微原纤多糖的制备方法技术

本发明专利技术涉及制备微原纤多糖的方法，其包括在包含氧化剂和至少一种过渡金属的水悬浮液中处理多糖，将所述多糖机械层离以形成微原纤多糖。本发明专利技术还涉及可采用该方法制得的微原纤多糖。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及制备微原纤(microfibrillar)多糖，特别是微原纤 纤维素(MFC)的方法，可由所述方法获得的微原纤多糖，及其用途。
技术介绍
微原纤纤维素(MFC),最常见的微原纤多糖，由已经被层离 (delaminate )为具有大比例棵露纤维壁的微原纤的小碎片的木纤维 制备。生产的MFC具有高比表面积，这在纸和纤维结构中赋予强结合能 力、高保水性、在水分散体中的良好稳定性以及高粘度。纤维素纤维可以通过酶处理，尤其是通过WO 2004/055268中公开 的用纤维素酶进行处理而层离为微原纤纤维素。但是，通过酶处理使 纤维层离贵多倍和/或无效。希望提供一种能够提高生产能力的方法，鉴于现有技术的方法中 纤维堵塞妨碍了此类尝试。还希望提供一种以提高的产品稠度制备微 原纤纤维素的方法，即提供一种在不经受造成生产中断的纤维堵塞、 温度和/或压力升高的情况下具有较高微原纤浓度的悬浮液。考虑到本 领域中已知的MFC产品，另一目标是提供具有提高的表面电荷和稳定 性的MFC的制备方法。本专利技术旨在提供此类方法。专利技术本专利技术涉及，其包括在包含氧化剂和至少 一种过渡金属的水悬浮液中处理多糖，将所述多糖机械层离以形成微 原纤多糖。术语多糖包括但不限于纤维素、半纤维素、甲壳质、壳聚糖、瓜 尔胶、果胶、藻酸盐、琼脂、黄原胶、淀粉、直链淀粉、支链淀粉、alternan、胞外多糖、齿斑葡聚糖、葡聚糖、出芽短梗霉聚糖、果聚 糖、刺槐豆胶、角叉藻聚糖、糖原、糖胺聚糖、胞壁质、细菌荚膜多 糖、及其衍生物，其中纤维素是优选的。多糖可以原样使用，或可以 使用纺丝以生成或改善纤维结构。但是，纤维素是本专利技术中使用的优选多糖。本专利技术中所用的纤维 素的来源包括以下(a)木纤维，例如，来自硬木和软木，例如来自 化学浆、机械浆、热机械浆、化学-热机械浆、回收的纤维、新闻纸； (b)种子纤维，例如来自棉花；(c)种子外壳纤维，例如来自大豆 壳、豌豆壳、玉米皮；(d)韧皮纤维，例如来自亚麻、大麻、黄麻、 苎麻、洋麻；(e)叶纤维，例如来自马尼拉麻、剑麻；(f)茎或麦 杆纤维，例如来自甘蔗渣、玉米、小麦；(g)草纤维，例如来自竹子； (h)来自藻类的纤维素纤维，例如velonia; (i)细菌或真菌；和 (j)薄壁组织细胞，例如来自蔬菜和果实，特别是甜菜，和柑橘属果 实，例如柠檬、来檬、橙、葡萄柚。也可以使用这些纤维素材料的微 晶形式。优选的纤维素来源是(l)纯化的、任选漂白的、由亚硫酸盐、 牛皮纸(硫酸盐)、或预水解的牛皮纸制浆法生产的木浆；(2)纯化 的棉短绒；和(3)果实与蔬菜，特别是甜菜和柑橘属果实。该纤维素 来源不是限制性的，可以使用任何来源，包括合成纤维素或纤维素类 似物。根据一个实施方案，在所述水悬浮液中处理多糖并同时将其层离。 这使该方法更时间有效且不会损害产品的质量。 根据一个实施方案，在层离之前处理多糖。根据一个实施方案，在酸性或中性pH例如大约1至大约8，或大 约2至大约6，或大约3至大约5下进行该处理一段足以促进该多糖 的纤维层离的时间。根据一个实施方案，在不存在或基本上不存在任 何碱性化学品例如苛性钠或类似物的情况下进行多糖的处理。根据一个实施方案，基于多糖的重量，以大约0.1至大约5，或 大约0，5至大约3，或大约0. 5至大约1. 5重量°/。的量添加氧化剂。可以使用宽范围的氧化剂，其中生成自由基的氧化剂是优选的。此类氧化剂的实例包括无机或有机过氧化合物、臭氧、如dimethyloxiran的臭氧化物、含卣素(例如氯或溴)的氧化剂、氧。 