用于在温和条件下交联纤维素醚的方法技术

本技术提供用于在温和条件下交联纤维素醚的方法。所述方法包括：将基本上干燥的纤维素醚膜暴露于多异氰酸酯，以提供交联的纤维素醚膜，其中所述基本上干燥的纤维素醚膜包含在纤维素上的醇盐基团。所得的纤维素醚膜是通过聚氨酯键高度交联的并且可以在各种用途中用作膜。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】相关申请的交叉引用本申请要求在2010年6月2日提交的印度专利申请号601/K0L/2010的权益，所述印度申请为了任何和所有目的而通过引用以其全部内容结合在此。背景纤维素醚作为膜在例如透析、反渗析和超滤中具有广泛应用。最近，包含纤维素的膜和水凝胶已被研究用于农业中肥料和农药的受控释放。为了提供改良的使用寿命和更高的强度，常常将纤维素醚膜交联。目前的用于交联纤维素醚的方法典型地需要有潜在毒性的催化剂如有机锡或有机锋化合物、闻热和/或闻压。概述 本技术提供用于在温和条件下交联纤维素膜的方法，以及通过这样的方法制备的膜。按照该方法制备的薄膜可以被交联至多100%且在冷水中稳定数日或甚至数周。在一个方面中，本技术的方法包括将基本上干燥的纤维素醚膜暴露于多异氰酸酯以提供交联的纤维素醚膜，其中所述基本上干燥的纤维素膜包含在纤维素上的醇盐基团(alkoxidegroups) 0这样的方法可以在环境温度进行。在本方法的一些实施方案中，纤维素醚选自以下各项组成的组甲基纤维素、乙基纤维素、2-羟乙基纤维素、2-羟丙基纤维素、3-羟丁基纤维素、羧甲基纤维素、羧甲基2-羟乙基纤维素、2-羟乙基甲基纤维素、2-羟丁基甲基纤维素和2-羟乙基乙基纤维素。在一些实施方案中，基本上干燥的纤维素醚膜包含按重量计不大于约O. 1%的水。在本方法的其它实施方案中，在纤维素上的醇盐基团是碱金属醇盐基团。可用的碱金属的说明性实施方案包括但不限于锂、钠、钾和铯。在本方法中可以使用各种多异氰酸酯如，例如，烷基二异氰酸酯、芳基二异氰酸酯或聚(二苯基甲烷二异氰酸酯)。多异氰酸酯的说明性实施方案包括但不限于1，6_己二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯和二苯基甲烷二异氰酸酯。在一些实施方案中，可以将基本上干燥的纤维素醚膜暴露于浓度在约I重量％至约100重量％的范围内的多异氰酸酯的溶液。可以在不存在异氰酸酯催化剂、增加的热或增加的压力的情况下进行本方法。本方法还可以包括用碱在适当溶剂中的悬浮液处理纤维素膜，并且干燥所得的纤维素膜，以提供包含了在纤维素上的醇盐基团的纤维素醚膜。在一些实施方案中，碱是碱金属氢氧化物。对于本方法合适的溶剂可以选自例如THF和丙酮。在一些实施方案中，本方法包括用碱金属氢氧化物在有机溶剂中的悬浮液处理甲基纤维素膜，干燥该膜以提供基本上干燥的甲基纤维素膜，所述基本上干燥的甲基纤维素膜包含在纤维素上的碱金属醇盐基团，以及将所述膜暴露于二异氰酸酯以提供交联的纤维素醚膜。在另一个方面中，本技术提供了交联的纤维素醚膜。在一些实施方案中，所述膜的至少99摩尔％的纤维素羟基被交联为聚氨酯基团。在其它实施方案中，该膜包括甲基纤维素。可以通过本文所述的方法中的任一种制备该膜。前述的概述仅仅是说明性的，并且不意图以任何形式成为限制性的。除上述说明性的方面、实施方案和特征之外，其它的方面、实施方案和特征通过参考附图和以下的详细描述将变得明显。附图简述图I描绘了根据本技术的方法通过聚氨酯交联的甲基纤维素膜的示意性实施方案的FTIR谱。图2描绘了根据本技术的方法通过聚氨酯交联的甲基纤维素膜的一个示意性实施方案的差示扫描量热分析的图。图3描绘了本技术的交联的甲基纤维素膜的一个示意性实施方案的随时间的水吸收的图。详细描述 在以下的详细描述中参考了附图，所述附图形成了本说明书的一部分。在附图中，除非在上下文中另有规定，否则相似的符号典型地标志着相似的部分。