DE19755352C1 - Verfahren zur Herstellung von regulären, porösen Perlcellulosen aus Celluloselösungen und die Verwendung der Perlcellulosen - Google Patents

Verfahren zur Herstellung von regulären, porösen Perlcellulosen aus Celluloselösungen und die Verwendung der Perlcellulosen

Info

Publication number
DE19755352C1
DE19755352C1 DE1997155352 DE19755352A DE19755352C1 DE 19755352 C1 DE19755352 C1 DE 19755352C1 DE 1997155352 DE1997155352 DE 1997155352 DE 19755352 A DE19755352 A DE 19755352A DE 19755352 C1 DE19755352 C1 DE 19755352C1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
cellulose
solvent
range
solution
stage
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
DE1997155352
Other languages
English (en)
Inventor
Christine Beyer
Frank Dr Meister
Christoph Dr Michels
Bernd Dr Riedel
Eberhard Dr Taeger
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Thueringisches Institut fuer Textil und Kunststoff Forschung eV
Original Assignee
Thueringisches Institut fuer Textil und Kunststoff Forschung eV
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority to DE1997155352 priority Critical patent/DE19755352C1/de
Application filed by Thueringisches Institut fuer Textil und Kunststoff Forschung eV filed Critical Thueringisches Institut fuer Textil und Kunststoff Forschung eV
Priority to DE59812736T priority patent/DE59812736D1/de
Priority to US09/367,404 priority patent/US6670469B1/en
Priority to EP98966537A priority patent/EP0966486B1/de
Priority to PCT/DE1998/003657 priority patent/WO1999031141A2/de
Priority to JP53189199A priority patent/JP2001526733A/ja
Priority to AT98966537T priority patent/ATE293138T1/de
Priority to NZ336994A priority patent/NZ336994A/en
Priority to CNB988025671A priority patent/CN1142205C/zh
Application granted granted Critical
Publication of DE19755352C1 publication Critical patent/DE19755352C1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08JWORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J3/00Processes of treating or compounding macromolecular substances
    • C08J3/12Powdering or granulating
    • C08J3/16Powdering or granulating by coagulating dispersions
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D15/00Separating processes involving the treatment of liquids with solid sorbents; Apparatus therefor
    • B01D15/08Selective adsorption, e.g. chromatography
    • B01D15/26Selective adsorption, e.g. chromatography characterised by the separation mechanism
    • B01D15/34Size selective separation, e.g. size exclusion chromatography, gel filtration, permeation
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2/00Processes or devices for granulating materials, e.g. fertilisers in general; Rendering particulate materials free flowing in general, e.g. making them hydrophobic
    • B01J2/02Processes or devices for granulating materials, e.g. fertilisers in general; Rendering particulate materials free flowing in general, e.g. making them hydrophobic by dividing the liquid material into drops, e.g. by spraying, and solidifying the drops
    • B01J2/06Processes or devices for granulating materials, e.g. fertilisers in general; Rendering particulate materials free flowing in general, e.g. making them hydrophobic by dividing the liquid material into drops, e.g. by spraying, and solidifying the drops in a liquid medium
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08BPOLYSACCHARIDES; DERIVATIVES THEREOF
    • C08B16/00Regeneration of cellulose
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/48Biological material, e.g. blood, urine; Haemocytometers
    • G01N33/50Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing
    • G01N33/53Immunoassay; Biospecific binding assay; Materials therefor
    • G01N33/543Immunoassay; Biospecific binding assay; Materials therefor with an insoluble carrier for immobilising immunochemicals
    • G01N33/544Immunoassay; Biospecific binding assay; Materials therefor with an insoluble carrier for immobilising immunochemicals the carrier being organic
    • G01N33/548Carbohydrates, e.g. dextran
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08JWORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2301/00Characterised by the use of cellulose, modified cellulose or cellulose derivatives
    • C08J2301/02Cellulose; Modified cellulose

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Urology & Nephrology (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Hematology (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Food Science & Technology (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Cell Biology (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Polysaccharides And Polysaccharide Derivatives (AREA)

