一种非离子型反胶束体系改性的纳米微晶纤维素及其改性方法

摘要

本发明涉及一种非离子型反胶束体系改性的纳米微晶纤维素及其改性方法，所述的非离子型反胶束体系改性的纳米微晶纤维素，所述纳米微晶纤维素包在反胶束的极性核内，外面是连续的有机相。本发明的反胶束体系由非离子型表面活性剂、助表面活性剂和有机溶剂经超声波处理得到；所述的有机溶剂为弱极性有机溶剂或者弱极性有机溶剂与非极性有机溶剂的组合。本发明的制备原料为工业常用的原料，来源易得；得到的反胶束体系稳定，增溶水量大，粒径可控，能较好分散纳米微晶纤维素，稳定性好。该改性方法操作简单，不会改变纳米颗粒原有的形态，从而保持其原本的性质。改性后的纳米微晶纤维素可用于材料、医学、纺织等领域。

权利要求

1.一种非离子型反胶束体系改性的纳米微晶纤维素，其特征是：所述的非离子型反胶束体系改性的纳米微晶纤维素，所述纳米微晶纤维素包在反胶束的极性核内，外面是连续的有机相；所述的反胶束体系由非离子型表面活性剂、助表面活性剂和有机溶剂经超声波处理得到；所述的有机溶剂为弱极性有机溶剂或者弱极性有机溶剂与非极性有机溶剂的组合；其中所述弱极性有机溶剂与非极性有机溶剂的组合，弱极性有机溶剂与非极性有机溶剂的质量百分比为：100％～200％；所述的非离子型表面活性剂在所述反胶束体系中的浓度为0.01～0.20g/mL。

2.根据权利要求1所述的一种非离子型反胶束体系改性的纳米微晶纤维素，其特征在于，所述的非离子型表面活性剂为脂肪醇聚氧乙烯醚、烷基酚聚氧乙烯醚或多元醇酯聚氧乙烯醚。

3.根据权利要求1所述的一种非离子型反胶束体系改性的纳米微晶纤维素，其特征在于，所述的助表面活性剂为正丙醇、异丙醇、正丁醇、异丁醇、正戊醇、异戊醇、正辛醇或异辛醇；所述助表面活性剂与所述非离子型表面活性剂的质量百分比为：12.5％～200％。

4.根据权利要求1所述的一种非离子型反胶束体系改性的纳米微晶纤维素，其特征在于，所述的弱极性有机溶剂为极性大于0.1且小于等于4.5的有机溶剂，为二氯甲烷、氯仿、二氯乙烷或甲苯；所述的弱极性有机溶剂与非极性有机溶剂的组合指的是所述弱极性有机溶剂与极性小于等于0.1的非极性有机溶剂的组合，所述的非极性有机溶剂为异戊烷、正戊烷、正己烷、环己烷或异辛烷。

5.根据权利要求1所述的一种非离子型反胶束体系改性的纳米微晶纤维素，其特征在于，所述的纳米微晶纤维素是能分散在水里的棒状纳米颗粒，长100～200nm，宽7～15nm。

6.如权利要求1～5中任一项所述的非离子型反胶束体系改性的纳米微晶纤维素的改性方法，其特征是包括以下步骤：(1)将非离子型表面活性剂、助表面活性剂和有机溶剂在一定温度下配制成工作液；

(2)然后将所述工作液经超声波处理，得到稳定的反胶束体系；

(3)将纳米微晶纤维素水分散液加入反胶束体系中，超声波处理，得到纳米微晶纤维素在有机溶剂中的稳定分散液，即完成对纳米微晶纤维素的改性；

所述的有机溶剂为弱极性有机溶剂或者弱极性有机溶剂与非极性有机溶剂的组合。

7.根据权利要求6所述的改性方法，其特征在于，所述的一定温度为25～30℃；所述的步骤(2)中的超声波处理是指超声波功率600～1000W，处理时间为5～30min；所述的步骤(3)中的超声波处理是指超声波功率600～1000W，处理时间为5～30min。

8.根据权利要求6所述的改性方法，其特征在于，所述稳定的反胶束体系为反胶束体系溶液，澄清透明，放置一个月，溶液不浑浊，为稳定体系。

说明书

一种非离子型反胶束体系改性的纳米微晶纤维素及其改性

方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种非离子型反胶束体系改性的纳米微晶纤维素及其改性方法，特别是涉及一种采用非离子型表面活性剂在弱极性溶剂中制成反胶束体系对纳米微晶纤维素改性的非离子型反胶束体系改性的纳米微晶纤维素及其改性方法。