无机过氧化合物是特别优选的，并可以例如选自过氧化氢或产生过氧 化氢的化合物例如过碳酸、过硼酸、过硫酸、过磷酸或过硅酸的碱金 属盐，或相应的弱酸。可用的有机过氧化合物包括过氧化羧酸，例如 过乙酸或过苯曱酸。可用的含卣素的氧化剂包括碱金属亚氯酸盐、碱 金属次氯酸盐、二氧化氯和氰脲酸的氯钠盐。还可以使用不同氧化剂 的组合。可以添加到水悬浮液中的其它添加剂包括无机酸，例如盐酸。 这类酸的浓度优选为大约0. 1至大约3，优选大约0. 5至大约1. 5M(摩 尔浓度)。可以在用氧化剂之前、之后或同时将离子形式的过渡金属 添加到多糖纤维中，例如在水溶液中。可用的金属的例子包括铁、铜、 锰、钨和钼，其中铁(例如Fe"或Fe"特别优选。金属离子可以以盐 或与常见络合剂例如EDTA、 DTPA、磷酸酯或基于磷酸、草酸、抗坏血 酸、亚硝酸盐乙酸盐、没食子酸(garlicacid)、灰黄霉酸或多金属 氧酸盐的络合剂的络合物的形式使用。可以使用的其它引发剂包括 TAED、氨腈和紫外线。也可以使用不同过渡金属的组合。所用过渡金 属的量取决于所用氧化剂的量，但在多数情况下基于氧化剂的重量， 其为大约0. 000001至大约20，或大约0. 00001至大约5,或大约0. 0001 至大约1重量％。在铁离子和过氧化氢的情况下，基于氧化剂的重量，Fe的合适的 量优选为大约0. 000001至大约20，或大约0. 00001至大约10重量％。根据一个优选实施方案，在70C及pH4. 5下，在l小时内用基于 氧化剂重量的大约0. 00001至大约10重量％的FeS04和基于多糖重量 的大约0. 5至大约1. 5重量°/。的比02的溶液处理多糖。可以将氧化剂和过渡金属添加到分散在水、醇或任何其它合适的 无机或有机溶剂中的多糖中。根据一个实施方案，处理过程中含水多糖悬浮液的干重为大约5 至大约15，或大约8至大约12，或大约9至大约11重量％。根据一个实施方案，水悬浮液中的温度为大约20至大约100，更优选大约60至大约80X:。根据一个实施方案，将微原纤多糖层离大约10至大约120，或大约20至大约80，或大约40至大约60分钟。根据一个实施方案，将至少大约70，或至少大约80，或至少大约90重量％的多糖转化为微原纤多糖。作为对加入的氧化剂的补充，还可以使用超声或光-或电Fenton 反应(通过辐射或电流原位产生羟基自由基)。为了本专利技术的目的，多糖微原纤是指在尺寸上与天然存在的纤维 素微原纤相当的小直径、高长径比的亚结构。尽管本说明书提到微原 纤和微原纤化，这些术语在本文中也意在包括納米原纤(纤维素的或 其它)。纤维素根据本专利技术是优选的多糖，其在自然界中以数种组织和取 向层次等级被发现。纤维素纤维包含层状二级壁结构，巨原纤维排列 在其中。巨原纤维包含多级微原纤，其进一步包含排列在结晶和非晶区域 中的纤维素分子。对不同植物物种而言，纤维素微原纤在直径上为大 约5至大约100纳米，最典型地直径在大约25至大约35纳米的范围 内。微原纤成束存在，这些束在无定形半纤维素(具体为木葡聚糖)、果胶多糖、木质素、和富含羟基脯氨酸的糖蛋白(包括伸展蛋白)的 基质内平行延伸。微原纤维之间相距约3-4nm，其之间的空间由以上 列出的基质化合物占据。基质材料的具体排列和位置以及它们如何与 纤维素微原纤维相互作用尚未充分了解。优选地，将该多糖层离至这样的程度所形成的微原纤多糖的最 终比表面积为大约1至大约100，或大约1. 5至大约15，或大约3至 大约10平方米/克。所得微原纤多糖的水悬浮液的粘度合适地为大约 200至大约4000本文档来自技高网...

【技术保护点】
微原纤多糖的制备方法，包括在包含氧化剂和至少一种过渡金属的水悬浮液中处理多糖，将所述多糖机械层离以形成微原纤多糖。

【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：A海尼松胡尔坦，
申请(专利权)人：阿克佐诺贝尔公司，
类型：发明
国别省市：NL[荷兰]