製備非常低粘度的纖維素醚的方法和產品的製作方法

2023-07-24 09:19:01

專利名稱：製備非常低粘度的纖維素醚的方法和產品的製作方法
製備非常低粘度的纖維素醚的方法和產品相關申請的交叉引用本申請要求在2007年11月9日提交的美國專利申請序列60/986，686的優先權， 該申請的全部內容都通過引用結合在此。
背景技術：
本公開涉及用於形成非常低粘度的纖維素醚的方法以及由該方法產生的纖維素 醚產品。纖維素醚通常被用作在片劑上的塗膜材料，用作食品添加劑以及用於藥物膠囊 中。低分子量的纖維素醚時常顯示出發黃或褪色。已知隨著纖維素醚的分子量降低，褪色 的程度增加。適宜的是開發一種粘度非常低並且具有外觀敏感應用可接受的顏色的纖維素醚。

發明內容
本公開涉及用於製備具有很少或沒有褪色的粘度非常低的纖維素醚的方法，以及 該方法的產品。在一個實施方案中，提供用於製備纖維素醚的方法。所述方法包括將纖維 素醚與氧化劑和酸接觸以形成混合物。然後加熱該混合物。隨後將該混合物中和。所述方 法包括至少將第二氧化劑添加到混合物中並且形成粘度為1. 2cP至50cP的纖維素醚，該粘 度在20°C測量。在一個實施方案中，所述方法形成了非常低粘度的纖維素醚，該纖維素醚的 粘度為1. 2cP至小於2cP，所述粘度是在20°C對2重量％水溶液進行測量的。可以將混合物在70°C至100°C的溫度加熱1至20小時。該混合物還可以在添加 第二氧化劑之後在相同的參數下被加熱。在一個實施方案中，所述方法包括將混合物的含水量保持在3重量％至6重量％ 之間。在一個實施方案中，所述方法可以在無氧環境中進行。無氧環境可以通過將惰性 氣體覆層應用至反應室來提供。在一個實施方案中，所述方法包括形成APHA值為1至100的纖維素醚。在另一個 實施方案中，所述方法可以包括形成APHA值為1至20的纖維素醚。因此，非常低粘度的纖 維素醚可以同時為非常淺顏色的纖維素醚。提供另一種用於製備纖維素醚的方法。在一個實施方案中，這種用於纖維素醚制 備的方法包括將纖維素醚與第一氧化劑接觸以形成混合物。加熱混合物。所述方法還包括 向混合物添加第二氧化劑，並且形成APHA值為1至20的非常淺顏色的纖維素醚。這種方 法在不添加酸的情況下產生了非常淺顏色的纖維素醚。加熱可以在添加第二氧化劑之前、 添加第二氧化劑之後進行，以及在添加第二氧化劑之前和在添加第二氧化劑之後均進行。在一個實施方案中，所述方法包括將纖維素醚與酸接觸。酸隨同第一氧化劑一起 添加，並且形成了粘度小於約3cP的纖維素醚，所述粘度是在20°C對2重量％水溶液測量 的。混合物可以在加熱之後被中和。
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在一個實施方案中，提供用於塗布基材的方法。所述方法包括將非常低粘度的纖 維素醚的水溶液塗敷在基材上，並且在該基材上形成包含非常低粘度的醚的塗層。水溶液 可以具有1至100的APHA值。在另一個實施方案中，塗層可以塗敷在整個基材上以使塗層 包圍整個基材。在一個實施方案中，水溶液包含至少10重量％的非常低粘度的纖維素醚。然後， 將這種高濃度的纖維素醚溶液噴塗到基材上以塗布所述基材。在一個實施方案中，提供一種組合物。所述組合物可以是塗料組合物。該組合物 包含纖維素醚。2重量％的纖維素醚水溶液在20°C的粘度為1. 2cP至小於2cP。2重量％ 的纖維素醚水溶液還可以具有1至100的APHA值。在一個實施方案中，纖維素醚是羥丙基 甲基纖維素。組合物可以是塗布溶液。塗布溶液可以包含至少10重量％的纖維素醚。在一個實施方案中，提供另一種組合物，其可以是塗料組合物。該組合物包含纖維 素醚。2重量％的纖維素醚水溶液具有在20°C低於3cP的粘度，並且具有1至100的APHA 值。在一個實施方案中，提供一種已塗布組合物。所述已塗布組合物包括基材和在所 述基材上的塗層。塗層包含非常低粘度的纖維素醚。在塗層中存在的纖維素醚具有1.2cP 至小於2cP的粘度，該粘度是在20°C對2重量％水溶液測量的。塗層可以包圍整個基材。在另外的實施方案中，塗層包含至少10重量％的非常低粘度的纖維素醚。所述塗 層可以是單層。所述塗層的存在量可以為基材的1重量％至20重量％。在一個實施方案中，塗層中存在的非常低粘度的纖維素醚是非常淺顏色的纖維素 醚。在一個實施方案中，塗層可以是透明的、澄清的、不渾濁的和/或無顏色的。本發明的一個優點是提供一種改進的用於製備非常低粘度的纖維素醚的方法。本公開的一個優點是提供一種改進的用於製備非常淺顏色的纖維素醚的方法。本公開的一個優點是提供改進的非常低粘度的纖維素醚。本公開的一個優點是提供也是非常淺顏色的纖維素醚的非常低粘度的纖維素醚。


