[發明專利]去除半纖維素的方法

無效

• 申請號: 201380032802.4
• 申請日: 2013-08-20
• 公開（公告）號: CN104781466A
• 公開（公告）日: 2015-07-15
• 發明（設計）人: 李榮福;J·密塔;屠曉燕;P·班塞爾;M·庫姆斯;D·法倫;L·E·齊澤爾
• 申請（專利權）人: 國際人造絲公司
• 主分類號: D21C5/00
• 分類號: D21C5/00;C08B1/00;C08B3/14
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所 11038
• 代理人: 柳冀

交叉引用的相關申請

本申請要求2013年3月14日提交的美國申請13/827,767和2013年3月14日提交的美國申請13/827,881的優先權，要求了2012年8月20日提交的美國臨時申請61/684,993的優先權，在此引入其整體內容作為參考。

發明領域

本發明總體上涉及從含纖維素的材料中除去半纖維素。特別是，本發明涉及從含纖維素的材料中提取半纖維素的方法。

發明背景

纖維素通常從木漿和棉中得到，并且可以進一步改性以制得其它衍生物，包括纖維素醚、纖維素酯和硝酸纖維素等等。纖維素衍生物具有多種商業用途。例如，乙酸纖維素是纖維素的乙酸酯，所述乙酸纖維素用做各種產品，包括紡織品(如襯里、寬松上衣、連衣裙、婚禮和聚會盛裝、家居裝璜、帳簾、室內裝飾布和防滑套)，工業用途(如用于煙草制品的香煙和其它過濾器、纖維筆尖筆的油墨存儲器和裝飾木材)，高吸收產品(如尿布、衛生巾及外科產品)，熱塑性產品(如薄膜應用、塑料工具和帶子)，化妝品和藥物(延長膠囊/片劑釋放劑和包封劑)，醫用(低過敏性外科產品)等。

作為制備纖維素衍生物如乙酸纖維素的起始材料，需要高純度的α-纖維素。乙酸酯級漿料是在商業漿料加工中產生的特殊原料，但這樣的漿料成本高。商業紙級漿料含有少于90％的α-纖維素并且是制備纖維素衍生物潛在的粗纖維素來源。然而，紙級漿料還含有大量的雜質如半纖維素，使其與某些工業用途如制備乙酸酯片或絲不相容。

Zhou等討論了使用二甲基二環氧乙烷(DMDO)和漿料漂白劑來處理樺樹漿，并獲得乙酸酯級漿料。然而由于DMDO不穩定性而不能商購。因此，它不是生產大量的高α-纖維素漿料的理想溶劑。Zhou等“Acetate-grade?pulp?from?birch”，BioResources，(2010)，5(3)，1779-1778。

有關將生物質處理來形成生物燃料已經做出研究。具體地說，已知各種離子液體可以用于溶解纖維素材料。S.Zhu等在Green?Chem，2006，8，第325-327頁中描述了將纖維素溶解在離子液體中，以及通過加入適當的沉淀劑如水、乙醇或丙酮來回收的可能性。

其他人已經使用離子液體來分解纖維素材料以由葡萄糖來制備生物燃料。例如，美國專利申請2010/0112646公開了一種由纖維素材料制備葡萄糖的工藝，其中提供含纖維素的起始材料，并用包含離子液體和酶的液體處理介質進行處理。相似地，美國專利申請2010/0081798公開了由含木質纖維素素的材料制備葡萄糖的工藝，其中該材料首先用離子液體處理，然后進行酶水解。美國專利申請2010/0081798描述了通過用離子液體處理含木質纖維素的材料并同樣經受酶水解和發酵來獲得葡萄糖。然而，為了把含纖維素材料轉化為葡萄糖，這些參考文獻中公開的方法導致了纖維素分子分解，使得它們不適合用作制備纖維素衍生物的起始材料。

美國專利7,828,936描述了一種溶解纖維素的方法，其中纖維素基原料與極性非質子晶間溶脹劑和離子液體的混合物混合。該方法導致纖維素的完全溶解和纖維素纖維形態的破壞。雖然纖維素可以使用非溶劑再生，但再生纖維素的結晶度可能不同于原始纖維素樣品。

因此，需要有一種從較低級的起始材料生產高純度α-纖維素而不破壞纖維形態和纖維素結構的其它特性的方法。特別是，需要有經濟高效的方法，將半纖維素從纖維素材料中去除以回收高純度α-纖維素，其可以轉化為其它的纖維素衍生物。

發明概述

在第一實施方案中，本發明涉及一種用于處理纖維素材料的方法。該方法包括用提取劑提取纖維素材料以選擇性地提取半纖維素的步驟。提取可以在30℃-150℃的溫度下進行5-180分鐘之間的時間。在一些實施方案中，提取步驟可以重復，以除去額外的半纖維素。優選地，提取劑包括離子液體和非溶劑。非溶劑優選能夠沉淀纖維素產物。在一些實施方案中，非溶劑是水、DMSO或它們的組合。該方法進一步包括從纖維素產物中分離所提取的半纖維素的步驟，纖維素產物包含比纖維素材料更少的半纖維素，例如少至少10％。優選地，纖維素材料中少于15％的纖維素被提取劑提取出來。其結果是，纖維素產物理想地保留了纖維素的纖維形態。在另一個實施方案中，纖維素產物保留了其它合適的特性，如特性粘度和亮度。