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung regulärer, poröser Perlcellulosen mit einem Teilchengrößenbereich von 2 bis 50 µm, bei dem man eine Celluloselösung in einem flüssigen, inerten Medium dispergiert. Die Erfindung betrifft ferner die Verwendung der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Perlcellulosen.
Reguläre, poröse Perlcellulosen stellen im Vergleich zu anderen Trenn- und Trägermaterialien ein relativ preiswertes, stabiles Material mit vielseitig einstellbaren chemischen Eigenschaften dar. In zunehmenden Umfang gewinnen Celluloseformkörper als chromatographisches Material, als Träger für Enzyme, Zellen und andere Liganden, z. B. nach Aktivierung und Kopplung von Proteinen erheblich an Bedeutung.
Die bekannten Verfahren zur Herstellung derartiger Celluloseformkörper unterscheiden sich im wesentlichen in der Art des verwendeten Cellulosematerials, der verwendeten Lösungsmittel sowie der Art und Weise der Koagulation bzw. Regenerierung.
So beschreiben die Schutzrechte JP 48-2173, JP 48-60753, JP 62-191033, CS 172640, US 2 543 928, DE 20 05 408, u. a. die Verwendung von alkalischen Cellulosexanthogenatlösungen (Viskose), die entweder in ein saures Fällbad gesprüht oder nach Dispergieren in einem mit Wasser nicht mischbaren Lösungsmittel durch saure oder thermische Zersetzung regeneriert werden. Nachteilig bei dieser Vorgehensweise ist, daß von den bei der Regenerierung frei werdenden Schwefelverbindungen, den anfallenden Dünnsäuren sowie Salzlösungen bzw. durch die verwendeten organischen. Lösungsmittel ein erhebliches Umweltgefährdungspotential ausgehen.
Andere Verfahren, beispielsweise Schutzrecht DD 259 533, schlagen die Verwendung von Cellulosecarbamatlösungen vor. Dabei ist die Notwendigkeit einer kostenintensiven Nachbehandlung, bei der Harnstoff mit heißem Wasser entfernt und Restcarbamatgruppen mit Natronlauge zersetzt werden müssen, von besonderem Nachteil.
Eine weitere Gruppe von Schutzrechten geht von hochsubstituierten organolöslichen Celluloseestern aus, wobei bevorzugt Celluloseacetat mit durchschnittlichem Substitutionsgrad (DS) zwischen 2 und 3 eingesetzt wird. Das Grundprinzip dieser über Celluloseacetatperlen als Zwischenprodukt verlaufenden Verfahren besteht darin, daß man Celluloseacetat bevorzugt in einem Halogenkohlenwasserstoff löst, die Polymerlösung dispergiert und durch Verdunsten des Lösungsmittels verfestigt. Nach dem Separieren der Celluloseacetatteilchen erfolgt in der Regel die Abspaltung der Acetatgruppen durch Behandlung mit Natronlauge, beispielsweise Schutzrecht JP 53-7759. Da bei einem solchen Vorgehen nur Teilchen mit geringer Porosität erhalten werden, wurde eine Vielzahl von Verfahren vorgeschlagen, die das Erzeugen einer höheren Porosität der resultierenden Celluloseformkörper zum Ziel haben. Die Methode der Wahl ist dabei der Zusatz verschiedener Porenbildner zur Celluloseacetatlösung. Die Schutzrechte JP 56-24429, JP 24430, JP 62-267 339, JP 63-68645 und US 4312980 schlagen die Verwendung von linearen Alkoholen vor. Motozato u. a., J. Chromatogr. 298 (3), (1984) 499-507, bevorzugt hierfür Kohlenwasserstoffe wie beispielsweise Hexan, Cyclohexan, Petrolether, Toluen u. ä. Im Schutzrecht JP 63-68645 wird darüber hinaus die Verwendung von langkettigen Carbonsäuren bzw. Carbonsäureestern zu diesem Zweck vorgeschlagen. Nachteilig bei all diesen Modifizierungen bleibt die Notwendigkeit der Verwendung von toxischen Halogenkohlenwasserstoffen als Lösungsmittel.
Die Schutzrechte SU 931 727 und SU 1031 966, die eine Herstellung von Celluloseperlen ausgehend von Celluloseacetat mit einem DS von 2 aus einer Ethylacetat-n-Butanol-Mischung zum Gegenstand hat, erlaubt keine Einstellung von Porositäten <75%. Die vorgeschlagene Verwendung von Ölsäure erfordert zusätzliche Waschprozesse unter Einsatz flüchtiger organischer Lösungsmittel.
Ein Vorgehen, wie im Schutzrecht DD 295 861 aufgezeigt, zur Herstellung von perlförmigen Cellulosepartikeln unter Verwendung von Cellulosesilylethern benutzt ebenfalls flüchtige Kohlenwasserstoffe bzw. toxische Halogenkohlenwasserstoffe als Lösungsmittel. Bei der sauren bzw. alkalischen Regenerierung verbleiben merkliche Anteile an Silylseitengruppen, die eine Anwendung für chromatographische bzw. medizinische Zwecke erheblich einschränkt.
