CN114539557A - 一种毛发状纳晶纤维素Pickering乳液的制备方法 - Google Patents
一种毛发状纳晶纤维素Pickering乳液的制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN114539557A CN114539557A CN202210204099.1A CN202210204099A CN114539557A CN 114539557 A CN114539557 A CN 114539557A CN 202210204099 A CN202210204099 A CN 202210204099A CN 114539557 A CN114539557 A CN 114539557A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- nanocrystalline cellulose
- mass
- cellulose suspension
- solution
- emulsion
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 229920001046 Nanocellulose Polymers 0.000 title claims abstract description 116
- 239000000839 emulsion Substances 0.000 title claims abstract description 68
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 20
- 239000000725 suspension Substances 0.000 claims abstract description 87
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims abstract description 64
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 49
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 33
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims abstract description 23
- 238000000265 homogenisation Methods 0.000 claims abstract description 21
- 238000010008 shearing Methods 0.000 claims abstract description 18
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims abstract description 18
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 16
- 238000005903 acid hydrolysis reaction Methods 0.000 claims abstract description 15
- 239000003513 alkali Substances 0.000 claims abstract description 15
- 238000000502 dialysis Methods 0.000 claims abstract description 13
- 240000001548 Camellia japonica Species 0.000 claims abstract description 12
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 12
- 235000018597 common camellia Nutrition 0.000 claims abstract description 10
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 claims abstract description 9
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 claims abstract description 9
- 238000007865 diluting Methods 0.000 claims abstract description 9
- 235000015112 vegetable and seed oil Nutrition 0.000 claims abstract description 9
- 239000008158 vegetable oil Substances 0.000 claims abstract description 9
- 238000004061 bleaching Methods 0.000 claims abstract description 7
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 claims abstract description 7
- 239000010903 husk Substances 0.000 claims abstract description 7
- 239000010902 straw Substances 0.000 claims abstract description 5
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims abstract description 3
- 229920002678 cellulose Polymers 0.000 claims description 32
