[发明专利]包含1,3-葡聚糖的纤维组合物及其制备方法

说明书

本专利申请要求美国临时申请61/582,187和61/582,189的优先权，它们均提交于2012年12月30日，全文以引用方式并入本文。 

背景技术

本发明涉及由α(1→3)多糖形成的纤维，以及制备所述纤维的方法。更具体地，本发明涉及使用离子液体作为溶剂的包含α(1→3)多糖的纤维纺丝溶液。 

纤维素，一种由β(1→4)连接的葡萄糖组成的多糖，其通过天然过程形成，(Applied Fiber Science，F.Happey，Ed.，Chapter8，E.Atkins，Academic Press，New York，1979)已经成为用于制造纺织物、膜和树脂的优异纤维。棉花，一种尤其高纯度形式的天然存在的纤维素，它在纺织物应用方面的有益特性是熟知的。 

商业纤维素纤维如棉花和人造丝越来越多地呈现出与土地利用和环境印记相关的可持续性问题。这可能是导致研究水平提高到包含具有纤维素材料和纤维素来源的材料的可持续性更高的溶液的聚酯纤维共混物的纺织物的显著因素。可期望使用其他基于葡萄糖的多糖制备纤维和其他纤维素材料-例如膜、纤维和树脂，它们可由可再生资源经济地生产。此外，可期望使用环保材料制备此类产品。 

聚(α(1→3)葡聚糖)是一种葡聚糖聚合物，其特征在于具有α(1→3)糖苷键，其已通过使蔗糖的水性溶液与葡糖基转移酶(gtfJ)接触而分离，该酶分离自唾液链球菌(Streptococcus salivarius)(Simpson等人，Microbiology，141：1451-1460，1995)。聚(α(1→3)葡聚糖)是指由通过糖苷键连接的D-葡萄糖单体组成的多糖。由聚(α(1→3)葡聚糖)制备的膜耐受至多150℃的温度并相对于得自β(1→4)连接的多糖的聚合物具有优点(Ogawa等人，Fiber Differentiation Methods，47：353-362，1980)。 

美国专利7,000,000公开了包含己糖单元的多糖纤维的制备，其中在聚合物内至少50％的己糖单元经由(α(1→3)糖苷键，利用gtfJ酶连接。在聚合反应中，gtfJ酶利用蔗糖作为底物，产生聚(α(1→3)葡聚糖)和果糖作为末端产物(Simpson等人，Microbiology，141：1451-1460，1995)。 

美国专利7,000,000公开了用于从乙酰化的聚(α(1→3)葡聚糖)的液晶溶液制备纤维的方法。将因此制备的纤维去乙酰化产生聚(α(1→3)葡聚糖)纤维。 

WO2011056924公开了作为某些聚合物(包括生物聚合物和合成聚合物)溶剂的离子液体组合的用途。可期望离子液体作为溶剂，因为它们环保、易于加工、成本低廉、以及其他潜在的有益效果。 

Rogers在Journal of the American Chemical Society (J.Am.Chem.Soc.，第124卷，4974-4975(2002))中以及Cai在Journal of Applied Polymer Science(Journal of Applied Polymer Science，第115卷，1047-1053(2010))中描述了纤维素的离子液体溶液。 

虽然聚(α(1→3)葡聚糖)和纤维素聚合物在许多方面相似，但是聚(α(1→3)葡聚糖)在离子液体中不表现出与纤维素聚合物相同的溶解度。 

可期望提供聚(α(1→3)葡聚糖)的离子液体溶液用于工业方法，其中葡聚糖纤维不需要对纤维进行进一步的脱酰反应。另外，可期望使用离子液体作为溶剂提供聚(α(1→3)葡聚糖)溶液，但是其中聚(α(1→3)葡聚糖)可从纤维纺丝操作中的溶液中回收。 

发明内容

在一个方面，本发明的实施例是包含聚(α(1→3)葡聚糖)和含有阳离子和卤离子或羧酸根抗衡离子的离子液体的溶液，所述阳离子选自1-乙基，3-甲基咪唑1-丁基，3-甲基咪唑1-己基，3-甲基咪唑以及它们的混合物。在一个实施例中，所述溶液是各向同性的。 

在另一方面，本发明的实施例是用于从离子液体中的聚(α(1→3)葡聚糖)溶液中纺制纤维的方法，所述方法包括以下步骤： 

a)通过混合以下物质形成混合物：(i)包含阳离子和卤离子或羧酸根抗衡离子的离子液体，所述阳离子选自1-乙基，3-甲基咪唑1- 丁基，3-甲基咪唑1-己基，3-甲基咪唑以及它们的混合物；和(ii)聚(α(1→3)葡聚糖)；所述溶液具有5至25重量％的固含量；