專利名稱：一種非離子型反膠束體系改性的納米微晶纖維素及其改性方法
技術領域：
本發明涉及一種非離子型反膠束體系改性的納米微晶纖維素及其改性方法，特別是涉及一種采用非離子型表面活性劑在弱極性溶劑中制成反膠束體系對納米微晶纖維素改性的非離子型反膠束體系改性的納米微晶纖維素及其改性方法。
背景技術：
由于納米微晶纖維素在有機溶劑中分散性能較差，使其在復合材料上的應用受到很大的限制。目前對納米微晶纖維素改性的方法主要是通過化學改性，包括酯化、醚化、氧化、硅烷化、聚合接枝反應等。但化學改性方法需要對反應條件嚴格控制以保護納米微晶纖維素的原始形態，以避免任何多形態轉變及維持晶體的完整。此外，常用的改性方法需要事先對納米顆粒進行干燥，干燥過程易造成納米顆粒的不可逆團聚，從而影響納米顆粒的性能。反膠束，又稱反膠團，是表面活性劑分散于連續的有機相中自發形成的與正常膠束結構相反的一種含水聚合體。有機溶劑通常采用異辛烷、環己烷、四氯化碳、苯等非極性有機溶劑或者氯仿/環己烷的弱極性/非極性混合有機溶劑，且當采用混合有機溶劑時選用的是陽離子表面活性劑。反膠束中，親水頭朝內，形成球狀的極性核，核中能溶解一定量的水，從而形成宏觀上透明均一、熱力學穩定的微乳液，微觀上則是納米級大小的“水池”。反膠束膜的強度、尺寸及增容量都較大，已被證明是多種化學反應，如酶催化、聚合、有機合成、納米粒子制備反應的理想介質，被稱為“微反應器”。與在水溶液 中的情況相反，表面活性劑在有機溶劑中形成極性頭向內，非極性尾部朝外的含有水分子內核的聚集體，反膠束為納米微晶纖維素的改性提供了一個有前景的途徑。目前將極性水溶性物質分散在有機溶劑中的方法主要采用對其進行化學改性或者表面活性劑的方法。化學改性方法的缺點是復雜，對反應條件有要求且容易改變物質本身的性質；表面活性劑改性缺點是表面活性劑使用量大，對環境造成污染。采用反膠束體系對極性物質進行改性，可以選擇適合的有機溶劑作為體系的連續相，將極性物質的水溶液或者水分散液直接包在反膠束體系的“水池”中而不改變物質原有的性質。國內外的反膠束技術主要應用于非極性體系中極性物質的分離、酶的固定化以及納米微粒的制備，其中對非極性體系中極性物質的分離的研究又側重于對生物活性物質(蛋白質、氨基酸、抗生素、酶)的萃取分離。另外，用反膠束發制備以無機物或聚合物為載體的復合納米微粒以及對生成的納米微粒用有機染料進行表面修飾等也成為當今這一領域的研究熱點，但是目前尚沒有報道將其直接應用于極性物質的改性
發明內容
本發明的目的是提供一種非離子型反膠束體系改性的納米微晶纖維素及其改性方法，特別是提供一種采用非離子型表面活性劑在弱極性溶劑中制成反膠束體系對納米微晶纖維素改性的非離子型反膠束體系改性的納米微晶纖維素及其改性方法。表面活性劑在水溶液中的濃度大于它的臨界膠束濃度時，其極性基朝外與水接觸，形成正常膠束，疏水基向里形成類似于液烴的內核，主要有球形、扁球形、棒狀和層狀等。與在水溶液中的情況相反，表面活性劑在有機溶劑中形成極性頭向內，非極性尾部朝外的含有水分子內核的聚集體，稱為反膠束。反膠束內部的極性環境使它可以增溶水、水溶液及其它極性物質而形成膨脹反膠束。本發明的一種非離子型反膠束體系為澄清透明溶液，所述的反膠束體系由非離子型表面活性劑、助表面活性劑和有機溶劑經超聲波處理得到，所述的有機溶劑為弱極性有機溶劑或者弱極性有機溶劑與非極性有機溶劑的組合。改性后的納米微晶纖維素為澄清透明溶液。作為優選的技術方案:如上所述的一種 非離子型反膠束體系，所述的非離子型表面活性劑為脂肪醇聚氧乙烯醚、烷基酚聚氧乙烯醚或多元醇酯聚氧乙烯醚；所述的非離子型表面活性劑在所述反膠束體系中的濃度為0.01 0.20g/mL。