- 239000001913 cellulose Substances 0.000 claims description 32
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 25
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 18
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N Acetic acid Chemical compound CC(O)=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 16
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims description 15
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims description 15
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 13
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 13
- MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N Hydrogen peroxide Chemical compound OO MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical group [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 12
- 239000002202 Polyethylene glycol Substances 0.000 claims description 10
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 claims description 10
- 229920001223 polyethylene glycol Polymers 0.000 claims description 10
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 9
- 229960000583 acetic acid Drugs 0.000 claims description 8
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 8
- 239000012362 glacial acetic acid Substances 0.000 claims description 8
- 239000005457 ice water Substances 0.000 claims description 8
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 8
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 7
- 239000003921 oil Substances 0.000 claims description 7
- 235000019198 oils Nutrition 0.000 claims description 7
- 238000011049 filling Methods 0.000 claims description 6
- 239000010908 plant waste Substances 0.000 claims description 6
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 claims description 6
- 235000012424 soybean oil Nutrition 0.000 claims description 6
- 239000003549 soybean oil Substances 0.000 claims description 6
- 239000006228 supernatant Substances 0.000 claims description 6
- 241000526900 Camellia oleifera Species 0.000 claims description 5
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 claims description 5
- 238000009210 therapy by ultrasound Methods 0.000 claims description 5
- 230000007062 hydrolysis Effects 0.000 claims description 4
- 238000006460 hydrolysis reaction Methods 0.000 claims description 4
- 241001122767 Theaceae Species 0.000 claims description 2
- 240000001398 Typha domingensis Species 0.000 claims description 2
- SUKJFIGYRHOWBL-UHFFFAOYSA-N sodium hypochlorite Chemical compound [Na+].Cl[O-] SUKJFIGYRHOWBL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 abstract description 6
