CN115521505A - 一种超稳定全生物质的木质素基Pickering乳液及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种超稳定全生物质的木质素基Pickering乳液及其制备方法，属于Pickering乳液技术领域。为解决木质素基Pickering乳液稳定性差的问题，本发明提供了一种超稳定全生物质的木质素基Pickering乳液，包含组分如下：球形木质素纳米颗粒、纤维素纳米纤维、环己烷和超纯水。本发明以工业废弃木质素为原料制备的球形木质素纳米颗粒为稳定颗粒，以高长径比、非吸附的纤维素纳米纤维为耗散剂，采用耗竭机制使乳液体系中的液滴的结构通过耗尽絮凝而稳定，提高了木质素基Pickering乳液的储存稳定性，所获得的超稳定木质素基Pickering乳液可在食品、药物运输等多个方面得到有效利用。
Description
技术领域
本发明属于Pickering乳液技术领域，尤其涉及一种超稳定全生物质的木质素基Pickering乳液及其制备方法。
背景技术
木质素是一种天然的两亲性高分子材料，其自身的C6-C3疏水骨架表现出疏水性，一些弱电离基团包括酚羟基表现出一定的亲水性，是优良的表面活性剂。木质素主要存在于造纸制浆的副产物中，价格低廉，来源广泛，具有一定的润湿、渗透和吸附分散性，广泛应用于染料、涂料、石油、煤炭工业和建筑业等领域。
近些年对于木质素在Pickering乳液中的应用成为了国内外研究的焦点问题。但由于木质素结构复杂、化学性质多变，影响其可调控性，从而难以实现对Pickering乳液的可控制备。随着对木质素结构解析的深入，原木质素内部单元分裂并生成新共价键，实现了木质素胶体颗粒的制备。胶体木质素颗粒提供了一种将木质素均匀分散到水和其他介质，如聚合物中的方法，可以克服其固有的异质性和分散性差的问题，其均匀可控的结构为木质素基Pickering乳液的设计与合成提供了新的途径。
大多数应用都要求Pickering乳液具有良好的保质期，因此储存稳定性是Pickering乳液能够实际应用的关键因素。生物质木质素基Pickering乳液的乳化稳定性与木质素胶体颗粒的浓度及木质素类型有关，由于木质素基胶体颗粒来源不同，制备方法不同，常常导致木质素基Pickering乳液在长期储存过程中稳定性较差。目前，用于提高木质素基Pickering乳液稳定性的方法主要通过对木质素进行表面改性或化学修饰，但这种方法工艺复杂、能耗较高，且不具有通用性。因此本领域亟需一种绿色、简单且适用于提高所有木质素基Pickering乳液稳定性的方法。
发明内容
为解决木质素基Pickering乳液稳定性差的问题，本发明提供了一种超稳定全生物质的木质素基Pickering乳液及其制备方法。
本发明的技术方案：
一种超稳定全生物质的木质素基Pickering乳液，包含如下质量百分含量的组分：球形木质素纳米颗粒0.09～0.45wt％、纤维素纳米纤维0.225～0.25wt％、环己烷1～5wt％，余量为超纯水。
进一步的，所述球形木质素纳米颗粒的平均粒径为126.5±17.5nm，呈单分散性，PDI为0.057。
进一步的，所述纤维素纳米纤维的长径比为200±50，宽度为20±8nm。
一种超稳定全生物质的木质素基Pickering乳液的制备方法，步骤如下：
步骤一、制备球形木质素纳米颗粒：
将硫酸盐木质素按一定质量比溶解在四氢呋喃水溶液中，过滤去除不溶性木质素及杂质得到纯化的木质素溶液，一定搅拌速度下向所得纯化的木质素溶液中加入超纯水，得到球形木质素纳米颗粒沉淀，去除残留四氢呋喃溶剂，过滤去除变形的木质素纳米颗粒及团聚体，得到球形木质素纳米颗粒悬浮液；
步骤二、制备木质素基Pickering乳液：
以步骤一获得的球形木质素纳米颗粒悬浮液为水相，以环己烷为油相，按水油质量比将水相和油相混合并在冰浴条件下进行超声乳化，得到乳液；向所得乳液中加入纤维素纳米纤维悬浮液，混匀后得到超稳定全生物质的木质素基Pickering乳液。
