[发明专利]一种木质素纳米微球的制备方法

说明书

本发明公开了一种木质素纳米微球的制备方法，利用硫酸等稀酸来逐级调节黑液的pH值，使木质素分级沉淀，获得酚羟基含量不同的原料木质素；然后将原料木质素溶解在有机溶剂中，在搅拌添加下加入超纯水，由自组装方法制得木质素纳米微球。本发明使用绿色环保的有机溶剂制备木质素纳米微球，以水为渗析剂，试剂均可回收，无污染，产品无溶剂残留，为木质素高值化利用提供了广阔前景。制备的木质素纳米微球，各项性能得到大幅提高，如稳定性能、分散性能等。并同时得到了空心和实心的木质素纳米微球，可根据性能分别应用，提高了木质素的潜在应用范围。

技术领域

本发明属于木质素纳米材料制备领域，具体涉及一种木质素纳米微球的制备方法。

背景技术

木质素被誉为21世纪最丰富的绿色资源之一，占植物总质量的20％-30％，是第二大生物质高分子原料。木质素由愈创木基苯丙烷结构单元、紫丁香基苯丙烷结构单元以及对羟基苯丙烷结构单元三种苯丙烷单元通过醚键和碳碳键结合在一起构成的三维空间网状结构的高分子聚合物，化学结构非常复杂，不同来源的木质素结构单元含量有所差异，联接方式也大有区别。生物学上生产的能量按照焓比容量计算有40％都存在于木质素中，然而木质素的利用却仍然没有广泛地普及。提高工业木质素的高值化应用，不仅减少化学工业对不可再生化石能源的高度依赖，同时可以解决造纸黑液对环境的污染，促进节能减排。

木质素具有抗氧化性、生物可降解性等优秀化学特性，但当前直接用途单一，主要作水泥减水剂、橡胶补强剂和染料分散剂等。国内外近年尝试通过改善木质素的反应活性、亲水性和分散性等性质，提高木质素及其衍生物的应用性能，研究取得了较大进展。木质素具有大量的酚羟基、醇羟基等亲水基团，又具有疏水性的芳香骨架，是一种天然的两亲性聚合物。通过准确控制实验条件，可以形成球状、棒状和囊泡等结构，用于药物传递、能源储备等领域。近年来，木质素的高值化利用主要表现在制备平台化学品和高值燃料、高分子表面活性剂、木质素碳材料、储能材料和催化剂等方面。

因纳米材料具备小尺寸效应、量子尺寸效应、表面效应、宏观量子隧道效应等特性，能够表现出更多的理化性质。木质素纳米材料的制备与应用，是实现木质素高值化利用的一种新途径。相比无机纳米粒子和可再生纳米纤维素的研究，木质素纳米材料的制备和应用仍然处于起步阶段。现有木质素纳米材料的制备方法中，沉降法、机械法和逐步加成聚合法制备的纳米木质素均为无规则结构。具有规整结构的木质素微纳米球能拓展其在药物传递和催化系统等方面的潜在应用，现有的乙酰化木质素制备胶体球过程中不可避免的使用了环境不友好的化学试剂且制备过程相对繁琐，通过将溶解的木质素在透析袋中自组装方法制备的木质素微纳米球均一性较差。各类研究中制备的木质素纳米球均显示出均匀的尺寸分布和良好的球形度，其制备工艺也越来越成熟，尺寸可调控。但是原始木质素的预处理繁琐，且木质素纳米微球会在储存一段时间后发生聚集，因此很难长时间保持稳定。在众多研究中，作为制浆造纸工业生产中产量最多的硫酸盐木质素应用很少，应用时也大多需使用各种化学试剂对其进行化学改性。因此，高效简单的木质素纳米微球制备方法仍值得去探索。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种木质素纳米微球的制备方法，本方法从硫酸盐法蒸煮黑液出发，用分级酸析法提取硫酸盐木质素，通过控制pH值得到不同的木质素，不经化学修饰，以其为原料制备空心和实心的木质素纳米微球。并在研究中针对木质素纳米微球长时间放置易结聚，难保存的现状，优化制备方法得到高稳定性的木质素纳米微球。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种木质素纳米微球的制备方法，包括以下步骤：

(1)取黑液样品，过滤除去其中的固体杂质后，加入蒸馏水稀释得到稀释液；