- 229940079593 drug Drugs 0.000 abstract description 3
- 239000003814 drug Substances 0.000 abstract description 3
- 235000013305 food Nutrition 0.000 abstract description 3
- 239000002537 cosmetic Substances 0.000 abstract description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 238000000089 atomic force micrograph Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 2
- 239000003995 emulsifying agent Substances 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 2
- -1 then Substances 0.000 description 2
- 239000002562 thickening agent Substances 0.000 description 2
- 239000002028 Biomass Substances 0.000 description 1
- 244000046052 Phaseolus vulgaris Species 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000000975 bioactive effect Effects 0.000 description 1
- 230000032798 delamination Effects 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 230000002255 enzymatic effect Effects 0.000 description 1
- 238000005189 flocculation Methods 0.000 description 1
- 230000016615 flocculation Effects 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 230000002209 hydrophobic effect Effects 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 description 1
- 238000004513 sizing Methods 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 239000004094 surface-active agent Substances 0.000 description 1
- 230000008719 thickening Effects 0.000 description 1
- 238000002604 ultrasonography Methods 0.000 description 1
- 239000002569 water oil cream Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
- C08J3/00—Processes of treating or compounding macromolecular substances
- C08J3/02—Making solutions, dispersions, lattices or gels by other methods than by solution, emulsion or suspension polymerisation techniques
- C08J3/03—Making solutions, dispersions, lattices or gels by other methods than by solution, emulsion or suspension polymerisation techniques in aqueous media
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08B—POLYSACCHARIDES; DERIVATIVES THEREOF
- C08B15/00—Preparation of other cellulose derivatives or modified cellulose, e.g. complexes
- C08B15/02—Oxycellulose; Hydrocellulose; Cellulosehydrate, e.g. microcrystalline cellulose
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
- C08J2301/00—Characterised by the use of cellulose, modified cellulose or cellulose derivatives
- C08J2301/04—Oxycellulose; Hydrocellulose
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Polymers & Plastics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Dispersion Chemistry (AREA)
- Cosmetics (AREA)
- Polysaccharides And Polysaccharide Derivatives (AREA)