进一步的，步骤一所述硫酸盐木质素与四氢呋喃水溶液的质量比为1:10～500；所述四氢呋喃水溶液的的质量浓度为50～90％；所述搅拌速度为800～2000rpm，所述超纯水的质量是纯化的木质素溶液质量的2～5倍。
进一步的，步骤一所得球形木质素纳米颗粒的平均粒径为126.5±17.5nm，呈单分散性，PDI为0.057。
进一步的，步骤二所述水油质量比为90:10；所述球形木质素纳米颗粒悬浮液中球形木质素纳米颗粒的浓度为0.1～2wt％。
进一步的，步骤二所述超声乳化的总工作时间为10～60s，开3s、关2s交替进行，超声功率为66～300W。
进一步的，步骤二所述纤维素纳米纤维悬浮液中纤维素纳米纤维的长径比为200±50，宽度为20±8nm，所述纤维素纳米纤维悬浮液中纤维素纳米纤维的浓度为0.5wt％。
进一步的，步骤二所得超稳定全生物质的木质素基Pickering乳液中油相环乙烷的终浓度为1～5wt％，纤维素纳米纤维的终浓度为0.225～0.25wt％，球形木质素纳米颗粒的终浓度为0.09～0.45wt％。
本发明的有益效果：
本发明提供了一种超稳定全生物质的木质素基Pickering乳液的制备方法，以工业废弃木质素为原料制备的球形木质素纳米颗粒为稳定颗粒，以高长径比、非吸附的纤维素纳米纤维(CNF)为耗散剂，采用耗竭机制使乳液体系中的絮凝液滴的结构通过耗尽而稳定，提高了木质素基Pickering乳液的储存稳定性。
本发明提供了一种通用的超稳定、全天然、生物质基Pickering乳液的制备方法，使木质素基Pickering乳液在保持其绿色性能的同时获得超高的稳定性，Pickering乳液中SLN分散体保持胶体稳定的时间长达六个月，为全天然生物质Pickering乳液的发展提供了新的方向，所获得的超稳定木质素基Pickering乳液可在食品、药物运输等多个方面得到有效利用，为资源可持续发展做出贡献，契合低碳绿色循环经济的国家重大需求。
附图说明
图1为实施例1制备的球形木质素纳米颗粒的形貌表征照片；
图2为对比例1-对比例6和实施例1、实施例2制备的Pickering乳液在常温存储1天和7天后的乳液外观照片；
图3为对比例7、对比例8和实施例3制备的Pickering乳液在常温存储1天和7天后的乳液外观照片；
图4为实施例1、实施例2中油相、纤维素纳米纤维悬浮液CNF和木质素基Pickering乳液的荧光显微图像。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明的技术方案做进一步的说明，但并不局限于此，凡是对本发明技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的保护范围中。下列实施例中未具体注明的工艺设备或装置均采用本领域内的常规设备或装置，若未特别指明，本发明实施例中所用的原料等均可市售获得；若未具体指明，本发明实施例中所用的技术手段均为本领域技术人员所熟知的常规手段。
实施例1
本实施例提供了一种超稳定全生物质的木质素基Pickering乳液及其制备方法。
本实施例提供的木质素基Pickering乳液包含如下质量百分含量的组分：
球形木质素纳米颗粒0.09wt％、
纤维素纳米纤维0.225wt％、
环己烷1wt％，余量为超纯水。
本实施例中超稳定全生物质的木质素基Pickering乳液的制备方法，步骤如下：
步骤一、制备球形木质素纳米颗粒：
将硫酸盐木质素按质量比1:100溶解在质量浓度为75％的四氢呋喃水溶液中，搅拌一夜使其完全溶解；用孔径为0.65μm的滤纸过滤去除不溶性木质素及杂质得到纯化的木质素溶液。在2000rpm搅拌速度下向所得纯化的木质素溶液中快速加入纯化的木质素溶液质量的3倍的超纯水，产生的沉淀即为球形木质素纳米颗粒，采用旋转蒸发器去除残留四氢呋喃溶剂，并对悬浮液进行浓缩，用孔径为10μm的滤纸过滤去除变形的木质素纳米颗粒及团聚体，得到球形木质素纳米颗粒悬浮液。
图1为实施例1制备的球形木质素纳米颗粒的形貌表征照片；由图中可见，得到的球形木质素纳米颗粒具有对称、形状均匀、表面光滑的球形结构，纳米颗粒的平均粒径为126.5±17.5nm，呈单分散性，PDI仅为0.057。由于球形木质素纳米颗粒表面的亲水基团和负静电斥力，所得到的球形木质素纳米颗粒分散体可以在6个月内保持胶体稳定。SLN的Zeta电位在-40mV左右。