圖1是常規纖維素醚的顏色與粘度的曲線圖。發明詳述在本文中所述的任何數值範圍，包括從較低的值以一個單位增加至較高的值的所 有值，條件是在任何較低的值和任何較高的值之間相隔至少兩個單位。作為實例，例如，如 果指出組成的、物理的或其它的性質如分子量、熔體指數等為100至1，000，則意在在此說 明書中明確地列舉所有的單個值如100，101，102等，和子範圍如100至144，155至170，197 至200等。對於含有小於1或含有大於1的分數(如1. 1，1. 5等)的範圍，在適宜時一個 單位被認為是0.0001，0.001，0.01或0. 1。對於含有小於10的個位數的範圍(如1至5)， 一個單位典型地被認為是0. 1。這些僅是具體想要的實例，並且在列舉的最小值和最大值之 間的數值的所有可能的組合被認為在此申請中明確地表述。如本文所述，數值範圍是對密 度、組分的重量百分比、tan 6、分子量和其它性質進行描述的。如本文所使用的術語"組合物」包括包含組合物的材料的混合物，以及由所述組 合物的材料形成的反應產物和分解產物。
如本文所使用的術語「共混物」或「聚合物共混物」是指兩種以上的聚合物的組合 物。這樣的共混物可以是或可以不是易混合的。這樣的共混物可以是或可以不是相分離的。 這樣的共混物可以含有、或可以不含有如由透射電子顯微鏡測定的一個以上的域構造。在一個實施方案中，提供一種用於製備纖維素醚的方法。所述方法包括將纖維素 醚與第一氧化劑接觸以形成混合物。將酸添加到混合物中。加熱該混合物以將纖維素醚解 聚。隨後中和該混合物。所述方法包括至少將第二氧化劑添加到混合物中。所述方法還 包括形成粘度為1. 2cP至50cP(或它們之間的任意值或子範圍)的纖維素醚，該粘度是在 20°C對2重量％水溶液測量的。在一個實施方案中，所述方法包括形成非常低粘度的纖維素醚。如本文中使用的， 「非常低粘度」(VLV)的纖維素醚是具有使其2重量％水溶液在20°C的粘度為1.2釐泊(cP) 至小於2cP(或它們之間的任意值或子範圍)的分子量的纖維素醚。應當理解，本文中所述 的粘度值是根據ASTM D1347 (甲基纖維素)和/或ASTM D2363 (羥丙基甲基纖維素)對2 重量％的纖維素醚水溶液在20°C測量的。如本文所使用的，「纖維素醚」是纖維素的醚-連接的部分或全部的衍生物。纖維 素醚由纖維素漿產生，所述纖維素漿典型地由木材或棉花獲得。纖維素漿通過以下方法被 轉化成鹼性纖維素使用鹼性氫氧化物鹼化纖維素漿，之後使用一種或多種醚化試劑在幹 燥、氣相或漿液方法中醚化該鹼化的纖維素以形成高分子量纖維素醚。然後，通過用酸比如 鹽酸將纖維素醚解聚，以及任選地使用鹼性化合物比如無水碳酸氫鈉將解聚的纖維素醚中 和，可以降低這些纖維素醚的分子量。備選地，纖維素醚可以進一步通過酸催化降解、氧化 降解、採用高能量輻射的降解以及採用微生物或酶的降解而解聚。纖維素醚可以是「水溶性的」纖維素醚或「水不溶性的」纖維素醚。「水溶性的" 纖維素醚是在部分解聚之前在水中的溶解度滿足如下條件的纖維素醚在25°C和1個大氣 壓下在100克蒸餾水中的溶解度為至少2克。水溶性的纖維素醚的非限制性實例包括羧 基-Ci-Q-烷基纖維素，比如羧甲基纖維素；羧基-(；-仏-烷基羥基-Ci-Q-烷基纖維素，比 如羧甲基羥乙基纖維素A-Cf烷基纖維素，比如甲基纖維素烷基羥基-Cm-烷基 纖維素，比如羥乙基甲基纖維素、羥丙基甲基纖維素或乙基羥乙基纖維素；羥基-Cm-烷基 纖維素，比如羥乙基纖維素或羥丙基纖維素；混合的羥基-Q-Cf烷基纖維素，比如羥乙基 羥丙基纖維素、混合的Q-Cf烷基纖維素，比如甲基乙基纖維素、或烷氧基羥乙基羥丙基纖 維素，所述烷氧基是直鏈或支鏈的並且含有2至8個碳原子。