- Processes Of Treating Macromolecular Substances (AREA)
Abstract
本发明涉及一种毛发状纳晶纤维素Pickering乳液的制备方法，包括以下步骤：(1)粗纤维的提取：以油茶蒲粉末或者秸秆粉末为原料，依次经过碱洗、脱色后制得粗纤维，然后再漂白粗纤维；(2)酸解：采用硫酸水解法对漂白后的粗纤维进行酸解；(3)高压均质：酸解后的物料经离心水洗后进一步高压均质制得毛发状纳晶纤维素悬浮液，将毛发状纳晶纤维素悬浮液置于去离子水中透析至pH稳定，然后浓缩；(4)乳液的制备：将步骤(3)所得的浓缩后的纳晶纤维素悬浮液加水稀释后加入植物油，再通过高速剪切分散或者高压均质处理，最后得到稳定的Pickering乳液；本发明所制得的乳液贮藏稳定性高，且纳晶纤维素用量小，可应用于食品、化妆品、药品等领域。
Description
技术领域
本发明属于生物质材料制备及Pickering乳液技术领域，尤其涉及一种毛发状纳晶纤维素Pickering乳液的制备方法。
背景技术
纳晶纤维素是一种廉价的、可再生的和生物相容的纳米粒子，可通过在合适的酸或酶解处理条件下去除天然纤维素中的无定形区而保留结晶区制得。纳晶纤维素能够不可逆地吸附在油-水界面，从而降低体系界面自由能和增加液滴之间的空间位阻来稳定乳液，该形式的乳液又称为Pickering乳液。与传统表面活性剂分子稳定的乳液相比，Pickering乳液具有更高的稳定性，常被应用在药物释放、生物活性物质递送和食品质构改善等方面。
典型的短棒状或针状纳晶纤维素长度通常小于500nm，能够有效覆盖在油滴表面。专利CN113100445A公开了一种强力吸附油脂的白芸豆纳米纤维素的制备方法，但该纳米纤维素由于尺寸短小、刚度大，需要在较高浓度条件下才能稳定高油水比的乳液；专利CN108841015A公开了一种纳晶纤维素乳液的制备方法，该方法中纳晶纤维素悬浮液粘度低，制备的乳液在储存过程中容易发生油滴上浮而出现分层。另一方面，专利CN112982015A涉及到一种利用纳米纤维素来制备Pickering乳液的方法，该纳米纤维素能够在水中形成三维网络状结构，显著增加连续相的粘度，但因其界面活性低，所制备的乳液液滴容易聚集而发生絮凝，因此需要对纳米纤维素进行疏水改性以抑制乳液絮凝。
鉴于此，迫切需要开发一种新型纳晶纤维素，既能稳定地吸附在油水界面又能增加连续相的粘度，兼具乳化剂和增稠剂的功能；同时，获得的乳液应具有纳晶纤维素用量小、油水比范围广、贮藏稳定性高的特点。
发明内容
本发明提供一种毛发状纳晶纤维素Pickering乳液的制备方法，以解决现有技术中Pickering乳液储存不稳定、纤维素用量大、易发生絮凝等问题。
为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案为：
本发明涉及一种毛发状纳晶纤维素Pickering乳液的制备方法，包括以下步骤：
(1)粗纤维的提取：以农业植物废料为原料，依次经过碱洗、脱色后制得粗纤维，然后再漂白粗纤维；
(2)酸解：采用硫酸水解法对漂白后的粗纤维进行酸解；
(3)高压均质：酸解后的物料经离心水洗后进一步高压均质制得毛发状纳晶纤维素悬浮液，将毛发状纳晶纤维素悬浮液置于去离子水中透析至pH稳定，然后浓缩；
(4)乳液的制备：将步骤(3)所得的浓缩后的纳晶纤维素悬浮液加水稀释后加入植物油，再通过高速剪切分散或者高压均质处理，最后得到稳定的Pickering乳液；
所述的农业植物废料为油茶蒲粉末或者秸秆粉末。
优选地，步骤(1)碱洗过程中，将油茶蒲粉末与碱液混合加热并且搅拌，碱液为NaOH或KOH溶液，碱液的质量分数为2～5％，油茶蒲粉末与碱液的质量比为1：(10～20)，加热温度为70～90℃，清洗时间为2～3h，重复清洗2～4次，清洗后干燥。
优选地，步骤(1)中，将碱洗后的油茶蒲粉末置于NaClO2溶液内脱色，采用冰乙酸调节pH至3.0～4.0，脱色后过滤清洗、干燥制得粗纤维，NaClO2溶液的质量分数为1.5～2.7％，油茶蒲粉末与NaClO2溶液的质量比为1：(10～30)，脱色温度为70～90℃，脱色时间为2～6h；漂白过程为将粗纤维与双氧水混合，然后搅拌、过滤清洗，双氧水的质量浓度为3～5％，油茶蒲粉末与双氧水的质量比为1：(10～20)，漂白过程温度为40～60℃，搅拌时间为1～2h。
优选地，步骤(2)中的硫酸水解过程为将粗纤维分散在H2SO4溶液中并且搅拌，H2SO4溶液的质量分数为58～64％，粗纤维与H2SO4溶液的质量比为1：(8～15)，水解时间为30～120min，水解温度为40～60℃，反应结束时加入至少10倍H2SO4溶液体积的冰水，静置后去除多余酸液。
优选地，步骤(3)中，离心转速为8000～12000r/min，水洗5～10次，均质压力为30～100MPa，循环次数为3～10次，超声频率为40kHz，超声功率为200～500W，超声时间为15～30min。
优选地，步骤(3)透析过程中，透析袋的截留分子量为8000～14000，浓缩时采用聚乙二醇浓缩法，聚乙二醇溶液质量浓度为20～40％。
优选地，步骤(4)中，将纤维素悬浮液稀释至纳晶纤维素的质量为纳晶纤维素悬浮液质量的0.1～1.0％；高速剪切分散处理加入植物油后的纳晶纤维素悬浮液，剪切转速为10000～15000rpm。
优选地，步骤(4)中，将纤维素悬浮液稀释至纳晶纤维素的质量为纳晶纤维素悬浮液质量的0.1～1.0％；高压均质处理加入植物油后的纳晶纤维素悬浮液，均质压力为30～70MPa。
优选地，步骤(4)中，将纤维素悬浮液稀释至纳晶纤维素的质量为纳晶纤维素悬浮液质量的0.1～1.0％；对加入植物油后的纳晶纤维素悬浮液进行高速剪切分散，然后再高压均质处理，剪切转速为10000～18000rpm，均质压力为30～70MPa。
优选地，一种毛发状纳晶纤维素Pickering乳液的制备方法，包括下述步骤：