Für die direkte Auflösung der Cellulose wurden bisher schlecht handhabbare Lösungsmittel vorgeschlagen. So beschreiben die Schutzrechte DE 17 92 230, FR 1575419, US 3 597 350 die Verwendung von Cuoxam u. ä.
Das Schutzrecht JP 80-44312 sowie Kuga: J. Chromatogr. 195, (1980), 221-230 schlagen ein Arbeiten in CaSCN-Schmelzen vor.
Weiterhin werden in den Schutzrechten JP 82-159802 - Dimethylsulfoxid- Paraformaldehyd-Mischungen bzw. US 5 328 603 - Dimethylacetamid-LiCl-Mischungen als Celluloselösungsmittel beschrieben. Insbesondere die Mehrkomponentenlösungsmittel bereiten erhebliche Probleme beim Einbringen von höhermolekularen Cellulosen in Mengen über 5% und erfordern insbesondere im letztgenannten Schutzrecht für die Herstellung regulärer Partikel Salzzusätze über 10%. Weiterhin lassen sich diese Lösungsmittelgemische nur sehr eingeschränkt recyclisieren.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren zur Herstellung von regulären, porösen Celluloseperlen zu entwickeln, das technisch einfach ist sowie die Erzeugung von Formkörpern mit definiertem Teilchendurchmesser bei enger Teilchengrößenverteilung im Gesamtbereich von 2 bis 50 µm und mit hoher Variationsbreite bezüglich einstellbarer Porositäten unter Verwendung von wenig oder nicht toxischen, salzfreien Einkomponentenlösungsmitteln gestattet. Dabei sollen gleichzeitig die aufgezeigten Nachteile der bekannten Verfahren vermieden werden. Erfindungsgemäß wird die Aufgabe bei dem eingangs genannten Verfahren dadurch gelöst, daß man
  • a) eine Cellulose mit einem Polymerisationsgrad in dem Bereich von 150 bis 2.000 in einem Lösungsmittel zu einer 0,5 bis masse- %igen Lösung auflöst,
  • b) die Celluloselösung in einem nicht mit ihr mischbaren, eine Viskosität in dem Bereich von 10 bis 80.000 mPa . s aufweisenden Dispersionsmittel dispergiert,
  • c) die Dispersion auf eine Temperatur unter der Schmelztempe­ ratur der Celluloselösung abkühlt,
  • d) die erstarrten Celluloselösungsteilchen von dem Dispersions­ mittel abtrennt,
  • e) die abgetrennten Celluloselösungsteilchen durch Ausfällen mit einem mit dem Lösungsmittel mischbaren, flüssigen Fällungsmittel zu regulären Perlteilchen verfestigt, und
  • f) die Perlteilchen von dem flüssigen Fällungsmittel/Lösungsmittel- Gemisch abtrennt.
Überraschenderweise wurde gefunden, daß die Trennung von Formbildung und Verfestigung durch die Umwandlung der Cellulosedispersion nach Temperaturerniedrigung in eine Suspension zu wesentlichen Vereinfachungen im Herstellungsprozeß führt.
Ausführungsformen des Verfahrens sind durch die Unteransprüche 2 bis 21 defi­ niert.
So kann das Dispersionsmedium nach Phasentrennung der Suspension direkt, d. h. ohne zusätzliche Reinigungsstufen, wie beispielsweise extrahieren etc., besonders vorteilhaft in den Verfahrenskreislauf zurückgeführt und ggfs. nach dem Zusatz von Dispergierhilfsmitteln erneut für den Formbildungsprozeß benutzt werden.
Die nach Filtration bzw. Zentrifugation abgetrennten, erstarrten Polymertröpfchen lassen sich vorteilhaft, unter Erhalt der in der Formbildungsstufe erzeugten Eigenschaften in einem Fällbad verfestigen, wobei das Lösungsmittel-Fällungsmittel- Gemisch beispielsweise durch Einsatz thermischer Energie oder Membranen ebenfalls aufgetrennt werden kann, so daß auch das Einkomponentenlösungsmittel besonders vorteilhaft in kurzer Flotte zirkuliert.
Die Konzentration der Celluloselösung ist in weiten Grenzen in Abhängigkeit von der angestrebten Teilchengröße einstellbar, wobei zur Herstellung der erfindungsgemäßen regulären porösen Perlcellulosen mit Teilchendurchmessern von 2 bis 50 µm Lösungen mit einer Cellulosekonzentration von 0,5 bis 15, vorzugsweise von 1 bis 12, besonders bevorzugt von 2 bis 7 Masseprozent (Ma-%) geeignet sind.
Zweckmäßigerweise setzt man dem Dispersionsmedium geeignete Emulgatoren wie nichtionische Tenside aus der Gruppe der Polyoxyethylenalkylether, -arylalkylether oder -sorbitanalkylether zu.
Weiterhin werden bei der Erzeugung von Teilchen im Bereich von 2 bis 50 µm Viskositätsgradienten zwischen Celluloselösung und Dispersionsmedium genutzt. Zur Teilchenvergleichmäßigung und Bildung kleiner Teilchengrößen ist es vorteilhaft, während und/oder nach dem Eintrag der Celluloselösung in das Dispergiermedium schnell rotierende Dispergiergeräte beispielsweise vom Typ Ultra-Turrax im Drehzahlbereich von 1.000 bis 10.000 min-1 mit intensiv wirkenden Dipergierwerkzeugen beispielsweise mit Schneid-Misch-Kopf oder Dispergierstäben einzusetzen. Anschließend läßt sich die Zerteilung mit einem üblichen Rührer so lange aufrechterhalten, bis durch Temperaturabsenkung eine stabile Suspension entstanden ist.