步骤二、制备木质素基Pickering乳液：
以球形木质素纳米颗粒浓度为1wt％的球形木质素纳米颗粒悬浮液为水相，以环己烷为油相，按水油质量比90:10将水相和油相混合并在冰浴条件下进行超声乳化，超声乳化的总工作时间为30s，开3s、关2s交替进行，超声功率为300W，得到乳液；向所得乳液中加入纤维素纳米纤维悬浮液，本实施例中使用的纤维素纳米纤维悬浮液中纤维素纳米纤维的长径比为200±50，宽度为20±8nm，纤维素纳米纤维悬浮液由超纯水配置，其中纤维素纳米纤维的浓度为0.5wt％。加入纤维素纳米纤维悬浮液后通过轻微的摇晃混合20s，混匀后得到超稳定全生物质的木质素基Pickering乳液。
实施例2
本实施例提供了一种超稳定全生物质的木质素基Pickering乳液及其制备方法。
本实施例与实施例1的区别仅在于，本实施例提供的木质素基Pickering乳液包含如下质量百分含量的组分：
球形木质素纳米颗粒0.09wt％、
纤维素纳米纤维0.25wt％、
环己烷1wt％，余量为超纯水。
实施例3
本实施例提供了一种超稳定全生物质的木质素基Pickering乳液及其制备方法。
本实施例与实施例1的区别仅在于，本实施例提供的木质素基Pickering乳液包含如下质量百分含量的组分：
球形木质素纳米颗粒0.45wt％、
纤维素纳米纤维0.25wt％、
环己烷5wt％，余量为超纯水。
实施例4
本实施例提供了一种超稳定全生物质的木质素基Pickering乳液及其制备方法。
本实施例提供的木质素基Pickering乳液包含如下质量百分含量的组分：
球形木质素纳米颗粒0.09wt％、
纤维素纳米纤维0.23wt％、
环己烷1wt％，余量为超纯水。
本实施例中超稳定全生物质的木质素基Pickering乳液的制备方法，步骤如下：
步骤一、制备球形木质素纳米颗粒：
将硫酸盐木质素按质量比1:10溶解在质量浓度为50％的四氢呋喃水溶液中，搅拌一夜使其完全溶解；用孔径为0.65μm的滤纸过滤去除不溶性木质素及杂质得到纯化的木质素溶液。在800rpm搅拌速度下向所得纯化的木质素溶液中快速加入纯化的木质素溶液质量的5倍的超纯水，产生的沉淀即为球形木质素纳米颗粒，采用旋转蒸发器去除残留四氢呋喃溶剂，并对悬浮液进行浓缩，用孔径为10μm的滤纸过滤去除变形的木质素纳米颗粒及团聚体，得到球形木质素纳米颗粒悬浮液。
步骤二、制备木质素基Pickering乳液：
以球形木质素纳米颗粒浓度为0.1wt％的球形木质素纳米颗粒悬浮液为水相，以环己烷为油相，按水油质量比90:10将水相和油相混合并在冰浴条件下进行超声乳化，超声乳化的总工作时间为10s，开3s、关2s交替进行，超声功率为66W，得到乳液；向所得乳液中加入纤维素纳米纤维悬浮液，本实施例中使用的纤维素纳米纤维悬浮液中纤维素纳米纤维的长径比为200±50，宽度为20±8nm，纤维素纳米纤维悬浮液由超纯水配置，其中纤维素纳米纤维的浓度为0.5wt％。加入纤维素纳米纤维悬浮液后通过轻微的摇晃混合20s，混匀后得到超稳定全生物质的木质素基Pickering乳液。
实施例5
本实施例提供了一种超稳定全生物质的木质素基Pickering乳液及其制备方法。
本实施例提供的木质素基Pickering乳液包含如下质量百分含量的组分：
球形木质素纳米颗粒0.09wt％、
纤维素纳米纤维0.24wt％、
环己烷1wt％，余量为超纯水。
本实施例中超稳定全生物质的木质素基Pickering乳液的制备方法，步骤如下：
步骤一、制备球形木质素纳米颗粒：
将硫酸盐木质素按质量比1:200溶解在质量浓度为60％的四氢呋喃水溶液中，搅拌一夜使其完全溶解；用孔径为0.65μm的滤纸过滤去除不溶性木质素及杂质得到纯化的木质素溶液。在800rpm搅拌速度下向所得纯化的木质素溶液中快速加入纯化的木质素溶液质量的5倍的超纯水，产生的沉淀即为球形木质素纳米颗粒，采用旋转蒸发器去除残留四氢呋喃溶剂，并对悬浮液进行浓缩，用孔径为10μm的滤纸过滤去除变形的木质素纳米颗粒及团聚体，得到球形木质素纳米颗粒悬浮液。
