CN103203192B - 一种非离子反胶束体系及其改性极性物质的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种非离子型反胶束体系及其改性极性物质的方法，所述的极性物质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，能较好分散极性物质，稳定性好。该反胶束体系应用范围广泛，可适用与纳米微晶纤维素、酶、有机酸、蛋白质或染料等极性水溶性物质；同时，可用于极性水溶物质的不同状态，包括液体、纳米颗粒、乳液或悬浮液。
Description
技术领域
本发明涉及一种非离子型反胶束体系及其改性极性物质的方法，特别是涉及一种采用非离子型表面活性剂通过弱极性溶剂制成反胶束体系对极性物质改性的反胶束体系及其改性极性水溶性物质的方法。
背景技术
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。在采用非离子型表面活性剂时，现有技术都是使用的非极性有机溶剂。
在反胶束中，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”。
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，没有报道将其直接应用于极性物质的改性。
发明内容
本发明的目的是提供一种非离子型反胶束体系及其改性极性物质的方法，特别是涉及一种采用非离子型表面活性剂通过弱极性溶剂制成反胶束体系对极性物质改性的反胶束体系及其改性极性水溶性物质的方法。
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。
作为优选的技术方案：
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。
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。
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。
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。
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。
本发明又提供了一种非离子型反胶束体系改性极性物质的方法，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）将极性水溶性物质加入反胶束体系中，超声波处理，得到极性水溶性物质稳定分散液，即完成对极性水溶性物质的改性；
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。
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。
如上所述的非离子型反胶束体系改性极性物质的方法，所述的极性水溶性物质为纳米微晶纤维素、酶、有机酸、蛋白质或染料；所述的极性水溶性物质为液体、纳米颗粒、乳液或悬浮液。
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。
有益效果：
（1）本发明采用常见的非离子型表面活性、助表面活性剂及弱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。
（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，并利用超声波对极性水溶性物质进行预处理，使得极性水溶性物质更好地分散于体系当中。
（3）本发明仅采用超声波处理工艺，制备反胶束方法简单、操作便捷，使用助剂溶剂均为常用试剂，应用简单。
（4）本发明适用于多种极性水溶性物质，并适合于物质的液相、固相及乳液状态，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
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。
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。
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。
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%。
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%。
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。
实施例1
非离子型反胶束体系的制备：
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%。
实施例2
非离子型反胶束体系的制备：
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%。
实施例3
非离子型反胶束体系的制备：
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%。
实施例4
非离子型反胶束体系的制备：
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%。
实施例5
非离子型反胶束体系的制备：
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%。
实施例6
非离子型反胶束体系的制备：
将非离子型表面活性剂烷基酚聚氧乙烯醚OP-7、助表面活性剂正戊醇和混合有机溶剂氯仿和异戊烷在25℃配制成工作液，氯仿和异戊烷的质量百分比为100%；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，烷基酚聚氧乙烯醚OP-7在所述反胶束体系中的浓度为0.10g/mL，正戊醇与烷基酚聚氧乙烯醚OP-7的质量百分比为120%。
实施例7
非离子型反胶束体系的制备：
将非离子型表面活性剂烷基酚聚氧乙烯醚OP-10、助表面活性剂异戊醇和混合有机溶剂二氯甲烷和环己烷在25℃配制成工作液，二氯甲烷和环己烷质量百分比为120%；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-10在所述反胶束体系中的浓度为0.14g/mL，异戊醇与烷基酚聚氧乙烯醚OP-10的质量百分比为80%。
实施例8
非离子型反胶束体系的制备：
将非离子型表面活性剂多元醇酯聚氧乙烯醚Tween-40、助表面活性剂异辛醇和混合有机溶剂二氯乙烷和正戊烷在25℃配制成工作液，二氯乙烷和正戊烷质量百分比为150%；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20min，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6000r/min，时间25min，溶液不浑浊，为稳定体系。其中，多元醇酯聚氧乙烯醚Tween-40在所述反胶束体系中的浓度为0.20g/mL，异辛醇与多元醇酯聚氧乙烯醚Tween-40的质量百分比为20%。
实施例9
非离子型反胶束体系的制备：
将非离子型表面活性剂多元醇酯聚氧乙烯醚Tween-20、助表面活性剂正丁醇和混合有机溶剂氯仿和异辛烷在25℃配制成工作液，氯仿和异辛烷质量百分比为150%；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6000r/min，时间25min，溶液不浑浊，为稳定体系。其中，多元醇酯聚氧乙烯醚Tween-20在所述反胶束体系中的浓度为0.20g/mL，正辛醇与多元醇酯聚氧乙烯醚span-20的质量百分比为50%。
实施例10
非离子型反胶束体系改性纳米微晶纤维素：
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%。将纳米微晶纤维素水悬浮液加入以上反胶束体系中，超声波处理5min，得到极性水溶性物质稳定分散液。
实施例11
非离子型反胶束体系改性染料：
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%。将活性染料水溶液加入以上反胶束体系中，超声波处理5min，得到极性水溶性物质稳定分散液。
实施例12
非离子型反胶束体系改性有机酸：
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%。将有机酸水溶液加入以上反胶束体系中，超声波处理5min，得到极性水溶性物质稳定分散液。
实施例13
非离子型反胶束体系改性酶：
将非离子型表面活性剂烷基酚聚氧乙烯醚OP-7、助表面活性剂正戊醇和混合有机溶剂氯仿和异戊烷在25℃配制成工作液，氯仿和异戊烷的质量百分比为100%；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，烷基酚聚氧乙烯醚OP-7在所述反胶束体系中的浓度为0.10g/mL，正戊醇与烷基酚聚氧乙烯醚OP-7的质量百分比为120%。将酶水溶液加入以上反胶束体系中，超声波处理5min，得到极性水溶性物质稳定分散液。
实施例14
非离子型反胶束体系改性蛋白质：
将非离子型表面活性剂多元醇酯聚氧乙烯醚、助表面活性剂异辛醇和混合有机溶剂二氯乙烷和正戊烷在25℃配制成工作液，二氯乙烷和正戊烷质量百分比为150%；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20min，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6000r/min，时间25min，溶液不浑浊，为稳定体系。其中，多元醇酯聚氧乙烯醚在所述反胶束体系中的浓度为0.20g/mL，异辛醇与多元醇酯聚氧乙烯醚的质量百分比为20%。将酶水溶液加入以上反胶束体系中，超声波处理5min，得到极性水溶性物质稳定分散液。
Claims (10)
1.一种非离子型反胶束体系，其特征是：所述的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；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％；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，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，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，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.如权利要求1～4中任一项所述的非离子型反胶束体系的制备方法，其特征是：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。
6.根据权利要求5所述的一种非离子型反胶束体系的制备方法，其特征在于，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。
7.如权利要求1～4中任一项所述的非离子型反胶束体系改性极性物质的方法，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)将极性水溶性物质加入反胶束体系中，超声波处理，得到极性水溶性物质稳定分散液，即完成对极性水溶性物质的改性；
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。
8.根据权利要求7所述的非离子型反胶束体系改性极性物质的方法，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。
9.根据权利要求7所述的非离子型反胶束体系改性极性物质的方法，其特征在于，所述的极性水溶性物质为纳米微晶纤维素、酶、有机酸、蛋白质或染料；所述的极性水溶性物质为液体、纳米颗粒、乳液或悬浮液。
10.如权利要求7所述的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，其特征是：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。
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