(1)粗纤维的提取：将干燥的油茶蒲粉末与5％KOH溶液以1:10的比例混合均匀，90℃加热并搅拌1h，重复3次，过滤并清洗滤渣，50℃干燥；干燥的滤渣分散在1.5％的NaClO2溶液中，固液质量比为1:30，冰乙酸调节pH至3.0～4.0，90℃加热并搅拌2h，重复两次，过滤得到粗纤维，清洗纤维至中性，50℃干燥；干燥后的粗纤维与5％的H2O2溶液按照1:10的比例混合均匀，40℃下搅拌2h，过滤并清洗粗纤维，得到漂白后的粗纤维；
(2)酸解：将(1)中得到的粗纤维分散在60％的H2SO4溶液中，粗纤维与60％H2SO4溶液的质量比为1:8，40℃加热并搅拌，70min后加入10倍H2SO4溶液体积的冰水停止反应，静置24h后去除多余酸液；
(3)高压均质：将去除多余酸液后的物料8000rpm下离心后去除上清，沉淀加水振荡后继续离心，重复5次，下层物料加水分散，30MPa高压均质10次，在超声波频率为40kHz，超声功率为200W的条件下超声15min后得到均匀分散的纳晶纤维素悬浮液，将其装入截留分子量为8000～14000的透析袋，置于去离子水中透析7天至pH稳定，经30％聚乙二醇浓缩后备用；
(4)乳液的制备：将(3)中浓缩后的纳晶纤维素悬浮液加水稀释至纳晶纤维素质量为纳晶纤维素悬浮液质量的0.5％(此处可以先采用干燥法确定浓缩后的纳晶纤维素悬浮液的质量分数，即取一定质量的浓缩后的纳晶纤维素悬浮液105℃下干燥，称量干燥后所得固体物质量，根据两者质量计算出浓缩后的纳晶纤维素悬浮液的质量分数，再计量加水即可制得0.5％的纳晶纤维素悬浮液)，取稀释后的纳晶纤维素悬浮液70g，13000rpm剪切2min后加入30g大豆油，13000rpm剪切2min，30MPa高压均质10次后得到油水比为3:7的乳液。
采用本发明提供的技术方案，与现有技术相比，具有如下有益效果：
1、本发明所涉及的方法通过有效控制硫酸水解分离出天然纤维素中的结晶区，并适当保留连接结晶区的无定形区，可制得柔软的毛发状纳晶纤维素，与传统的短棒状、针状纳晶纤维素相比，毛发状纳晶纤维素具有柔软、高长径比的特点，在较低浓度条件下同时具备乳化剂和增稠剂的功能；基于此所制得的Pickering乳液中的纳晶纤维素能够稳定地吸附在油-水界面，Pickering乳液能够在较低浓度条件下贮藏，稳定性高、抵抗外力能力强，不易发生分层、絮凝。
2、本发明所涉及的方法制备过程简单高效，纳晶纤维素用量小，稳定的乳液油水比范围广，可应用于食品、化妆品、药品等领域。
3、本发明以农业植物废料，如油茶蒲粉末或者秸秆粉末作为纤维素来源，具有环境友好、生物相容性高的优点，提高了农业植物废料的利用率和附加值。
附图说明
图1为本发明制备的纳晶纤维素的原子力显微镜图；
图2为乳液储存14天后的外观图；
图3为本发明乳液的光学显微镜图；
图4为本发明乳液的粒径分布图。
具体实施方式
为进一步了解本发明的内容，结合实施例对本发明作详细描述，以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
实施例1
(1)粗纤维的提取：将干燥的油茶蒲粉末与2％NaOH溶液以1:20的比例混合均匀，70℃加热并搅拌2h，重复4次，过滤并清洗滤渣，50℃干燥；将干燥的滤渣分散在1.5％的NaClO2溶液中，固液质量比为1:10，冰乙酸调节pH至3.0～4.0，70℃加热并搅拌3h，重复两次，过滤得到粗纤维，清洗纤维至中性，50℃干燥；干燥后的粗纤维与3％的H2O2溶液按照1:20的比例混合均匀，60℃下搅拌1h，过滤并清洗粗纤维，得到漂白后的粗纤维。
(2)酸解：将(1)中得到的粗纤维分散在60％的H2SO4溶液中，粗纤维与60％H2SO4溶液的质量比为1:10，60℃加热并搅拌，30min后加入10倍H2SO4溶液体积的冰水停止反应，静置24h后去除多余酸液。
(3)高压均质：将去除多余酸液后的物料10000rpm下离心后去除上清，沉淀加水振荡后继续离心，重复7次，下层物料加水分散，30MPa高压均质5次，在超声波频率为40kHz，超声功率为200W的条件下超声20min后得到均匀分散的纳晶纤维素悬浮液，将其装入截留分子量为8000～14000的透析袋，置于去离子水中透析7天至pH稳定，经20％聚乙二醇浓缩后备用。
(4)乳液的制备：将(3)中浓缩后的纳晶纤维素悬浮液加水稀释至纳晶纤维素质量为纳晶纤维素悬浮液质量的0.3％(此处可以先采用干燥法确定浓缩后的纳晶纤维素悬浮液中纳晶纤维素的质量分数，即取一定质量的浓缩后的纳晶纤维素悬浮液105℃下干燥，称量干燥后所得固体物质量，根据两者质量计算出浓缩后的纳晶纤维素悬浮液的质量分数，再计量加水即可制得0.3％的纳晶纤维素悬浮液)，取稀释后的纳晶纤维素悬浮液80g，10000rpm剪切2min后加入20g大豆油，10000rpm剪切2min后得到油水比为2:8的乳液。
实施例2
(1)粗纤维的提取：将干燥的油茶蒲粉末与5％NaOH溶液以1:10的比例混合均匀，90℃加热并搅拌3h，重复2次，过滤并清洗滤渣，50℃干燥；将干燥的滤渣分散在2.0％的NaClO2溶液中，固液质量比为1:20，冰乙酸调节pH至3.0～4.0，90℃加热并搅拌4h，重复两次，过滤得到粗纤维，清洗纤维至中性，50℃干燥；干燥后的粗纤维与5％的H2O2溶液按照1:10的比例混合均匀，40℃下搅拌1h，过滤并清洗粗纤维，得到漂白后的粗纤维。
(2)酸解：将(1)中得到的粗纤维分散在60％的H2SO4溶液中，粗纤维与60％H2SO4溶液的质量比为1:20，40℃加热并搅拌，50min后加入10倍H2SO4溶液体积的冰水停止反应，静置24h后去除多余酸液。
(3)高压均质：将去除多余酸液后的物料12000rpm下离心后去除上清，沉淀加水振荡后继续离心，重复5次，下层物料加水分散，50MPa高压均质3次，在超声波频率为40kHz，超声功率为500W的条件下超声15min后得到均匀分散的纳晶纤维素悬浮液，将其装入截留分子量为8000～14000的透析袋，置于去离子水中透析7天至pH稳定，经40％聚乙二醇浓缩后备用。