步骤二、制备木质素基Pickering乳液：
以球形木质素纳米颗粒浓度为0.5wt％的球形木质素纳米颗粒悬浮液为水相，以环己烷为油相，按水油质量比90:10将水相和油相混合并在冰浴条件下进行超声乳化，超声乳化的总工作时间为20s，开3s、关2s交替进行，超声功率为100W，得到乳液；向所得乳液中加入纤维素纳米纤维悬浮液，本实施例中使用的纤维素纳米纤维悬浮液中纤维素纳米纤维的长径比为200±50，宽度为20±8nm，纤维素纳米纤维悬浮液由超纯水配置，其中纤维素纳米纤维的浓度为0.5wt％。加入纤维素纳米纤维悬浮液后通过轻微的摇晃混合20s，混匀后得到超稳定全生物质的木质素基Pickering乳液。
实施例6
本实施例提供了一种超稳定全生物质的木质素基Pickering乳液及其制备方法。
本实施例提供的木质素基Pickering乳液包含如下质量百分含量的组分：
球形木质素纳米颗粒0.36wt％、
纤维素纳米纤维0.25wt％、
环己烷4wt％，余量为超纯水。
本实施例中超稳定全生物质的木质素基Pickering乳液的制备方法，步骤如下：
步骤一、制备球形木质素纳米颗粒：
将硫酸盐木质素按质量比1:300溶解在质量浓度为70％的四氢呋喃水溶液中，搅拌一夜使其完全溶解；用孔径为0.65μm的滤纸过滤去除不溶性木质素及杂质得到纯化的木质素溶液。在1000rpm搅拌速度下向所得纯化的木质素溶液中快速加入纯化的木质素溶液质量的4倍的超纯水，产生的沉淀即为球形木质素纳米颗粒，采用旋转蒸发器去除残留四氢呋喃溶剂，并对悬浮液进行浓缩，用孔径为10μm的滤纸过滤去除变形的木质素纳米颗粒及团聚体，得到球形木质素纳米颗粒悬浮液。
步骤二、制备木质素基Pickering乳液：
以球形木质素纳米颗粒浓度为1wt％的球形木质素纳米颗粒悬浮液为水相，以环己烷为油相，按水油质量比90:10将水相和油相混合并在冰浴条件下进行超声乳化，超声乳化的总工作时间为30s，开3s、关2s交替进行，超声功率为200W，得到乳液；向所得乳液中加入纤维素纳米纤维悬浮液，本实施例中使用的纤维素纳米纤维悬浮液中纤维素纳米纤维的长径比为200±50，宽度为20±8nm，纤维素纳米纤维悬浮液由超纯水配置，其中纤维素纳米纤维的浓度为0.5wt％。加入纤维素纳米纤维悬浮液后通过轻微的摇晃混合20s，混匀后得到超稳定全生物质的木质素基Pickering乳液。
实施例7
本实施例提供了一种超稳定全生物质的木质素基Pickering乳液及其制备方法。
本实施例提供的木质素基Pickering乳液包含如下质量百分含量的组分：
球形木质素纳米颗粒0.27wt％、
纤维素纳米纤维0.25wt％、
环己烷3wt％，余量为超纯水。
本实施例中超稳定全生物质的木质素基Pickering乳液的制备方法，步骤如下：
步骤一、制备球形木质素纳米颗粒：
将硫酸盐木质素按质量比1:400溶解在质量浓度为80％的四氢呋喃水溶液中，搅拌一夜使其完全溶解；用孔径为0.65μm的滤纸过滤去除不溶性木质素及杂质得到纯化的木质素溶液。在1000rpm搅拌速度下向所得纯化的木质素溶液中快速加入纯化的木质素溶液质量的3倍的超纯水，产生的沉淀即为球形木质素纳米颗粒，采用旋转蒸发器去除残留四氢呋喃溶剂，并对悬浮液进行浓缩，用孔径为10μm的滤纸过滤去除变形的木质素纳米颗粒及团聚体，得到球形木质素纳米颗粒悬浮液。
步骤二、制备木质素基Pickering乳液：
以球形木质素纳米颗粒浓度为1.5wt％的球形木质素纳米颗粒悬浮液为水相，以环己烷为油相，按水油质量比90:10将水相和油相混合并在冰浴条件下进行超声乳化，超声乳化的总工作时间为40s，开3s、关2s交替进行，超声功率为300W，得到乳液；向所得乳液中加入纤维素纳米纤维悬浮液，本实施例中使用的纤维素纳米纤维悬浮液中纤维素纳米纤维的长径比为200±50，宽度为20±8nm，纤维素纳米纤维悬浮液由超纯水配置，其中纤维素纳米纤维的浓度为0.5wt％。加入纤维素纳米纤维悬浮液后通过轻微的摇晃混合20s，混匀后得到超稳定全生物质的木质素基Pickering乳液。
