[发明专利]聚α‑1,3‑葡聚糖膜的制备

说明书

相关申请的交叉引用

本公开要求于2014年6月26日提交的美国临时申请62/017469的优先权权益，所述临时申请全文以引用方式并入本文。

技术领域

本发明涉及聚α-1，3-葡聚糖膜及其制备方法。

背景技术

葡萄糖基多糖及其衍生物可具有工业应用潜力。

纤维素是此类多糖的一个典型示例，并且包含己吡喃糖单元的β-1，4-D-糖苷键。纤维素用于多种商业应用，诸如纤维和膜的制造中。用于此类应用的纤维素通常来源于木浆，但是也可来源于棉花、亚麻、大麻或竹子的浆液。

使木浆溶解是一道复杂的工序。对于纤维素膜制备，最常用的溶解纤维素的方法是“粘胶纤维法”。本领域的技术人员将会知道，通常实施的粘胶纤维法包括以下步骤：将纤维素浆液溶于或浆化于氢氧化钠中，将它浸泡于氢氧化钠溶液中，任选地将纤维素浆液进行丝光处理以去除氢氧化钠溶液的一部分，用二硫化碳将所述纤维素黄原酸化，并且将它再溶于氢氧化钠水溶液中以产生粘胶纤维，即黄原酸纤维素的溶液。

将所述粘胶纤维过滤并且再过滤，以使材料的纯度最大化，从而改善产品品质。然后使用本领域技术人员已知的技术，例如通过使它通过狭缝或辊挤出以形成膜片，或通过使它通过喷丝头挤出以形成纤维材料，将它形成期望的形状例如纤维或膜。然后使成型的粘胶纤维与酸性铸膜溶液接触，以由所述粘胶纤维使纤维素再生。

然而，粘胶纤维法具有许多与其相关联的缺点，例如它涉及使用有毒化学品，尤其是二硫化碳，并且具有显著的环境成本。

葡萄糖基多糖的另一个示例是包含α-1，3-配糖键的葡聚糖聚合物。葡聚糖聚合物已显示具有显著的优点，例如美国专利7,000,000描述了包含具有己糖单元的聚合物的多糖纤维的制备方法，其中聚合物内至少50％的己糖单元经由α-1，3-配糖键连接，并且具有至少100的数均聚合度。使用来自唾液链球菌的葡糖基转移酶(gtfj)来制备聚合物。当将所形成的聚合物以高于临界浓度溶解于溶剂或包含溶剂的混合物中时，它形成液晶溶液。由该溶液纺出高度适用于纺织品中的连续的、高强度的、棉花状纤维，并且使用它。

期望制备由多糖葡聚糖聚合物构成的膜。还期望在制程中不使用有毒化学品，尤其是二硫化碳，来制备由多糖葡聚糖聚合物构成的膜。

发明内容

在第一实施方案中，本公开涉及一种用于制备聚α-1，3-葡聚糖膜的方法，所述方法包括：(a)将聚α-1，3-葡聚糖溶于溶剂组合物中以提供聚α-1，3-葡聚糖的溶液；(b)将聚α-1，3-葡聚糖的溶液挤出到凝固浴中以制备膜状湿凝胶；(c)用水洗涤所述膜状湿凝胶；(d)任选地，用增塑剂添加剂使所述膜状湿凝胶塑化；以及(e)将水从所述膜状湿凝胶中去除以形成聚α-1，3-葡聚糖膜。

在第二实施方案中，本公开涉及包含碱水溶液的溶剂组合物。

在第三实施方案中，本公开涉及碱水溶液，所述碱水溶液选自氢氧化钾水溶液、氢氧化钠水溶液和四乙基氢氧化铵水溶液。

在第四实施方案中，本公开涉及所述碱在所述溶剂组合物中的浓度，所述浓度为：(a)约5重量％至约15重量％；或(b)约7重量％至约13重量％。

在第五实施方案中，本公开涉及溶剂组合物，所述溶剂组合物还包含溶解性添加剂、增塑剂添加剂或它们的混合物。

在第六实施方案中，本公开涉及所述聚α-1，3-葡聚糖在所述溶液中的浓度，所述浓度在以下范围内：(a)约10重量％至约30重量％；或(b)约15重量％至约23重量％。

在第七实施方案中，本公开涉及凝固浴，所述凝固浴包含酸水溶液或甲醇。

在第八实施方案中，本公开涉及酸水溶液，所述酸水溶液包含硫酸水溶液。

在第九实施方案中，本公开涉及凝固浴，所述凝固浴还包含硫酸钠、硫酸钾、硼酸、或它们中两种或更多种的混合物。

在第十实施方案中，本公开涉及膜状湿凝胶，所述膜状湿凝胶具有至少约1.5Mpa、至少约2.0Mpa或至少约2.5Mpa的拉伸强度。

在第十一实施方案中，本公开涉及根据制备聚α-1，3-葡聚糖膜的方法制得的聚α-1，3-葡聚糖膜，所述方法包括：(a)将聚α-1，3-葡聚糖溶于溶剂组合物中以提供聚α-1，3-葡聚糖的溶液；(b)将聚α-1，3-葡聚糖的溶液挤出到凝固浴中以制备膜状湿凝胶；(c)用水洗涤所述膜状湿凝胶；(d)任选地，用增塑剂添加剂使所述膜状湿凝胶塑化；以及(e)将水从所述膜状湿凝胶中去除以形成聚α-1，3-葡聚糖膜。