Die erstarrten Polymertröpfchen werden durch Filtration oder Zentrifugieren abgetrennt und anschließend einem Fällbad zugeführt, in welchem sie ver­ festigt werden. Nach der Abtrennung der erhaltenen regulären, porösen Cellu­ loseperlen vom Fällbad durch Filtration oder Zentrifugieren wird eine Wäsche/ Reinigung mit Wasser oder niederen Alkoholen im Temperaturbereich von 3 bis 90°C durchgeführt.
Die Perlcellulosen können anschließend aktiviert und ggfs. über Spacer mit unterschiedlichen Liganden gekoppelt werden. Bei Bedarf werden sie getrocknet. Mit den Teilchengrößen werden Perlcellulosen für die jeweilige Anwendung als Trenn-, Träger- oder Adsorbermaterial ausgewählt. Das Porenvolumen be­ schreibt den Anteil der Cellulosekugel, der durch mehr oder weniger große Hohlräume gekennzeichnet ist. Das Porenvolumen läßt sich durch Elektronen­ mikroskopie verschiedener Schnitte durch die Cellulosekugel, durch Queck­ silberporosimetrie oder bei bekannter Abhängigkeit mit dem Wasserrückhalte­ vermögen - CRC-Wert (DIN 53814) bestimmen.
Die Ausschlußgrenze charakterisiert jene Grenze der Größe eines Hohlraumes (Pore), bis zu der ein Molekül z. T. auch nur partiell in diesen Hohlraum einzudringen vermag. Sie steht also für die größtmögliche Dimension eines Moleküles dar, für die eine chromatographische Trennung noch möglich ist. Die Ausschlußgrenze wird mit Hilfe der Permeationsmessung bekannter Substanzen mit definierter Molekülgröße bestimmt. In unserem Fall werden Ausschlußgrenzen an Hand der Permeation von hochmolekularem Dextranblau ermittelt (vgl. J. Baldrian u. a.: "Small-angle scattering from macroporous polymers: styrene divinylbenzene copolymers, cellulose in bead form" in Coll. Czechoslov. Chem. Commun. 41 (1976) 12, S. 3555-3562).
Teilchengröße, Porenvolumen und Ausschlußgrenze werden von Herstellern und Anwendern immer in ihrer Gesamtheit zur Produktcharakterisierung und Vergleichbarkeit der verschiedenen Erzeugnisse genutzt.
Die Erfindung wird nachfolgend durch die Ausführungsbeispiele näher erläutert.
Beispiel 1:
In einem Planschliffgefäß werden 16,5 g naß aufgeschlagene Cellulose mit einem Cuoxam-DP von 482 und einem Wassergehalt von 60% sowie 163 g einer 50%-igen wäßrigen N-Methylmorpholin-N-oxid-Lösung (NMMNO-Lösung) 60 min. intensiv bei 85°C gerührt. Anschließend werden bei konstanter Temperatur unter weiterem Rühren 80 ml Wasser im Vakuum entzogen, wobei eine Celluloselösung mit 6 Ma-% Cellulose entsteht. Die Polymerlösung wird bei 75°C in 200 g Paraffinöl (Viskosität <110 mPa . s), dem 2,5 g Tween® 80 Polyoxyethylenlaurylether, Produkt der Fa. ICI zugefügt wurde, mit einem Ultra- Turrax mit einem Schneid-Misch-Kopf-Werkzeug bei 9.000 min dispergiert. Zur Aufrechterhaltung der Dispersion wird mit einem Rührwerk bei 250 min-1 unter Abkühlen auf 35°C nachgerührt, wobei die Polymertröpfchen erstarren. Die so erhaltene Suspension wird durch Zentrifugieren getrennt und die erstarrten Polymertröpfchen bei Raumtemperatur in ein wäßriges Fällbad, das 70% Isopropanol enthält, überführt. Das abgetrennte Dispersionsmedium wird erneut zum Dispergieren genutzt. Die Celluloseperlen haben einen mittleren Teilchendurchmesser von 25 µm und ein Porenvolumen von annähernd 40%.
Beispiel 2:
In ein Planschliffgefäß werden 7,5 g naß aufgeschlagene Cellulose mit einem Cuoxam-DP von 1.634 und 168,2 g einer 50%-igen wäßrigen NMMNO-Lösung gegeben.
Zur Lösungsherstellung werden der Mischung bei 85°C unter Vakuum 76 ml Wasser entzogen, wobei eine 3%-ige Celluloselösung entsteht. Zur Herstellung der Perlcellulose wird analog Beispiel 1 verfahren.
Die so erhaltene Perlcellulose hat einen mittleren Teilchendurchmesser von 15 µm, ein Porenvolumen von 47% und eine Ausschlußgrenze von 2 × 103 Dalton.
Beispiel 3:
7,5 g naß aufgeschlagene Cellulose analog Beispiel 1 wird in einem Planschliffgefäß in 168,2 g 50%-iges, wäßriges NMMNO, in dem zuvor 1,0 g ZnO unter intensivem Rühren verteilt wurde, eingetragen und bei 85°C 60 min. intensiv gerührt. Unter Vakuum werden 76 ml Wasser entzogen, so daß eine nahezu 3%-ige Celluloselösung entsteht. Die Polymerlösung wird bei 75°C in 200 g Siliconöl (Viskosität 53 mPa . s), dem 3 g Brij® 35 zugesetzt wurden, mit einem Ultra-Turrax bei 10.000 min-1 dispergiert. Nach 15 min. wird der Ultra-Turrax abgeschaltet und die entstandene Dispersion unter Rühren mit 250 min-1 auf 25°C abgekühlt. Nach Abzentrifugieren der erstarrten Polymertröpfchen werden nach Fällen im wäßrigen Bad Celluloseperlen mit einem mittleren Teilchendurchmesser von 10 µm und 8% Porenvolumen erhalten. Die Oberfläche der Formkörper zeichnet sich durch eine geringe aus.
Beispiel 4:
11 g einer mikrokristallinen Cellulose mit einem Cuoxam-DP von 150 und einem Restfeuchtegehalt von 12% werden in 90 g NMMNO-Monohydrat eingetragen und unter Rühren bei 90°C homogen gelöst. Die Polymerlösung wird in 200 g Paraffinöl mit einer Viskosität bei 20°C von <110 mPa . s, das 2,5 g Tween® 85 Polyoxyethylensorbitantrioleat enthält, bei 80°C mit einem Ultra- Turrax und Dispergierwerkzeug bei 9.500 min-1 dispergiert. Nach 25 min. wird der Ultra-Turrax abgeschaltet und die entstandene Dispersion unter Abkühlen bei 250 min-1 weiter gerührt. Nach 35 minütigem, langsamen Rühren der Dispersion bei 35°C zentrifugiert man die erstarrten Polymertröpfchen ab und trägt sie zur Verfestigung in ein wäßriges Fällbad, dem 70% Isopropanol zugesetzt wurden, ein. Die erhaltene Perlcellulose hat einen mittleren Teilchendurchmesser von 5 µm und ein Porenvolumen von 10%.
Beispiel 5:
4 g trocken gemahlener Zellstoff mit einem Cuoxam-DP von 1.634 werden bei Raumtemperatur in 196 g Trifluoressigsäure (98%ig, Kp. = 72°C) langsam unter Rühren eingetragen. Unter langsamem Rühren bei 25°C wird der Zellstoff in einem Planschliffgefäß mit Rückflußkühler aufgelöst. Zur Vervollständigung der Auflösung wird nach 2 h auf 50°C erwärmt und weitere 30 Minuten gerührt. Dann wird wieder auf Raumtemperatur abgekühlt Die Celluloselösung wird in 200 g Paraffinöl mit einer Viskosität bei 20°C von von 25 bis 50 mPa . s, das 2,5 g Tween® 85 enthält, bei 25°C mit einem Ultra- Turrax und Dispergierwerkzeug bei 9.500 min-1 dispergiert. Nach 25 min. wird der Ultra-Turrax abgeschaltet und die entstandene Dispersion unter Abkühlen auf -20°C bei 250 min-1 weiter gerührt. Die erstarrten Polymertröpfchen werden bei dieser Temperatur abzentrifugiert und zur Fällung in ein alkoholisches Bad, das Isopropanol und tert. Butanol in einem Verhältnis 50/50 (VN) enthält, eingetragen. Die erhaltenen Celluloseperlen besitzen einen mittleren Teilchendurchmesser von 10 µm und ein Porenvolumen von 10%.
Der hier gebrauchte Terminus "regulär" bedeutet gleichmäßig im Sinne der Ein­ heitlichkeit der geometrischen Form. Ideal geformte Kugeln gestatten eine optimale Packungsdichte (hexagonal dichteste Kugelpackung). Bei chromatogra­ phischen Trennprozessen können mit "regulären" Perlen gute Fließbedingungen für die zu trennende Phase und eine gute mechanische Stabilität der Packung erreicht werden. Im Ergebnis werden dann engverteilte Trennkurven bestimmt. Die Verwendung irregulärer Partikel (ungleichmäßige geometrische Form) hat große Totvolumina (auf der Säule länger verbleibende Phase, Verschleppen der verschiedenen Fraktionen) und eine geringe mechanische Stabilität zur Folge. Die Trennkurven haben eine breite Verteilung und zeigen ein sogenanntes "Tailing".
Die erfindungsgemäßen Produkte werden bei der Gelfiltrationschromatographie (GFC) eingesetzt, bei der aufgrund des Porendurchmessers bzw. der Ausschluß­ grenze Moleküle, hauptsächlich Makromoleküle getrennt werden.
Die erfindungsgemäßen Perlcellulosen sind durch einen Teilchengrößenbereich von 2 bis 50 µm, ein Porenvolumen von weniger als 50% und eine Ausschluß­ grenze von ≦ 5 . 104 Dalton gekennzeichnet. Diese Eigenschaften sind in den genannten Bereichen durch das erfindungsgemäße Verfahren jeweils eng ein­ stellbar. Die erfindungsgemäß herstellbaren Celluloseformkörper können vorteilhaft z. B. als Trennmittel und Trägermaterial für chromatographische und diagnostische Zwecke, z. B. für Diagnostika und Biokatalysatoren, als selektives oder spezifisches Adsorbens bei der Blutdetoxikation und als Zellkulturträger in der Biotechnologie, Biomedizin und Medizin eingesetzt werden. Besonders ist die Perlcellulose als Matrix für die Gelfiltrationschromatographie (GFC) geeignet.

