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纤维素和α(1→3)葡聚糖的混合物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】本专利技术涉及用于制备包含纤维素和α(1→3)葡聚糖的混合物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。莫代尔法可以看作是粘胶法的变化形式。粘胶法和莫代尔法对于本专利技术的目的而言也应概况性地称为“黄原酸酯法”，这是因为其中始终是多糖与CS2转化为相应的黄原酸酯。用于制备纤维素纤维的黄原酸酯法是本领域技术人员几十年来就基本已知的。用于制备莫代尔纤维的方法例如由AT287.905B获知。在黄原酸酯法中主要使用的纤维素原料是纤维素，其由木材获得。在木材以及其它植物性纤维素源例如棉绒、秸秆等中存在的纤维素分子具有非常长的链，即它们具有高的聚合度。为了获得大规模工业上可良好加工的纤维素纺丝溶液，必须有针对性地调节纤维素分子的聚合度，其中强制性地缩短该聚合物分子的一部分。这发生在常规的纤维素制备方法中以及在分开的预处理阶段例如漂白、酸处理或通过原始长纤维素分子分裂的辐射中。但是在此，除了具有所力求的聚合度的较短链外，还产生明显更短的碎片如低聚体或甚至单体，其最迟在纺丝溶液在沉淀浴中沉淀时留在溶液中，而不有助于纤维形成并因此损失。以此方式发生的原料损失可以是巨大的并且损害整个方法的经济性。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。该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，这是因为此时仅需要在反应器中少的停留时间。根据US7,000,000，应使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。因此尝试，在工业上大规模地商业应用的方法条件下在粘胶法或莫代尔法中使用α(1→3)葡聚糖代替纤维素。可惜已证实，在这些条件下不能够令人满意地将α(1→3)葡聚糖加工成纤维，这是因为葡聚糖溶解在稀释的氢氧化钠水溶液中。由于这一事实，α(1→3)葡聚糖在现有方法中不能简单地代替纤维素使用。专利技术目的相对于现有技术的本专利技术目的在于，提供多糖纤维及其制备方法，其不具有上面提到的问题(例如，在氢氧化钠水溶液中的溶解性)。多糖原料应是廉价的并且加工方法应已在工业上大规模地确立且是经济的，以及可通过现有设备实施。专利技术描述上述目的的实现方式在于用于按照黄原酸酯法制备多糖纤维的方法，其中形成纤维的物质为由纤维素和α(1→3)葡聚糖组成的混合物。该α(1→3)葡聚糖可在工艺的各种位置处以含α(1→3)葡聚糖的氢氧化钠水溶液的形式添加。以此方式制备的纤维对于本专利技术的目的而言应同样被称为粘胶纤维或莫代尔纤维，尽管它除了纤维素外还包含另一形成纤维的多糖，即α(1→3)葡聚糖。对于本专利技术的目的，术语“纤维”应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))。根据本专利技术的方法的优选的实施方案是本领域技术人员基本上已知的粘胶法的以及用于制备莫代尔纤维而经改进的粘胶法的变型方案。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(也参见图1)：1.制备碱纤维素和使其黄原酸化2a.添加α(1→3)葡聚糖与溶解碱液(图1，添加位置V1)，优选通过添加到相应的搅拌容器中，或2b.在溶解碱液中溶解黄原酸酯，并在溶解器和纺丝机器之间(图1，添加位置V2)添加碱性溶液形式的α(1→3)葡聚糖，优选通过本领域技术人员已知的相应的内嵌式混合装置；3.通过喷丝头将含α(1→3)葡聚糖的纺丝溶液喷出到硫酸纺丝浴中，拉伸纤维和进行后处理。纺丝溶液中的形成纤维的物质的浓度可以为4-15重量％，优选为5.5-12重量％。在根据本专利技术的方法中，形成纤维的物质可以包含1-99重量％的α(1→3)葡聚糖。特别优选地，α(1→3)葡聚糖的含量为5-45重量％。在5％α(1→3)葡聚糖以下，α(1→3)葡聚糖添加物的经济性效果对于根据本专利技术的纤维的常规应用而言太少；在45％以上，则纺丝溶液中为了CS2的竞争反应过大并且该溶液的可纺性明显下降。然而，在特别条件下或对于根据本专利技术的纤维的特别应用而言可以超出这两个限值；具有1-5重量％或45-99重量％的α(1→3)葡聚糖含量的纤维也明确地一同包含于本专利技术的范围中。形成纤维的物质的其余部分优选基本上由纤维素组成。“基本上”在上下文...

【技术保护点】
用于按照黄原酸酯法制备多糖纤维的方法，其特征在于，所述形成纤维的物质为由纤维素和α(1→3)葡聚糖组成的混合物。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.06.17 AT A484/20131.用于按照黄原酸酯法制备多糖纤维的方法，其特征在于，所述形成纤维
的物质为由纤维素和α(1→3)葡聚糖组成的混合物。
2.根据权利要求1的方法，其中所述形成纤维的物质包含1-99重量％，优
选5-45重量％的α(1→3)葡聚糖。
3.根据权利要求1的方法，其中所述方法为粘胶法。
4.根据权利要求1的方法，其中所述方法为用于制备莫代尔纤维的经改进
的粘胶法。
5.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，至少50％的所述己糖单元通过α(1→3)糖苷键连接。
6.根据前述权利要求的方法，其中所述纤维为短纤维或连续长丝。
7.按照黄原酸酯法...

【专利技术属性】
技术研发人员：T·雷德，G·凯恩德，S·雷德林格，H·菲戈，G·克罗纳，
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