[发明专利]一种利用木质素磺酸盐制备的纳米胶束及其制备方法

说明书

本发明提供了一种利用木质素磺酸盐制备的纳米胶束及其制备方法，属于纳米胶束制备技术领域。本发明的方法包括以下步骤：(1)采用温和酸催化法对木质素磺酸盐进行解聚，得到解聚产物；(2)将所述解聚产物进行分离，对分离所得解聚液进行水洗和干燥，得到水不溶物；(3)将所述水不溶物溶解到有机溶剂中，然后加入水，得到纳米胶束；所述水的加入量为有机溶剂体积的20～100倍。本发明通过温和酸催化法解聚木质素磺酸盐，获得除去磺酸盐基团且分子量大幅减小的木质素解聚产物，采用自组装方法制备了木质素磺酸盐解聚产物的纳米胶束，通过控制水的加入量使得到的纳米胶束具有较好的耐酸碱盐的能力，且具有较好的储存稳定性。

技术领域

本发明涉及纳米胶束制备技术领域，尤其涉及一种利用木质素磺酸盐制备的纳米胶束及其制备方法。

背景技术

木质素是继纤维素之后世界上最丰富的可再生和生物降解的自然资源。它是一种由苯基丙烷单元通过酯键和碳-碳键连接形成的无定形聚合物。木质素作为制浆造纸剩余物，每年全世界的产量有7000万吨，95％的都用作燃料或随纸浆黑液排出，仅有5％被用于生产高附加值产品，主要包括添加剂、分散剂、胶黏剂和表面活性剂。纳米木质素的开发可提供一条木质素基产品高附加值利用的新途径。相比微米及更大级别的木质素颗粒，纳米木质素颗粒拥有更大的比表面积。当和不同聚合物混合时，纳米颗粒能与聚合物基质密切相互作用，均匀分布在聚合物基质中。这些木质素纳米颗粒能提高复合材料的力学性能、热稳定性能和阻隔性能。此外，已有研究表明，纳米木质素具有抗菌和无细胞毒性的特点，使其能作为潜在无机纳米粒子的替代产品，应用于组织工程和再生医学领域。纳米木质素的常用制备方法，从广义上来说分为两大类：“自下而上法”和“自上而下法”。“自下而上法”是指从底部开始进行构造的方法，通过原子、分子和团簇逐步堆积形成纳米级材料。而“自上而下法”则是通过常规的研磨、粉碎等方法得到纳米级材料。按照反应类型，纳米木质素的制备大致可以分为物理法、化学法和综合法。物理法包括：溅射法、等离子加热法、蒸发-冷凝法和球磨法等等；化学法包括：溶胶-凝胶法、沉淀法、水热法、自组装法和化学气相法等等；综合法则包括：超临界流体技术和超声沉淀法。其中最常用的制备方法为溶胶-凝胶法、超临界法和自组装法。具有两亲结构的木质素，易在选择性溶剂中形成纳米胶束，所以常用自组装法来制备纳米级木质素。自组装法是通过木质素自身所含有的羟基、羧基等亲水基团和苯环等疏水基团，形成胶体球。通常先将木质素完全溶解于有机溶液中，再将水缓慢滴加到有机溶液中，使自身所含的疏水分子慢慢自组装形成纳米胶体球。自组装技术简单、易操作，不需要复杂、特殊的装置，且以水为溶剂较为环保。形成溶液中木质素纳米颗粒分布均匀且所需实验器材、原料简单价廉，更适用于实验室操作。

然而现今采用该方法制备的木质素纳米胶束，都要求木质素具有两亲性的结构，因此其原料大多为碱木质素、牛皮纸木质素等具有两亲性或疏水性强的木质素。木质素磺酸盐作为木质素中含量较大的一种，由于其含有大量磺酸基团，具有很强的亲水性，几乎没有应用于形成纳米胶束的报道。

发明内容

本发明的目的在于提供一种利用木质素磺酸盐制备的纳米胶束及其制备方法，本发明通过温和酸催化法解聚木质素磺酸盐，获得除去磺酸盐基团且分子量大幅减小的木质素解聚产物，然后采用自组装方法制备了木质素磺酸盐解聚产物的纳米胶束，具有较好的耐酸碱盐的能力，且具有较好的储存稳定性，为木质素磺酸盐的高值化应用拓宽了思路。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种利用木质素磺酸盐制备纳米胶束的方法，包括以下步骤：

(1)采用温和酸催化法对木质素磺酸盐进行解聚，得到解聚产物；

(2)将所述解聚产物进行分离，对分离所得解聚液进行水洗和干燥，得到水不溶物；

(3)将所述水不溶物溶解到有机溶剂中，然后加入水，得到纳米胶束；

所述水的加入量为有机溶剂体积的20～100倍。