(4)乳液的制备：将(3)中浓缩后的纳晶纤维素悬浮液加水稀释至纳晶纤维素质量为纳晶纤维素悬浮液质量的0.3％(此处可以先采用干燥法确定浓缩后的纳晶纤维素悬浮液中纳晶纤维素的质量分数，即取一定质量的浓缩后的纳晶纤维素悬浮液105℃下干燥，称量干燥后所得固体物质量，根据两者质量计算出浓缩后的纳晶纤维素悬浮液的质量分数，再计量加水即可制得0.3％的纳晶纤维素悬浮液)，取稀释后的纳晶纤维素悬浮液70g，加入30g大豆油，50MPa高压均质5次后得到油水比为3:7的乳液。
实施例3
(1)粗纤维的提取：将干燥的秸秆粉末与2％KOH溶液以1:20的比例混合均匀，70℃加热并搅拌2h，重复2次，过滤并清洗滤渣，50℃干燥；干燥的滤渣分散在2.5％的NaClO2溶液中，固液质量比为1:10，冰乙酸调节pH至3.0～4.0，70℃加热并搅拌4h，重复两次，过滤得到粗纤维，清洗纤维至中性，50℃干燥；干燥后的粗纤维与3％的H2O2溶液按照1:20的比例混合均匀，60℃下搅拌1h，过滤并清洗粗纤维，得到漂白后的粗纤维。
(2)酸解：将(1)中得到的粗纤维分散在60％的H2SO4溶液中，粗纤维与60％H2SO4溶液的质量比为1:15，60℃加热并搅拌，30min后加入10倍H2SO4溶液体积的冰水停止反应，静置24h后去除多余酸液。
(3)高压均质：将去除多余酸液后的物料12000rpm下离心后去除上清，沉淀加水振荡后继续离心，重复10次，下层物料加水分散，70MPa高压均质3次，在超声波频率为40kHz，超声功率为500W的条件下超声30min后得到均匀分散的纳晶纤维素悬浮液，将其装入截留分子量为8000～14000的透析袋，置于去离子水中透析7天至pH稳定，经30％聚乙二醇浓缩后备用。
(4)乳液的制备：将(3)中浓缩后的纳晶纤维素悬浮液加水稀释至纳晶纤维素质量为纳晶纤维素悬浮液质量的0.5％(此处可以先采用干燥法确定浓缩后的纳晶纤维素悬浮液中纳晶纤维素的质量分数，即取一定质量的浓缩后的纳晶纤维素悬浮液105℃下干燥，称量干燥后所得固体物质量，根据两者质量计算出浓缩后的纳晶纤维素悬浮液的质量分数，再计量加水即可制得0.5％的纳晶纤维素悬浮液)，取稀释后的纳晶纤维素悬浮液80g，10000rpm剪切2min后加入20g大豆油，13000rpm剪切2min，50MPa高压均质5次后得到油水比为2:8的乳液。
实施例4
(1)粗纤维的提取：将干燥的油茶蒲粉末与5％KOH溶液以1:10的比例混合均匀，90℃加热并搅拌1h，重复3次，过滤并清洗滤渣，50℃干燥；干燥的滤渣分散在1.5％的NaClO2溶液中，固液质量比为1:30，冰乙酸调节pH至3.0～4.0，90℃加热并搅拌2h，重复两次，过滤得到粗纤维，清洗纤维至中性，50℃干燥；干燥后的粗纤维与5％的H2O2溶液按照1:10的比例混合均匀，40℃下搅拌2h，过滤并清洗粗纤维，得到漂白后的粗纤维。
(2)酸解：将(1)中得到的粗纤维分散在60％的H2SO4溶液中，粗纤维与60％H2SO4溶液的质量比为1:8，40℃加热并搅拌，70min后加入10倍H2SO4溶液体积的冰水停止反应，静置24h后去除多余酸液。
(3)高压均质：将去除多余酸液后的物料8000rpm下离心后去除上清，沉淀加水振荡后继续离心，重复5次，下层物料加水分散，30MPa高压均质10次，在超声波频率为40kHz，超声功率为200W的条件下超声15min后得到均匀分散的纳晶纤维素悬浮液，将其装入截留分子量为8000～14000的透析袋，置于去离子水中透析7天至pH稳定，经30％聚乙二醇浓缩后备用。
(4)乳液的制备：将(3)中浓缩后的纳晶纤维素悬浮液加水稀释至纳晶纤维素质量为纳晶纤维素悬浮液质量的0.5％(此处可以先采用干燥法确定浓缩后的纳晶纤维素悬浮液中纳晶纤维素的质量分数，即取一定质量的浓缩后的纳晶纤维素悬浮液105℃下干燥，称量干燥后所得固体物质量，根据两者质量计算出浓缩后的纳晶纤维素悬浮液的质量分数，再计量加水即可制得0.5％的纳晶纤维素悬浮液)，取稀释后的纳晶纤维素悬浮液70g，13000rpm剪切2min后加入30g大豆油，13000rpm剪切2min，30MPa高压均质10次后得到油水比为3:7的乳液。
实施例效果说明
实施例1～4所制备的纳晶纤维素微观形貌如图1所示，原子力显微镜图像显示所获得的纳晶纤维素呈毛发状。表1为上述实施例中纳晶纤维素的长度、直径平均值及长径比表，可知毛发状纤维素的长度为在800～900nm之间，直径在4～5nm之间，具有高长径比。
实施例1～4制备的乳液外观可参照图2，图2为乳液常温条件下储存14天后的照片，可以观察到实施例1～4中的乳液在储存过程中没有出现分层现象，能够保持均一的流体状态。
表2为上述实施例中乳液的平均粒径表，由图3乳液的光学显微镜图以及图4的乳液液滴粒径分布图可以看出，液滴尺寸均一，没有出现聚并或絮凝的现象。
表3为上述实施例中乳液的流变学性质，包括粘度和屈服应变值表。流变学测试中，屈服应变值越大，乳液抵抗外力的能力越强。由表3可知，乳液粘度随纳晶纤维素浓度的增加而明显增加，可见毛发状纳晶纤维素具有显著的增稠效果；乳液的屈服应变值也有明显的提高，表明乳液抵抗外界形变的能力增强。实施例4为本发明中的最佳实施例。
表1纳晶纤维素尺寸表
表2乳液平均粒径表
表3乳液粘度以及屈服应变值表
以上结合实施例对本发明进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍属于本发明的专利涵盖范围之内。
Claims (10)
1.一种毛发状纳晶纤维素Pickering乳液的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
(1)粗纤维的提取：以农业植物废料为原料，依次经过碱洗、脱色后制得粗纤维，然后再漂白粗纤维；
(2)酸解：采用硫酸水解法对漂白后的粗纤维进行酸解；
(3)高压均质：酸解后的物料经离心水洗后进一步高压均质制得毛发状纳晶纤维素悬浮液，将毛发状纳晶纤维素悬浮液置于去离子水中透析至pH稳定，然后浓缩；
(4)乳液的制备：将步骤(3)所得的浓缩后的纳晶纤维素悬浮液加水稀释后加入植物油，再通过高速剪切分散或者高压均质处理，最后得到稳定的Pickering乳液；
所述的农业植物废料为油茶蒲粉末或者秸秆粉末。