如上所述的一種非離子型反膠束體系，所述的助表面活性劑為正丙醇、異丙醇、正丁醇、異丁醇、正戊醇、異戊醇、正辛醇或異辛醇；所述助表面活性劑與所述非離子型表面活性劑的質量百分比為:12.5% 200%。助表面活性劑的作用可以提高表面活性劑的效率。如上所述的一種非離子型反膠束體系，所述的弱極性有機溶劑為極性大于0.1且小于等于4.5的有機溶劑，為二氯甲烷、氯仿、二氯乙烷或甲苯；所述的弱極性有機溶劑與非極性有機溶劑的組合指的是所述弱極性有機溶劑與極性小于等于0.1的非極性有機溶劑的組合，所述的非極性有機溶劑為異戊烷、正戊烷、正己烷、環己烷或異辛烷，其中所述弱極性有機溶劑與非極性有機溶劑的質量百分比為:100% 200%。弱極性有機溶劑取代傳統的非極性有機溶劑，可以擴大反膠束體系的應用范圍。本發明還提供了一種非離子型反膠束體系的制備方法，將非離子型表面活性劑、助表面活性劑和有機溶劑在一定溫度下配制成工作液；然后將所述工作液經超聲波處理，得到穩定的反膠束體系；所述的有機溶劑為弱極性有機溶劑或者弱極性有機溶劑與非極性有機溶劑的組合。如上所述的一種非離子型反膠束體系的制備方法，所述的超聲波處理是指超聲波功率600 1000W，處理時間為5 30min ;所述的一定溫度為25 30°C;所述反膠束體系穩定為澄清透明溶液，經離心機高速離心，轉速5000 8000r/min，時間20 30min，溶液不渾濁，為穩定體系。經超生波處理后的反膠束體系粒徑分布均一。本發明又提供了一種非離子型反膠束體系改性納米微晶纖維素的方法，包括以下步驟:(1)將非離子型表面活性劑、助表面活性劑和有機溶劑在一定溫度下配制成工作液；(2)然后將所述工作液經超聲波處理，得到穩定的反膠束體系；(3)將一定濃度的納米微晶纖維素加入反膠束體系中，超聲波處理，得到納米微晶纖維素在有機溶劑中的穩定分散液，即完成對納米微晶纖維素的改性；
所述的有機溶劑為弱極性有機溶劑或者弱極性有機溶劑與非極性有機溶劑的組
口 O如上所述的非離子型反膠束體系改性極性物質的方法，所述的一定溫度為25 30 0C ;所述的步驟(2)中的超聲波處理是指超聲波功率600 1000W，處理時間為5 30min ;所述的步驟(3)中的超聲波處理是指超聲波功率600 1000W，處理時間為5 30mino如上所述的非離子型反膠束體系改性納米微晶纖維素的方法，所述的一定濃度是指納米微晶纖維素占納米微晶纖維素在有機溶劑中的穩定分散液的質量百分比為
0.01% 10%。如上所述的非離子型反膠束體系改性納米微晶纖維素的方法，所述穩定的反膠束體系為反膠束體系溶液，澄清透明，放置一個月，溶液不渾濁，為穩定體系。本發明的一種非離子型反膠束體系改性極性物質的方法所獲得的改性極性物質，所述的改性極性物質為極性水溶性物質在反膠束體系中的穩定分散液，所述的反膠束體系由非離子型表面活性劑、助表面活性劑和有機溶劑經超聲波處理得到；所述的有機溶劑為弱極性有機溶劑或者弱極性有機溶劑與非極性有機溶劑的組合。有益效果:(I)本發明采用常見的非離子型表面活性、助表面活性劑及非極性有機溶劑制備得到反膠束體系，且能通過使用助劑濃度、配比控制增溶水量大小。(2)本發明利用超聲波制備反膠束體系，得到穩定、大小均一的反膠束體系，本發明采用超聲波處理工藝，制備反膠束方法簡單、操作便捷，應用簡單。(3)利用超聲波對極性水溶性的納米微晶纖維素進行預處理，使得極性水溶性物質更好地分散于體系當中。(4)本發明采用非離子型反膠束改性納米微晶纖維素，使得極性水溶性納米微晶纖維素均勻穩定分散于非極性有機溶劑中，可應用于水溶性物質與非極性有機物質間反應。
