一种宽pH适应性的木质素皮克林乳液的制备方法

摘要

本发明是一种宽pH适应性的木质索皮克林乳液的制备方法，它将包括如下步骤：首先将针叶材硫酸盐木质素在高pH条件下溶解，用盐酸调节溶液的pH值分别为11～2的范围，然后将不同pH值的术质素分散液和大豆油以1∶1的体积比混合，最后经过功率为120～200W的超声破碎或转速为8000～29000rpm转速的乳化机处理得到乳析指数为65％‑100％的木质素稳定的皮克林乳液。对于乳析指数为100％的木质索乳液，待其出现明显的乳化后，用手摇就可以使乳液恢复最初状态，并可以重新稳定7天，此过程可以至少循环3次。本专利方法克服了无法在中性和碱性条件下制备木质素稳定的皮克林乳液的局限，拓宽了木质素稳定的皮克林乳液的应用范围。而且本发明没有用到有毒化学品，绿色无污染；对术质素原料无需化学修饰处理，工艺简单，节省成本。

说明书

技术领域

本发明涉及胶体液-液界面技术领域，具体涉及一种宽pH(2～11)适应性的木质素皮克林乳液的制备方法。

技术背景

硫酸盐木质素主要来源于制浆造纸过程中产生的工业副产物，具有三维网络结构，是一种较为丰富、廉价的天然的生物质资源，由于其来源、提取方法等的不同导致其结构、分子量、溶解度等有很大的差别，硫酸盐木质素其水溶性较差，分子量分布不均，刚性较差，所以在工业上并未被广泛应用。

皮克林(Pickering)乳液是一种以固体粒子稳定油水界面的区别于传统乳液的体系，因其具有优异的稳定性越来越受到关注，固体的粒子的可湿性是用于制备Pickering乳液的关键因素。随着对绿色可持续发展的重视，木质素由于其来源于自然界，其无毒可降解，绿色环保越来越受到重视。木质素本身是具有两亲性的特点，即分子中的苯环骨架具有疏水特性，其官能团羟基、羧基等赋予其亲水特性，同时木质素本身具有pH敏感特性以及三维网络结构，这使得木质素本身在Pickering乳液的应用中具有天然的优势。

乳液行业中木质素的研究重点主要集中在改性方面，主要目的在于提高木质素的溶解度和提高表面活性，但是这些方法或多或少涉及到其它有毒化学品，而且过程复杂，不可控因素较多，如何将不加修饰硫酸盐木质素用于乳液的制备，并对其稳定性进行调节，成为研究的重点。

由于硫酸盐木质素的碱溶特性，只有在强酸条件才呈现固体颗粒，而在中性和碱性条件时主要以胶体颗粒的形态存在。因此文献报道的木质素皮克林乳液通常都是在pH＝2～5的条件下制备。而且大量的文献也表明了在中性和碱性条件下不能制备得到稳定的Pickering乳液。这严重限制了木质素皮克林乳液的应用范围。

本发明利用大豆油在碱性条件下皂化形成表面活性剂，然后利用其跟硫酸盐木质素在中性和碱性条件下形成的木质素胶体颗粒的相互作用，然后用超声破碎来分散液滴从而能够在一个很宽的pH范围(pH 2～11)都能制备得到稳定的木质素基皮克林乳液。然后通过改变乳化过程中输入能量的高低调节乳液液滴的微观结构，从而制备出不同乳析指数和稳定性的乳液。

发明内容

本发明制备了一种乳析指数可达100％，具有较好稳定性的硫酸盐木质皮克林乳液，其特征在于包括如下步骤：

步骤(1)：木质素为针叶材硫酸盐法制浆黑液通过酸沉的办法提取的硫酸盐木质素，纯度(克拉森木质素)为85～92％；

步骤(2)：油相采用试剂级大豆油；

步骤(3)：乳化设备为细胞粉碎机，间歇式工作设定，工作2s歇息2s，使用功率120～200W；

步骤(4)：乳化设备为乳化机，连续处理，设定转速为8000～29000rpm；

步骤(5)：将步骤(1)中的原料溶解在水中，用4wt％氢氧化钠调节溶液pH为12，充分搅拌24h，让木质素充分溶解，最终木质素溶液的浓度为0.5wt％；

步骤(6)：将步骤(5)中得到木质素溶液用4wt％盐酸调节溶液pH到11～2的范围，得到木质素颗粒或胶体的分散液；

步骤(7)：将步骤(6)中得到的不同pH的木质素分散液和步骤(2)的大豆油以等体积比混合，经过步骤(3)所述程序用细胞粉碎机处理2～5分钟，或者采用步骤(4)所述程序用乳化机处理1-3分钟，得到稳定的木质素皮克林乳液。