2.根据权利要求1所述的一种毛发状纳晶纤维素Pickering乳液的制备方法，其特征在于：步骤(1)碱洗过程中，将油茶蒲粉末与碱液混合加热并且搅拌，碱液为NaOH或KOH溶液，碱液的质量分数为2～5％，油茶蒲粉末与碱液的质量比为1：(10～20)，加热温度为70～90℃，清洗时间为2～3h，重复清洗2～4次，清洗后干燥。
3.根据权利要求1所述的一种毛发状纳晶纤维素Pickering乳液的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，将碱洗后的油茶蒲粉末置于NaClO2溶液内脱色，采用冰乙酸调节pH至3.0～4.0，脱色后过滤清洗、干燥制得粗纤维，NaClO2溶液的质量分数为1.5～2.7％，油茶蒲粉末与NaClO2溶液的质量比为1：(10～30)，脱色温度为70～90℃，脱色时间为2～6h；漂白过程为将粗纤维与双氧水混合，然后搅拌、过滤清洗，双氧水的质量浓度为3～5％，油茶蒲粉末与双氧水的质量比为1：(10～20)，漂白过程温度为40～60℃，搅拌时间为1～2h。
4.根据权利要求1所述的一种毛发状纳晶纤维素Pickering乳液的制备方法，其特征在于：步骤(2)中的硫酸水解过程为将粗纤维分散在H2SO4溶液中并且搅拌，H2SO4溶液的质量分数为58～64％，粗纤维与H2SO4溶液的质量比为1：(8～15)，水解时间为30～120min，水解温度为40～60℃，反应结束时加入至少10倍H2SO4溶液体积的冰水，静置后去除多余酸液。
5.根据权利要求2所述的一种毛发状纳晶纤维素Pickering乳液的制备方法，其特征在于：步骤(3)中，离心转速为8000～12000r/min，水洗5～10次，均质压力为30～100MPa，循环次数为3～10次，超声频率为40kHz，超声功率为200～500W，超声时间为15～30min。
6.根据权利要求5所述的一种毛发状纳晶纤维素Pickering乳液的制备方法，其特征在于：步骤(3)透析过程中，透析袋的截留分子量为8000～14000，浓缩时采用聚乙二醇浓缩法，聚乙二醇溶液质量浓度为20～40％。
7.根据权利要求1所述的一种毛发状纳晶纤维素Pickering乳液的制备方法，其特征在于：步骤(4)中，将纤维素悬浮液稀释至纳晶纤维素的质量为纳晶纤维素悬浮液质量的0.1～1.0％；高速剪切分散处理加入植物油后的纳晶纤维素悬浮液，剪切转速为10000～15000rpm。
8.根据权利要求1所述的一种毛发状纳晶纤维素Pickering乳液的制备方法，其特征在于：步骤(4)中，将纤维素悬浮液稀释至纳晶纤维素的质量为纳晶纤维素悬浮液质量的0.1～1.0％；高压均质处理加入植物油后的纳晶纤维素悬浮液，均质压力为30～70MPa。
9.根据权利要求1所述的一种毛发状纳晶纤维素Pickering乳液的制备方法，其特征在于：步骤(4)中，将纤维素悬浮液稀释至纳晶纤维素的质量为纳晶纤维素悬浮液质量的0.1～1.0％；对加入植物油后的纳晶纤维素悬浮液进行高速剪切分散，然后再高压均质处理，剪切转速为10000～18000rpm，均质压力为30～70MPa。
10.根据权利要求1所述的一种毛发状纳晶纤维素Pickering乳液的制备方法，其特征在于包括下述步骤：
(1)粗纤维的提取：将干燥的油茶蒲粉末与5％KOH溶液以1:10的比例混合均匀，90℃加热并搅拌1h，重复3次，过滤并清洗滤渣，50℃干燥；干燥的滤渣分散在1.5％的NaClO2溶液中，固液质量比为1:30，冰乙酸调节pH至3.0～4.0，90℃加热并搅拌2h，重复两次，过滤得到粗纤维，清洗纤维至中性，50℃干燥；干燥后的粗纤维与5％的H2O2溶液按照1:10的比例混合均匀，40℃下搅拌2h，过滤并清洗粗纤维，得到漂白后的粗纤维；
(2)酸解：将(1)中得到的粗纤维分散在60％的H2SO4溶液中，粗纤维与60％H2SO4溶液的质量比为1:8，40℃加热并搅拌，70min后加入10倍H2SO4溶液体积的冰水停止反应，静置24h后去除多余酸液；
(3)高压均质：将去除多余酸液后的物料8000rpm下离心后去除上清，沉淀加水振荡后继续离心，重复5次，下层物料加水分散，30MPa高压均质10次，在超声波频率为40kHz，超声功率为200W的条件下超声15min后得到均匀分散的纳晶纤维素悬浮液，将其装入截留分子量为8000～14000的透析袋，置于去离子水中透析7天至pH稳定，经30％聚乙二醇浓缩后备用；
(4)乳液的制备：将(3)中浓缩后的纳晶纤维素悬浮液加水稀释至纳晶纤维素质量为纳晶纤维素悬浮液质量的0.5％(此处可以先采用干燥法确定浓缩后的纳晶纤维素悬浮液的质量分数，即取一定质量的浓缩后的纳晶纤维素悬浮液105℃下干燥，称量干燥后所得固体物质量，根据两者质量计算出浓缩后的纳晶纤维素悬浮液的质量分数，再计量加水即可制得0.5％的纳晶纤维素悬浮液)，取稀释后的纳晶纤维素悬浮液70g，13000rpm剪切2min后加入30g大豆油，13000rpm剪切2min，30MPa高压均质10次后得到油水比为3:7的乳液。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210204099.1A CN114539557B (zh) | 2022-03-03 | 2022-03-03 | 一种毛发状纳晶纤维素Pickering乳液的制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210204099.1A CN114539557B (zh) | 2022-03-03 | 2022-03-03 | 一种毛发状纳晶纤维素Pickering乳液的制备方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN114539557A true CN114539557A (zh) | 2022-05-27 |
| CN114539557B CN114539557B (zh) | 2024-06-25 |
Family
ID=81662687
