一种木质素纳米颗粒的制备方法及其产品与应用技术

本公开属于生物质纳米材料技术领域，具体提供一种木质素纳米颗粒的制备方法及其产品与应用。所述木质素纳米颗粒的制备方法包括如下步骤：将木质素溶解于低共熔溶剂中，充分溶解分散后得到低共熔溶剂‑木质素溶液；将低共熔溶剂‑木质素溶液按照一定比例逐滴加入不断搅拌的抗溶剂中，并对混合物的pH值进行调节，在水浴加热条件下继续搅拌，即得。解决现有技术中木质素的制备方法存在制备步骤较为困难，且制得的木质素溶液稳定性较差的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种木质素纳米颗粒的制备方法及其产品与应用
本公开属于生物质纳米材料
，具体提供一种木质素纳米颗粒的制备方法及其产品与应用。
技术介绍
这里的陈述仅提供与本公开有关的背景信息，而不必然构成现有技术。木质素是产量丰富的天然有机高分子化合物，也是植物体内由苯基丙烷结构单元组成的一种三维网状的芳香族天然高分子聚合物，其分子结构中含有芳环、脂肪族侧链及酚羟基、羰基、羧基、甲氧基等多种功能基团，可作为一种优良的无机填料替代品。但由于木质素本身具有结构复杂，功能基团反应活性较低，其酚羟基含量少，比表面积较小等弊端，所制备的木质素基产品效果难以控制，而纳米技术的不断发展对木质素基产品高附加值利用具有巨大的潜在价值。纳米木质素颗粒拥有较大的比表面积，还具有抗菌和无细胞毒性的特点，当和不同聚合物混合制备复合材料时，纳米颗粒能与聚合物基质密切相互作用，均匀分布在聚合物基质中，可提高材料的力学性能、热稳定性能和紫外防护性能等。通常木质素不能溶解在水或酸性溶液中，而在碱性溶液、四氢呋喃、二氧六环等常见的有机溶剂中具有较好的溶解性能。因此，可通过将木质素溶解再沉淀的方法制备纳米木质素，现有技术中公开了一种木质素纳米颗粒的制备方法，该方法是使用有机溶剂将木质素溶解，然后滴加适量的无机酸于溶液中形成木质素胶体，然而在搅拌加水渗析出木质素纳米颗粒时，需要加入价格昂贵，具有毒性的有机化学交联剂与木质素胶体发生交联反应，如乙醛，丙醛等，导致环境污染。现有技术中还利用高压均质法制备了木质素纳米颗粒，虽然这些木质素纳米颗粒粒径可控在100nm以内，但高压均质设备投资大，能耗高。现有技术中还在90～130℃条件下，使用一种低共熔溶剂对木质素进行均相催化降解，反应后经分离，干燥得到较低分子量的固体木质素，而非分散性良好的纳米木质素悬浮液，限制了其与其它聚合物的相容性。现有技术中还提出了一种利用低共熔溶剂从生物质原料中分离制备纳米木质素的方法，但反应条件苛刻，需要在较高温度(90～150℃)，较长反应时间(6～24h)下进行提取与分离纳米木质素，可见以上几种方法均在一定程度上限制了其大规模的制备与应用。综上所述，专利技术人发现，现有技术中木质素的制备方法存在制备步骤较为困难，且制得的木质素溶液稳定性较差的问题。
技术实现思路
针对现有技术中木质素的制备方法存在制备步骤较为困难，且制得的木质素溶液稳定性较差的问题。本公开一个或一些实施方式中，提供一种木质素纳米颗粒的制备方法，包括如下步骤：将木质素溶解于低共熔溶剂中，充分溶解分散后得到低共熔溶剂-木质素溶液；将低共熔溶剂-木质素溶液按照一定比例逐滴加入不断搅拌的抗溶剂中，并对混合物的pH值进行调节，在水浴加热条件下继续搅拌，即得。本公开一个或一些实施方式中，提供上述木质素纳米颗粒的制备方法制得的木质素纳米颗粒。本公开一个或一些实施方式中，提供一种长期保存上述木质素纳米颗粒的方法，静置保存，保存时间为15天以上。上述技术方案中的一个或一些技术方案具有如下优点或有益效果：1)本公开使用的低共熔溶剂作为一种新型绿色溶剂，具有沸点高、稳定性好、物理化学性质可调节等特性，在木质素的溶解性及其它改性方面优胜于普通的有机溶剂，适用于各种类型木质素。没有采用二氧六环、四氢呋喃和甲醇等有机溶剂进行溶解及进一步的透析处理，无溶剂残留，避免了环境污染。利用自组装的溶剂交换法，反应条件温和，以去离子水作为抗溶剂，绿色经济，避免使用其它的有毒交联剂。本专利技术方法得到的木质素纳米颗粒尺寸可控，分布范围窄，其溶解性，分散性及其与其它聚合物的相容性得到提高，且可以长时间稳定储存。2)本公开对混合物组分调节pH，调节pH后，木质素颗粒在溶剂中的稳定性大大提高，便于长期保存，有利于工业中的实际应用。附图说明构成本公开一部分的说明书附图用来提供对本公开的进一步理解，本公开的示意性实施例及其说明用于解释本公开，并不构成对本公开的不当限定。图1是通过实施例1的制备方法制得的木质素纳米颗粒粒径分布图。图2为通过实施例1的制备方法，当pH＝7时制备的木质素纳米颗粒的扫描电镜图。图3为通过实施例1的制备方法，未调节pH的对照组和pH＝7条件下制备的纳米木质素悬浮液静置15天后对比图。图4是通过实施例2的制备方法制得的木质素纳米颗粒粒径分布图。图5为通过实施例2的制备方法，氯化胆碱/乳酸体系下制备的木质素纳米颗粒的扫描电镜图。图6是通过实施例3的制备方法制得的木质素纳米颗粒粒径分布图。图7是通过实施例4的制备方法制得的木质素纳米颗粒粒径分布图。图8是通过实施例5的制备方法制得的木质素纳米颗粒粒径分布图。图9为通过实施例5的制备方法制得的木质素纳米颗粒的扫描电镜图。具体实施方式下面将对本公开实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本公开的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本公开的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本公开保护的范围。本公开使用低共熔溶剂作为一种新型绿色溶剂，具有沸点高、稳定性好、物理化学性质可调节等特性，在木质素的溶解性及其它改性方面优胜于普通的有机溶剂，适用于各种类型木质素。没有采用二氧六环、四氢呋喃和甲醇等有机溶剂进行溶解及进一步的透析处理，无溶剂残留，避免了环境污染。利用自组装的溶剂交换法，反应条件温和，以去离子水作为抗溶剂，绿色经济，避免使用其它的有毒交联剂。本专利技术方法得到的木质素纳米颗粒尺寸可控，分布范围窄，其溶解性，分散性及其与其它聚合物的相容性得到提高，且可以长时间稳定储存。本公开对混合物组分调节pH，调节pH后，木质素颗粒在溶剂中的稳定性大大提高，便于长期保存，有利于工业中的实际应用。本公开一个或一些实施方式中，提供一种木质素纳米颗粒的制备方法，包括如下步骤：将木质素溶解于低共熔溶剂中，充分溶解分散后得到低共熔溶剂-木质素溶液；将低共熔溶剂-木质素溶液按照一定比例逐滴加入不断搅拌的抗溶剂中，并对混合物的pH值进行调节，在水浴加热条件下继续搅拌，即得。优选的，所述低共熔溶剂的制备方法包括如下步骤：将氯化胆碱分别与乙二醇，乳酸和尿素混合，即得。优选的，将一定量木质素加入所述低共熔溶剂中，在磁力搅拌下使木质素充分溶解，并超声分散，配制一定浓度的木质素溶液。进一步优选的，所述木质素纳米颗粒的制备的步骤中，所述磁力搅拌时间为30～60min，超声功率为120W，分散时间为10～20min。优选的，所述氯化胆碱和乙二醇的摩尔比为1-2:1-2，优选为1：2。或，所述氯化胆碱和乳酸的摩尔比为1：8-10，优选为1：9。或，所述氯化胆碱和尿素的摩尔比为1-2:1-2，优选为1：2。优选的，所述木质素为碱木质素、硫酸盐木质素、低共熔溶剂提取木质素、磨木木质素、酶解木质素、温和酸水解木质素中的任意一种。优选的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种木质素纳米颗粒的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：/n将木质素溶解于低共熔溶剂中，充分溶解分散后得到低共熔溶剂-木质素溶液；将低共熔溶剂-木质素溶液按照一定比例逐滴加入不断搅拌的抗溶剂中，并对混合物的pH值进行调节，在水浴加热条件下继续搅拌，即得。/n

