多糖纖維及其制備方法技術

本發明專利技術涉及用于制備包含纖維素和α(1→3)葡聚糖的混合物作為形成纖維的物質的多糖纖維的方法，以及由其制備的纖維和其用途。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】本專利技術涉及用于制備包含纖維素和α(1→3)葡聚糖的混合物作為形成纖維的物質的多糖纖維的方法，以及由其制備的纖維和其用途。現有技術多糖作為可由再生原料獲得的材料，發揮著越來越大的作用。最常見的多糖之一是纖維素。幾乎僅由纖維素組成的棉纖維是對于多糖重要性的一個實例。但是，由其它纖維素原料獲得的材料例如纖維素人造纖維，也變得越來越重要。種類名“粘膠纖維”和“莫代爾纖維”由BISFA(人造纖維標準化國際局)指派為纖維素纖維，其通過借助于氫氧化鈉水溶液和二硫化碳的纖維素化學衍生化而制備。名稱“莫代爾纖維”是通用術語，其根據BISFA的定義代表具有特定高的濕強度和同樣特定高的濕模量(即，為了使纖維在濕狀態下伸長5％所需的力)的纖維素纖維。莫代爾法可以看作是粘膠法的變化形式。粘膠法和莫代爾法對于本專利技術的目的而言也應概況性地稱為“黃原酸酯法”，這是因為其中始終是多糖與CS2轉化為相應的黃原酸酯。用于制備纖維素纖維的黃原酸酯法是本領域技術人員幾十年來就基本已知的。用于制備莫代爾纖維的方法例如由AT287.905B獲知。在黃原酸酯法中主要使用的纖維素原料是纖維素，其由木材獲得。在木材以及其它植物性纖維素源例如棉絨、秸稈等中存在的纖維素分子具有非常長的鏈，即它們具有高的聚合度。為了獲得大規模工業上可良好加工的纖維素紡絲溶液，必須有針對性地調節纖維素分子的聚合度，其中強制性地縮短該聚合物分子的一部分。這發生在常規的纖維素制備方法中以及在分開的預處理階段例如漂白、酸處理或通過原始長纖維素分子分裂的輻射中。但是在此，除了具有所力求的聚合度的較短鏈外，還產生明顯更短的碎片如低聚體或甚至單體，其最遲在紡絲溶液在沉淀浴中沉淀時留在溶液中，而不有助于纖維形成并因此損失。以此方式發生的原料損失可以是巨大的并且損害整個方法的經濟性。US7,000,000描述了這樣的纖維，其通過基本上由通過α(1→3)糖苷鍵連接的己糖重復單元所組成的多糖的溶液的紡絲而獲得。該多糖可以通過使蔗糖水溶液與分離自唾液鏈球菌的葡糖基轉移酶(GtfJ)相接觸來制備(Simpson等人，Microbiology，第41卷，第1451-1460頁(1995))。“基本上”在上下文中意味著在該多糖鏈內部可出現個別缺陷，在其處出現另外的鍵合構型。這些多糖對于本專利技術的目的而言應被稱作“α(1→3)葡聚糖”。US7,000,000首先公開了由單糖酶促制備α(1→3)葡聚糖的可能性。以此方式可以制備相對短鏈的多糖，而沒有單體基本單元的損失，這是因為該聚合物鏈由單體基本單元構成。與短鏈纖維素分子的制備相反，如果聚合物鏈越短，α(1→3)葡聚糖的制備越廉價，這是因為此時僅需要在反應器中少的停留時間。根據US7,000,000，應使α(1→3)葡聚糖衍生化，優選乙酰化。溶劑優選為有機酸、有機鹵素化合物、氟代醇或此類組分的混合物。這些溶劑是昂貴的并且其再生是復雜的。因此嘗試，在工業上大規模地商業應用的方法條件下在粘膠法或莫代爾法中使用α(1→3)葡聚糖代替纖維素。可惜已證實，在這些條件下不能夠令人滿意地將α(1→3)葡聚糖加工成纖維，這是因為葡聚糖溶解在稀釋的氫氧化鈉水溶液中。由于這一事實，α(1→3)葡聚糖在現有方法中不能簡單地代替纖維素使用。專利技術目的相對于現有技術的本專利技術目的在于，提供多糖纖維及其制備方法，其不具有上面提到的問題(例如，在氫氧化鈉水溶液中的溶解性)。多糖原料應是廉價的并且加工方法應已在工業上大規模地確立且是經濟的，以及可通過現有設備實施。專利技術描述上述目的的實現方式在于用于按照黃原酸酯法制備多糖纖維的方法，其中形成纖維的物質為由纖維素和α(1→3)葡聚糖組成的混合物。