纖維素醚可以是水不溶性的纖維素醚。「水不溶性的"纖維素醚是在部分解聚之 前在水中的溶解度滿足如下條件的纖維素醚在25°C和1個大氣壓下在100克蒸餾水中的 溶解度小於2克，或者小於1克。水不溶性的纖維素醚的非限制性的實例包括乙基纖維素、 丙基纖維素和丁基纖維素。在一個實施方案中，纖維素醚是甲基纖維素、羥乙基纖維素、羥丙基纖維素、羥乙 基甲基纖維素、羥丙基甲基纖維素、羥丁基甲基纖維素、乙基羥乙基纖維素、羧甲基纖維素 和羧甲基羥乙基纖維素。在另外的實施方案中，纖維素醚是羥丙基甲基纖維素(HPMC)或甲基纖維素(MC)。 HPMC和MC可從密西根州米德蘭的陶氏化學公司(The DowChemical Company, Midland, Michigan)以METHOCEL商標獲得。合適的HPMC和MC的非限制性實例描述於下表1中。
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表 1METH0CEL 產品 在一個實施方案中，在混合物中使用的纖維素醚是高粘度的纖維素醚。「高粘度」 纖維素醚是具有使其2重量％水溶液在20°C的粘度大於400cP，或為400cP至100，OOOcP 的分子量的纖維素醚。在另一個實施方案中，初始纖維素醚可以是低粘度的纖維素醚。「低 粘度」纖維素醚是具有使其2重量％水溶液在20°C的粘度為2釐泊(cP)至400cP的分子 量的纖維素醚。在另一個實施方案中，初始纖維素醚的粘度大於所述纖維素醚在所述方法 完成之後的粘度。在一個實施方案中，纖維素醚是不流動的粒狀材料。纖維素醚被研磨和乾燥。纖 維素醚的平均粒度可以為20 y m至約1000 P m(或它們之間的任意值或子範圍)。初始纖維 素醚的水分含量為纖維素醚的1重量％至10重量％ (或它們之間的任意值或子範圍)，或
1. 5重量％至5重量％或約2重量％。將纖維素醚放置在反應器的室中。該反應器可以被配置成對放置在其中的材料進 行攪動、混合或攪拌。合適反應器的非限制性實例包括燒瓶、蛋形燒瓶、翻轉反應器、帶式混 合器、Loedige反應器和旋轉蒸發器。任意的上述反應器都可以裝備有適合於混合、攪動和 /或攪拌反應器內的內容物的設備。氧化劑被添加到反應器內的纖維素醚中以形成混合物。氧化劑可以是過氧化氫及 其鹽，其它過氧化物例如過氧硫酸鈉、臭氧、過硼酸鹽、亞氯酸鈉、商素、商素氧化物和其它 漂泊用的化合物。在一個實施方案中，氧化劑是過氧化氫。氧化劑可以以溶液形式添加。氧 化劑的濃度可以在溶液的1 %至50重量％或30%至40重量％的範圍內。氧化劑可以以纖 維素醚的約0. 01%至約6重量％ (或它們之間的任意值或子範圍)，或2%至約4重量％ 的量添加。在一個實施方案中，添加氧化劑，使得混合物的含水量被保持在纖維素醚的
至10重量％、或3%至6重量％之間。在另一個實施方案中，可以採用硼氫化鈉代替氧化劑 (無水，或採用相同的量，並且形成作為氧化劑)。所述方法包括將酸添加到混合物中。所述酸被添加到反應器中並且接觸纖維素醚以形成混合物。合適酸的非限制性實例包括任何氫滷酸(氯化氫、溴化氫、碘化氫)、硫酸、 硝酸和磷酸。還可以使用前述酸的任意組合。基於纖維素醚的總重量，酸的量為0.05%至 1%，或0. 至0. 5%。在一個實施方案中，酸的pKa小於5。酸部分分解或另外使纖維素醚解聚。酸可以以任何形式比如液體、蒸氣或氣體添 加到反應器內的混合物中。在一個實施方案中，將酸以無水氣體形式添加到混合物中。出 於以下的很多原因，無水氣體都是有利的1)無水酸氣體提供高的分散程度以及高的與纖 維素醚接觸的程度；2)無水酸氣體的引入防止了酸的局部濃縮，從而避免了在反應器中形 成焦油；3)無水酸氣體避免了向混合物中添加水；以及4)沒有添加另外的水的情況下，避 免了在反應器中由纖維素醚產品對水的吸收以及水的濃縮問題。無水酸氣體可以被添加到 反應器的頂部空間或直接被添加到纖維素醚粉末內。反應器的頂部空間可以用惰性氣體吹 掃以消除反應室中的氧。加熱混合物以促進解聚反應。在一個實施方案中，在加熱過程中攪動混合物(攪 拌、搖動和/或翻轉)。將混合物加熱至約70°C至約100°C的溫度，達約1小時至20小時 (或它們之間的任意值或子範圍)或8小時至16小時或多於10小時至20小時或約16小 時。