[发明专利]一种木质素反相纳米胶体球及其制备方法与应用

说明书

技术领域

本发明涉及反相胶束，具体涉及一种木质素反相纳米胶体球及其制备方法应用，属于精细化工技术领域。

技术背景

木质素广泛存在于植物中，据估测，全球每年大约可生产6×10¹⁴t木质素，生物学上产生的40％的能量都被储存在木质素中，因此木质素被誉为21世纪可被人类利用的最丰富的绿色资源之一。工业木质素主要来自制浆造纸废液，以及生物乙醇副产物，其来源丰富，价格低廉。全世界每年来自造纸废液中作为副产物生成的工业木素产量约为4×10⁷‐5×10⁷t(不包括东欧国家)，但大约90％的木质素会被烧掉。按照制浆工艺的不同，工业木质素一般分为木质素磺酸盐和碱木质素两类。木质素磺酸盐是酸法制浆的副产物，具有良好的溶解性及反应活性，已经在混凝土减水剂、农药分散剂、燃料分散剂等多个行业中广泛应用。碱木质素作为碱法纸浆的副产物，水溶性和反应活性较差，需进行改性才能高值利用，开拓应用新领域。现代造纸以碱法制浆为主，工业木质素以碱木质素为主，开发碱木质素的应用新领域，不仅有利于推动制浆造纸行业健康、环保发展，更有利于解决当今碱木质素产量过高、造成大量环境污染和资源浪费的困境。

将碱木质素溶于有机溶剂加沉淀剂制备木质素反相胶束是一项原创性工作。目前，以小分子表面活性剂如十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)为原料制备反相胶束的研究已有报道。CTAB-正己醇-正庚烷-水四元反相胶束体系可以作为“微反应器”合成了硫化镉纳米颗粒(科学通报，2001，17：1423-1427)；在CTAB反胶束中氯过氧化物酶催化氧化吲哚可以表现出“超活性”(陕西师范大学学报(自然科学版)，2009，37：56-59)。以木质素等天然高分子为原料制备反相胶束的研究未见报道。

聚乙烯是以乙烯单体加成聚合而成的聚合物，是一种热塑性树脂材料，全球聚乙烯产量居五大泛用树脂之首。根据制备工艺不同，分为低密度聚乙烯和高密度聚乙烯。低密度聚乙烯又叫高压聚乙烯，由于密度低，质地软，主要用于制备塑胶袋和农用地膜；高密度聚乙烯又叫低压聚乙烯，与低密度聚乙烯相比，具有良好的耐温、耐油、耐蒸汽渗透及抗环境应力开裂性，此外电绝缘性和抗冲击性很好，主要于吹塑、注塑，制备的产品包括各种网、带、容器、电缆覆层、管材、线材等。聚乙烯价格低廉，广泛应在在工业、农业、医药和日常生活用品等多个领域。同时，为了提高聚乙烯的综合性能和节约成本，在聚乙烯炼制过程中通常加入各种填料以及抗老化剂和着色剂等，以拓宽其应用范围。目前聚乙烯常用的填料有碳酸钙、陶土、滑石粉、木粉和纤维素等。这些材料能在一定程度上提高聚乙烯的强度，同时降低成本，但是也存在一定的缺陷，例如碳酸钙容易团聚，从而在聚乙烯中形成应力点，反而降低复合材料的其它力学性能。

木质素可降解、无毒害，且因为具有苯环、酚羟基等特征结构，具有良好的抗紫外辐射与抗老化性能，因此可将木质素作为填料加入聚乙烯(如高密度聚乙烯)中制备复合材料。但由于木质素与聚乙烯的界面相容性差，因此必须对木质素或聚乙烯进行表面改性、添加增溶剂、增塑剂来增加两者的界面相容性。用环氧氯丙烷改性木质素磺酸盐和5％增溶剂加入聚乙烯和聚丙烯二元混合物中共混，木质素的添加量为5％时复合材料的拉伸强度和断裂拉伸率提高20％和25％(Industrial Crops and Products，2004，20：261‐273)。甲基化改性的木质素与高密度聚乙烯制备复合材料，加入量为2.5％时，断裂拉伸率提高24％(合成树脂及塑料，2006,23：39‐42)。

对木质素进行表面改性或者添加增溶剂、增塑剂均会使复合材料的制备过程变得复杂，虽能增加木质素和高密度聚乙烯界面相容性，但对复合材料性能的提高并不显著，且造成成本增加，难以在工业上推广应用。另一方面，针对木质素的改性反应基本发生在木质素的酚羟基部位，牺牲了木质素的抗老化及部分抗紫外性能，也不利用木质素/聚乙烯复合材料的户外使用。

发明内容

本发明的目的在于针对目前仅有的木质素基胶体球为亲水空心胶束，提供一种木质素反相纳米胶体球及其制备方法，该木质素反相胶束为表面疏水，内部亲水的纳米级球形胶束，与塑料、橡胶等疏水性材料具有良好的相容性。

本发明还有一目的，在于提供所述木质素反相纳米胶体球作为塑料或橡胶填料的应用，显著改进塑料或橡胶的力学性能。