[發明專利]一種改性纖維素納米纖穩定Pickering乳液及其制備方法

在審

• 申請號: 201910540172.0
• 申請日: 2019-06-21
• 公開（公告）號: CN110343260A
• 公開（公告）日: 2019-10-18
• 發明（設計）人: 尚倩倩;周永紅;楊曉慧;劉承果;胡云
• 申請（專利權）人: 中國林業科學研究院林產化學工業研究所
• 主分類號: C08J3/02
• 分類號: C08J3/02;C08L1/08
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 唐循文

一種改性纖維素納米纖穩定的Pickering乳液及其制備方法，向去離子水中加入改性纖維素納米纖，分散均勻，形成質量分數為0.5~5%改性纖維素納米纖分散液；向上述分散液中加入與去離子水的體積比為0.1~9:1的十二烷，形成油水混合物，經高速分散機處理后得到改性纖維素納米纖穩定的Pickering乳液。本方法制備過程簡單，纖維素納米纖改性實驗條件溫和，無需有毒溶劑，所使用材料為生物質材料，具有生物相容性和可再生性，是一種綠色環保的納米改性技術；所制備的乳液具有穩定性好，成本低，對環境友好等優勢，在食品化妝品等領域具有重要應用價值。

技術領域

本發明屬于生物質材料及應用領域，特別涉及一種改性纖維素納米纖穩定Pickering乳液及其制備方法。

背景技術

乳液在許多工業生產中都有應用，如原油回收，界面聚合、生物醫藥，食品和化妝品制備、精細化工等很多領域。乳液按照類型可分為水包油型(O/W) 和油包水型(W/O)。由于油/水界面積較大的原因，乳液具有熱力學不穩定性，通常需要向體系中加入兩親性表面活性劑來減少兩相之間的界面張力，從而獲得穩定的乳液。但是，穩定乳液的表面活性劑大多是有機合成的化合物，存在污染環境、保存不穩定且不易降解等問題。因此，尋求綠色、穩定、且對人體安全無害的乳液穩定劑成為工業生產中迫切需要解決的問題。

Pickering乳液是以固體顆粒替代傳統表面活性劑穩定兩不相容液體的新型乳液，固體顆粒通過界面作用阻止乳液液滴的聚并，如圖1所示。與傳統乳液相比，Pickering乳液具有自身的優勢：極少量乳化劑作用下即可形成穩定的乳液，可降低生產成本; 毒性低，在食品、化妝品和生物醫藥領域具有獨特的優勢；固體顆粒在油水界面的吸附幾乎不可逆，乳液穩定性強；采用綠色環保的固體顆粒做穩定劑不會對人體健康和環境造成危害。目前用于穩定Pickering乳液的固體顆粒主要集中于無機及合成粒子，如SiO₂、TiO₂、氧化鋅、磁鐵礦及合成乳膠粒子等，這極大的限制了Pickering乳液的應用范圍。近年來，以環境友好的可再生材料如蛋白質、淀粉、甲殼素納米晶、纖維素納米晶等作為穩定劑制備Pickering乳液引起了研究者們的廣泛關注。

特別是納米纖維素因具有強的界面吸附能力和高的長徑比而成為穩定Pickering乳液的理想納米材料。納米纖維素是從纖維素中提取分離出來的、尺度在納米范圍內的剛性棒狀材料，根據形貌的不同又分為纖維素納米晶和纖維素納米長纖。納米纖維素親水性較強，直接用于穩定Pickering乳液，通常形成水包油型乳液，且只能穩定一些非極性或弱極性油相。固體顆粒在油水界面的三相接觸角對Pickering乳液類型和穩定性具有重要影響。固體顆粒的三相接觸角小于90°時，易形成水包油型(O/W)乳液，三相接觸角大于90°時，易形成油包水型(W/O)乳液，而三相接觸角在90°附近時所制備的乳液穩定性最佳。目前的研究趨勢是對納米纖維素進行表面改性，通過控制其表面浸潤性實現對Pickering乳液類型和穩定性的調控。

目前對納米纖維素的改性方法主要分為物理改性和化學改性：物理吸附改性操作簡單，但是加入的表面活性劑難以除去，造成后處理困難；化學改性通過在納米纖維素表面引發自由基接枝可聚合單體，在改變纖維素的表面性能的同時還可賦予納米纖維素新的功能，受到廣泛研究。但是化學改性過程中通常需要有毒溶劑、高溫和昂貴的催化劑，而且所用材料多為不可降解的石化資源，易對環境造成二次污染。因此，尋找環境友好可再生的改性材料及綠色環保的改性方法是目前開發纖維素基Pickering乳液的重點。本發明因此而來。

發明內容

解決的技術問題：本發明的目的在于解決現有納米纖維素改性中存在的不足之處，提供一種改性纖維素納米纖穩定Pickering乳液及其制備方法，以可再生材料脂肪酸作為改性劑，通過EDC/NHS的耦合反應，實現了室溫下，脂肪酸在乙醇/水體系中對納米纖維素表面的接枝改性，并將改性后的納米纖維素用于穩定Pickering乳液。