【技术特征摘要】
1.一种木质素纳米颗粒的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
将木质素溶解于低共熔溶剂中，充分溶解分散后得到低共熔溶剂-木质素溶液；将低共熔溶剂-木质素溶液按照一定比例逐滴加入不断搅拌的抗溶剂中，并对混合物的pH值进行调节，在水浴加热条件下继续搅拌，即得。


2.如权利要求1所述的木质素纳米颗粒的制备方法，其特征在于，所述低共熔溶剂的制备方法包括如下步骤：将氯化胆碱分别与乙二醇，乳酸和尿素混合，即得；
优选的，将一定量木质素加入所述低共熔溶剂中，在磁力搅拌下使木质素充分溶解，并超声分散，配制一定浓度的木质素溶液；
进一步优选的，所述木质素纳米颗粒的制备的步骤中，所述磁力搅拌时间为30～60min，超声功率为120W，分散时间为10～20min。


3.如权利要求1所述的木质素纳米颗粒的制备方法，其特征在于，所述氯化胆碱和乙二醇的摩尔比为1-2:1-2，优选为1：2；
或，所述氯化胆碱和乳酸的摩尔比为1：8-10，优选为1：9；
或，所述氯化胆碱和尿素的摩尔比为1-2:1-2，优选为1：2。


4.如权利要求1所述的木质素纳米颗粒的制备方法，其特征在于，所述木质素为碱木质素、硫酸盐木质素、低共熔溶剂提取木质素、磨木木质素、酶解木质素、温和酸水解木质素中的任意一种。


5.如权利要求1所述的木质素纳米...

【专利技术属性】
技术研发人员：吕高金，罗通，王超，吉兴香，杨桂花，
申请(专利权)人：齐鲁工业大学，
类型：发明
国别省市：山东;37