一种木质素基聚合物聚集体及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种木质素基聚合物聚集体及其制备方法和应用。本发明专利技术的木质素基聚合物聚集体由烷烃桥联的木质素基聚合物自组装而成。本发明专利技术的木质素基聚合物聚集体结构规整，制备简单，原料来源广泛，生物可降解，将其作为空穴注入/传输材料掺杂到聚3,4‑乙撑二氧噻吩中制备得到的导电材料具有优良的能量转换效率，可以应用于太阳能电池，具有广阔的应用前景。

【技术实现步骤摘要】
一种木质素基聚合物聚集体及其制备方法和应用
本专利技术涉及一种木质素基聚合物聚集体及其制备方法和应用，属于天然高分子功能材料

技术介绍
生物高分子具有绿色环保、可降解、来源广和成本低的特点，通过其在溶液中的自组装行为可以形成可控的聚集体，该类聚集体具有一定的生物相容性和可降解性，可以用于药物和食品等的负载，引起了科研人员的浓厚兴趣，例如：CN102058562A公开了一种γ-聚谷氨酸/壳聚糖纳米胶囊的制备方法，通过进行γ-聚谷氨酸、壳聚糖和Mg2+的自组装，制备得到纳米胶囊，该纳米胶囊可以作为药物载体用于医药行业，也可以用于功能食品及香精的包埋；CN102702703A公开了一种β-PMA/明胶纳米胶囊及其制备方法，通过进行β-聚苹果酸和明胶的自组装，制备得到纳米胶囊，该纳米胶囊可以用于药物、食品和香精等的负载；CN102977381A公开了一种柞蚕丝素蛋白微球及其制备方法，通过在柞蚕丝素蛋白溶液中加入柠檬酸或醋酸缓冲溶液，再进行超声和搅拌处理，制备得到柞蚕丝素蛋白微球，该柞蚕丝素蛋白微球可以作为生物活性物质的载体；CN102924929A公开了一种包封多酚类活性物质的纳米粒子及其制备方法，通过蛋白与多糖反应得到共价结合物，再与多酚类化合物在水溶液中通过非共价键作用力进行自组装，制备得到纳米粒子，该纳米粒子对多酚类活性物质具有高包封率、高负载量和良好的保护活性；CN101700235A公开一种自组装复合物膜控缓释制剂及其制备方法，通过带有不同电荷的生物聚合物(例如：壳聚糖、海藻酸钠、卡拉胶、羧甲基纤维素钠等)制备骨架型片剂或颗粒剂，再与带有不同电荷的聚合物发生相互作用形成不溶性的复合物膜，骨架体系自动转变为自组装复合物膜控缓释片剂或颗粒剂；CN101528052A公开了一种充气食品及其制备方法，通过纤维素与表面活性粒子在空气-水界面的相互吸引作用进行组装，制备得到稳定泡沫形式的充气食品；CN102000363A公开了一种具有良好生物相容性CA/CS/CNTs复合纳米纤维的制备方法，通过将醋酸纤维素制备得到的纳米纤维素膜浸泡在配制好的壳聚糖与碳纳米管液体中进行自组装，制备得到孔隙率高、生物相容性好的复合纳米纤维。木质素是自然界中来源丰富的生物高分子聚合物，其结构复杂，通过其在溶液中的聚集行为制备纳米/微米材料的研究甚少，有必要对其进行开发利用。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种木质素基聚合物聚集体及其制备方法和应用。本专利技术所采取的技术方案是：一种木质素基聚合物聚集体，由烷烃桥联的木质素基聚合物自组装而成；所述烷烃桥联的木质素基聚合物的结构式为：其中，LS为木质素磺酸盐，X为钠或钾，R为桥联的烷基，m、n、p、q、g和z均为聚合度，取值为10～1000。优选的，所述烷烃桥联的木质素基聚合物的重均分子量为5000～500000Da。进一步优选的，所述烷烃桥联的木质素基聚合物的重均分子量为10000～100000Da。优选的，所述木质素基聚合物聚集体为多面体。进一步优选的，所述木质素基聚合物聚集体为正方体、长方体中的一种，边长为0.01～10μm。上述木质素基聚合物聚集体的制备方法包括以下步骤：将烷烃桥联的木质素基聚合物分散在水中，再加入有机溶剂得到混合溶液，搅拌，静置，得到木质素基聚合物聚集体。优选的，所述有机溶剂为四氢呋喃、二氧六环、二甲基亚砜、二甲基甲酰胺、甲醇、乙醇、异丙醇、正丁醇、丙酮中的至少一种。优选的，所述水、有机溶剂的体积比为1：(0.01～9)。进一步优选的，所述水、有机溶剂的体积比为1：(3～7)。优选的，所述混合溶液中烷烃桥联的木质素基聚合物的浓度为0.1～100g/L。进一步优选的，所述混合溶液中烷烃桥联的木质素基聚合物的浓度为0.1～10g/L。一种聚3,4-乙撑二氧噻吩导电材料，掺杂有上述木质素基聚合物聚集体。上述聚3,4-乙撑二氧噻吩导电材料的制备方法包括以下步骤：将烷烃桥联的木质素基聚合物分散在水中，再加入3,4-乙撑二氧噻吩，再调节体系pH至1～4，进行搅拌，再加入引发剂，搅拌反应，再用透析袋进行透析除盐，得到聚3,4-乙撑二氧噻吩导电材料；所述烷烃桥联的木质素基聚合物的结构式为：其中，LS为木质素磺酸盐，X为钠、钾或镁，R为桥联的烷基，m、n、p、q、g和z均为聚合度，取值为10～1000。优选的，所述引发剂为过氧化物引发剂。进一步优选的，所述引发剂为过硫酸铵、过硫酸钠、过硫酸钾中的至少一种。一种太阳能电池，包含上述聚3,4-乙撑二氧噻吩导电材料。本专利技术的有益效果是：本专利技术的木质素基聚合物聚集体结构规整，制备简单，原料来源广泛，生物可降解，将其作为空穴注入/传输材料掺杂到聚3,4-乙撑二氧噻吩中制备得到的导电材料具有优良的能量转换效率，可以应用于太阳能电池，具有广阔的应用前景。附图说明图1为实施例1中的木质素基聚合物聚集体的SEM图。图2为实施例2中的木质素基聚合物聚集体的SEM图。图3为实施例3中的木质素基聚合物聚集体的SEM图。图4为实施例1和实施例2中的烷烃桥联木质素基聚合物的空穴迁移率测试结果图。图5为实施例4和实施例5中的聚3,4-乙撑二氧噻吩导电材料的紫外光谱图。图6为实施例4和实施例5中的聚3,4-乙撑二氧噻吩导电材料用于太阳能电池的性能测试图。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术做进一步的解释和说明。实施例1：一种木质素基聚合物聚集体，其制备方法包括以下步骤：1)将20g的木质素磺酸钠分散在150mL的水中，再加入10g的碳酸钾和10g的四丁基溴化铵，得到中间反应液A；将10g的1,6-二溴己烷加入反应瓶，在60℃下将反应液A用恒压滴液漏斗缓慢滴入，1h滴加完，滴完后在90℃下反应10h，再冷却至室温，再提纯、干燥，得到烷烃桥联的木质素基聚合物(ASL-1，重均分子量60000Da)；2)将烷烃桥联的木质素基聚合物配制成1g/L的水溶液，取5mL该水溶液加入5mL的水，再加入50mL的丙酮，搅拌4h，静置，得到木质素基聚合物聚集体。实施例2：一种木质素基聚合物聚集体，其制备方法包括以下步骤：1)将20g的木质素磺酸钠分散在100mL的水中，再加入2g的氢氧化钠和0.5g的碘化钾，升温至60℃，再用注射器缓慢注入100g的1,2-二溴乙烷，1.5h加完，再60℃反应24h，再冷却至室温，再提纯、干燥，得到烷烃桥联的木质素基聚合物(ASL-2，重均分子量20000Da)；2)将烷烃桥联的木质素基聚合物配制成10g/L的水溶液，取10mL该水溶液加入70mL的乙醇，搅拌4h，静置，得到木质素基聚合物聚集体。实施例3：一种木质素基聚合物聚集体，其制备方法包括以下步骤：...