实施例8
本实施例提供了一种超稳定全生物质的木质素基Pickering乳液及其制备方法。
本实施例提供的木质素基Pickering乳液包含如下质量百分含量的组分：
球形木质素纳米颗粒0.18wt％、
纤维素纳米纤维0.25wt％、
环己烷2wt％，余量为超纯水。
本实施例中超稳定全生物质的木质素基Pickering乳液的制备方法，步骤如下：
步骤一、制备球形木质素纳米颗粒：
将硫酸盐木质素按质量比1:500溶解在质量浓度为90％的四氢呋喃水溶液中，搅拌一夜使其完全溶解；用孔径为0.65μm的滤纸过滤去除不溶性木质素及杂质得到纯化的木质素溶液。在2000rpm搅拌速度下向所得纯化的木质素溶液中快速加入纯化的木质素溶液质量的2倍的超纯水，产生的沉淀即为球形木质素纳米颗粒，采用旋转蒸发器去除残留四氢呋喃溶剂，并对悬浮液进行浓缩，用孔径为10μm的滤纸过滤去除变形的木质素纳米颗粒及团聚体，得到球形木质素纳米颗粒悬浮液。
步骤二、制备木质素基Pickering乳液：
以球形木质素纳米颗粒浓度为2wt％的球形木质素纳米颗粒悬浮液为水相，以环己烷为油相，按水油质量比90:10将水相和油相混合并在冰浴条件下进行超声乳化，超声乳化的总工作时间为60s，开3s、关2s交替进行，超声功率为300W，得到乳液；向所得乳液中加入纤维素纳米纤维悬浮液，本实施例中使用的纤维素纳米纤维悬浮液中纤维素纳米纤维的长径比为200±50，宽度为20±8nm，纤维素纳米纤维悬浮液由超纯水配置，其中纤维素纳米纤维的浓度为0.5wt％。加入纤维素纳米纤维悬浮液后通过轻微的摇晃混合20s，混匀后得到超稳定全生物质的木质素基Pickering乳液。
对比例1
本对比例提供了一种不添加纤维素纳米纤维的Pickering乳液，包含如下质量百分含量的组分：
球形木质素纳米颗粒0.09wt％、
环己烷1wt％，余量为超纯水。
本对比例Pickering乳液的制备方法步骤如下：
步骤一、制备球形木质素纳米颗粒：
将硫酸盐木质素按质量比1：100溶解在质量浓度为75％的四氢呋喃水溶液中，搅拌一夜使其完全溶解；用孔径为0.65μm的滤纸过滤去除不溶性木质素及杂质得到纯化的木质素溶液。在2000rpm搅拌速度下向所得纯化的木质素溶液中快速加入纯化的木质素溶液质量的3倍的超纯水，产生的沉淀即为球形木质素纳米颗粒，采用旋转蒸发器去除残留四氢呋喃溶剂，并对悬浮液进行浓缩，用孔径为10μm的滤纸过滤去除变形的木质素纳米颗粒及团聚体，得到球形木质素纳米颗粒悬浮液。
步骤二、制备Pickering乳液：
以球形木质素纳米颗粒浓度为1wt％的球形木质素纳米颗粒悬浮液为水相，以环己烷为油相，按水油质量比90:10将水相和油相混合并在冰浴条件下进行超声乳化，超声乳化的总工作时间为30s，开3s、关2s交替进行，超声功率为300W，用超纯水将环乙烷浓度稀释到1wt％，得到乳液。
对比例2
本对比例提供了一种木质素基Pickering乳液及其制备方法。
本对比例提供的Pickering乳液包含如下质量百分含量的组分：
球形木质素纳米颗粒0.09wt％、
纤维素纳米纤维0.01wt％、
环己烷1wt％，余量为超纯水。
本对比例中超稳定全生物质的木质素基Pickering乳液的制备方法，步骤如下：
步骤一、制备球形木质素纳米颗粒：
将硫酸盐木质素按质量比1:100溶解在质量浓度为75％的四氢呋喃水溶液中，搅拌一夜使其完全溶解；用孔径为0.65μm的滤纸过滤去除不溶性木质素及杂质得到纯化的木质素溶液。在2000rpm搅拌速度下向所得纯化的木质素溶液中快速加入纯化的木质素溶液质量的3倍的超纯水，产生的沉淀即为球形木质素纳米颗粒，采用旋转蒸发器去除残留四氢呋喃溶剂，并对悬浮液进行浓缩，用孔径为10μm的滤纸过滤去除变形的木质素纳米颗粒及团聚体，得到球形木质素纳米颗粒悬浮液。
步骤二、制备木质素基Pickering乳液：
