利技术的方法的一个优选的实施方案中，将所纺出的纤维随后在酸性再生浴中拉伸。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％，基于该纺丝溶液的总量计。在该范围之外，得到的葡聚糖可溶性不足。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α(1→3)葡聚糖由己糖单元组成，并且至少50％的己糖单元通过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.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。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4.5-12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，所述方法为直接溶解法并且所述溶剂为氢氧化钠水溶液。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.06.18 AT A490/20131.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，所述方法为直接溶解法并且所述溶剂为氢氧化钠水溶液。
2.根据权利要求1的方法，其中在所述纺丝溶液中的NaOH浓度为4.0-5.5
重量％，基于所述纺丝溶液的总量计。
3.根据权利要求1的方法，其中在所述纺丝浴中的H2SO4浓度为200-500
g/l。
4.根据权利要求1的方法，其中在所述纺丝浴中的H2SO4浓度为20-60g/l。
5.根据权利要求1的方法，其中将所纺出的纤维随后在酸性再生浴中拉伸。
6.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
...

【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