Claims (23)

1. Verfahren zur Herstellung regulärer, poröser Perlcellulosen mit einem Teilchengrößenbereich von 2 bis 50 µm, bei dem man eine Celluloselösung in einem flüssigen, inerten Medium dispergiert, dadurch gekennzeichnet, daß man
  • a) eine Cellulose mit einem Polymerisationsgrad in dem Bereich von 150 bis 2.000 in einem Lösungsmittel zu einer 0,5 bis 15 masse- %igen Lösung auflöst,
  • b) die Celluloselösung in einem nicht mit ihr mischbaren, eine Viskosität in dem Bereich von 10 bis 80.000 mPa . s aufweisenden Dispersionsmittel dispergiert,
  • c) die Dispersion auf eine Temperatur unter der Schmelztempe­ ratur der Celluloselösung abkühlt,
  • d) die erstarrten Celluloselösungsteilchen von dem Dispersions­ mittel abtrennt,
  • e) die abgetrennten Celluloselösungsteilchen durch Ausfällen mit einem mit dem Lösungsmittel mischbaren, flüssigen Fällungsmittel zu regulären Perlteilchen verfestigt und
  • f) die Perlteilchen von dem flüssigen Fällungsmittel/Lösungsmittel- Gemisch abtrennt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Lösungsmittel mit Wasser mischbar ist, das Dispersionsmittel wasser­ frei und nicht mit Wasser mischbar ist und das Fällungsmittel wenigstens zum Teil aus Wasser besteht.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Lösungsmittel salzfrei ist und/oder das Fällungsmittel eine wässrige Salzlösung umfaßt.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß man in Stufe a) 5 bis 200 Masse-%, bezogen auf die Lösung, wenigstens eines inerten Feststoffs zusetzt.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß man den Feststoff unter Polysacchariden, wie Stärke, Xanthan und Galak­ tomannanen, und anorganischen Verbindungen, wie Zinkoxid, mit Teil­ chendurchmessern von <40 nm auswählt.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß man das Dispersionsmittel aus der aus Polyalkylsiloxanen, Paraffinen und Polypropylenglykolen bestehenden Gruppe auswählt.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß man die Stufe b) unter der Wirkung des Scherfeldes eines Dispergierwerkzeugs durchführt, das mit einer Drehzahl n in dem Bereich von 103 bis 104 min-1 rotiert.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß man in der Stufe b) 10 bis 30 Masse-%, bezogen auf eingesetzte Cellulose, wenigstens eines Emulgators zusetzt.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß man den Emulgator unter nichtionischen Tensiden der aus Polyoxyethylen­ alkylether, Polyoxyethylenarylalkylether und Polyoxyethylensorbitan­ alkylether bestehenden Gruppe auswählt.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekenn­ zeichnet, daß man die Stufe b) bei einer Temperatur in dem Bereich von 60 bis 100°C, vorzugsweise von 70 bis 85°C durchführt.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekenn­ zeichnet, daß man in der Stufe c) auf eine Temperatur in dem Bereich von 0 bis 60°C, vorzugsweise von 15 bis 50°C abkühlt.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß man die Abtrennung in Stufe d) durch Filtrieren oder Zentrifugieren durchführt.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß man die Ausfällung in der Stufe e) mit wenigstens einem Fällungsmittel aus der aus Wasser, niederen Alkoholen und Polyolen mit einem Molekulargewicht <600 bestehenden Gruppe durch­ führt.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß man als Lösungsmittel in der Stufe a) ein Ein­ komponentenlösungsmittel einsetzt, das man unter tertiären Amin­ oxiden, vorzugsweise N-Methylmorpholin-N-oxid-Monohydrat, oder Trifluoressigsäure auswählt.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß man in der Stufe b) mit einem Volumenverhältnis von Celluloselösung zu Dispersionsmittel in dem Bereich von 1 : 1 bis 1 : 20, vorzugsweise 1 : 2 bis 1 : 5 arbeitet.
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß man in Stufe a) eine Lösung mit einer Cellulose­ konzentration in dem Bereich von 1 bis 12 Masse-%, vorzugsweise von 2 bis 7 Masse-% bildet.
17. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß man in der Stufe b) ein Dispersionsmittel mit einer Viskosität in dem Bereich von 15 bis 5 . 104 mPa . s einsetzt.
18. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß man in Stufe a) Cellulose mit einem Polymeri­ sationsgrad in dem Bereich von 200 bis 1.500 einsetzt.
19. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß man das in Stufe d) abgetrennte Dispersions­ mittel in die Stufe b) zurückführt.
20. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß man das in der Stufe f) anfallende Fällungs­ mittel/Lösungsmittelgemisch trennt und die Komponenten in die Stufe a) bzw. die Stufe e) zurückführt.
21. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß man die Stufe c) unter Rühren durchführt.
22. Verwendung der nach einem der Ansprüche 1 bis 21 hergestellten Perlcellulosen als Träger für Diagnostika, Biokata­ lysatoren oder Zellkulturen.
23. Verwendung der nach einem der Ansprüche 1 bis 21 hergestellten Perlcellulosen als Matrix für die Gelfiltrations­ chromatographie.
DE1997155352 1997-12-14 1997-12-14 Verfahren zur Herstellung von regulären, porösen Perlcellulosen aus Celluloselösungen und die Verwendung der Perlcellulosen Expired - Fee Related DE19755352C1 (de)

