[发明专利]用于多糖类的溶解的溶剂、使用该溶剂的成型体和多糖类衍生物的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种在多糖类的溶解中使用的溶剂、以及使用该溶剂的成型体和多糖类衍生物的制造方法。更详细而言，本发明涉及一种不依赖于多糖类的结晶形态、不需要特别的前处理、将多糖类在短时间内均匀地溶解的溶剂。

背景技术

化石资源的枯竭和全球变暖问题等资源环境问题是21世纪的重大问题之一。为了解决这些问题，需求建立对环境破坏小、并且丰富、可持续的替代资源技术。多糖类等的生物资源在地球上最大量地存在，而且是可再生的有机资源。其中，纤维素在地球上年产约4000亿吨，是最丰富的生物资源。纤维素的主要的用途是纤维、纸和膜等。然而，纤维素的熔融性和溶解性极其不足，因此，在成型加工性方面存在问题，其用途受到很大的限制。因此，寻求更简便的纤维素的溶解方法。

作为不依赖化学变化而直接溶解纤维素的方法，已知有N-甲基吗啉-N-氧化物/水系混合溶剂法（例如，专利文献1）以及氯化锂和N,N-二甲基乙酰胺的混合物溶解方法（例如，非专利文献1）。N-甲基吗啉-N-氧化物/水系混合溶剂是工业上实用化的唯一的纤维素直接溶解性溶剂。该溶剂为了溶解纤维素需要加热至130℃左右。由于该溶剂在约150℃可能会发生爆炸，因此操作中伴有危险。另外，在这样的高温区域中，溶解的纤维素迅速分解，因此用于防止该分解的添加剂必不可少。

氯化锂和N,N′-二甲基乙酰胺的混合物，根据溶解的纤维素的种类，需要将使纤维素分散的纤维素悬浮液在100℃以上长时间加热或者预先长时间浸渍在水或醇中使纤维素溶胀等前处理。因此，难以简便地使纤维素溶解。另外，在该加热工序中纤维素的分子链被切断，与溶解前的纤维素相比，强度有可能降低。从这些问题考虑，氯化锂和N,N′-二甲基乙酰胺的混合物被限定于实验室规模的使用，无法实现工业化。

作为其它的方法，已知有使用高浓度的硫氰酸钠水溶液溶解纤维素的方法（例如，专利文献2）。然而，该溶剂体系虽然能够溶解用氢氧化钠水溶液处理过的被称为II型的纤维素或不是结晶状态的无定形纤维素，但无法应用于天然型的纤维素。另外，在该方法中，也需要100℃以上的加热工序，因此，得到的纤维素的强度有可能降低。

近年来，提出了使用咪唑鎓盐系离子液体的纤维素的溶解方法。该方法由于纤维素的溶解力高、对环境的负荷少而备受注目（例如，专利文献3）。然而，使用离子液体的纤维素溶液的粘度高、容易凝胶化，因此得到的纤维素溶液在成型加工性方面存在问题。另外，已知通过在离子液体中添加氨基碱来表现或提高纤维素溶解性的方法（例如，专利文献4）。然而，即使是该方法，纤维素的溶解度也有限制，需要进一步提高。另外，由于添加氨基碱，纤维素有可能发生分解。已知在四烷基铵盐和二甲基亚砜（DMSO）的混合液中添加胺来溶解纤维素的方法（例如，专利文献5）。然而，在该方法中，纤维素的溶解度也存在改善的余地。另外，在该方法中，纤维素也可能由于胺而发生分解。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：美国专利第3,447,939号

专利文献2：日本特开平8-158148号公报

专利文献3：美国专利第6,824,599号

专利文献4：日本特表2008-535992号公报

专利文献5：日本特开平1-193337号公报

非专利文献

非专利文献1：C.L.McCormick and D.K.Lichatowich,J.Polym.Sci.:Polym.Lett.Ed.,17,479-484(1979)

发明内容

发明所要解决的技术问题

本发明的目的在于解决上述现有的技术问题，提供一种不依赖于多糖类的结晶形态、并且不需要特别的前处理，能够将多糖类在短时间内均匀地溶解的溶剂、以及使用该溶剂的成型体和多糖类衍生物的制造方法。

为了解决技术问题的手段

本发明的溶剂是用于多糖类的溶解的溶剂，含有下述式所示的四烷基乙酸铵和非质子性极性溶剂，该非质子性极性溶剂的含量为35重量%以上。

式中，R₁、R₂、R₃和R₄分别独立地表示碳原子数为3～6的烷基。

在优选的实施方式中，上述四烷基乙酸铵为四丁基乙酸铵。

在优选的实施方式中，上述非质子性极性溶剂的给体数为20～50。

在优选的实施方式中，上述非质子性极性溶剂是选自酰胺类溶剂、亚砜类溶剂和吡啶类溶剂中的至少1种。