[發(fā)明專利]一種木質(zhì)素納米微球的制備方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010768037.4
• 申請(qǐng)日: 2020-08-03
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112058186A
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-12-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 房桂干;嚴(yán)振宇;鄧擁軍;沈葵忠
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)林業(yè)科學(xué)研究院林產(chǎn)化學(xué)工業(yè)研究所
• 主分類號(hào): B01J13/02
• 分類號(hào): B01J13/02
• 代理公司: 合肥天明專利事務(wù)所(普通合伙) 34115
• 代理人: 周靜

本發(fā)明公開(kāi)了一種木質(zhì)素納米微球的制備方法，利用硫酸等稀酸來(lái)逐級(jí)調(diào)節(jié)黑液的pH值，使木質(zhì)素分級(jí)沉淀，獲得酚羥基含量不同的原料木質(zhì)素；然后將原料木質(zhì)素溶解在有機(jī)溶劑中，在攪拌添加下加入超純水，由自組裝方法制得木質(zhì)素納米微球。本發(fā)明使用綠色環(huán)保的有機(jī)溶劑制備木質(zhì)素納米微球，以水為滲析劑，試劑均可回收，無(wú)污染，產(chǎn)品無(wú)溶劑殘留，為木質(zhì)素高值化利用提供了廣闊前景。制備的木質(zhì)素納米微球，各項(xiàng)性能得到大幅提高，如穩(wěn)定性能、分散性能等。并同時(shí)得到了空心和實(shí)心的木質(zhì)素納米微球，可根據(jù)性能分別應(yīng)用，提高了木質(zhì)素的潛在應(yīng)用范圍。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于木質(zhì)素納米材料制備領(lǐng)域，具體涉及一種木質(zhì)素納米微球的制備方法。

背景技術(shù)

木質(zhì)素被譽(yù)為21世紀(jì)最豐富的綠色資源之一，占植物總質(zhì)量的20％-30％，是第二大生物質(zhì)高分子原料。木質(zhì)素由愈創(chuàng)木基苯丙烷結(jié)構(gòu)單元、紫丁香基苯丙烷結(jié)構(gòu)單元以及對(duì)羥基苯丙烷結(jié)構(gòu)單元三種苯丙烷單元通過(guò)醚鍵和碳碳鍵結(jié)合在一起構(gòu)成的三維空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的高分子聚合物，化學(xué)結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜，不同來(lái)源的木質(zhì)素結(jié)構(gòu)單元含量有所差異，聯(lián)接方式也大有區(qū)別。生物學(xué)上生產(chǎn)的能量按照焓比容量計(jì)算有40％都存在于木質(zhì)素中，然而木質(zhì)素的利用卻仍然沒(méi)有廣泛地普及。提高工業(yè)木質(zhì)素的高值化應(yīng)用，不僅減少化學(xué)工業(yè)對(duì)不可再生化石能源的高度依賴，同時(shí)可以解決造紙黑液對(duì)環(huán)境的污染，促進(jìn)節(jié)能減排。

木質(zhì)素具有抗氧化性、生物可降解性等優(yōu)秀化學(xué)特性，但當(dāng)前直接用途單一，主要作水泥減水劑、橡膠補(bǔ)強(qiáng)劑和染料分散劑等。國(guó)內(nèi)外近年嘗試通過(guò)改善木質(zhì)素的反應(yīng)活性、親水性和分散性等性質(zhì)，提高木質(zhì)素及其衍生物的應(yīng)用性能，研究取得了較大進(jìn)展。木質(zhì)素具有大量的酚羥基、醇羥基等親水基團(tuán)，又具有疏水性的芳香骨架，是一種天然的兩親性聚合物。通過(guò)準(zhǔn)確控制實(shí)驗(yàn)條件，可以形成球狀、棒狀和囊泡等結(jié)構(gòu)，用于藥物傳遞、能源儲(chǔ)備等領(lǐng)域。近年來(lái)，木質(zhì)素的高值化利用主要表現(xiàn)在制備平臺(tái)化學(xué)品和高值燃料、高分子表面活性劑、木質(zhì)素碳材料、儲(chǔ)能材料和催化劑等方面。

因納米材料具備小尺寸效應(yīng)、量子尺寸效應(yīng)、表面效應(yīng)、宏觀量子隧道效應(yīng)等特性，能夠表現(xiàn)出更多的理化性質(zhì)。木質(zhì)素納米材料的制備與應(yīng)用，是實(shí)現(xiàn)木質(zhì)素高值化利用的一種新途徑。相比無(wú)機(jī)納米粒子和可再生納米纖維素的研究，木質(zhì)素納米材料的制備和應(yīng)用仍然處于起步階段。現(xiàn)有木質(zhì)素納米材料的制備方法中，沉降法、機(jī)械法和逐步加成聚合法制備的納米木質(zhì)素均為無(wú)規(guī)則結(jié)構(gòu)。具有規(guī)整結(jié)構(gòu)的木質(zhì)素微納米球能拓展其在藥物傳遞和催化系統(tǒng)等方面的潛在應(yīng)用，現(xiàn)有的乙酰化木質(zhì)素制備膠體球過(guò)程中不可避免的使用了環(huán)境不友好的化學(xué)試劑且制備過(guò)程相對(duì)繁瑣，通過(guò)將溶解的木質(zhì)素在透析袋中自組裝方法制備的木質(zhì)素微納米球均一性較差。各類研究中制備的木質(zhì)素納米球均顯示出均勻的尺寸分布和良好的球形度，其制備工藝也越來(lái)越成熟，尺寸可調(diào)控。但是原始木質(zhì)素的預(yù)處理繁瑣，且木質(zhì)素納米微球會(huì)在儲(chǔ)存一段時(shí)間后發(fā)生聚集，因此很難長(zhǎng)時(shí)間保持穩(wěn)定。在眾多研究中，作為制漿造紙工業(yè)生產(chǎn)中產(chǎn)量最多的硫酸鹽木質(zhì)素應(yīng)用很少，應(yīng)用時(shí)也大多需使用各種化學(xué)試劑對(duì)其進(jìn)行化學(xué)改性。因此，高效簡(jiǎn)單的木質(zhì)素納米微球制備方法仍值得去探索。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的是提供一種木質(zhì)素納米微球的制備方法，本方法從硫酸鹽法蒸煮黑液出發(fā)，用分級(jí)酸析法提取硫酸鹽木質(zhì)素，通過(guò)控制pH值得到不同的木質(zhì)素，不經(jīng)化學(xué)修飾，以其為原料制備空心和實(shí)心的木質(zhì)素納米微球。并在研究中針對(duì)木質(zhì)素納米微球長(zhǎng)時(shí)間放置易結(jié)聚，難保存的現(xiàn)狀，優(yōu)化制備方法得到高穩(wěn)定性的木質(zhì)素納米微球。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：

一種木質(zhì)素納米微球的制備方法，包括以下步驟：

(1)取黑液樣品，過(guò)濾除去其中的固體雜質(zhì)后，加入蒸餾水稀釋得到稀釋液；