具體實施例方式下面結合具體實施方式
，進一步闡述本發明。應理解，這些實施例僅用于說明本發明而不用于限制本發明的范圍。此外應理解，在閱讀了本發明講授的內容之后，本領域技術人員可以對本發明作各種改動或修改，這些等價形式同樣落于本申請所附權利要求書所限定的范圍。實施例1非離子型反膠束體系改性納米微晶纖維素:將非離子型表面活性劑脂肪醇聚氧乙烯醚AE0-9、助表面活性劑正丙醇和有機溶劑二氯甲烷在25°C配制成工作液；然后將所述工作液經超聲波處理，超聲波功率600W，處理時間為30min，得到穩定的反膠束體系；所述反膠束體系穩定為澄清透明溶液，經離心機高速離心，轉速5000r/min,時間30mi n,溶液不渾池，為穩定體系。其中，脂肪醇聚氧乙烯醚在所述反膠束體系中的濃度為0.01g/mL，正丙醇與脂肪醇聚氧乙烯醚的質量百分比為12.5%。將0.5%的納米微晶纖維素水分散液加入以上反膠束體系中，超聲波處理5min，得到納米微晶纖維素在三氯甲烷中穩定的分散液。實施例2非離子型反膠束體系改性納米微晶纖維素:將非離子型表面活性劑烷基酚聚氧乙烯醚0P-7、助表面活性劑正丁醇和有機溶劑三氯甲烷在25°C配制成工作液；然后將所述工作液經超聲波處理，超聲波功率1000W，處理時間為5min，得到穩定的反膠束體系；所述反膠束體系穩定為澄清透明溶液，經離心機高速離心，轉速8000r/min,時間20min,溶液不渾池，為穩定體系。其中，燒基酹聚氧乙烯醚0P-7在所述反膠束體系中的濃度為0.05g/mL,正丁醇與烷基酚聚氧乙烯醚0P-7質量百分比為150%。將0.5%的納米微晶纖維素水分散液加入以上反膠束體系中，超聲波處理5min，得到納米微晶纖維素在三氯甲烷中穩定的分散液。實施例3非離子型反膠束體系改性納米微晶纖維素:將非離子型表面活性劑脂肪醇聚氧乙烯醚AE0-11、助表面活性劑正辛醇和混合有機溶劑甲苯與正己烷在25°C配制成工作液，甲苯與正己烷的質量百分比為200% ;然后將所述工作液經超聲波處理，超聲波功率800W，處理時間為25min，得到穩定的反膠束體系；所述反膠束體系穩定為澄清透明溶液，經離心機高速離心，轉速8000r/min,時間20min,溶液不渾濁，為穩定體系。其中，脂肪醇聚氧乙烯醚AE0-11在所述反膠束體系中的濃度為
0.12g/mL,正辛醇與脂肪醇聚氧乙烯醚AE0-11的質量百分比為50%。將1.5%的納米微晶纖維素水分散液加入以上反膠束體系中，超聲波處理5min，得到納米微晶纖維素在三氯甲烷中穩定的分散液。實施例4 非離子型反膠束體系改性納米微晶纖維素:將非離子型表面活性劑脂肪醇聚氧乙烯醚AE0-7、助表面活性劑異丙醇和有機溶劑甲苯在25°C配制成工作液；然后將所述工作液經超聲波處理，超聲波功率1000W，處理時間為5min，得到穩定的反膠束體系；所述反膠束體系穩定為澄清透明溶液，經離心機高速離心，轉速8000r/min,時間20min,溶液不渾池，為穩定體系。其中，脂肪醇聚氧乙烯醚AE0-7在所述反膠束體系中的濃度為0.10g/mL，異丙醇與脂肪醇聚氧乙烯醚AE0-7的質量百分比為200%。將2.0%的納米微晶纖維素水分散液加入以上反膠束體系中，超聲波處理5min，得到納米微晶纖維素在三氯甲烷中穩定的分散液。實施例5非離子型反膠束體系改性納米微晶纖維素:將非離子型表面活性劑脂肪醇聚氧乙烯醚AE0-9、助表面活性劑異丁醇和有機溶劑二氯甲烷在25°C配制成工作液；然后將所述工作液經超聲波處理，超聲波功率600W，處理時間為30min，得到穩定的反膠束體系；所述反膠束體系穩定為澄清透明溶液，經離心機高速離心，轉速5000r/min,時間30min,溶液不渾池,為穩定體系。其中，脂肪醇聚氧乙烯醚AE0-9在所述反膠束體系中的濃度為0.08g/mL，異丁醇與脂肪醇聚氧乙烯醚AE0-9的質量百分比為100%。將1.5%的納米微晶纖維素水分散液加入以上反膠束體系中，超聲波處理5min，得到納米微晶纖維素在三氯甲烷中穩定的分散液。實施例6