【技术保护点】
1.一种木质素基聚合物聚集体，其特征在于：其由烷烃桥联的木质素基聚合物自组装而成；所述烷烃桥联的木质素基聚合物的结构式为：/n

【技术特征摘要】
1.一种木质素基聚合物聚集体，其特征在于：其由烷烃桥联的木质素基聚合物自组装而成；所述烷烃桥联的木质素基聚合物的结构式为：

其中，LS为木质素磺酸盐，X为钠或钾，R为桥联的烷基，m、n、p、q、g和z均为聚合度，取值为10～1000。


2.根据权利要求1所述的木质素基聚合物聚集体，其特征在于：所述烷烃桥联的木质素基聚合物的重均分子量为5000～500000Da。


3.权利要求1或2所述的木质素基聚合物聚集体的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：将烷烃桥联的木质素基聚合物分散在水中，再加入有机溶剂得到混合溶液，搅拌，静置，得到木质素基聚合物聚集体。


4.根据权利要求3所述的木质素基聚合物聚集体的制备方法，其特征在于：所述有机溶剂为四氢呋喃、二氧六环、二甲基亚砜、二甲基甲酰胺、甲醇、乙醇、异丙醇、正丁醇、丙酮中的至少一种。


5.根据权利要求3或4所述的木质素基聚合物聚集体的制备方法，其特征在于：所述水、有机溶剂的体积比为1：(0.01～9)。

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【专利技术属性】
技术研发人员：洪南龙，
申请(专利权)人：东莞理工学院，
类型：发明
国别省市：广东;44