CN106750375A - 利用改性纳米纤维素制备Pickering乳液的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开的利用改性纳米纤维素制备Pickering乳液的方法，具体按照以下步骤实施：步骤1、取两亲性嵌段共聚物改性的纳米纤维素并将其研磨成粉末，得到两亲性嵌段共聚物改性的纳米纤维素粉末；步骤2、将经步骤1得到的两亲性嵌段共聚物改性的纳米纤维素粉末分散于去离子水中形成改性纳米纤维素分散液；步骤3、称取油性溶剂添加到经步骤2得到的改性纳米纤维素分散液中，混合乳化后形成稳定的Pickering乳液。本发明利用改性纳米纤维素制备Pickering乳液的方法，具有CNC用量少及应用成本低的特点。
Description
技术领域
本发明属于材料制备方法技术领域，具体涉及一种利用改性纳米纤维素制备Pickering乳液的方法。
背景技术
Pickering乳液是指采用固体颗粒取代传统表面活性剂稳定的乳液，Pickering乳液的性质与颗粒表面润湿性有很大的关系，过于亲水、过于疏水都不能形成Pickering乳液。与传统表面活性剂稳定的乳状液相比，Pickering乳液具有其自身的优势：1)能显著降低乳化剂的用量，节约成本；2)对人体的毒害作用远小于表面活性剂；3)对环境友好；4)不易受到外界环境因素的影响，乳液稳定性强。因此在化妆品、食品加工、生物医药及环境保护等领域均有重要的应用前景。
目前，常用的是无机固体颗粒大多以无机纳米粒子为主，但无机纳米粒子的使用不仅会造成严重的堆积问题，还对人体和环境都有很大的影响。为了解决这一问题，有机天然纳米颗粒作为Pickering稳定剂越来越受到研究者们的关注，其中，淀粉、甲壳素、壳聚糖和纳米纤维素等天然多糖的纳米粒子是目前研究的方向。
纳米纤维素(CNC)除了具有天然纤维素的基本结构和性能，如：生物降解性、可持续再生性外，还兼具纳米粒子的优良性能，如：高纯度、较大的表面积、较高的杨氏模量、高结晶度及高透明性。将纳米纤维素作为增强相，可广泛应用于复合材料领域，能改善材料的力学、光学、热学及电学性能，现已成为一个热点研究领域。然而由于CNC表面具有大量的羟基，亲水性极强，用做Pickering乳液稳定剂时，不能有效的稳定乳液，因此需要对其进行表面改性，使其具有一定的疏水性。
发明内容
本发明的目的在于提供一种利用改性纳米纤维素制备Pickering乳液的方法，先通过RAFT聚合法合成两亲性嵌段共聚物并将其接枝改性纳米纤维素使其具有两亲性，再以改性后的纳米纤维素作为Pickering稳定剂制备Pickering乳液，制备出的Pickering乳液具有CNC用量少及应用成本低的特点。
本发明所采用的技术方案是，利用改性纳米纤维素制备Pickering乳液的方法，具体按照以下步骤实施：
步骤1、取两亲性嵌段共聚物改性的纳米纤维素(MCNC)并将其研磨成粉末，得到两亲性嵌段共聚物改性的纳米纤维素粉末；
步骤2、将经步骤1得到的两亲性嵌段共聚物改性的纳米纤维素粉末分散于去离子水中形成改性纳米纤维素分散液；
步骤3、称取油性溶剂添加到经步骤2得到的改性纳米纤维素分散液中，混合乳化后形成稳定的Pickering乳液。
本发明的特点还在于：
在步骤1中：
两亲性嵌段共聚物中的亲水性嵌段为聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸或聚N，N-二甲氨基乙酯；疏水性嵌段为聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯酸丁酯、聚丙烯酸六氟丁酯或聚甲基丙烯酸六氟丁酯。
步骤2具体按照以下步骤实施：
步骤2.1、按质量比为1：25～1000分别称取经步骤1得到的两亲性嵌段共聚物改性的纳米纤维素粉末和去离子水；
步骤2.2、将步骤2.1中称取的两亲性嵌段共聚物改性的纳米纤维素粉末和去离子水混合，形成混合液；
步骤2.3、将经步骤2.2得到的混合液置于功率为20％～50％的超声波细胞粉碎机中分散，得到颜色呈淡黄色的改性纳米纤维素分散液。
步骤2.3中分散时间为：5min～20min。
步骤3具体按照以下步骤实施：
步骤3.1、称取油性溶剂添加到经步骤2得到的改性纳米纤维素分散液中，其中油性溶剂与改性纳米纤维素分散液的体积比为1：1～9，形成混合物；
步骤3.2、将经步骤3.1得到的混合物置于功率为20％～50％的超声波细胞粉碎机中混合乳化，得到稳定的Pickering乳液。