非離子型反膠束體系改性納米微晶纖維素:將非離子型表面活性劑烷基酚聚氧乙烯醚0P-7、助表面活性劑正戊醇和混合有機溶劑氯仿和異戊烷在25°C配制成工作液，氯仿和異戊烷的質量百分比為100% ;然后將所述工作液經超聲波處理，超聲波功率800W，處理時間為25min，得到穩定的反膠束體系；所述反膠束體系穩定為澄清透明溶液，經離心機高速離心，轉速8000r/min，時間20min，溶液不渾濁，為穩定體系。其中，烷基酚聚氧乙烯醚0P-7在所述反膠束體系中的濃度為0.10g/mL,正戊醇與烷基酚聚氧乙烯醚0P-7的質量百分比為120%。將5%的納米微晶纖維素水分散液加入以上反膠束體系中，超聲波處理5min，得到納米微晶纖維素在三氯甲烷中穩定的分散液。實施例1 非離子型反膠束體系改性納米微晶纖維素:將非離子型表面活性劑烷基酚聚氧乙烯醚0P-10、助表面活性劑異戊醇和混合有機溶劑二氯甲烷和環己烷在25°C配制成工作液，二氯甲烷和環己烷質量百分比為120%;然后將所述工作液經超聲波處理，超聲波功率1000W，處理時間為5min，得到穩定的反膠束體系；所述反膠束體系穩定為澄清透明溶液，經離心機高速離心，轉速8000r/min，時間20min，溶液不渾濁，為穩定體系。其中，烷基酚聚氧乙烯醚0P-10在所述反膠束體系中的濃度為0.14g/mL，異戊醇與烷基酚聚氧乙烯醚0P-10的質量百分比為80%。將5%的納米微晶纖維素水分散液加入以上反膠束體系中，超聲波處理5min，得到納米微晶纖維素在三氯甲烷中穩定的分散液。實施例8非離子型反膠束體系改性納米微晶纖維素:將非離子型表面活性劑多元醇酯聚氧乙烯醚Tween-40、助表面活性劑異辛醇和混合有機溶劑二氯乙烷和正戊烷在25°C配制成工作液，二氯乙烷和正戊烷質量百分比為150% ;然后將所述工作液經超聲波處理，超聲波功率800W，處理時間為20min，得到穩定的反膠束體系；所述反膠束體系穩定為澄清透明溶液，經離心機高速離心，轉速6000r/min，時間25min，溶液不渾濁，為穩定體系。其中，多元醇酯聚氧乙烯醚Tween-40在所述反膠束體系中的濃度為0.20g/mL，異辛醇與多元醇酯聚氧乙烯醚Tween-40的質量百分比為20%。將4%的納米微晶纖維素水分散液加入以上反膠束體系中，超聲波處理5min，得到納米微晶纖維素在三氯甲烷中穩定的分散液。實施例9非離子型反膠束體系改性納米微晶纖維素:將非離子型表面活性劑多元醇酯聚氧乙烯醚Tween-20、助表面活性劑正丁醇和混合有機溶劑氯仿和異辛烷在25°C配制成工作液，氯仿和異辛烷質量百分比為150% ;然后將所述工作液經超聲波處理，超聲波功率1000W，處理時間為5min，得到穩定的反膠束體系；所述反膠束體系穩定為澄清透明溶液，經離心機高速離心，轉速6000r/min,時間25min,溶液不渾濁，為穩定體系。其中，多元醇酯聚氧乙烯醚Tween-20在所述反膠束體系中的濃度為0.20g/mL,正辛醇與多元醇酯聚氧乙烯醚Tween-20的質量百分比為50%。將6%的納米微晶纖維素水分散液加入以上反膠束體系中，超聲波處理5min，得到納米微晶纖維素在三氯甲烷中穩定的分散液。
權利要求
1.一種非離子型反膠束體系改性的納米微晶纖維素，其特征是:所述的非離子型反膠束體系改性的納米微晶纖維素，所述納米微晶纖維素包在反膠束的極性核內，外面是連續的有機相；所述的反膠束體系由非離子型表面活性劑、助表面活性劑和有機溶劑經超聲波處理得到；所述的有機溶劑為弱極性有機溶劑或者弱極性有機溶劑與非極性有機溶劑的組合。
2.根據權利要求1所述的一種非離子型反膠束體系改性的納米微晶纖維素，其特征在于，所述的非離子型表面活性劑為脂肪醇聚氧乙烯醚、烷基酚聚氧乙烯醚或多元醇酯聚氧乙烯醚；所述的非離子型表面活性劑在所述反膠束體系中的濃度為0.01 0.20g/mL。
3.根據權利要求1所述的一種非離子型反膠束體系改性的納米微晶纖維素，其特征在于，所述的助表面活性劑為正丙醇、異丙醇、正丁醇、異丁醇、正戊醇、異戊醇、正辛醇或異辛醇；所述助表面活性劑與所述非離子型表面活性劑的質量百分比為:12.5% 200%。
4.根據權利要求1所述的一種非離子型反膠束體系改性的納米微晶纖維素，其特征在于，所述的弱極性有機溶劑為極性大于0.1且小于等于4.5的有機溶劑，為二氯甲烷、氯仿、二氯乙烷或甲苯；所述的弱極性有機溶劑與非極性有機溶劑的組合指的是所述弱極性有機溶劑與極性小于等于0.1的非極性有機溶劑的組合，所述的非極性有機溶劑為異戊烷、正戊烷、正己烷、環己烷或異辛烷，其中所述弱極性有機溶劑與非極性有機溶劑的質量百分比為:100% 200%O
5.根據權利要求1所述的一種非離子型反膠束體系改性的納米微晶纖維素，其特征在于，所述的納米微晶纖維素是能分散在水里的棒狀納米顆粒，長100 200nm，寬7 15nm。
6.如權利要求1 5中任一項所述的非離子型反膠束體系改性的納米微晶纖維素的改性方法，其特征是包括以下步驟: (1)將非離子型表面活性劑、助表面活性劑和有機溶劑在一定溫度下配制成工作液； (2)然后將所述工作液經超聲波處理，得到穩定的反膠束體系； (3)將納米微晶纖維素水分散液加入反膠束體系中，超聲波處理，得到納米微晶纖維素在有機溶劑中的穩定分散液，即完成對納米微晶纖維素的改性； 所述的有機溶劑為弱極性有機溶劑或者弱極性有機溶劑與非極性有機溶劑的組合。
7.根據權利要求6所述的改性方法，其特征在于，所述的一定溫度為25 30°C;所述的步驟(2)中的超聲波處理是指超聲波功率600 1000W，處理時間為5 30min ;所述的步驟(3)中的超聲波處理是指超聲波功率600 1000W，處理時間為5 30min。
8.根據權利要求6所述的改性方法，其特征在于，所述穩定的反膠束體系為反膠束體系溶液，澄清透明，放置一個月，溶液不渾濁，為穩定體系。
全文摘要
本發明涉及一種非離子型反膠束體系改性的納米微晶纖維素及其改性方法，所述的非離子型反膠束體系改性的納米微晶纖維素，所述納米微晶纖維素包在反膠束的極性核內，外面是連續的有機相。本發明的反膠束體系由非離子型表面活性劑、助表面活性劑和有機溶劑經超聲波處理得到；所述的有機溶劑為弱極性有機溶劑或者弱極性有機溶劑與非極性有機溶劑的組合。本發明的制備原料為工業常用的原料，來源易得；得到的反膠束體系穩定，增溶水量大，粒徑可控，能較好分散納米微晶纖維素，穩定性好。該改性方法操作簡單，不會改變納米顆粒原有的形態，從而保持其原本的性質。改性后的納米微晶纖維素可用于材料、醫學、紡織等領域。
文檔編號C08J3/09GK103102501SQ20131004671
公開日2013年5月15日 申請日期2013年2月5日 優先權日2013年2月5日
發明者閻克路, 趙群, 陳怡秀, 朱青 申請人:東華大學