以球形木质素纳米颗粒浓度为1wt％的球形木质素纳米颗粒悬浮液为水相，以环己烷为油相，按水油质量比90:10将水相和油相混合并在冰浴条件下进行超声乳化，超声乳化的总工作时间为30s，开3s、关2s交替进行，超声功率为300W，得到乳液；向所得乳液中加入纤维素纳米纤维悬浮液和超纯水，本对比例中使用的纤维素纳米纤维悬浮液中纤维素纳米纤维的长径比为200±50，宽度为20±8nm，纤维素纳米纤维悬浮液由超纯水配置，其中纤维素纳米纤维的浓度为0.5wt％。加入纤维素纳米纤维悬浮液后通过轻微的摇晃混合20s，混匀后得到木质素基Pickering乳液。
对比例3
本对比例提供了一种木质素基Pickering乳液及其制备方法。
本对比例与对比例2的区别仅在于，本对比例提供的Pickering乳液包含如下质量百分含量的组分：
球形木质素纳米颗粒0.09wt％、
纤维素纳米纤维0.05wt％、
环己烷1wt％，余量为超纯水。
对比例4
本对比例提供了一种木质素基Pickering乳液及其制备方法。
本对比例与对比例2的区别仅在于，本对比例提供的Pickering乳液包含如下质量百分含量的组分：
球形木质素纳米颗粒0.09wt％、
纤维素纳米纤维0.075wt％、
环己烷1wt％，余量为超纯水。
对比例5
本对比例提供了一种木质素基Pickering乳液及其制备方法。
本对比例与对比例2的区别仅在于，本对比例提供的Pickering乳液包含如下质量百分含量的组分：
球形木质素纳米颗粒0.09wt％、
纤维素纳米纤维0.1wt％、
环己烷1wt％，余量为超纯水。
对比例6
本对比例提供了一种木质素基Pickering乳液及其制备方法。
本对比例与对比例2的区别仅在于，本对比例提供的Pickering乳液包含如下质量百分含量的组分：
球形木质素纳米颗粒0.09wt％、
纤维素纳米纤维0.2wt％、
环己烷1wt％，余量为超纯水。
对比例7
本对比例提供了一种木质素基Pickering乳液及其制备方法。
本对比例与对比例2的区别仅在于，本对比例提供的Pickering乳液包含如下质量百分含量的组分：
球形木质素纳米颗粒0.45wt％、
纤维素纳米纤维0.2wt％、
环己烷5wt％，余量为超纯水。
对比例8
本对比例提供了一种木质素基Pickering乳液及其制备方法。
本对比例与对比例2的区别仅在于，本对比例提供的Pickering乳液包含如下质量百分含量的组分：
球形木质素纳米颗粒0.45wt％、
纤维素纳米纤维0.225wt％、
环己烷5wt％，余量为超纯水。
图2为对比例1-对比例6和实施例1、实施例2制备的Pickering乳液在常温存储1天和7天后的乳液外观照片；通过对比可以看出，在没有CNF的情况下，多余的水相在重力作用下在试管中分离，油滴自由上升导致储存时形成一层乳状层。当CNF浓度为0.01、0.05、0.075、0.1或0.2wt％时，第1天就出现乳状层，边界明显，且随着CNF浓度的增加，乳状层体积逐渐增大。结果表明，CNF能引起体系的相行为变化，在贮存过程中，液滴会发生一定程度的絮凝。在CNF含量为0.225或0.25wt％的情况下，乳液混合物在7天后没有分层，表明在存储期间没有形成乳化层，得到了稳定的木质素基Pickering乳液。
图3为对比例7、对比例8和实施例3制备的Pickering乳液在常温存储1天和7天后的乳液外观照片；通过对比可以看出，当CNF浓度为0.25wt％时，制备7d后样品完全稳定，未发生分层乳化。乳液的外观图像表明，一旦乳液发生耗尽稳定，CNF对相行为的影响使乳液的稳定性有所延长。综上所述，在达到临界稳定浓度后，加入CNF可以有效稳定Pickering乳液，得到全天然、超稳定的木质素基Pickering乳液。
图4为实施例1、实施例2中油相、纤维素纳米纤维悬浮液CNF和木质素基Pickering乳液的荧光显微图像，所有样品在室温下储存一天后进行表征，左、中、右行分别对应染色的油相、染色的CNF和木质素基Pickering乳液的图像。从图中可以看出，液滴的絮凝程度随CNF浓度的增加而增加，一旦达到临界絮凝浓度，液滴絮凝过程受耗尽效应驱动。氟化钙染色的CNF原纤维在水相中分布，形成了部分不规则的絮凝体。事实上，加入CNF后，即使在由纳米纤维引起的高度絮凝的液滴中，油滴的轮廓仍然保持不变。CNF的存在改变了油滴周围的水相微环境，通过耗竭机制使乳液体系中的絮凝液滴的结构通过耗尽而稳定，从而提高了木质素基Pickering乳液的储存稳定性。