改性纳米纤维素分散液的pH值范围为1～10。
油性溶剂具体为液体石蜡、正庚烷、甲苯、食用油、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯或三氯甲烷。
本发明的有益效果在于：
(1)本发明利用改性纳米纤维素制备Pickering乳液的方法，先通过RAFT聚合法合成两亲性嵌段共聚物并将其接枝改性纳米纤维素使其具有两亲性，再以改性后的纳米纤维素作为Pickering稳定剂制备出Pickering乳液；在制备过程中：Pickering乳液具有CNC用量少及应用成本低的特点。
(2)在本发明利用改性纳米纤维素制备Pickering乳液的方法中，改性后的纳米纤维素(简称MCNC)在保持其原有的高纯度、较大的表面积、较高的杨氏模量、高结晶度及高透明性等性能的同时，又具有两亲性，可以作为Pickering稳定剂制备Pickering乳液。
(3)本发明利用改性纳米纤维素制备Pickering乳液的方法，避免了无机纳米粒子对人体和环境带来的不良影响。
附图说明
图1是本发明利用改性纳米纤维素制备Pickering乳液的方法制备出的改性纳米纤维素Pickering乳液的光学显微镜照片。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
本发明利用改性纳米纤维素制备Pickering乳液的方法，具体按照以下步骤实施：
步骤1、取两亲性嵌段共聚物改性的纳米纤维素(MCNC)并将其研磨成粉末，得到两亲性嵌段共聚物改性的纳米纤维素粉末；
其中，两亲性嵌段共聚物中的亲水性嵌段为聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸或聚N，N-二甲氨基乙酯；疏水性嵌段为聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯酸丁酯、聚丙烯酸六氟丁酯或聚甲基丙烯酸六氟丁酯；
步骤2、将经步骤1得到的两亲性嵌段共聚物改性的纳米纤维素粉末分散于去离子水中形成改性纳米纤维素分散液，具体按照以下步骤实施：
步骤2.1、按质量比为1：25～1000分别称取经步骤1得到的两亲性嵌段共聚物改性的纳米纤维素粉末和去离子水；
步骤2.2、将步骤2.1中称取的两亲性嵌段共聚物改性的纳米纤维素粉末和去离子水混合，形成混合液；
步骤2.3、将经步骤2.2得到的混合液置于功率为20％～50％的超声波细胞粉碎机中分散5min～20min，得到颜色呈淡黄色的改性纳米纤维素分散液。
步骤3、称取油性溶剂添加到经步骤2得到的改性纳米纤维素分散液中，混合乳化后形成稳定的Pickering乳液，具体按照以下步骤实施：
步骤3.1、称取油性溶剂添加到经步骤2得到的改性纳米纤维素分散液中，其中油性溶剂与改性纳米纤维素分散液的体积比为1：1～9，形成混合物；
其中，改性纳米纤维素分散液的pH值范围为1～10；
油性溶剂在乳液制备所处温度下呈液态，且不溶于水的油相物质；油性溶剂具体为液体石蜡、正庚烷、甲苯、食用油、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯或三氯甲烷。
步骤3.2、将经步骤3.1得到的混合物置于功率为20％～50％的超声波细胞粉碎机中混合乳化，得到稳定的Pickering乳液。
实施例1
取两亲性嵌段共聚物改性的纳米纤维素(MCNC)并将其研磨成粉末，得到两亲性嵌段共聚物改性的纳米纤维素粉末；
按质量比为1：1000分别称取两亲性嵌段共聚物改性的纳米纤维素粉末和去离子水；将称取的两亲性嵌段共聚物改性的纳米纤维素粉末和去离子水混合，形成混合液；将混合液置于功率为20％的超声波细胞粉碎机中分散5min，得到颜色呈淡黄色的改性纳米纤维素分散液；
称取液体石蜡添加到改性纳米纤维素分散液中，其中液体石蜡与改性纳米纤维素分散液的体积比为1：9，形成混合物；其中，改性纳米纤维素分散液的pH值范围为1；将得到的混合物置于功率为20％的超声波细胞粉碎机中混合乳化，得到稳定的Pickering乳液。
实施例2
取两亲性嵌段共聚物改性的纳米纤维素(MCNC)并将其研磨成粉末，得到两亲性嵌段共聚物改性的纳米纤维素粉末；
按质量比为1：100分别称取两亲性嵌段共聚物改性的纳米纤维素粉末和去离子水；将称取的两亲性嵌段共聚物改性的纳米纤维素粉末和去离子水混合，形成混合液；将混合液置于功率为30％的超声波细胞粉碎机中分散10min，得到颜色呈淡黄色的改性纳米纤维素分散液；