在详细描述、附图和权利要求中描述的说明性的实施方案不意在具有限制性。可以利用其它实施方案，且在不脱离在此提出的主题的精神或范围的情况下，可以做出其它的改变。本技术提供了用于在温和条件下交联纤维素膜的方法以及通过这样的方法制备的膜。该方法避免了有潜在毒性的金属催化剂和苛刻的条件。取而代之的是，本方法可以在室温使用方便易得且廉价的试剂进行。根据本方法制备的纤维素醚膜是通过聚氨酯键高度交联的，并且因此在水性条件下比缺乏这种大范围交联的膜更稳定。在一个方面中，本方法包括将基本上干燥的纤维素醚膜暴露于多异氰酸酯以提供交联的纤维素醚膜，其中所述基本上干燥的纤维素膜包含在纤维素上的醇盐基团。具有小于3. O取代度(DS)的任何纤维素醚均适用于本方法。“纤维素醚”是指在其中葡萄糖羟基的至少一些作为醚存在的纤维素，所述醚例如但不限于烷基醚、羟基烷基醚和羧基烷基醚。任何具体的纤维素醚的DS定义为每个葡萄糖的被取代的羟基(即，醚基)的平均数，并且理论最大值因此为等于3. O的DS。可以用于本方法的纤维素醚的实例包括但不限于甲基纤维素、乙基纤维素、2-羟乙基纤维素、2-羟丙基纤维素、3-羟丁基纤维素、羧甲基纤维素、羧甲基2-羟乙基纤维素、2-羟乙基甲基纤维素、2-羟丁基甲基纤维素和2-羟乙基乙基纤维素。在一些实施方案中，使用甲基纤维素或乙基纤维素。在一些实施方案中，纤维素醚的DS为约I至约2. 5，且在其它方案中为约I. 3至约2. 2，约I. 5至约2. O或至少I至少于2. 5ο在一些实施方案中，在本方法中使用的纤维素醚膜包含在纤维素上的醇盐基团。在说明性的实施方案中，醇盐基团可以是碱金属醇盐基团，其中，金属选自锂、钠、钾和铯。具有醇盐基团的纤维素醚膜可以通过用碱在适当溶剂中的悬浮液处理纤维素醚膜而制备。碱必须足够强，以从纤维素羟基中抽取质子以形成醇盐。因此，例如，可以将碱金属氢氧化物悬浮在有机溶剂中，以提供包含了在纤维素上的醇盐基团的纤维素醚膜。可以使用的碱金属氢氧化物包括但不限于氢氧化钠和氢氧化钾。适当的溶剂包括允许醇盐基团在纤维素醚膜上形成而不对膜的完整性造成明显不利影响的任何溶剂。例如，在醇盐的形成中，可以使用极性非质子溶剂如THF或丙酮。为了提供高度交联的膜，全部或几乎全部纤维素羟基必须被去质子化以形成醇盐基团。为了获得这种程度的醇盐，可以使用对羟基的摩尔量摩尔过剩的碱。本领域技术人员可以简单地确定为了提供纤维素羟基向醇盐的完全转变或几乎完全转化所必需提供的碱的量。然而，如果需要较少的交联，可以使用较少的碱，且选择和制备所有这样的含有醇盐的纤维素醚在本领域技术人员的能力范围内。在一个实施方案中，在室温将甲基纤维素的膜浸入每IOOmL THF中O. 6g NaOH的悬浮液中达12小时，并随后在真空中干燥。在醇盐形成之后，可以用适当的水溶性非质子溶剂，例如但不限于丙酮，漂洗该膜，以除去过量的碱，并且干燥，例如在真空中干燥，以提供基本上干燥的包含醇盐基团的纤维素醚膜。为了提供本技术的高度交联的纤维素醚膜，包含醇盐的纤维素醚膜应当在暴露于多异氰酸酯之前被基本上干燥。“基本上干燥”表示完全或几乎完全不含水。例如，在醇盐形成并在真空中干燥之后，纤维素醚膜应当含有按重量计少于1%的水。优选地，纤维素醚膜含有少于0.5重量％，少于0.2重量％，或少于O. I重量％的水。可以使用FTIR监测在膜中剩余多少水。在纤维素醚膜过多的水能够将醇盐基团转变回羟基，并阻止它们与多异氰酸酯的反应。外来的水也可以与多异氰酸酯反应，从而破坏试剂本身。当用于本方法中时，多异氰酸酯具有至少两个异氰酸酯基团(-NC0)。在一些实施·方案中，多异氰酸酯具有二至四个异氰酸酯基团。例如，多异氰酸酯可以选自烷基二异氰酸酯、芳基二异氰酸酯和聚(二苯基甲烷二异氰酸酯)本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：巴迪特·帕班·孔杜，拉坦·帕尔·辛格，
申请(专利权)人：加尔各答大学，
类型：
国别省市：