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202210204099.1A Active CN114539557B (zh) | 2022-03-03 | 2022-03-03 | 一种毛发状纳晶纤维素Pickering乳液的制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN114539557B (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115678162A (zh) * | 2022-11-01 | 2023-02-03 | 吉林大学 | 一种纤维素纳米纤维/聚丙烯复合材料制备方法 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110591117A (zh) * | 2019-10-31 | 2019-12-20 | 江南大学 | 一种利用白果壳纤维素稳定的Pickering乳液及其制备方法 |
| CN113004426A (zh) * | 2021-03-24 | 2021-06-22 | 江南大学 | 一种从油茶蒲中同时制备纤维素纳米晶体和纤维素纳米纤维的方法 |
-
2022
- 2022-03-03 CN CN202210204099.1A patent/CN114539557B/zh active Active
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110591117A (zh) * | 2019-10-31 | 2019-12-20 | 江南大学 | 一种利用白果壳纤维素稳定的Pickering乳液及其制备方法 |
| CN113004426A (zh) * | 2021-03-24 | 2021-06-22 | 江南大学 | 一种从油茶蒲中同时制备纤维素纳米晶体和纤维素纳米纤维的方法 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115678162A (zh) * | 2022-11-01 | 2023-02-03 | 吉林大学 | 一种纤维素纳米纤维/聚丙烯复合材料制备方法 |
| CN115678162B (zh) * | 2022-11-01 | 2023-09-26 | 吉林大学 | 一种纤维素纳米纤维/聚丙烯复合材料制备方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN114539557B (zh) | 2024-06-25 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN103403235B (zh) | 用于加工纳米纤维状纤维素的方法 | |
| Cui et al. | Green preparation and characterization of size-controlled nanocrystalline cellulose via ultrasonic-assisted enzymatic hydrolysis | |
| Blanco et al. | Nanocellulose for industrial use: cellulose nanofibers (CNF), cellulose nanocrystals (CNC), and bacterial cellulose (BC) | |
| JP4874930B2 (ja) | デンプン繊維の製造方法 | |
| CN110591117A (zh) | 一种利用白果壳纤维素稳定的Pickering乳液及其制备方法 | |
| CN105079886B (zh) | 一种氧化纳米纤维素/胶原蛋白复合海绵的制备方法 | |
| JP6286131B2 (ja) | 微細セルロース繊維及びその製造方法並びに分散液 | |
| TW201540753A (zh) | 用於製造奈米纖維狀纖維素凝膠之方法 | |
| CN109180988A (zh) | 一种功能化纳米纤维素水凝胶及其制备方法 | |
| CN115029808B (zh) | 一种纤维素纳米材料及其连续制备方法 | |
| CN111763332A (zh) | 一种柠檬皮渣纤维素纳米晶和纳米纤丝协同稳定的Pickering乳液及其制备方法 | |
| CN114539557A (zh) | 一种毛发状纳晶纤维素Pickering乳液的制备方法 | |
| CN109505033A (zh) | 纤维素纳米晶增强海藻酸复合纤维的制备方法 | |
| CN105418976A (zh) | 一种光转化抗菌粒子修饰功能化细菌纤维素复配溶胶及复合材料的制备 | |
| CN108457112A (zh) | 一种利用草酸酸解制备纳米纤维素晶须和纤丝的方法 | |
| CN108013148A (zh) | 一种悬浮稳定剂和悬浮颗粒花生奶饮品及两者的制备方法 | |
| CN104744609B (zh) | 采用膜过滤法从中国林蛙皮中分离提取透明质酸的方法 | |
| CN106883301B (zh) | 一种同时制备纤维素纳米晶和纤维素纳米纤维的方法 | |
| CN108547011A (zh) | 一种机械法制备壳聚糖及其衍生物纳米纤维的方法 | |
| CN107083580A (zh) | 一种竹纳米纤维复合再生纤维素组织修复材料的制备方法 | |
| CN111363050A (zh) | 一种ⅰ晶型生物质纳米纤维素及其超快速制备方法 | |
| CN109485737A (zh) | 一种利用毛竹制备纤维素纳米晶的方法 | |
| CN113845667A (zh) | 一种氧化纳米纤维素皮克林乳液的制备方法及应用 | |
| CN106757766B (zh) | 一种胶原蛋白纤维素纤维水刺无纺布及其生产方法 | |
| CN115803349A (zh) | 氧化纤维素、纳米纤维素和它们的分散液 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |