[发明专利]氧化纤维素的溶解和通过溶剂和非溶剂沉淀的颗粒制备

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求享受2012年6月28日提交的U.S.临时申请No.61/665,529的优先权，在此通过引用将其全部内容并入本发明。

技术领域

本发明涉及用于溶解纤维素的体系和方法。特别地，本发明提供了用于溶解改性纤维素的方法。

背景技术

纤维素是最丰富的生物可再生材料，且纤维素衍生的产品已经用于多种工业中，包括织物和医疗产品的制造。除了使用未改性的含纤维素材料(例如木材、棉花)之外，现代纤维素技术需要从初始原料开始使用从现代化学工业开始时就改变极小的技术萃取和处理纤维素。

纤维素和纤维素产品的全部潜力并没有全部得到开发，部分是因为向石油基聚合物的历史性变迁，并且还因为其中纤维素能够容易溶解的普通溶剂的数量有限。传统的纤维素溶解方法，包括铜铵和黄原酸盐法通常是麻烦或昂贵的，并且需要在相对苛刻的条件下使用不常见的溶剂，这些溶剂典型的具有高的离子强度。

现有技术已经公开了多种溶解纤维素的方法。例如参见McCormick等人的“Solution Studies of Cellulose in Lithium Chloride and N,N-Dimethylacetamide,”Macromolecules，1985，Vol.18，No.12，1985，pp.2394-2401；Timpa的“Application of Universal Calibration in Gel Permeation Chromatography for Molecular Weight Determination of Plant Cell Wall Polymers：Cotton Fiber,”J.Agric.Food Chem.，1991,39，270-275；和Strlic等人的“S ize Exclusion Chromatograhy of Cellulose in LiCl/N,N-Dimethylacetamide,”J.Biochem.Biophys.Methods，2003，56，pp.265-279。

人们仍然渴望改进溶解纤维素的方法，以克服需要过高的热处理、过多的物理操作(例如搅拌)和/或过长的处理时间，所有这些都导致纤维素的降解和从氧化的纤维素上除去氧化基团。

发明内容

在一个实施方案中，本发明提供了一种方法，其包括：通过在惰性气氛中使改性纤维素与溶剂接触形成混合物以形成溶胀的改性纤维素；将混合物调整到大约115℃到大约145℃的第一温度；在惰性气氛中使溶胀的改性纤维素与盐接触以形成改性纤维素溶液；并且将改性纤维素溶液调整到大约90℃到大约120℃的第二温度。

根据以上实施方案的一个方面，第一温度为大约120℃到大约140℃。

根据以上实施方案的一个方面，第一温度为大约130℃到大约135℃。

根据以上实施方案的一个方面，第二温度为大约100℃到大约110℃。

根据以上实施方案的一个方面，所述溶剂选自N，N-二甲基乙酰胺、N-甲基-2-吡咯烷酮以及它们的组合。

根据以上实施方案的一个方面，所述盐选自卤化锂、卤化钠、卤化钾以及它们的组合。

根据以上实施方案的一个方面，所述改性纤维素是氧化纤维素。

根据以上实施方案的一个方面，改性纤维素溶液包括氧化度为溶解之前(predissolved)的氧化纤维素的氧化度的大约80％到大约120％的溶解的氧化纤维素。

根据以上实施方案的一个方面，改性纤维素溶液包括分子量为溶解之前的氧化纤维素的分子量的大约80％到大约120％的溶解的氧化纤维素。

根据另一个实施方案，本发明公开提供了一种方法，其包括：通过在惰性气氛中使氧化的纤维素与溶剂接触形成混合物以形成溶胀的氧化纤维素，该氧化纤维素具有大约0.2到大约1.0的氧化度；将混合物调整到大约115℃到大约145℃的第一温度；在惰性气氛中使溶胀的氧化纤维素与盐接触以形成氧化纤维素溶液；以及将氧化的纤维素溶液调整到大约90℃到大约120℃的第二温度，其中溶解的氧化纤维素具有的氧化度是溶解之前的氧化纤维素的氧化度的大约80％到大约120％。

根据以上实施方案的一个方面，第一温度为大约120℃到大约140℃。

根据以上实施方案的一个方面，第二温度为大约100℃到大约110℃。

根据以上实施方案的一个方面，所述溶剂选自N，N-二甲基乙酰胺、N-甲基-2-吡咯烷酮以及它们的组合。