[发明专利]一种多糖纤维及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及制备多糖纤维的方法以及由此制备的纤维及其用途，该多糖纤维作为形成纤维的物质含有纤维素和α(1→3)-葡聚糖的混合物。

背景技术

多糖正变得越来越重要，因为它们是可以从可再生原料获得的材料。最常见的多糖之一是纤维素。几乎完全由纤维素构成的棉纤维是多糖的重要性的一个实例。然而，同样从其它纤维素原料获得的材料，例如纤维素合成纤维，也变得越来越重要。

物类名称“莱赛尔(Lyocell)纤维”由BISFA(人造纤维标准化国际局)分配给从在有机溶剂中而没有形成衍生物的溶液而制备的纤维素纤维。

然而，迄今为止，只有一种用于大规模生产的莱赛尔类型的纤维的方法已获得广泛认可，即氧化胺方法。在该方法中，氧化叔胺，优选N-甲基吗啉-N-氧化物(NMMO)，被用作溶剂。

氧化叔胺早就已知作为纤维素替代溶剂。从US2179181例如已知的，氧化叔胺能溶解纤维素而没有发生衍生化，并且从该溶液中可以制备纤维素成型体，例如纤维。US3447939描述了环状氧化胺作为纤维素的溶剂。

从众多的专利文件和其它出版物中，本领域技术人员长期以来基本上已知如何实施此方法。例如，尤其在EP356419B1中描述了溶液的制备，和EP584318B1描述了这样的纤维素在含水氧化叔胺中的溶液的纺丝。

在氧化胺方法中主要使用的纤维素原料是从木材中获得的纤维素。在木材以及在其它植物的纤维素来源(如棉绒、稻草等)中存在的纤维素分子形成非常长的链，即它们具有高的聚合度。为了得到工业上能够很好加工的纤维素纺丝溶液，需要专门调整纤维素分子的聚合度，其中不可避免地会缩短一部分聚合物分子。这发生在通常的纤维素制备方法中以及在单独的预处理步骤，如漂白、酸处理或辐照通过分割原本长的纤维素分子进行。除了具有所需聚合度的较短链，这也造成显著更短的片段，例如低聚物或者甚至单体，其最晚在沉淀浴中的纺丝溶液的沉淀时保留在溶液中，不有利于形成纤维和因此流失。原料在这个过程中出现的损失可能是巨大的，并且可以影响整个氧化胺方法的经济性。

US7000000描述了通过纺丝基本上由己糖重复单元构成的多糖溶液制得的纤维，其中这些己糖重复单元通过α(1→3)-糖苷键相连。这些多糖可以通过使蔗糖的水溶液与GtfJ葡糖基转移酶(从唾液链球菌(Streptococcussalivarius)分离出)接触来制备(Simpson等,Microbiology,vol.41,pp1451-1460(1995))。如在此上下文中，“基本上”是指该多糖链内有可能存在发生其它键配置的个别缺陷位置。对于本发明的目的，这些多糖被称为“α(1→3)-葡聚糖”。

US700000首先公开了由单糖酶法制备α(1→3)-葡聚糖的可能性。以这种方式，相对短链的多糖可以在没有单体单元损失的情况下产生，因为聚合物链从单体单元构成。与短链纤维素分子的制备相反，聚合物链越短，α(1→3)-葡聚糖的制备越便宜，因为这样在反应器中所需要的停留时间将是短的。

根据US7000000，所述α(1→3)-葡聚糖应该是衍生化的，优选乙酰化的。优选地，溶剂是有机酸、有机卤素化合物、氟化醇或这些组分的混合物。这些溶剂是昂贵和难以再生的。

因此，尝试了在氧化胺方法中在商业上应用的大规模工艺条件下使用α(1→3)-葡聚糖代替纤维素。然而结果显示，在这些条件下不能令人满意地将α(1→3)-葡聚糖加工成纤维。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种多糖纤维及其制备方法，其不具有上述的缺点。该多糖原料应该可以便宜地制造，并且加工方法应该是已知的且可以经济地以及在现有的设备中实施。

上述目的的解决方案在于，提供制备一种莱赛尔纤维的方法，其中纺丝溶液含有水性氧化胺和作为形成纤维的物质的纤维素和α(1→3)-葡聚糖的混合物。对于本发明的目的，这样的纤维也称为莱赛尔纤维，尽管它们除了纤维素还含有其它形成纤维的多糖，即α(1→3)-葡聚糖。

对于本发明的目的，术语"纤维"包括具有特定剪切长度的短纤维以及长纤维。下面描述的本发明所有原理基本上适用于短纤维以及长纤维。

本发明纤维的单个纤维滴度(Einzelfasertiter)可以为0.1至10dtex。优选0.5至6.5dtex和更优选0.9至3.0dtex。在短纤维的情况中，剪切长度通常为0.5至120mm，优选20至70mm和更优选35至60mm。在长纤维的情况中，在纤维纱线中的单纤维数目为50至10,000，优选50至3,000。