Priority Applications (9)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE1997155352 DE19755352C1 (de) 1997-12-14 1997-12-14 Verfahren zur Herstellung von regulären, porösen Perlcellulosen aus Celluloselösungen und die Verwendung der Perlcellulosen
US09/367,404 US6670469B1 (en) 1997-12-14 1998-12-09 Method for producing regular porous cellulose pearls, corresponding cellulose pearls and use thereof
EP98966537A EP0966486B1 (de) 1997-12-14 1998-12-09 Verfahren zur herstellung von regulären porösen perlcellulosen
PCT/DE1998/003657 WO1999031141A2 (de) 1997-12-14 1998-12-09 Verfahren zur herstellung von regulären porösen perlcellulosen, die perlcellulosen und ihre verwendung
DE59812736T DE59812736D1 (de) 1997-12-14 1998-12-09 Verfahren zur herstellung von regulären porösen perlcellulosen
JP53189199A JP2001526733A (ja) 1997-12-14 1998-12-09 正規粒状セルローズの製造方法と粒状セルローズおよびその使用
AT98966537T ATE293138T1 (de) 1997-12-14 1998-12-09 Verfahren zur herstellung von regulären porösen perlcellulosen
NZ336994A NZ336994A (en) 1997-12-14 1998-12-09 Method for producing regular porous cellulose pearls with particle size 2 and 50 micrometers
CNB988025671A CN1142205C (zh) 1997-12-14 1998-12-09 规则多孔珠状纤维素的制备方法、珠状纤维素及其用途

