一种木质素-十二烷基硫酸钠复合纳米粒子及其制备方法与应用技术

本发明专利技术公开了一种木质素‑十二烷基硫酸钠复合纳米粒子及其制备方法与应用，将木质素用无机碱的水溶液溶解，然后与十二烷基硫酸钠的水溶液分别同时泵入微反应装置中的第一微混合器中进行混合，混合后进入微反应器中于室温下反应，反应产物与盐酸水溶液分别同时泵入微反应装置中的第二微混合器中进行混合，使反应产物为酸性，然后用离子交换树脂除去无机盐和游离的十二烷基硫酸钠，经离心，洗涤后干燥，最后于500～650℃下焙烧2～3h即得。本发明专利技术方法采用微反应装置制备复合纳米粒子，反应时间短，能够方便地通过改变工艺条件有目的地对反应过程实现精确控制，制备得到的复合纳米粒子具有明显的稳定Pickering乳液的效果，是良好的乳化剂。

A Lignin-Sodium Dodecyl Sulfate Composite Nanoparticle and Its Preparation Method and Application

【技术实现步骤摘要】
一种木质素-十二烷基硫酸钠复合纳米粒子及其制备方法与应用
本专利技术属于纳米颗粒的制备领域，特别是涉及一种采用微反应器运用酸沉淀法制备木质素-十二烷基硫酸钠复合纳米粒子的方法及其应用。
技术介绍
木质素是地球上最丰富的芳香天然聚合物。然而，由于木质素结构非常复杂，分子量分布极广且水溶性差，因此木质素在某些领域中的应用非常有限，例如表面活性剂，着色剂，染料，粘合剂，聚合物添加剂和其它用途。分散在中性或酸性水中的木质素纳米粒子是一种多功能材料，具有许多潜在的应用，如吸附废水中的重金属离子，稳定皮克林乳液，以及强化酚醛泡沫等。因此，木质素纳米粒子的制备是一种实现木质素高效利用的有效途径，近来引起了人们的极大关注。近年来，许多研究人员已经提出了几种木质素纳米粒子的制备方法。溶剂基过程是迄今为止用于制备木质素纳米粒子的最常用方法，主要包括溶剂交换沉淀和喷雾干燥。例如，Lievonen等人提出了一种通过透析制备胶体稳定的木质素纳米粒子的方法；Ago等，通过气溶胶流动反应器制备木质素纳米颗粒；Bian等，通过简单地稀释用过的木质素对甲苯磺酸液来成功制备木质素纳米颗粒。同时，研究人员还通过化学聚合制备了木质素纳米颗粒，如悬浮聚合和微乳液中的交联。此外，Gilca等人。通过超声处理获得木质素纳米粒子。在所报道的木质素纳米粒子制备方法中，需要有毒或有害的有机溶剂，对木质素的化学改性需要严格的操作条件。同时，由于低表面电荷，通过一些报道的方法制备的木质素纳米颗粒在长时间静置后易于聚集。然而，系统中相对高浓度的表面活性剂可能限制木质素微粒的进一步应用。乳液是由两种互不相溶的液相组成的分散体系，其中一相以液滴的形式分散于另一相中。但是，如果只有液滴和连续的液体，体系的界面能很大，液滴会迅速聚并最终使得两相分离。因此要获得稳定的乳液，必须向体系中加入一类物质——乳化剂。传统的乳化剂主要为表面活性剂(如十六烷基三甲基溴化铵、十二烷基苯磺酸钠、辛基酚聚氧乙烯醚等)或具有表面活性的聚合物(如多糖、蛋白质等)。1903年，Ramsden在研究蛋白质分散体系时发现胶体颗粒可以用作乳化剂。随后，在1907年，Pickering对这类固体颗粒稳定的乳液进行了系统性研究，故此类乳液又被称为Pickering乳液，用来稳定乳液的固体颗粒就叫作Pickering乳化剂。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是针对现如今木质素纳米粒子生产过程中的工艺流程复杂、需要有毒溶剂、严格的操作条件、颗粒易团聚、粒径分布不均匀等缺点，提供一种采用微反应器运用酸沉淀法合成木质素-十二烷基硫酸钠复合纳米粒子的方法。为了解决上述技术问题，本专利技术采取的技术方案如下：一种木质素-十二烷基硫酸钠复合纳米粒子的制备方法，包括如下步骤：步骤一：将木质素用无机碱的水溶液溶解，然后与十二烷基硫酸钠的水溶液分别同时泵入微反应装置中的第一微混合器中进行混合，混合后进入微反应器中于室温下反应；步骤二：将步骤一反应产物与盐酸水溶液分别同时泵入微反应装置中的第二微混合器中进行混合，使反应产物为酸性，然后用离子交换树脂除去无机盐和游离的十二烷基硫酸钠；步骤三：将步骤二反应产物离心，洗涤后干燥，然后于500～650℃下焙烧2～3h即得。具体地，步骤一中，所述的木质素为从碱法制浆黑液中回收的碱性木质素，其在无机碱的水溶液中的浓度为0.5～1.5wt％，pH值优选控制在11左右，用无机碱提高木质素在水中的溶解速度。所述的无机碱为氢氧化钠、氢氧化钾、氨水、尿素或六次甲基四铵，无机碱的水溶液浓度为2～5mol/L。所述的十二烷基硫酸钠的水溶液浓度为0.3～0.5wt％。优选地，所述的木质素与十二烷基硫酸钠的反应质量比为2.5～18:1。所述的微反应器为柱状反应器，内径为0.5～5mm，长度为0.5～40m，反应的停留时间为30s-1min；所述的第一微混合器和第二微混合器为Y型、T型、或J型微混合器。步骤二中，所述的盐酸水溶液浓度为1～2mol/L，其与步骤一反应产物混合后pH值在2～3之间。通过加入酸以改变溶液pH使木质素的酚羟基、羧基等质子化、分子骨架收缩从而将十二烷基硫酸钠分子夹固住形成复合颗粒。无需任何有机试剂，纳米化条件温和，操作简单，保留了木质素的各种功能性基团，制备的复合纳米粒子具有非常优异的水分散性能，长期放置后也不会发生聚集和沉降。