該α(1→3)葡聚糖可在工藝的各種位置處以含α(1→3)葡聚糖的氫氧化鈉水溶液的形式添加。以此方式制備的纖維對于本專利技術的目的而言應同樣被稱為粘膠纖維或莫代爾纖維，盡管它除了纖維素外還包含另一形成纖維的多糖，即α(1→3)葡聚糖。對于本專利技術的目的，術語“纖維”應不僅包括具有特定切割長度的短纖維，而且包括連續長絲。下述所有專利技術原理基本上不僅適用于短纖維，而且適用于連續長絲。根據本專利技術的纖維的單個纖維纖度可以為0.1至10分特(dtex)。其優選為0.5至6.5分特和特別優選為0.9至6.0分特。在短纖維的情況下，切割長度通常為0.5至120mm，優選為20至70mm和特別優選為35至60mm。在連續長絲的情況下，長絲紗線中單絲的數目為50至10000，優選為50至3000。所述α(1→3)葡聚糖可以通過使蔗糖水溶液與分離自唾液鏈球菌的葡糖基轉移酶(GtfJ)相接觸來制備(Simpson等人，Microbiology，第41卷，第1451-1460頁(1995))。根據本專利技術的方法的優選的實施方案是本領域技術人員基本上已知的粘膠法的以及用于制備莫代爾纖維而經改進的粘膠法的變型方案。在根據本專利技術的方法的一個優選的實施方案中，至少90％的所述α(1→3)葡聚糖由己糖單元組成，并且至少50％的該己糖單元通過α(1→3)糖苷鍵連接。用于制備根據本專利技術的纖維的方法由下列步驟組成(也參見圖1)：1.制備堿纖維素和使其黃原酸化2a.添加α(1→3)葡聚糖與溶解堿液(圖1，添加位置V1)，優選通過添加到相應的攪拌容器中，或2b.在溶解堿液中溶解黃原酸酯，并在溶解器和紡絲機器之間(圖1，添加位置V2)添加堿性溶液形式的α(1→3)葡聚糖，優選通過本領域技術人員已知的相應的內嵌式混合裝置；3.通過噴絲頭將含α(1→3)葡聚糖的紡絲溶液噴出到硫酸紡絲浴中，拉伸纖維和進行后處理。紡絲溶液中的形成纖維的物質的濃度可以為4-15重量％，優選為5.5-12重量％。在根據本專利技術的方法中，形成纖維的物質可以包含1-99重量％的α(1→3)葡聚糖。特別優選地，α(1→3)葡聚糖的含量為5-45重量％。在5％α(1→3)葡聚糖以下，α(1→3)葡聚糖添加物的經濟性效果對于根據本專利技術的纖維的常規應用而言太少；在45％以上，則紡絲溶液中為了CS2的競爭反應過大并且該溶液的可紡性明顯下降。然而，在特別條件下或對于根據本專利技術的纖維的特別應用而言可以超出這兩個限值；具有1-5重量％或45-99重量％的α(1→3)葡聚糖含量的纖維也明確地一同包含于本專利技術的范圍中。形成纖維的物質的其余部分優選基本上由纖維素組成。“基本上”在上下文...

【技術保護點】
用于按照黃原酸酯法制備多糖纖維的方法，其特征在于，所述形成纖維的物質為由纖維素和α(1→3)葡聚糖組成的混合物。

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】2013.06.17 AT A484/20131.用于按照黃原酸酯法制備多糖纖維的方法，其特征在于，所述形成纖維
的物質為由纖維素和α(1→3)葡聚糖組成的混合物。
2.根據權利要求1的方法，其中所述形成纖維的物質包含1-99重量％，優
選5-45重量％的α(1→3)葡聚糖。
3.根據權利要求1的方法，其中所述方法為粘膠法。
4.根據權利要求1的方法，其中所述方法為用于制備莫代爾纖維的經改進
的粘膠法。
5.根據權利要求1的方法，其中至少90％的所述α(1→3)葡聚糖由己糖
單元組成，至少50％的所述己糖單元通過α(1→3)糖苷鍵連接。
6.根據前述權利要求的方法，其中所述纖維為短纖維或連續長絲。
7.按照黃原酸酯法...

【專利技術屬性】
技術研發人員：T·雷德，G·凱恩德，S·雷德林格，H·菲戈，G·克羅納，
申請(專利權)人：連津格股份公司，
類型：發明
國別省市：奧地利;AT