附图说明

图1：木质素溶液pH＝11和7，超声破碎200W制得的木质素稳定的皮克林乳液的经时稳定性。(a) 刚制备的乳液；(b)7天后的乳液；(c)2个月后的乳液；(d)2个月后的乳液有轻微相分离，经过手摇晃后又重新形成稳定的乳液。

图2：木质素溶液pH＝2，超声破碎120W下时制得的木质素稳定的皮克林乳液的经时稳定性。(a)刚制备的乳液；(b)7天后的乳液；(c)6个月后的乳液。

图3：木质素溶液pH＝11，乳化机转速29000rpm下制得的木质素稳定的皮克林乳液的经时稳定性。(a) 刚制备的乳液；(b)7天后的乳液；(c)6个月后的乳液。图4：木质素溶液PH＝2、7、11，分别用超声破碎和乳化机制备的皮克林乳液稳定7天后的液滴形貌图。(a)IKA乳化剂；(b)细胞破碎仪。

具体实施方式

将硫酸盐木质素(0.5g)溶解在100mL水中，用4wt％的氢氧化钠调节溶液pH到12，充分搅拌24h，让木质素充分溶解。然后取出5mL溶液用4wt％盐酸调节溶液pH到11～2的范围。再与大豆油混合，经过细胞粉碎机(总功率220W，设定处理2s歇息2s)间歇式处理2～5分钟，设定功率120～200W；乳化机连续处理1-3 分钟，设定转速为8000～29000rpm，最终得到稳定的木质素稳定的大豆油皮克林乳液。

下面结合附图和具体实施案例，进一步阐述本发明。这些实施案例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。

实施例1

将0.5g硫酸盐木质素加入到100mL水中，用4％的氢氧化钠溶液调节溶液的pH为12，磁力搅拌过夜使木质素充分溶解。用4％的盐酸调节溶液的pH为11和7，将木质素胶体溶液和大豆油以5mL∶5mL 的体积混合后，通过超声波细胞粉碎仪对两相进行乳化，设定功率范围为200W，乳化时间为5min，即可得到木质素乳液。得到的乳液乳析指数100％，2个月后出现乳化现象，但经过轻微外力乳化后重新分散并达到最初的稳定状态。经时稳定性图片见图1，液滴形貌见图4。

实施例2

将0.5g硫酸盐木质素加入到100ml水中，用4％的氢氧化钠溶液调节溶液的pH为12，磁力搅拌过夜使木质素充分溶解。用4％的盐酸调节溶液的pH为2，将木质素胶体溶液和大豆油以5ml∶5ml的体积混合后，通过超声波细胞粉碎仪对两相进行乳化，调节功率为120w，乳化时间为2min，即可得到木质素乳液。得到的乳液1h内乳化分层并达稳定；乳析指数70％，放置6个月稳定，延长时间未出现破乳。经时稳定性图片见图2，液滴形貌见图4。

实施例3

将0.5g硫酸盐木质素加入到100ml水中，用4％的氢氧化钠溶液调节溶液的pH为12，磁力搅拌过夜使木质素充分溶解。用4％的盐酸调节溶液的pH为11，将木质素胶体溶液和大豆油以5ml∶5ml的体积混合后，通过IKA乳化机对两相进行乳化，调节转速为8000～29000rpm，乳化时间为1～3min，即可得到木质素乳液。其中乳化转速29000rpm，乳化时间2分钟得到的乳液，其乳析指数为65％；放置6个月稳定，延长时间未出现破乳。经时稳定性图片见图3，液滴形貌见图4。

技术效果

本发明采用硫酸盐木质素，不用经过任何化学修饰，用量少、效果好；乳液采用物理方法分散，没有任何化学污染；得到的乳液稳定性好；采用工业上常用的细胞破碎机，操作简单易实现。

本发明所用原料适用于所有不同来源、提取方法的木质素，可实现多种木质素的高值化利用。

本发明中所用的油相适用于各种植物油来源的油相，提供了一种对各种油脂脂肪酸乳化的绿色方法

本发明制备过程没有用到有毒化学品，绿色无污染。

本方法制备的乳液出现破乳现象后再乳化很容易使其恢复稳定状态。

本方法制备的乳液可以适应不同的pH条件，广泛应用于有机合成、食品加工、药物负载与缓释等用途。

另外申明，具体实施方式中仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案的范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上的实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。