Claims (10)
1.一种超稳定全生物质的木质素基Pickering乳液，其特征在于，包含如下质量百分含量的组分：球形木质素纳米颗粒0.09～0.45wt％、纤维素纳米纤维0.225～0.25wt％、环己烷1～5wt％，余量为超纯水。
2.根据权利要求1所述一种超稳定全生物质的木质素基Pickering乳液，其特征在于，所述球形木质素纳米颗粒的平均粒径为126.5±17.5nm，呈单分散性，PDI为0.057。
3.根据权利要求1或2所述一种超稳定全生物质的木质素基Pickering乳液，其特征在于，所述纤维素纳米纤维的长径比为200±50，宽度为20±8nm。
4.一种超稳定全生物质的木质素基Pickering乳液的制备方法，其特征在于，步骤如下：
步骤一、制备球形木质素纳米颗粒：
将硫酸盐木质素按一定质量比溶解在四氢呋喃水溶液中，过滤去除不溶性木质素及杂质得到纯化的木质素溶液，一定搅拌速度下向所得纯化的木质素溶液中加入超纯水，得到球形木质素纳米颗粒沉淀，去除残留四氢呋喃溶剂，过滤去除变形的木质素纳米颗粒及团聚体，得到球形木质素纳米颗粒悬浮液；
步骤二、制备木质素基Pickering乳液：
以步骤一获得的球形木质素纳米颗粒悬浮液为水相，以环己烷为油相，按水油质量比将水相和油相混合并在冰浴条件下进行超声乳化，得到乳液；向所得乳液中加入纤维素纳米纤维悬浮液，混匀后得到超稳定全生物质的木质素基Pickering乳液。
5.根据权利要求4所述一种超稳定全生物质的木质素基Pickering乳液的制备方法，其特征在于，步骤一所述硫酸盐木质素与四氢呋喃水溶液的质量比为1:10～500；所述四氢呋喃水溶液的的质量浓度为50～90％；所述搅拌速度为800～2000rpm，所述超纯水的质量是纯化的木质素溶液质量的2～5倍。
6.根据权利要求4或5所述一种超稳定全生物质的木质素基Pickering乳液的制备方法，其特征在于，步骤一所得球形木质素纳米颗粒的平均粒径为126.5±17.5nm，呈单分散性，PDI为0.057。
7.根据权利要求6所述一种超稳定全生物质的木质素基Pickering乳液的制备方法，其特征在于，步骤二所述水油质量比为90:10；所述球形木质素纳米颗粒悬浮液中球形木质素纳米颗粒的浓度为0.1～2wt％。
8.根据权利要求7所述一种超稳定全生物质的木质素基Pickering乳液的制备方法，其特征在于，步骤二所述超声乳化的总工作时间为10～60s，开3s、关2s交替进行，超声功率为66～300W。
9.根据权利要求8所述一种超稳定全生物质的木质素基Pickering乳液的制备方法，其特征在于，步骤二所述纤维素纳米纤维悬浮液中纤维素纳米纤维的长径比为200±50，宽度为20±8nm，所述纤维素纳米纤维悬浮液中纤维素纳米纤维的浓度为0.5wt％。
10.根据权利要求9所述一种超稳定全生物质的木质素基Pickering乳液的制备方法，其特征在于，步骤二所得超稳定全生物质的木质素基Pickering乳液中油相环乙烷的终浓度为1～5wt％，纤维素纳米纤维的终浓度为0.225～0.25wt％，球形木质素纳米颗粒的终浓度为0.09～0.45wt％。
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Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20180215774A1 (en) * | 2017-01-30 | 2018-08-02 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of Agriculture | Low Temperature and Efficient Fractionation of Lignocellulosic Biomass Using Recyclable Organic Solid Acids |
