具有纤维素纳米颗粒的高内相乳液泡沫制造技术

本发明专利技术公开具有纤维素纳米颗粒的高内相乳液(HIPE)泡沫。HIPE是通过使高内相乳液聚合而形成的，所述高内相乳液包含：a)油相，所述油相包含i)单体；ii)交联剂；iii)乳化剂；iv)纤维素纳米颗粒；以及b)水相。所述高内相乳液泡沫可表现出介于20KPa和200KPa之间的压缩模量。所述纤维素纳米颗粒可按所述油相的重量计以介于约0.001％和5％之间的量存在。纤维素纳米颗粒可为微纤维化纤维素(MFC)、微晶纤维素(MCC)、纳米晶纤维素(NCC)、纳米纤维素或纳米纤维素或细菌纳米纤维素、纳米纤维化纤维素(NFC)、纤维素纳米纤维、纤维素微纤丝或纤维素的微纤丝、纤维素纳米棒或纤维素的纳米棒、纤维素纳米晶体(CNC)、或它们的组合。水相可包含引发剂。

High internal emulsion foam with cellulose nanoparticles

The invention discloses a high internal phase emulsion (HIPE) foam with cellulose nanoparticles. HIPE is formed by emulsion polymerization of high internal phase, the high internal phase emulsion contains: a) oil phase, the oil phase contains I) monomer, II) crosslinking agent; iii) emulsifier; IV) cellulose nanoparticles; and b) water phase. The high internal emulsion foam shows a compression modulus between 20KPa and 200KPa. The cellulose nanoparticles can exist in amounts between about 0.001% and 5% by weight of the oil phase. Cellulose nanoparticles can be microfibrous cellulose (MFC), microcrystalline cellulose (MCC), Nanocrystalline Cellulose (NCC), nanocellulose or nanocellulose or bacterial nanocellulose, nanofibrous cellulose (NFC), cellulose nanofibers, cellulose microfilaments or cellulose microfilaments, cellulose nanorods or cellulose nanorods, cellulose nanocrystals (CNC), or them. Combination. The aqueous phase may contain an initiator.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有纤维素纳米颗粒的高内相乳液泡沫
本专利申请涉及从具有纤维素纳米颗粒的高内相乳液(HIPE)上模板化的泡沫。
技术介绍
乳液是一种液体在另一种液体中的分散体并且一般呈油包水(或水包油)混合物的形式，水相或水相分散在基本上不能相混的连续油相内(或油相分散在连续水相内)。具有高比率的分散的水相比连续油相的油包水乳液在本领域已知为高内相乳液，也被称为“HIPE”或HIPEs。在相对高的分散的水相比连续油相的比率下，连续油相基本上变成薄膜，从而分开并涂覆内部的分散的水相的小滴样结构。在一个实施方案中，油包水HIPE的连续油相包含一种或多种可聚合单体。这些单体能够聚合，从而形成多孔结构例如泡沫，该多孔结构具有由分散的水相小滴的尺寸分布限定的泡孔尺寸分布。单体聚合由引发剂的激活开始，并且在固化过程期间继续。所述固化过程通常是在泡沫成形过程结束时或接近结束时；之后制备HIPE泡沫用于其未来用途。当前HIPE制剂继续难以加工。因此，有利的是形成具有改善的物理或结构特性(诸如压缩模量)，同时不牺牲其它所期望的特性(诸如总体泡沫的可润湿性和稳定性)的HIPE。因此，需要具有改善的压缩模量和流体摄取的HIPE泡沫。
技术实现思路
本专利技术公开一种高内相乳液泡沫，该高内相乳液泡沫通过使高内相乳液聚合而形成。所述高内相乳液具有a)油相，所述油相包含单体；交联剂；乳化剂；和纤维素纳米颗粒；以及b)水相。本专利技术公开一种高内相乳液泡沫，该高内相乳液泡沫通过使高内相乳液聚合而形成。所述高内相乳液具有a)油相，所述油相包含单体；交联剂；和乳化剂；以及b)水相，该水相具有纤维素纳米颗粒。附图说明图1为示出压缩模量的表。图2为不含纤维素纳米颗粒的HIPE泡沫的SEM。图3为本专利技术的实施方案的SEM。图4为本专利技术的实施方案的SEM。图5为示出各种样品的水摄取的图。具体实施方式本专利技术涉及掺入纤维素纳米颗粒的聚高内相乳液(HIPE)泡沫。本专利技术的HIPE包含水相和含单体的油相。HIPE可在分批系统中或使用连续方法制备，例如通过具有沉积在带(诸如环形带)上的HIPE。在带上时，使HIPE移动到加热区，单体在此处聚合形成HIPE泡沫。高内相乳液(HIPE)包括两相，一个相是富油相(大于50％油)且另一个相为富水相(大于50％水)。HIPE可为创建聚HIPE泡沫的水包油乳液或油包水乳液。如本文所用，聚HIPE泡沫是指制备的高内相乳液，其中连续相包含一种或多种单体物质，并且引发聚合反应，产生新型的高度多孔的材料，如在AdvancesofPolymerScience，第126卷，1996年第190页中所发现的HighInternalPhaseEmulsion(HIPEs)–Structure,Properties,andUseinPolymerPreparation中所描述。油相包含单体和乳化剂，所述单体被聚合以形成HIPE泡沫，并且所述乳化剂帮助使HIPE稳定。HIPE的水相包含水，并且也可包含一种或多种组分，诸如引发剂、光引发剂、或电解质，其中在某些实施方案中，所述一种或多种组分至少部分地水溶性的。油相或水相任一者可包含纤维素纳米颗粒。申请人已发现，纤维素纳米颗粒的使用可影响湿HIPE泡沫压缩模量。具体地，纤维素纳米颗粒的使用可导致压缩模量增加介于1.1倍至25倍之间。换句话讲，湿HIPE泡沫的压缩模量为具有纤维素纳米颗粒的湿HIPE泡沫的压缩模量的分数。例如，具有纤维素纳米颗粒的HIPE泡沫的压缩模量可以为没有纤维素纳米颗粒的HIPE泡沫的压缩模量的多倍(诸如，介于2倍和24倍之间)，诸如例如，1.2倍、1.3倍、1.4倍、1.5倍、1.6倍、1.7倍、1.8倍、1.9倍、2倍、2.1倍、2.2倍、2.3倍、2.4倍、2.5倍、3倍、3.5倍、4倍、4.5倍、5倍、6倍、7倍、8倍、9倍、10倍、11倍、12倍、13倍、14倍、15倍、16倍、17倍、18倍、19倍、20倍、21倍、22倍、23倍、24倍、或25倍相对不具有纤维素纳米颗粒的HIPE。具有纤维素纳米颗粒的HIPE泡沫可表现出介于10KPa和400KPa之间的压缩模量，诸如例如介于20KPa和350KPa之间、介于20KPa和300KPa之间、介于35KPa和250KPa之间，诸如30KPa、36KPa、37KPa、38KPa、39KPa、40KPa、41KPa、42KPa、43KPa、44KPa、45KPa、46KPa、47KPa、48KPa、49KPa、50KPa、60KPa、70KPa、80KPa、90KPa、100KPa、110KPa、120KPa、130KPa、140KPa、150KPa、160KPa、170KPa、180KPa、190KPa、200KPa、210KPa、220KPa、230KPa、240KPa、260KPa、27KPa、280KPa、290KPa、300KPa、310KPa、320KPa、330KPa、340KPa、350KPa、360KPa、370KPa、380KPa、或390KPa。此外，当添加到HIPE时，纤维素纳米颗粒导致HIPE泡沫的可润湿性增加。可润湿性可通过流体摄取来测量，所述流体摄取可使用沃什伯恩系数进行分类。使用纤维素纳米颗粒可导致具有25mm直径15mm厚的圆盘样品的沃什伯恩系数大于1*10^4mg^2/s，诸如介于1*10^4mg^2/s和1*10^6mg^2/s之间，诸如2.35*10^5mg^2/s和3.1*10^4mg^2/s之间的增加。油相也可包括一种或多种光引发剂。单体组分可按油相的重量计以约80％至约99％，并且在某些实施方案中约85％至约95％的量存在。可溶于油相并且适于形成稳定的油包水乳液的乳化剂组分可按油相的重量计以约0.1％至约20％的量存在于油相中。乳液可在约10℃至约130℃并且在某些实施方案中约50℃至约100℃的乳化温度下形成。一般来讲，单体将包含按油相的重量计约20％至约97％的至少一种基本上水不溶性的单官能的丙烯酸烷基酯或甲基丙烯酸烷基酯。例如，这种类型的单体可包括C4-C18丙烯酸烷基酯和C2-C18甲基丙烯酸烷基酯，诸如丙烯酸乙基己酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸己酯、丙烯酸辛酯、丙烯酸壬酯、丙烯酸癸酯、丙烯酸异癸酯、丙烯酸十四烷基酯、丙烯酸苄基酯、丙烯酸壬基苯酯、甲基丙烯酸己酯、甲基丙烯酸2-乙基己酯、甲基丙烯酸辛酯、甲基丙烯酸壬酯、甲基丙烯酸癸酯、甲基丙烯酸异癸酯、甲基丙烯酸十二烷基酯、甲基丙烯酸十四烷基酯、和甲基丙烯酸十八烷基酯。油相也可包含按所述油相的重量计约2％至约40％并且在某些实施方案中约10％至约30％的基本上水不溶性的多官能的交联丙烯酸烷基酯或甲基丙烯酸烷基酯。添加这种交联共聚单体或交联剂以向所得HIPE泡沫赋予强度和弹性。这种类型交联单体的示例包括含有两种或更多种活化丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯基团、或它们的组合的单体。这个组的非限制性示例包括1,6-己二醇二丙烯酸酯、1,4-丁二醇二甲基丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、1,12-十二烷基二甲基丙烯酸酯、1,14-十四烷二醇二甲基丙烯酸酯、乙二醇二(基丙烯酸酯、新戊二醇二丙烯酸酯(2,2-二甲基丙二醇二丙烯酸酯本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高内相乳液泡沫，所述高内相乳液泡沫通过使高内相乳液聚合而形成，所述高内相乳液包含：a)油相，所述油相包含i)单体；ii)交联剂；iii)乳化剂；iv)纤维素纳米颗粒；以及b)水相。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.03.21 US 62/311,0921.一种高内相乳液泡沫，所述高内相乳液泡沫通过使高内相乳液聚合而形成，所述高内相乳液包含：a)油相，所述油相包含i)单体；ii)交联剂；iii)乳化剂；iv)纤维素纳米颗粒；以及b)水相。2.根据权利要求1所述的高内相乳液泡沫，其中所述高内相乳液泡沫为聚HIPE泡沫。3.根据权利要求1或2中任一项所述的高内相乳液泡沫，其中所述高内相乳液泡沫具有介于20KPa和400KPa之间的压缩模量。4.根据权利要求1至3中任一项所述的高内相乳液泡沫，其中所述纤维素纳米颗粒按所述油相的重量计以介于约0.001％和5％之间的量存在。5.根据权利要求1至4中任一项所述的高内相乳液泡沫，其中所述纤维素纳米颗粒为以下中的至少一者：微纤维化纤维素(MFC)、微晶纤维素(MCC)、纳米晶纤维素(NCC)、纳米纤维素或纳米纤维素或细菌纳米纤维素、纳米纤维化纤维素(NFC)、纤维素纳米纤维、纤维素微纤丝或纤维素的微纤丝、纤维素纳米棒或纤维素的纳米棒、纤维素纳米晶体(CNC)、或它们的组合。6.根据权利要求1至5中任一项所述的高内相乳液泡沫，其中所述水相包含引发剂。7.根据权利要求1至6中任一项所述的高内相乳液泡沫，其中所述纤维素纳米颗粒在插入所述油相或水相之前通过表面改性进行改...

【专利技术属性】
技术研发人员：SJ罗万，DL费克，V卡里姆克哈尼，I马纳斯兹洛克左尔，B赵，小瓦德M胡巴德，MJ温格特，SR默里甘，
申请(专利权)人：宝洁公司，凯斯西储大学，
类型：发明
国别省市：美国,US