由於纖維素醚解聚，因此纖維素醚表現出褪色。換言之，由於纖維素醚的分子量降 低，因此纖維素醚的褪色增加。不希望束縛於任何特定理論的情況下，據認為隨著解聚的進 行，形成一個或多個聚合物端基。聚合物端基的增加對應於這樣的情形所形成的聚合物端 基的數量增長，雜質封端的數量增加。這些殘留雜質導致了褪色。假設在低粘度的纖維素 醚中存在的端基的數量較高，則低粘度纖維素醚比高粘度的纖維素醚趨向於具有更多的褪 色。在纖維素醚接近粘度的較低端時，纖維素醚的褪色的增加明顯。例如，圖1示出了各種 METH0CEL(甲基纖維素)(E3、E5、E6、E15、E50和E4M)產品的顏色和粘度之間的逆向關係。已經發現，纖維素醚的褪色可以通過如下而被最小化1)在無氧環境中進行解聚 反應和/或2)將混合物在解聚過程中的含水量限定為在至10重量％之間。在一個實 施方案中，所述方法在無氧環境中進行。在解聚反應過程中和/或在整個製備方法過程中， 無氧環境可以通過在反應器室中應用惰性氣體(比如氮氣或稀有氣體)覆蓋層來提供。將解聚反應(單獨或與惰性氣體覆蓋層組合)過程中混合物的含水量保持在1 % 至10重量％ (或它們之間的任意值或子範圍)減少了褪色。已經發現了下面這兩種情況 都有助於纖維素醚褪色(i)具有太低含水量的混合物，以及(ii)具有太高含水量的混合 物。令人驚奇地，將混合物的含水量保持在3重量％至6重量％，使得在解聚反應過程的褪 色的量達到最小化。所述方法包括中和混合物。在一個實施方案中，將中和劑添加到反應混合物中。 「中和劑」是可以使混合物的低PH(典型地，在酸添加之後為pHl-5)變為約5. 0至約8. 0的 PH的化合物。中和劑可以將來自解聚反應的任何殘餘酸中和。中和劑還可以萃取存在於纖 維素醚中的酸。合適中和劑的非限制性實例包括磷酸二氫鈉、磷酸氫鈉、磷酸鈉、碳酸鈉、碳 酸氫鈉、檸檬酸的鹼金屬鹽、琥珀酸的鹼金屬鹽以及它們的組合。在一個實施方案中，中和 劑是碳酸氫鈉。中和劑的添加確保了解聚反應被終止。在一個實施方案中，中和劑是無水鹼性粉 末。無水粉末是有利的，因為它不向混合物中引入水或水分。例如，中和劑可以是無水碳酸
9氫鈉粉末。在一個實施方案中，中和劑可以具有水分含量，以使得纖維素醚的水分含量保持 在至10重量％之間，或在3%至6重量％之間。中和劑是通過將其引入到本領域通常已知的反應器中而被添加到混合物中的。用 於中和劑的合適的添加方法的非限制性實例包括液體注射、氣溶膠或蒸氣的噴射、粉末鼓 風(即，通過用壓縮空氣或強迫通風或其它機械壓力對乾粉末鼓風的方法)。中和劑將任何 存在於頂部空間的酸中和，並且將存在於纖維素醚中的一些或大部分的酸汲取出。在一個 實施方案中，中和發生時，攪動混合物。中和可以發生在寬範圍的溫度，這取決於酸和中和劑的化學性質。中和劑可以在 解聚反應溫度添加。備選地，混合物可以在向混合物中添加中和劑之前，被冷卻至低於解聚 反應溫度的溫度(或等於或低於周圍環境溫度)。所述方法包括向混合物中添加第二氧化劑。第一氧化劑和第二氧化劑可以相同或 不同。第二氧化劑可以是本文中前面論述的任何氧化劑。第二氧化劑以混合物的0.01%至 6重量％的量(或它們之間的任意值或子範圍)添加，或以混合物的2%至4重量％的量添 加。添加第二氧化劑之後，混合物可以被加熱至60°C至110°C (或它們之間的任意值或子 範圍)或70°C至100°C的溫度，達1分鐘至20小時(或它們之間的任意值或子範圍)，或1 小時至4小時。這樣形成了粘度為約1. 2cP至小於2cP的非常低粘度(VLV)的纖維素醚。 在一個實施方案中，添加第二氧化劑以使得混合物的含水量保持在至10重量％之間， 或在3%至6重量％之間。應當理解，所述方法可以包括添加任何數量的其它氧化劑(即， 3、4、5或更多種的氧化劑)。可以以類似於添加第二氧化劑的方式添加任何隨後的氧化劑。在一個實施方案中，所述方法包括形成美國公共衛生協會(AmericanPublic Health Association) (APHA)色值為1至100 (或它們中的任意值或子範圍)、或1至50、 或1至30、或1至20的纖維素醚。