一种利用丝光化的纳米纤维素晶体制备Pickering乳液的方法技术

本发明专利技术公开了一种利用丝光化的纳米纤维素晶体制备Pickering乳液的方法。该方法将纤维素原材料经丝光化处理，冷冻干燥后使用硫酸水解，经离心洗涤，透析后得到丝光化处理的纳米纤维素晶体。丝光化的纳米纤维素晶体作为固体颗粒乳化剂，与油相混合后，经乳化即得Pickering乳液。纳米纤维素晶体颗粒稳定地存在于油水界面，形成界面膜，阻止液体的絮聚，保持乳液的稳定。乳液中油水比为1:10‑4:6，纳米纤维素晶体的用量为0.001%‑2.0%。所制备乳液的粒径D（4,3）为5‑60um，离心稳定性较好，4000g离心力下，乳液分层但并不破乳；此外，未经离心处理的样品室温下存放6月未出现破乳。

【技术实现步骤摘要】
一种利用丝光化的纳米纤维素晶体制备Pickering乳液的方法
本专利技术涉及Pickering乳液与生物质
，具体涉及一种利用丝光化的纳米纤维素晶体制备Pickering乳液的方法。
技术介绍
传统的乳液是使用两亲性的表面活性剂通过降低两相的界面张力，达到将一种液体均匀的分散于另一种并不相容的液体中所形成的分散体系。Pickering乳液是指使用胶体颗粒代替传统的乳化剂所稳定的乳液。与传统乳化剂相比，它是通过胶体颗粒不可逆的吸附在两相界面上，在界面形成界面膜，或者同时胶体颗粒在分散相中形成的三维网络结构，从而阻止分散相液滴的絮聚，达到稳定乳液的效果。相比于传统的乳液，Pickering乳液具有稳定剂用量少，对人体毒性作用小，环境污染负荷低，乳液具有很好的稳定性等优点。因此其在化妆品、医药、多相催化及食品等领域已有广泛的应用。目前，相对研究较多的还是使用无机颗粒来制备Pickering乳液。由于生物质材料的来源广泛，可再生，同时具有良好的生物相容性，因此近年来利用生物质来源的颗粒稳定Pickering乳液逐渐开始引起研究者的兴趣。纤维素作为一种丰富的天然可再生资源，其应用十分广泛，同时表面含有大量的羟基活性基团，能够对其表面进行化学修饰，因此，逐步引起研究者的兴趣。纳米纤维素是一种新型高分子材料，具有巨大的潜在应用价值，其超细的纳米结构使得纳米纤维素的性质与普通纤维素存在很大差异。纳米纤维素有密度低，比表面积大，吸附能力强，化学反应活性高，生物适应性强等优点。纳米纤维素独特的结构和优异的性能，使其制备与应用一直都是国内外研究的热点。纳米纤维素晶体作为稳定Pickering乳液的颗粒稳定剂，其乳化性能主要依赖于纳米纤维素晶体的形貌和表面润湿性。通过丝光化处理改变纳米纤维晶体的晶体结构，从而改变纳米纤维素晶体的形貌和颗粒润湿性。从而增强其乳化性能。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种使用丝光化的纳米素晶体制备Pickering乳液的方法。本专利技术采用以下技术方案实现。一种利用丝光化的纳米纤维素晶体制备Pickering乳液的方法，包括以下步骤：将纤维素原材料经丝光化处理，冷冻干燥后使用硫酸水解，经离心洗涤，透析后得到丝光化的纳米纤维素晶体；然后将丝光化的纳米纤维素晶体作为固体颗粒乳化剂，与油相混合后，经乳化即得Pickering乳液。优选的，所述纤维素原材料为脱脂棉、棉短绒、溶解浆、商品MCC以及从生物质材料中提取的多种纤维素原材料等中的一种或多种。优选的，所述丝光化处理的工艺为：将纤维素原材料浸泡在NaOH溶液中反应，然后用水离心洗涤至中性；所述NaOH溶液的浓度为16-19wt％，反应的温度为25-26℃，反应的时间为1.5h-1d。进一步优选的，所述NaOH溶液的浓度为18.5wt％，反应的温度为25℃，反应的时间为1.5h。优选的，所述硫酸水解纤维素的工艺为：将冷冻干燥后的纤维素中加入硫酸水解，然后加入水结束水解反应，再静置沉淀，将下层液体反复进行离心洗涤，洗涤液为水，直至离心上层出现蓝色胶体，即得丝光化的纳米纤维晶体悬浮液。进一步优选的，所述纤维素原材料质量与硫酸体积之比为1g:8mL-1g:12mL，硫酸的质量浓度为63-65％，水解反应的温度为40-45℃，水解反应的时间25-40min。优选的，所述的油相为室温下处于液态，且不溶于水的油相物质。包括极性油、非极性油等，例如二氯甲烷、三氯乙烯、甲苯、正十六烷、液体石蜡白色矿物油等中的一种或几种。优选的，制备Pickering乳液过程中，油水比为1:10-4:6，纳米纤维素晶体的用量为0.001wt％-2.0wt％。优选的，所述乳化的方式为采用均质机处理、超声处理或者两者相结合的方法。进一步优选的，所述均质机处理过程中，均质机的转速为3000-7000rpm，均质的时间为0.5-5min。进一步优选的，所述超声处理的温度控制在15-30℃，超声时间9-5min，超声间歇与工作时间为2s/3s，超声功率为10-30kw/ml。与现有技术相比，本专利技术具有如下优点：1、本专利技术利用丝光化的纳米纤维素晶体作为固体颗粒乳化剂，制备Pickering乳液。纳米纤维素晶体不可逆的吸附在油水界面上，形成界面膜，阻止分散相颗粒的絮聚。2、本专利技术利用丝光化的纳米纤维素晶体作为固体颗粒乳化剂，制备Pickering乳液。为Pickering乳液的乳化提供了一种新的生物质来源的颗粒乳化剂。3、本发所制备的乳液的粒径D[4.3]为5-60um，离心稳定性较好，4000g离心力下，乳液分层但并不破乳；室温下存放6月未出现破乳。4、本专利技术制备的Pickering乳液具有天然无毒的性质，纳米纤维素晶体作为稳定剂具有用量少，不产生泡沫，环境污染小，生物可降解和生物相容性好等优点，可以应用于食品、药品、化妆品、医药等领域。附图说明图1a是实施例5制备的丝光化处理的纳米纤维素晶体的AFM图。图1b是实施例5制备的丝光化处理的纳米纤维素晶体的TEM图。图2是实施例5使用丝光化处理的纳米纤维素晶体稳定的Pickering乳液在显微镜下的乳液颗粒图。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术的具体实施做进一步详细阐述，但本专利技术的实施方式不限于此。实施例1：将商品MCC浸泡在浓度为16wt％的NaOH溶液中，反应温度为25℃，反应时间为1.5h。处理后使用蒸馏水反复离心洗涤至中性，冷冻干燥后用63wt％硫酸水解。纤维素材料质量与硫酸体积之比为1g:8mL，温度为40℃，反应时间25min，以添加十倍硫酸用量的蒸馏水结束水解反应。所得体系静置沉淀，将下层液体使用蒸馏水反复进行离心洗涤，直至离心上层液呈现出蓝色，收集上层蓝色液体，置于截留分子量为14000的透析袋中进行透析，透析使用的介质为蒸馏水，直至为中性。然后将正十六烷以油相:水相体积比为1:9的比例添加到调浓后的纳米纤维素晶体的悬浮液中，纳米纤维素的用量为0.001wt％，使用超声的方式进行乳化，超声时间30s，温度15℃，超声工作与间歇时间为2s/3s，振幅40％，超声功率为10kw/ml。所得乳液为水包油型的Pickering乳液，4000g离心强度处理不会出现破乳现象。此外，未经离心处理的样品室温下存放6个月未出现破乳现象。实施例2：将商品溶解浆浸泡在浓度为19wt％的NaOH溶液中，反应温度为26℃，反应时间为1d。处理后使用蒸馏水反复离心洗涤至中性，冷冻干燥后用65wt％硫酸水解。纤维素材料质量与硫酸体积之比为1g:12mL，温度为45℃，反应时间40min，以添加十倍硫酸用量的蒸馏水结束水解反应。所得体系静置沉淀，将下层液体使用蒸馏水反复进行离心洗涤，直至离心上层液呈现出现蓝色，收集上层蓝色液体，置于截留分子量为14000的透析袋中进行透析，透析使用的介质为蒸馏水，直至为中性。然后将液态石蜡以油相：水相体积比4:6的比例添加到调浓后的纳米纤维素晶体的悬浮液中，纳米纤维素的用量为2.0wt％，使用超声的方式进行乳化，超声时间3.5min，温度30℃，超声工作与间歇时间为2s/3s，振幅40％，超声功率为30kw/ml。所得乳液为包油型的Pickering乳液，4000g离心强度处理不会出现破乳现象；此外，未经离心处理的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种利用丝光化的纳米纤维素晶体制备Pickering乳液的方法，其特征在于，包括以下步骤：将纤维素原材料经丝光化处理，冷冻干燥后使用硫酸水解，经离心洗涤，透析后得到丝光化的纳米纤维素晶体；然后将丝光化的纳米纤维素晶体作为固体颗粒乳化剂，与油相混合后，经乳化即得Pickering乳液。

【技术特征摘要】
1.一种利用丝光化的纳米纤维素晶体制备Pickering乳液的方法，其特征在于，包括以下步骤：将纤维素原材料经丝光化处理，冷冻干燥后使用硫酸水解，经离心洗涤，透析后得到丝光化的纳米纤维素晶体；然后将丝光化的纳米纤维素晶体作为固体颗粒乳化剂，与油相混合后，经乳化即得Pickering乳液。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述纤维素原材料为脱脂棉、棉短绒、溶解浆、商品MCC以及从生物质材料中提取的多种纤维素原材料中的一种或多种。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述丝光化处理的工艺为：将纤维素原材料浸泡在NaOH溶液中反应，然后用水离心洗涤至中性；所述NaOH溶液的浓度为18-19wt％，反应的温度为24-26℃，反应的时间为1.5h-1d。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述硫酸水解纤维素的工艺为：向冷冻干燥后的纤维素中加入硫酸水解，然后加入水结束水解反应，再静置沉淀，将下层液体反复进行离心洗涤，洗涤液为水，直至离心上层出现蓝色胶体，即得丝光化的纳米纤维晶体悬浮...

【专利技术属性】
技术研发人员：李军，李霞，焦东，莫立焕，龚杰，匡奕山，张希，郭莎莎，
申请(专利权)人：华南理工大学，广州造纸股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44