背景技术

[0002] 由于纳米微晶纤维素在有机溶剂中分散性能较差，使其在复合材料上的应用受到很大的限制。

[0003] 目前对纳米微晶纤维素改性的方法主要是通过化学改性，包括酯化、醚化、氧化、硅烷化、聚合接枝反应等。但化学改性方法需要对反应条件严格控制以保护纳米微晶纤维素的原始形态，以避免任何多形态转变及维持晶体的完整。此外，常用的改性方法需要事先对纳米颗粒进行干燥，干燥过程易造成纳米颗粒的不可逆团聚，从而影响纳米颗粒的性能。

[0004] 反胶束，又称反胶团，是表面活性剂分散于连续的有机相中自发形成的与正常胶束结构相反的一种含水聚合体。有机溶剂通常采用异辛烷、环己烷、四氯化碳、苯等非极性有机溶剂或者氯仿/环己烷的弱极性/非极性混合有机溶剂，且当采用混合有机溶剂时选用的是阳离子表面活性剂。

[0005] 反胶束中，亲水头朝内，形成球状的极性核，核中能溶解一定量的水，从而形成宏观上透明均一、热力学稳定的微乳液，微观上则是纳米级大小的“水池”。反胶束膜的强度、尺寸及增容量都较大，已被证明是多种化学反应，如酶催化、聚合、有机合成、纳米粒子制备反应的理想介质，被称为“微反应器”。

[0006] 与在水溶液中的情况相反，表面活性剂在有机溶剂中形成极性头向内，非极性尾部朝外的含有水分子内核的聚集体，反胶束为纳米微晶纤维素的改性提供了一个有前景的途径。

[0007] 目前将极性水溶性物质分散在有机溶剂中的方法主要采用对其进行化学改性或者表面活性剂的方法。化学改性方法的缺点是复杂，对反应条件有要求且容易改变物质本身的性质；表面活性剂改性缺点是表面活性剂使用量大，对环境造成污染。采用反胶束体系对极性物质进行改性，可以选择适合的有机溶剂作为体系的连续相，将极性物质的水溶液或者水分散液直接包在反胶束体系的“水池”中而不改变物质原有的性质。国内外的反胶束技术主要应用于非极性体系中极性物质的分离、酶的固定化以及纳米微粒的制备，其中对非极性体系中极性物质的分离的研究又侧重于对生物活性物质（蛋白质、氨基酸、抗生素、酶）的萃取分离。另外，用反胶束发制备以无机物或聚合物为载体的复合纳米微粒以及对生成的纳米微粒用有机染料进行表面修饰等也成为当今这一领域的研究热点，但是目前尚没有报道将其直接应用于极性物质的改性。

发明内容

[0008] 本发明的目的是提供一种非离子型反胶束体系改性的纳米微晶纤维素及其改性方法，特别是提供一种采用非离子型表面活性剂在弱极性溶剂中制成反胶束体系对纳米微晶纤维素改性的非离子型反胶束体系改性的纳米微晶纤维素及其改性方法。

[0009] 表面活性剂在水溶液中的浓度大于它的临界胶束浓度时，其极性基朝外与水接触，形成正常胶束，疏水基向里形成类似于液烃的内核，主要有球形、扁球形、棒状和层状等。与在水溶液中的情况相反，表面活性剂在有机溶剂中形成极性头向内，非极性尾部朝外的含有水分子内核的聚集体，称为反胶束。反胶束内部的极性环境使它可以增溶水、水溶液及其它极性物质而形成膨胀反胶束。本发明的一种非离子型反胶束体系为澄清透明溶液，所述的反胶束体系由非离子型表面活性剂、助表面活性剂和有机溶剂经超声波处理得到，所述的有机溶剂为弱极性有机溶剂或者弱极性有机溶剂与非极性有机溶剂的组合。改性后的纳米微晶纤维素为澄清透明溶液。

[0010] 作为优选的技术方案：

[0011] 如上所述的一种非离子型反胶束体系，所述的非离子型表面活性剂为脂肪醇聚氧乙烯醚、烷基酚聚氧乙烯醚或多元醇酯聚氧乙烯醚；所述的非离子型表面活性剂在所述反胶束体系中的浓度为0.01～0.20g/mL。

[0012] 如上所述的一种非离子型反胶束体系，所述的助表面活性剂为正丙醇、异丙醇、正丁醇、异丁醇、正戊醇、异戊醇、正辛醇或异辛醇；所述助表面活性剂与所述非离子型表面活性剂的质量百分比为：12.5%～200%。助表面活性剂的作用可以提高表面活性剂的效率。