优选地，所述的离子交换树脂为凝胶型离子交换树脂，粒径为400～600μm，孔径为0.5～5nm。上述方法制备的木质素-十二烷基硫酸钠复合纳米粒子也在本专利技术的保护范围之内。本专利技术要求进一步保护所述的木质素-十二烷基硫酸钠复合纳米粒子作为乳化剂稳定Pickering乳液的应用。有益效果：1、本专利技术方法采用微反应装置制备复合纳米粒子，反应时间短，能够方便地通过改变工艺条件，如时间、pH等参数，有目的的对反应过程实现精确控制；2、本专利技术方法粗产物后处理简单，仅采用酸沉和离子交换树脂除去无机盐和游离的十二烷基硫酸钠，即可得到纳米尺度的木质素-十二烷基硫酸钠复合粒子；3、本专利技术制备得到的木质素-十二烷基硫酸钠复合纳米粒子具有明显的稳定Pickering乳液的效果，是良好的乳化剂。附图说明下面结合附图和具体实施方式对本专利技术做更进一步的具体说明，本专利技术的上述和/或其他方面的优点将会变得更加清楚。图1为本专利技术制备方法的反应流程图；图2为本专利技术木质素-十二烷基硫酸钠复合纳米粒子的形成机理示意图。具体实施方式根据下述实施例，可以更好地理解本专利技术。说明书附图所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本专利技术可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本专利技术所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本专利技术所揭示的
技术实现思路
所能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“前”、“后”、“中间”等用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本专利技术可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更
技术实现思路
下，当亦视为本专利技术可实施的范畴。如图1所示，以下实施例采用的微反应装置包括第一微混合器、微反应器以及第二微混合器；其中，第一微混合器连接两个进料泵，分别泵入木质素的碱溶液和十二烷基硫酸钠的水溶液；微反应器与第一微混合器串联；第二微混合器分别连接微反应器和盐酸水溶液进料泵。所述的第一微混合器和第二微混合器均为T型混合器；所述的微反应器为柱状反应器，内径为0.5～5mm，长度为0.5～40m。实施例1将木质素溶于氢氧化钠水溶液中(pH＝11)，然后与十二烷基硫酸钠的水溶液(pH＝11)，按照木质素与十二烷基硫酸钠的质量比为2.89:1泵入微反应装置中的第一微混合器中进行混合(木质素溶液流速为2.9717ml/min，十二烷基硫酸钠溶液流速为1.0283ml/min，混合溶液中十二烷基硫酸钠的浓度为12mmol/L)，然后流入微反应装置中的微反应器中，微反应器内径为0.5mm，保持停留时间30s，于室温下进行反应；反应产物与1mol/L盐酸水溶液分别同时泵入微反应装置中的第二微混合器中进行混合(木质素-十二烷基硫酸钠溶液流速为4ml/min，盐酸水溶液流速为1.3208本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种木质素‑十二烷基硫酸钠复合纳米粒子的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一：将木质素用无机碱的水溶液溶解，然后与十二烷基硫酸钠的水溶液分别同时泵入微反应装置中的第一微混合器中进行混合，混合后进入微反应器中于室温下反应；步骤二：将步骤一反应产物与盐酸水溶液分别同时泵入微反应装置中的第二微混合器中进行混合，使反应产物为酸性，然后用离子交换树脂除去无机盐和游离的十二烷基硫酸钠；步骤三：将步骤二反应产物离心，洗涤后干燥，然后于500～650℃下焙烧2～3h即得。

【技术特征摘要】
1.一种木质素-十二烷基硫酸钠复合纳米粒子的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一：将木质素用无机碱的水溶液溶解，然后与十二烷基硫酸钠的水溶液分别同时泵入微反应装置中的第一微混合器中进行混合，混合后进入微反应器中于室温下反应；步骤二：将步骤一反应产物与盐酸水溶液分别同时泵入微反应装置中的第二微混合器中进行混合，使反应产物为酸性，然后用离子交换树脂除去无机盐和游离的十二烷基硫酸钠；步骤三：将步骤二反应产物离心，洗涤后干燥，然后于500～650℃下焙烧2～3h即得。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤一中，所述的木质素为从碱法制浆黑液中回收的碱性木质素，其在无机碱的水溶液中的浓度为0.5～1.5wt％。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤一中，所述的无机碱为氢氧化钠、氢氧化钾、氨水、尿素或六次甲基四铵，无机碱的水溶液浓度为2～5mol/L。4.根据权利要求1所述的方法，...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭凯，吴昊，何伟，方正，高远，朱桂琴，
申请(专利权)人：南京工业大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32