| US20190360151A1 (en) * | 2016-06-20 | 2019-11-28 | Fpinnovations | Cellulose filament-stabilized pickering emulsions |
| US20210144993A1 (en) * | 2019-11-15 | 2021-05-20 | Board Of Trustees Of The University Of Arkansas | Cellulose nanocrystal-based emulsions and uses thereof |
| CN113980660A (zh) * | 2021-11-18 | 2022-01-28 | 南京林业大学 | 纳米纤维素稳定的Pickering乳液型钻井液及其制备方法 |
| CN114805845A (zh) * | 2022-01-11 | 2022-07-29 | 南京林业大学 | 一种宽pH适应性的木质素皮克林乳液的制备方法 |
| CN114907578A (zh) * | 2022-04-22 | 2022-08-16 | 长沙理工大学 | 一种超稳定高内相Pickering乳液凝胶及其制备方法和应用 |
| US20220275583A1 (en) * | 2019-07-31 | 2022-09-01 | Greentech Global Pte. Ltd. | Hemicellulose-containing coatings |
-
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Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20190360151A1 (en) * | 2016-06-20 | 2019-11-28 | Fpinnovations | Cellulose filament-stabilized pickering emulsions |
| US20180215774A1 (en) * | 2017-01-30 | 2018-08-02 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of Agriculture | Low Temperature and Efficient Fractionation of Lignocellulosic Biomass Using Recyclable Organic Solid Acids |
| US20220275583A1 (en) * | 2019-07-31 | 2022-09-01 | Greentech Global Pte. Ltd. | Hemicellulose-containing coatings |
| US20210144993A1 (en) * | 2019-11-15 | 2021-05-20 | Board Of Trustees Of The University Of Arkansas | Cellulose nanocrystal-based emulsions and uses thereof |
| CN113980660A (zh) * | 2021-11-18 | 2022-01-28 | 南京林业大学 | 纳米纤维素稳定的Pickering乳液型钻井液及其制备方法 |
| CN114805845A (zh) * | 2022-01-11 | 2022-07-29 | 南京林业大学 | 一种宽pH适应性的木质素皮克林乳液的制备方法 |
| CN114907578A (zh) * | 2022-04-22 | 2022-08-16 | 长沙理工大学 | 一种超稳定高内相Pickering乳液凝胶及其制备方法和应用 |
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