[0013] 如上所述的一种非离子型反胶束体系，所述的弱极性有机溶剂为极性大于0.1且小于等于4.5的有机溶剂，为二氯甲烷、氯仿、二氯乙烷或甲苯；所述的弱极性有机溶剂与非极性有机溶剂的组合指的是所述弱极性有机溶剂与极性小于等于0.1的非极性有机溶剂的组合，所述的非极性有机溶剂为异戊烷、正戊烷、正己烷、环己烷或异辛烷，其中所述弱极性有机溶剂与非极性有机溶剂的质量百分比为：100%～200%。弱极性有机溶剂取代传统的非极性有机溶剂，可以扩大反胶束体系的应用范围。

[0014] 本发明还提供了一种非离子型反胶束体系的制备方法，将非离子型表面活性剂、助表面活性剂和有机溶剂在一定温度下配制成工作液；然后将所述工作液经超声波处理，得到稳定的反胶束体系；所述的有机溶剂为弱极性有机溶剂或者弱极性有机溶剂与非极性有机溶剂的组合。

[0015] 如上所述的一种非离子型反胶束体系的制备方法，所述的超声波处理是指超声波功率600～1000W，处理时间为5～30min；所述的一定温度为25～30℃；所述反胶束体系稳定为澄清透明溶液，经离心机高速离心，转速5000～8000r/min，时间20～30min，溶液不浑浊，为稳定体系。经超生波处理后的反胶束体系粒径分布均一。

[0016] 本发明又提供了一种非离子型反胶束体系改性纳米微晶纤维素的方法，包括以下步骤：

[0017] （1）将非离子型表面活性剂、助表面活性剂和有机溶剂在一定温度下配制成工作液；

[0018] （2）然后将所述工作液经超声波处理，得到稳定的反胶束体系；

[0019] （3）将一定浓度的纳米微晶纤维素加入反胶束体系中，超声波处理，得到纳米微晶纤维素在有机溶剂中的稳定分散液，即完成对纳米微晶纤维素的改性；

[0020] 所述的有机溶剂为弱极性有机溶剂或者弱极性有机溶剂与非极性有机溶剂的组合。

[0021] 如上所述的非离子型反胶束体系改性极性物质的方法，所述的一定温度为25～30℃；所述的步骤（2）中的超声波处理是指超声波功率600～1000W，处理时间为5～
30min；所述的步骤（3）中的超声波处理是指超声波功率600～1000W，处理时间为5～
30min。

[0022] 如上所述的非离子型反胶束体系改性纳米微晶纤维素的方法，所述的一定浓度是指纳米微晶纤维素占纳米微晶纤维素在有机溶剂中的稳定分散液的质量百分比为0.01%～10%。

[0023] 如上所述的非离子型反胶束体系改性纳米微晶纤维素的方法，所述稳定的反胶束体系为反胶束体系溶液，澄清透明，放置一个月，溶液不浑浊，为稳定体系。

[0024] 本发明的一种非离子型反胶束体系改性极性物质的方法所获得的改性极性物质，所述的改性极性物质为极性水溶性物质在反胶束体系中的稳定分散液，所述的反胶束体系由非离子型表面活性剂、助表面活性剂和有机溶剂经超声波处理得到；所述的有机溶剂为弱极性有机溶剂或者弱极性有机溶剂与非极性有机溶剂的组合。

[0025] 有益效果：

[0026] （1）本发明采用常见的非离子型表面活性、助表面活性剂及非极性有机溶剂制备得到反胶束体系，且能通过使用助剂浓度、配比控制增溶水量大小。

[0027] （2）本发明利用超声波制备反胶束体系，得到稳定、大小均一的反胶束体系，本发明采用超声波处理工艺，制备反胶束方法简单、操作便捷，应用简单。

[0028] （3）利用超声波对极性水溶性的纳米微晶纤维素进行预处理，使得极性水溶性物质更好地分散于体系当中。

[0029] （4）本发明采用非离子型反胶束改性纳米微晶纤维素，使得极性水溶性纳米微晶纤维素均匀稳定分散于非极性有机溶剂中，可应用于水溶性物质与非极性有机物质间反应。