APHA值根據ASTMD-5386 (在環境溫度的2%濃度的水溶 液)確定。如本文中使用的，「非常淺顏色的」 (VLC)纖維素醚是APHA值為1至20 (或它們 之間的任意值或子範圍)的纖維素醚。本方法有利地產生具有淺顏色的VLV纖維素醚。如前面論述的，對於產生尤其是 用於外觀敏感的應用，比如片劑塗層具有可接受顏色的VLV纖維素醚是存在問題的。如圖 1所示，當纖維素醚的粘度降至低於10cP時，褪色顯著增加。這樣的褪色使得纖維素醚具 有約3-5cP以下的粘度，這樣的粘度不適合於外觀敏感的應用。然而，本方法克服了這個問 題，並且形成了具有令人驚奇的高的顏色品質的VLV纖維素醚-S卩，APHA值為1至100的 纖維素醚。在一個實施方案中，VLV纖維素醚的APHA值可以為小於100。在另一個實施方 案中，本方法形成非常淺顏色的即APHA值為1至20的VLV纖維素醚。在一個實施方案中，這種方法可以產生組合物，比如塗料組合物。該組合物包含纖 維素醚。該纖維素醚的2重量％水溶液在20°C的粘度為1. 2cP至小於2cP(即，VLV纖維素 醚)。在一個實施方案中，纖維素醚的2重量％溶液具有1至100的APHA值。在另一個實 施方案中，這種VLV纖維素醚還可以是APHA值為1-20的VLC纖維素醚。在再一個實施方 案中，纖維素醚是羥丙基甲基纖維素。塗料組合物可以用於形成立即釋放塗層。立即釋放 塗層的非限制性應用是用於口服給藥片劑的塗層。在一個實施方案中，所述組合物是含有VLV纖維素醚的塗布溶液。VLV纖維素醚以 塗布溶液的至少10重量％，或大於20重量％，或至少10%至40重量％ (或它們之間的任
10意值或子範圍)的量存在。前述方法可以包括本文公開的兩個以上的實施方案。在一個實施方案中，提供用於製備纖維素醚的另一種方法。所述方法包括將纖維 素醚接觸第一氧化劑以形成混合物。然後，加熱混合物。所述方法包括向混合物中添加第 二氧化劑以形成APHA值為1至20的非常淺顏色的纖維素醚。應當理解，所述方法可以包 括添加任何數量的另外的氧化劑(即，3、4、5或更多種的氧化劑)。可以以類似於添加第二 氧化劑的方式添加任何隨後的氧化劑。本發明人驚奇地發現這種使用了多步驟添加氧化劑 的方法在不需要添加酸的情況下產生了具有令人驚奇的高的顏色品質(即，低褪色或沒有 褪色)的纖維素醚。本方法產生了 VLC纖維素醚。該VLC纖維素醚是在不使用酸的情況下 製備的。第一氧化劑和第二氧化劑可以相同或不同，並且可以是本文中前面公開的任何氧 化劑。第一和第二氧化劑的形式和量可以如本文中前面所公開的那樣。在一個實施方案中， 添加第一氧化劑和第二氧化劑，以使得纖維素醚的含水量保持在至10重量％，或在3% 至6重量％之間。混合物的加熱可以在以下的時間點進行⑴在添加第二氧化劑之前(即，在添加 第一氧化劑之後)，(ii)在向混合物中添加第二氧化劑之後，以及(iii)上述兩種情況的任 意組合。加熱可以在如本文中前面論述的任意溫度和/或持續時間發生。在一個實施方案中，所述方法可以使用酸。在這個實施方案中，所述方法包括將纖 維素醚接觸第一氧化劑和酸。酸(以及酸的形式和量)可以如本文中前面所公開。所述方 法還包括形成粘度為低於約3cP(當在20°C，對2重量％的水溶液進行測量時)的纖維素 醚。在另一個實施方案中，所述方法包括在加熱之後中和混合物。因此，所述方法包括形成 粘度低於3cP的VLC纖維素醚。在一個實施方案中，這種方法可以產生組合物，比如塗料組合物。該組合物包含纖 維素醚。纖維素醚的2重量％水溶液具有在20°C低於3cP的粘度，和1至100 (或它們之間 的任意值或子範圍)的APHA值。在一個實施方案中，含有纖維素醚的組合物的2重量％溶 液是APHA值為1-20的VLC纖維素醚溶液。在另一個實施方案中，纖維素醚是羥丙基甲基 纖維素。在一個實施方案中，提供一種用於塗布基材的方法。所述方法包括將VLV纖維素 醚的水溶液塗敷在基材上以及在該基材上形成塗層。可以塗敷水溶液，以塗布或以其它方 式覆蓋所述基材的一個或多個表面。備選地，可以塗敷水溶液以塗布整個基材。如本文所使用的，「基材」是能夠用纖維素醚部分或全部覆蓋的物體。合適基材的 非限制性實例包括口服攝入的片劑、食品、藥品(藥物片劑和膠囊)、藥劑、藥物、種子、動物 飼料、顆粒、珠粒、粉末、錠劑和肥料。基材還可以是膠囊化的，比如粒狀材料，所述粒狀材料 是通過塗布而被膠囊化(微觀_或宏觀_膠囊化)。將水溶液塗敷到基材上可以包括將水溶液噴射和/或霧化到基材上。塗敷還可以 包括將基材浸漬(全部或部分)在水溶液中。在一個實施方案中，將水溶液噴射到基材上。在一個實施方案中，VLV纖維素醚的水溶液具有1至100的APHA值。在另一個實 施方案中，水溶液可以是APHA值為1至20並且粘度低於3cP的VLC纖維素醚溶液。在一個實施方案中，水溶液包含至少10重量％或多於20重量％，或在10%至40
11重量％之間(或它們之間的任意值或子範圍)的VLV纖維素醚。所述方法還包括將含有至 少10重量％ VLV纖維素醚的水溶液噴射到基材上以塗布該基材。在另一個實施方案中，所 述方法包括將塗敷單層的含有至少10%纖維素醚的水溶液並且用該纖維素醚完全塗布基 材。在一個實施方案中，具有至少10% VLV纖維素醚的水溶液具有的顏色可以類似於 和/或等於粘度為3cP至6cP的傳統纖維素醚溶液。例如，在給定粘度的含有多於10重 量％的乂口纖維素醚的水溶液的著色可以等於或低於相同(或更低)粘度的Methocel E3、 E5和/或E6溶液的著色(S卩，APHA值為40-60)。換言之，至少10%濃度的VLV纖維素醚 溶液的褪色與具有更低纖維素醚濃度的常規纖維素醚塗布溶液(即，常規的METHOCEL E3、 E5、E6塗布溶液)的褪色相同或更少。因此，本發明提供了具有以下各項的VLV纖維素醚 塗布溶液(i)更高的纖維素醚濃度，以及(ii)等於(或好於)常規纖維素醚塗布溶液的 顏色品質。噴塗含有至少10重量％纖維素醚的水溶液的能力由於若干原因是有利的。常規 膜塗布技術是耗時的，因為典型的纖維素醚塗布溶液(尤其是立即_釋放的膜塗層)不能 含有多於10重量％纖維素醚。這是因為高於10重量％纖維素醚的濃度防止了塗布溶液的 霧化。此外，大於10%的常規纖維素醚濃度具有明顯的褪色，使得這樣的溶液不適合於外觀 敏感的應用。本發明纖維素醚的非常低粘度克服了這個問題。當噴射所述溶液時，本發明 的VLV纖維素醚的高溶液濃度(即，大於10重量％纖維素醚的水溶液)並不會遭遇霧化問 題。本發明的VLV纖維素醚使得能夠使用常規塗敷器(即，霧化器和噴塗裝置)將具有高 濃度纖維素醚的塗布溶液塗敷到基材上，而不會堵塞和/或對霧化沒有障礙。而且，本發明 的具有至少10%纖維素醚的溶液具有可接受的淺顏色，使得它適合於外觀敏感應用。噴塗含有多於10重量％纖維素醚的水溶液的能力的另一個優點是它提供了生產 效率。與限制為10重量％纖維素醚濃度的常規纖維素醚溶液相比，噴塗高濃度纖維素醚溶 液按個裝置噴塗計輸送更多的纖維素醚。(i)在更短的時間周期和(ii)採用更少塗布溶液 的情況下，塗敷更多纖維素醚的能力由於減少了塗布基材所需要的時間和材料而提供了生 產效率。前述方法和/或組合物可以包括在本文中公開的兩個以上的實施方案。在一個實施方案中，提供已塗布組合物。已塗布組合物包括基材和在該基材上的 塗層。塗層包含VLV纖維素醚(粘度為1. 2cP至小於2cP)。VLV纖維素醚可以具有1_100 的APHA值。在塗層中的VLV纖維素醚還可以是VLC纖維素醚(1-20APHA值)。在一個實 施方案中，幹塗層是基材的"20重量％並且是透明的。在另一個實施方案中，這種1-20 重量％塗層是澄清的，沒有顏色(即，APHA值彡1)，或另外是無顏色的，和/或不渾濁的。塗層可以位於基材的一部分上。在另一個實施方案中，塗層包圍整個基材並且將 該基材膠囊化。在一個實施方案中，塗層沿著基材的所有表面(面、側面、邊)是均勻的。在一個實施方案中，塗層包含至少10重量％，或大於20重量％，或在10%至30重 量％ (或它們之間的任意值或子範圍)的非常低粘度纖維素醚。塗層以基材的至20重 量％ (或它們之間的任意值或子範圍)的量存在。在另一個實施方案中，所述塗層是單層。本文公開的VLV/VLC纖維素醚可用於製備產品、食品應用、藥物試劑的賦形劑、 化妝品，以及用於藥物、藥劑、飲食補劑、糖果、草藥產品、非處方藥(over-the-counterpharmaceutical)和藥材的片劑塗層。所存在的VLV/VLC纖維素醚還可用於味道掩蔽以及 保香劑(flavor fixative)應用。已塗布組合物可以包括本文所公開的兩個以上的實施方案。作為實例和非限制性的，下面將給出本公開的實施例。
實施例實施例1向蛋形燒瓶中添加METHOCEL F4M(29. 5重量％的Me0、5. 7重量％的HP0)，通過注 射器添加無水HC1，並且將燒瓶浸漬在86°C的水浴中，同時使其旋轉，時間在下面表2中所 給出。下表2中描述了這個過程的參數。表2 在樣品上氮氣覆蓋層。在反應之後添加碳酸氫鈉以中和所述酸。將樣品7轉移到Loedige反應器中，並且通過噴塗，添加10克的30%過氧化氫，同 時混合Methocel。在繼續混合的同時將反應器夾套加熱至75°C。3小時之後，將產品從反 應器中移出並且進行測試。發現々 撤顏色為31.4。將樣品9(492g)轉移到Loedige反應器中，並且通過噴塗，向其中添加20克30% 過氧化氫，同時混合產物。5分鐘混合之後，在繼續混合的同時，將反應器夾套加熱至75。C 並保持3小時。添加另外的10克30%過氧化氫，並且在75°C繼續混合1小時。排放出 Methocel並且測試粘度和顏色。粘度為2. 17cP(2%溶液)。APHA顏色為21. 2。實施例2在下列條件下，在中試規模的翻轉反應器中製備中試裝置批料(batch)。起始的Methocel :F4M(29. 4 重量％ Me0、6. 5 重量％ HP0)磅10過氧化物處理91克30%過氧化氫HC1 基於 Methocel 為 0. 34 重量％時間110分鐘溫度95°C添加的碳酸氫鈉40克產物2% 粘度1.66cp產物APHA 顏色488
13
將這種產物分成4個樣品，然後通過向每一個置於分開的更小Loedige反應器中 的樣品添加不同量的30%過氧化氫進行測試。這是通過在室溫將過氧化物噴塗到產物上並 且混合10分鐘而進行的。然後，移出樣品，並且將一部分轉移到蛋形燒瓶中。然後，浸漬於 75°C水浴中的同時旋轉，歷時2小時。然後，對每一個樣品測量APHA顏色。結果顯示在表 3中。表 3實施例3METHOCEL E4M(29. 0重量％ Me0、8. 5重量％ HP0)為原料。在LV反應步驟結束時， 用肉眼可觀察到樣品的顏色是黃色的。沒有測量APHA顏色。所有LV反應使用250克E4M 和0. 6克氯化氫，並且在浸漬於水浴中的旋轉圓底燒瓶中進行。在所有試驗過程中均使用 了氮氣覆蓋。後處理在旋轉燒瓶中於75°C進行了 3小時。結果顯示在下表4中。表 4 實施例4向圓底燒瓶中添加250克的METHOCEL E4M，並且添加0. 6克的無水氯化氫。將燒 瓶連接到旋轉蒸發器(rotovap)上，並且浸漬在88°C的油浴中達5小時，同時旋轉和用氮氣 吹掃。然後將碳酸氫鈉添加到顯著地褪色的粉末中並且混合。然後，添加10克30%過氧化 氫，並且將燒瓶放置回到旋轉蒸發器上，並且在該油浴中浸漬多於2小時。將所得產物進行 測試，並且發現具有2. 2cp的溶液粘度和7. 3的APHA溶液顏色。實施例5 在表5所示的條件下製備樣品編號53。樣品編號53具有2. 2cP的最終粘度和33 的APHA值。然後，向反應器中添加250g的樣品編號53。添加水以使水分含量達到4. 1%。 在反應開始之前，添加5克30%過氧化氫。在75°C反應16小時，添加碳酸氫鈉以中和酸， 以及添加10克30%過氧化氫。將燒瓶返回到旋轉蒸發器中，並且在75°C水浴中加熱多於4 小時。使用這種程序對樣品編號55和樣品編號57進行兩次試驗。合併樣品編號55和樣 品編號57以提供用於評價的樣品。該合併的樣品即樣品編號58具有1. 9cP的2%粘度以 及10的APHA顏色。為了美國專利的實踐，將本文中提及的任何專利、專利申請或出版物的內容都通 過引用將它們的全部內容結合在此，尤其是對於結構、合成技術和本領域常識的內容。應當 理解，對於本文所述的目前優選的實施方案的各種改變和變型對於本領域的技術人員是顯 然的。這樣的改變和變型可以在不偏離本公開的精神和範圍並且在沒有減少其想要的優點的情況下進行。因此意欲這樣的改變和變型由後附權利要求覆蓋。
權利要求
一種用於製備纖維素醚的方法，所述方法包括將纖維素醚與第一氧化劑和酸接觸以形成混合物；加熱所述混合物；中和所述混合物；向所述混合物中至少添加第二氧化劑；以及形成粘度為1.2cP至50cP的纖維素醚，所述粘度是在20℃對2重量％水溶液進行測量得到的。
2.權利要求1所述的方法，所述方法包括形成非常低粘度的醚。
3.權利要求1-2中任一項所述的方法，所述方法包括形成APHA值為1至100的纖維素醚。
4.權利要求1-3中任一項所述的方法，所述方法包括將所述混合物在70°C至100°C 的溫度加熱1至20小時。
5.權利要求1-4中任一項所述的方法，所述方法包括在添加所述第二氧化劑之後，力口 熱所述混合物。
6.權利要求1-5中任一項所述的方法，所述方法包括使所述方法在無氧環境中進行。
7.權利要求1-6中任一項所述的方法，所述方法包括將所述混合物的含水量保持在3 重量％至6重量％之間。
8.一種用於製備纖維素醚的方法，所述方法包括 將纖維素醚與第一氧化劑接觸以形成混合物；加熱所述混合物；向所述混合物中至少添加第二氧化劑；以及 形成APHA值為1至20的非常淺顏色的纖維素醚。
9.權利要求8所述的方法，所述方法包括在選自如下各項中的時間點進行所述加熱 在所述添加之前、在所述添加之後以及它們的組合。
10.權利要求8-9中任一項所述的方法，所述方法包括將所述纖維素醚與酸和所述第 一氧化劑接觸；以及形成粘度低於約3cP的纖維素醚，所述粘度是在20°C對2重量％水溶 液進行測量得到的。
11.權利要求8-10中任一項所述的方法，所述方法包括在所述加熱之後，中和所述混 合物。
12.一種用於塗布基材的方法，所述方法包括在所述基材上塗敷非常低粘度的纖維素醚的水溶液；以及 在所述基材上形成包含所述非常低粘度的纖維素醚的塗層。
13.權利要求12所述的方法，其中所述水溶液的APHA值為1至20。
14.權利要求12-13中任一項所述的方法，所述方法包括用所述塗層包圍整個基材。
15.權利要求12-14中任一項所述的方法，其中所述水溶液包含至少10重量％的所述 非常低粘度的纖維素醚。
16.一種組合物，所述組合物包含纖維素醚，其中所述纖維素醚的2重量％水溶液在20°C的粘度為1. 2cP至小於2cP。
17.權利要求16所述的組合物，所述組合物包含所述纖維素醚的塗布溶液，所述纖維素醚以所述塗布溶液的至少10重量％的量存在。
18.權利要求16-17中任一項所述的組合物，其中所述水溶液的APHA值為1至100。
19.權利要求16-18中任一項所述的組合物，其中所述纖維素醚為羥丙基甲基纖維素。
20.一種組合物，所述組合物包含纖維素醚，其中所述纖維素醚的2重量％水溶液具有在20°C小於3cP的粘度，並且具有 1至100的APHA值。
21.一種已塗布組合物，所述已塗布組合物包含 基材；和在所述基材上的塗層，所述塗層包含非常低粘度的纖維素醚。
22.權利要求21所述的已塗布組合物，其中所述塗層包含至少10重量％的所述非常低 粘度的纖維素醚。
23.權利要求21-22中任一項所述的已塗布組合物，其中所述非常低粘度的纖維素醚 是非常淺顏色的纖維素醚。
24.權利要求21-23中任一項所述的已塗布組合物，其中所述塗層包圍整個基材。
25.權利要求21-24中任一項所述的已塗布組合物，其中所述塗層具有選自如下各項 中的性質透明、澄清、無色、不渾濁以及它們的組合。
26.權利要求21-25中任一項所述的已塗布組合物，其中所述塗層以所述基材的1重 量％至20重量％的量存在。
27.權利要求21-26中任一項所述的已塗布組合物，其中所述塗層是單層。
全文摘要
本公開涉及製備具有很少或不褪色的非常低粘度的纖維素醚的方法，以及由該方法製備的纖維素醚產品。所述方法包括將纖維素醚接觸氧化劑和酸以形成混合物。然後，將混合物加熱和中和。所述方法包括向混合物中添加第二氧化劑以及形成粘度為1.2cP至小於2cP的非常低粘度的纖維素醚。該非常低粘度的醚還可以具有1至100的APHA色值。
文檔編號C08L1/26GK101855247SQ200880115113
公開日2010年10月6日 申請日期2008年11月5日 優先權日2007年11月9日
發明者查爾斯·B·馬隆 申請人:聯合碳化化學品及塑料技術公司