用于制备多糖纤维的新型组合物制造技术

本发明专利技术已示出，由通过在含水碱金属氢氧化物溶液中混合聚(α(1→3)葡聚糖)与CS2形成的溶液制得黄化形式的聚(α(1→3)葡聚糖)。已示出，如此形成的溶液可用于溶液纺丝成聚(α(1→3)葡聚糖)纤维，此时所述纺丝纤维在酸性凝固浴中凝固。如此制得的纤维表现出所期望的物理特性。所述使用的聚(α(1→3)葡聚糖)通过发酵合成。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及通过将黄化聚(α(1→3)葡聚糖)在含水碱金属氢氧化物中的溶液溶液纺丝形成聚(α(1→3)葡聚糖)纤维的方法，并且涉及所述溶液自身。所述使用的聚(α(1→3)葡聚糖)通过发酵合成。
技术介绍
从文明之初就已知多糖(主要以纤维素的形式)，一种由葡萄糖通过自然的方法经由β(1→4)配醣键形成的聚合物；参见，例如Applied Fibre Science,F.Happey,Ed.，第8章，E.Atkins,Academic Press,New York,1979。其中也公开了许多其它多糖聚合物。在许多已知多糖中仅纤维素作为纤维获得了商业的突出地位。具体地，棉花是一种高纯度形式的天然存在的纤维素，它在纺织品应用方面的有益特性是熟知的。还已知纤维素在溶液中表现出充分的链延伸和主链刚度，以形成液晶溶液；参见，例如O'Brien，美国专利4,501,886。本领域的教导内容提出只有在β(1→4)链连接的多糖中才能获得足够的多糖链延伸，并且来自主链几何形状的任何显著偏差会降低分子长宽比(分子长宽比是形成有序态所必需的)。近来，其特征在于α(1→3)配醣键的葡聚糖聚合物，已经通过将蔗糖水性溶液与GtfJ葡糖基转移酶接触来分离，该酶分离自唾液链球菌(Streptococcus salivarius)，Simpson等人，Microbiology，141卷，1451-1460页(1995)。已经制成了用于X射线衍射分析目的的α(1→3)-D-葡聚糖的高度结晶的、高度取向的、低分子量膜，Ogawa等人，Fiber Diffraction Methods，47，353-362页(1980)。在Ogawa的论文中，不溶解的葡聚糖聚合物被乙酰化，所述乙酰化的葡聚糖溶解以形成5％的氯仿溶液并且所述溶液浇铸成膜。然后所述膜在150℃甘油中经受拉伸，其定向所述膜并且拉长至所述溶液浇铸膜的初始长度的6.5倍的长度。在拉伸后，所述膜被去乙酰化并在压力容器中通过在140℃超热水中退火而结晶。在本领域中熟知的是，将多糖暴露在此类热含水环境导致链裂解和分子量的损耗，并同时增加机械性能的劣化。基于葡萄糖的多糖和葡萄糖本身是特别重要的，因为它们在光合作用和代谢过程中的突出作用。纤维素和淀粉，两者都是基于聚葡糖酐的分子链，是地球上最丰富的聚合物并且具有很大的商业重要性。此类聚合物提供了在其整个生命周期环境友好的材料，并且由可再生的能源和原材料源构造。术语“葡聚糖”是专门术语，指包含β-D萄糖单体单元(其以八种可能的方式连接)的多糖。纤维素是一种葡聚糖。在葡聚糖聚合物中，重复的单体单元可以多种构型继而以连接模式连接起来。所述连接模式的实质依赖于，部分地，当己醛糖环闭合以形成半缩醛时环如何闭合。葡萄糖(一种己醛糖)的开链形式具有四个不对称的中心(见下文)。因此，葡萄糖有24或16种可能的开链形式，其中D-和L-葡萄糖是两种。当所述环闭合时，在C1创建了新的不对称中心因此产生了5个不对称的碳。根据所述环如何闭合，对于葡萄糖，α(1→4)-连接的聚合物，如淀粉，或β(1→4)-连接的聚合物，如纤维素，能在进一步缩合时形成聚合物。聚合物中在C1处的构型确定了其为α或β连接的聚合物，并且在α或β后面的括号中的数字是指通过其连接发生的碳原子。通过所述连接模式确定了葡聚糖聚合物表现出的特性。例如，纤维素和淀粉的非常不同的特性是由它们的连接模式的相应实质确定的。淀粉或直链淀粉包含α(1→4)连接的葡萄糖，此外不形成纤维，因为它会被水溶胀或溶解。另一方面，纤维素包含β(1→4)连接的葡萄糖，并且形成优异的同时结晶的和疏水的结构材料，常常被用于纺织物应用如棉纤维，以及被用于木材形式的结构中。与其他天然纤维类似，棉花发展受到制约，其中多糖结构和物理特性没有经过针对纺织物用途的优化。具体地，棉花纤维是短长度纤维，在截面和纤维细度的变化有限，并且是以高度劳动力和土地密集型的过程生产的。O’Brien，美国专利7,000,000公开了用于从乙酰化的聚(α(1→3)葡聚糖)的液晶溶液制备纤维的方法。然后将由此制得的纤维去乙酰化产生聚(α(1→3)葡聚糖)纤维。
技术实现思路
相当多的有益效果归于本文的所述方法，其通过来自本文的新型溶液的纤维溶液纺丝提供了高度取向的和结晶的聚(α(1→3)葡聚糖)纤维而未牺牲分子量。在一个方面，本专利技术涉及溶液，所述溶液包含0.75至2摩尔含水碱金属氢氧化物和5至20重量％固含量的黄化聚(α(1→3)葡聚糖)；其中黄化聚(α(1→3)葡聚糖)的数均分子量为至少10,000道尔顿；并且其中所述黄化聚(α(1→3)葡聚糖)的黄化度在0.1至1的范围内。在另一方面，本专利技术涉及方法，所述方法包括在0.75至2摩尔含水碱金属氢氧化物中溶解CS2和按所得溶液总重量计5至20重量％的聚(α(1→3)葡聚糖)，形成溶液，所述聚(α(1→3)葡聚糖)的特征在于至少10,000Da的数均分子量，使所述溶液流经喷丝头，从而形成纤维；以及使所述纤维接触酸性液体凝结剂；其中在所述方法中，CS2与聚(α(1→3)葡聚糖)的重量比在0.1至1.0的范围内。附图说明图1为适于气隙或湿纺本文PAGX的含水碱金属氢氧化物溶液的设备的示意图。具体实施方式除非另外特别说明，当本文提供数值范围时，其旨在涵盖所述范围的端点。本文所用数值具有提供的有效数字位数的精确度，其遵循ASTME29-08部分6中所述的化学有效数字标准协定。例如，数字40涵盖35.0至44.9的范围，而数字40.0涵盖39.50至40.49的范围。术语“固含量”是专门术语。它在本文中用于指在本文含水碱金属氢氧化物溶液(MOH(aq))中黄化聚(α(1→3)葡聚糖)(PAGX)的重量百分比。它是由下式计算：SC=Wt(PAGX)Wt(PAGX)+Wt(MOH(aq))×100]]>其中SC表示“固含量”，并且Wt(PAGX)、Wt(MOH(aq))分别为聚(α(1→3)葡聚糖)黄酸盐(PAGX)和含水碱金属氢氧化物的重量。术语“固含量”与相对于溶液的总重量的黄化聚(α(1→3)葡聚糖)的按重量计的浓度是同义的。重量％用术语“wt-％”表示。式“MOH”应用于表示适于本专利技术实施的碱金属氢氧化物。式“MOH(aq)”应用于表示适于本专利技术实施的含水碱金属氢氧化物溶液。应当理解，表达“MO本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种溶液，所述溶液包含0.75至2摩尔碱金属氢氧化物水溶液和5至20重量％固含量的黄原酸化聚(α(1→3)葡聚糖)；其中所述黄原酸化聚(α(1→3)葡聚糖)的数均分子量为至少10,000道尔顿；并且其中所述聚(α(1→3)葡聚糖)的黄原酸化度在0.1至1的范围内。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.05.24 US 13/4799901.一种溶液，所述溶液包含0.75至2摩尔碱金属氢氧化物水溶液和5至
20重量％固含量的黄原酸化聚(α(1→3)葡聚糖)；其中所述黄原酸化聚
(α(1→3)葡聚糖)的数均分子量为至少10,000道尔顿；并且其中所述聚
(α(1→3)葡聚糖)的黄原酸化度在0.1至1的范围内。
2.根据权利要求1所述的溶液，其中黄原酸化聚(α(1→3)葡聚糖)的固含量
在7.5至15％的范围内。
3.根据权利要求1所述的溶液，其中所述碱金属氢氧化物为NaOH。
4.根据权利要求3所述的溶液，其中NaOH的浓度为1.0至1.7摩尔。
5.根据权利要求1所述的溶液，其中所述黄原酸化聚(α(1→3)葡聚糖)中葡
萄糖重复单元间100％的键为α(1→3)配醣键。
6.根据权利要求1所述的溶液，其中所述黄原酸化聚(α(1→3)葡聚糖)的数
均分子量在40,000-100,000道尔顿的范围内。
7.一种方法，所述方法包括：通过在0.75至2摩尔碱金属氢氧化物水溶
液中溶解CS2和按所得溶液总重量计5...

【专利技术属性】
技术研发人员：JP奧布里恩，
申请(专利权)人：纳幕尔杜邦公司，
类型：发明
国别省市：美国;US