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE1997155352 DE19755352C1 (de) 1997-12-14 1997-12-14 Verfahren zur Herstellung von regulären, porösen Perlcellulosen aus Celluloselösungen und die Verwendung der Perlcellulosen

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE19755352C1 true DE19755352C1 (de) 1999-06-24

Family

ID=7851744

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE1997155352 Expired - Fee Related DE19755352C1 (de) 1997-12-14 1997-12-14 Verfahren zur Herstellung von regulären, porösen Perlcellulosen aus Celluloselösungen und die Verwendung der Perlcellulosen

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE19755352C1 (de)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2626381A1 (de) * 2010-09-10 2013-08-14 Kaneka Corporation Verfahren zur herstellung poröser partikel, poröse partikel, adsorptionskörper und proteinreinigungsverfahren
ITTO20130874A1 (it) * 2013-10-29 2015-04-30 Fond Istituto Italiano Di Tecnologia Procedimento per la produzione di materiale plastico biodegradabile da scarti vegetali cellulosici
AT515180A1 (de) * 2013-10-15 2015-06-15 Chemiefaser Lenzing Ag Dreidimensionaler cellulosischer Formkörper, Verfahren zu seiner Herstellung und seine Verwendung

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2005408A1 (de) * 1969-02-07 1970-09-03 Pharmacia Fine Chemicals Ab

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2005408A1 (de) * 1969-02-07 1970-09-03 Pharmacia Fine Chemicals Ab

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2626381A1 (de) * 2010-09-10 2013-08-14 Kaneka Corporation Verfahren zur herstellung poröser partikel, poröse partikel, adsorptionskörper und proteinreinigungsverfahren
EP2626381A4 (de) * 2010-09-10 2014-01-15 Kaneka Corp Verfahren zur herstellung poröser partikel, poröse partikel, adsorptionskörper und proteinreinigungsverfahren
AT515180A1 (de) * 2013-10-15 2015-06-15 Chemiefaser Lenzing Ag Dreidimensionaler cellulosischer Formkörper, Verfahren zu seiner Herstellung und seine Verwendung
AT515180B1 (de) * 2013-10-15 2016-06-15 Chemiefaser Lenzing Ag Dreidimensionaler cellulosischer Formkörper, Verfahren zu seiner Herstellung und seine Verwendung
ITTO20130874A1 (it) * 2013-10-29 2015-04-30 Fond Istituto Italiano Di Tecnologia Procedimento per la produzione di materiale plastico biodegradabile da scarti vegetali cellulosici
WO2015063700A1 (en) * 2013-10-29 2015-05-07 Fondazione Istituto Italiano Di Tecnologia Process for the production of biodegradable plastics material from cellulose plant wastes
US9758643B2 (en) 2013-10-29 2017-09-12 Fondazione Istituto Italiano Di Tenologia Methods for the production of biodegradable plastics material from cellulose plant wastes

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0966486B1 (de) Verfahren zur herstellung von regulären porösen perlcellulosen
AT505905B1 (de) Cellulosepulver und verfahren zu seiner herstellung
DE2413220B2 (de) Selektiv adsorbierende Partikel und deren Verwendung zum Trennen von organischen Verbindungen
DD140258A5 (de) Verfahren zur herstellung einer vorform einer zelluloseloesung
EP0169811B1 (de) Verfahren zur Herstellung lagerstabiler wässriger Präparate von anionischen Farbstoffen
DE19522181C2 (de) Verfahren zur Herstellung von sphärischen Mikropartikeln auf Celluloseacetat- bzw. Cellulose-Basis
DE10102334C2 (de) Verfahren zur Herstellung von regulären, monodispersen Celluloseperlen und ihre Verwendung
DE19755353C1 (de) Verfahren zur Herstellung regulärer, poröser Perlcellulosen und ihre Verwendung
DE19755352C1 (de) Verfahren zur Herstellung von regulären, porösen Perlcellulosen aus Celluloselösungen und die Verwendung der Perlcellulosen
DE19630451C1 (de) Verfahren zur Herstellung von porösen Polymerkugeln und deren Verwendung
DE1909576A1 (de) Kunststoffmischung
DE2013570A1 (de) Polymerharze mit Netzstruktur und Verfahren zu ihrer Herstellung
DE1720081A1 (de) Verfahren zur Herstellung von feinverteilten stereospezifischen Styrol-Butadien-Copolymeren
EP1503972B1 (de) Verfahren zur herstellung sphärischer, hybridischer formkörper aus löslichen polymeren
DE3502329A1 (de) Poroese, kugelfoermige celluloseacetat-teilchen und verfahren zu ihrer herstellung
DE3900945A1 (de) Verfahren zur herstellung perlfoermiger polymertraeger auf der basis von pval
KR100699555B1 (ko) 고분자 중공구의 물리적 제조 방법
EP3990501A1 (de) Herstellen von regenerierten polysacchariden
DE2552613C3 (de) Verfahren zur Herstellung kugelförmiger Polymerpartikel aus Polymerlösungen
DD220609B1 (de) Verfahren zur herstellung feinteiliger poroeser polyolefinpolymerisat- und copolymerisatpulver
EP1585772A1 (de) Verfahren zur herstellung eines porösen cellulosischen körpers
DD295861A5 (de) Verfahren zur Herstellung perlförmiger Celluloseprodukte
DD295861B5 (de) Verfahren zur Herstellung perlfoermiger Celluloseprodukte
DD260190A3 (de) Verfahren zur vorverfestigung fuer die herstellung geformter koerper aus cellulose
DE2552613A1 (de) Verfahren zur herstellung kugelfoermiger polymerpartikel aus polymerloesungen

Legal Events

Date Code Title Description
8100 Publication of the examined application without publication of unexamined application
D1 Grant (no unexamined application published) patent law 81
8364 No opposition during term of opposition
8339 Ceased/non-payment of the annual fee