称取正庚烷添加到改性纳米纤维素分散液中，其中正庚烷与改性纳米纤维素分散液的体积比为1：7，形成混合物；其中，改性纳米纤维素分散液的pH值范围为7；将得到的混合物置于功率为30％的超声波细胞粉碎机中混合乳化，得到稳定的Pickering乳液。
实施例3
取两亲性嵌段共聚物改性的纳米纤维素(MCNC)并将其研磨成粉末，得到两亲性嵌段共聚物改性的纳米纤维素粉末；
按质量比为1：25分别称取两亲性嵌段共聚物改性的纳米纤维素粉末和去离子水；将称取的两亲性嵌段共聚物改性的纳米纤维素粉末和去离子水混合，形成混合液；将混合液置于功率为30％的超声波细胞粉碎机中分散20min，得到颜色呈淡黄色的改性纳米纤维素分散液；
称取甲基丙烯酸甲酯添加到改性纳米纤维素分散液中，其中甲基丙烯酸甲酯与改性纳米纤维素分散液的体积比为1：1，形成混合物；其中，改性纳米纤维素分散液的pH值范围为9；将得到的混合物置于功率为40％的超声波细胞粉碎机中混合乳化，得到稳定的Pickering乳液。
本发明利用改性纳米纤维素制备Pickering乳液的方法，先通过RAFT聚合法合成两亲性嵌段共聚物并将其接枝改性纳米纤维素使其具有两亲性，再以改性后的纳米纤维素作为Pickering稳定剂制备Pickering乳液，如图1所示，制备出的乳液液滴直径为10μm～50μm。本发明利用改性纳米纤维素制备Pickering乳液的方法，具有CNC用量少及应用成本低的特点，
本发明利用改性纳米纤维素制备Pickering乳液的方法，属于新材料与生物技术领域，所制得的乳液在室温下存放3个月未出现明显的破乳现象。
Claims (7)
1.利用改性纳米纤维素制备Pickering乳液的方法，其特征在于，具体按照以下步骤实施：
步骤1、取两亲性嵌段共聚物改性的纳米纤维素(MCNC)并将其研磨成粉末，得到两亲性嵌段共聚物改性的纳米纤维素粉末；
步骤2、将经步骤1得到的两亲性嵌段共聚物改性的纳米纤维素粉末分散于去离子水中形成改性纳米纤维素分散液；
步骤3、称取油性溶剂添加到经步骤2得到的改性纳米纤维素分散液中，混合乳化后形成稳定的Pickering乳液。
2.根据权利要求1所述的利用改性纳米纤维素制备Pickering乳液的方法，其特征在于，在所述步骤1中：
两亲性嵌段共聚物中的亲水性嵌段为聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸或聚N，N-二甲氨基乙酯；疏水性嵌段为聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯酸丁酯、聚丙烯酸六氟丁酯或聚甲基丙烯酸六氟丁酯。
3.根据权利要求1所述的利用改性纳米纤维素制备Pickering乳液的方法，其特征在于，所述步骤2具体按照以下步骤实施：
步骤2.1、按质量比为1：25～1000分别称取经步骤1得到的两亲性嵌段共聚物改性的纳米纤维素粉末和去离子水；
步骤2.2、将步骤2.1中称取的两亲性嵌段共聚物改性的纳米纤维素粉末和去离子水混合，形成混合液；
步骤2.3、将经步骤2.2得到的混合液置于功率为20％～50％的超声波细胞粉碎机中分散，得到颜色呈淡黄色的改性纳米纤维素分散液。
4.根据权利要求3所述的利用改性纳米纤维素制备Pickering乳液的方法，其特征在于，所述步骤2.3中分散时间为：5min～20min。
5.根据权利要求1所述的利用改性纳米纤维素制备Pickering乳液的方法，其特征在于，所述步骤3具体按照以下步骤实施：
步骤3.1、称取油性溶剂添加到经步骤2得到的改性纳米纤维素分散液中，其中油性溶剂与改性纳米纤维素分散液的体积比为1：1～9，形成混合物；
步骤3.2、将经步骤3.1得到的混合物置于功率为20％～50％的超声波细胞粉碎机中混合乳化，得到稳定的Pickering乳液。
6.根据权利要求1或5所述的利用改性纳米纤维素制备Pickering乳液的方法，其特征在于，所述改性纳米纤维素分散液的pH值范围为1～10。
7.根据权利要求1或5所述的利用改性纳米纤维素制备Pickering乳液的方法，其特征在于，所述油性溶剂具体为液体石蜡、正庚烷、甲苯、食用油、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯或三氯甲烷。
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