具体实施方式

[0030] 下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

[0031] 实施例1

[0032] 非离子型反胶束体系改性纳米微晶纤维素：

[0033] 将非离子型表面活性剂脂肪醇聚氧乙烯醚AEO-9、助表面活性剂正丙醇和有机溶剂二氯甲烷在25℃配制成工作液；然后将所述工作液经超声波处理，超声波功率600W，处理时间为30min，得到稳定的反胶束体系；所述反胶束体系稳定为澄清透明溶液，经离心机高速离心，转速5000r/min，时间30min，溶液不浑浊，为稳定体系。其中，脂肪醇聚氧乙烯醚在所述反胶束体系中的浓度为0.01g/mL，正丙醇与脂肪醇聚氧乙烯醚的质量百分比为12.5%。将0.5%的纳米微晶纤维素水分散液加入以上反胶束体系中，超声波处理5min，得到纳米微晶纤维素在三氯甲烷中稳定的分散液。

[0034] 实施例2

[0035] 非离子型反胶束体系改性纳米微晶纤维素：

[0036] 将非离子型表面活性剂烷基酚聚氧乙烯醚OP-7、助表面活性剂正丁醇和有机溶剂三氯甲烷在25℃配制成工作液；然后将所述工作液经超声波处理，超声波功率1000W，处理时间为5min，得到稳定的反胶束体系；所述反胶束体系稳定为澄清透明溶液，经离心机高速离心，转速8000r/min，时间20min，溶液不浑浊，为稳定体系。其中，烷基酚聚氧乙烯醚OP-7在所述反胶束体系中的浓度为0.05g/mL，正丁醇与烷基酚聚氧乙烯醚OP-7质量百分比为150%。将0.5%的纳米微晶纤维素水分散液加入以上反胶束体系中，超声波处理5min，得到纳米微晶纤维素在三氯甲烷中稳定的分散液。

[0037] 实施例3

[0038] 非离子型反胶束体系改性纳米微晶纤维素：

[0039] 将非离子型表面活性剂脂肪醇聚氧乙烯醚AEO-11、助表面活性剂正辛醇和混合有机溶剂甲苯与正己烷在25℃配制成工作液，甲苯与正己烷的质量百分比为200%；然后将所述工作液经超声波处理，超声波功率800W，处理时间为25min，得到稳定的反胶束体系；所述反胶束体系稳定为澄清透明溶液，经离心机高速离心，转速8000r/min，时间20min，溶液不浑浊，为稳定体系。其中，脂肪醇聚氧乙烯醚AEO-11在所述反胶束体系中的浓度为
0.12g/mL，正辛醇与脂肪醇聚氧乙烯醚AEO-11的质量百分比为50%。将1.5%的纳米微晶纤维素水分散液加入以上反胶束体系中，超声波处理5min，得到纳米微晶纤维素在三氯甲烷中稳定的分散液。

[0040] 实施例4

[0041] 非离子型反胶束体系改性纳米微晶纤维素：

[0042] 将非离子型表面活性剂脂肪醇聚氧乙烯醚AEO-7、助表面活性剂异丙醇和有机溶剂甲苯在25℃配制成工作液；然后将所述工作液经超声波处理，超声波功率1000W，处理时间为5min，得到稳定的反胶束体系；所述反胶束体系稳定为澄清透明溶液，经离心机高速离心，转速8000r/min，时间20min，溶液不浑浊，为稳定体系。其中，脂肪醇聚氧乙烯醚AEO-7在所述反胶束体系中的浓度为0.10g/mL，异丙醇与脂肪醇聚氧乙烯醚AEO-7的质量百分比为200%。将2.0%的纳米微晶纤维素水分散液加入以上反胶束体系中，超声波处理5min，得到纳米微晶纤维素在三氯甲烷中稳定的分散液。

[0043] 实施例5

[0044] 非离子型反胶束体系改性纳米微晶纤维素：

[0045] 将非离子型表面活性剂脂肪醇聚氧乙烯醚AEO-9、助表面活性剂异丁醇和有机溶剂二氯甲烷在25℃配制成工作液；然后将所述工作液经超声波处理，超声波功率600W，处理时间为30min，得到稳定的反胶束体系；所述反胶束体系稳定为澄清透明溶液，经离心机高速离心，转速5000r/min，时间30min，溶液不浑浊，为稳定体系。其中，脂肪醇聚氧乙烯醚AEO-9在所述反胶束体系中的浓度为0.08g/mL，异丁醇与脂肪醇聚氧乙烯醚AEO-9的质量百分比为100%。将1.5%的纳米微晶纤维素水分散液加入以上反胶束体系中，超声波处理5min，得到纳米微晶纤维素在三氯甲烷中稳定的分散液。

[0046] 实施例6