一种中空开口木质素基温敏微球及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种中空开口木质素基温敏微球及其制备方法，包括如下步骤，S1：将木质素原料、烯丙基溴和碱性化合物加入水中反应；S2：将步骤S1所得产物、缚酸剂和2

【技术实现步骤摘要】
一种中空开口木质素基温敏微球及其制备方法和应用


[0001]本专利技术主要涉及中空开口微球
，尤其涉及一种中空开口木质素基温敏微球及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]中空开口微球因其具有低密度、较大的比表面积、选择吸附性、独特的光电等特性，引起人们浓厚的兴趣。中空开口微球分为非聚合物中空开口微球和聚合物中空开口微球，两者相比，聚合物中空开口微球由于低毒性、原料种类多、多反应位点和可功能化的特点，在功能物质载体方面更具有优势。然而，随着石油类资源的日渐消耗，资源危机日渐突出，人们逐渐将目光转向可再生资源去制备中空开口微球。
[0003]木质素是继纤维素之后的第二大环境友好型原料，有望缓解石油类资源危机。木质素分子上存在苯环疏水基团和羟基等亲水性基团，具备双亲性能，可自组装成各种微球。而壳破裂法可将自组装的木质素微球制备成中空开口微球。如Li等(Direct preparation of hollow nanospheres with kraft lignin:a facile strategy for effective utilization of biomass waste.Bioresources,2016,11(2):3073
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3083)将碱木质素制备成中空开口微球。Xiong等(Preparation and formation mechanism of renewable lignin hollow nanospheres with a single hole by self
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assembly.ACS Sustainable Chemistry&Engineering,2018,5(3):2273
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2281)将酶解木质素制备成中空开口微球。中国专利CN107774204A也公开了一种中空开口木质素纳米球的制备方法。但获得的木质素中空开口微球的空腔和开口不能智能调控，当应用到功能物质负载和递送方面，在微球装载功能物质后，开口的存在势必导致功能物质的流失。另外，木质素中空开口微球不能在强碱环境下存在。

技术实现思路

[0004]本专利技术要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种方法简单、原料易得、反应条件温和、中空开口温敏微球的空腔体积、开口尺寸和微球粒径可控且能在强碱环境下存在的中空开口木质素基温敏微球及其制备方法和应用。
[0005]为解决上述技术问题，本专利技术采用以下技术方案：
[0006]一种中空开口木质素基温敏微球，所述中空开口木质素基温敏微球由中空开口木质素微球以及接枝到中空开口木质素微球上的温敏聚合物构成，所述中空开口木质素基温敏微球具有仿生水母结构，以中空开口木质素微球为水母伞状体，以中空开口木质素微球上接枝的温敏聚合物为水母触手。
[0007]作为本专利技术的进一步改进，所述中空开口木质素基温敏微球具有温敏特性和强碱收缩性。
[0008]作为本专利技术的进一步改进，所述中空开口木质素基温敏微球在pH>13的强碱环境下具有收缩性。
[0009]作为一个总的技术构思，本专利技术还提供了一种上述的中空开口木质素基温敏微球的制备方法，包括以下步骤：
[0010]S1：将木质素原料、烯丙基溴、碱性化合物和水加入反应容器中，搅拌反应，用酸调节反应产物的pH值，将反应产物进行纯化处理，干燥，得到木质素
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CH2‑
CH＝CH2；
[0011]S2：将木质素
‑
CH2‑
CH＝CH2加入有机溶剂中，再加入缚酸剂和2
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溴异丁酰溴，室温下搅拌反应；达到反应时间后加水终止反应，将反应产物进行纯化处理，干燥，得到CH2＝CH
‑
CH2‑
木质素
‑
OCO
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C(CH3)2Br；
[0012]S3：将CH2＝CH
‑
CH2‑
木质素
‑
OCO
‑
C(CH3)2Br加入有机溶剂中，混合均匀，将水滴加到溶有CH2＝CH
‑
CH2‑
木质素
‑
OCO
‑
C(CH3)2Br的有机溶液中，或者，将溶有CH2＝CH
‑
CH2‑
木质素
‑
OCO
‑
C(CH3)2Br的有机溶液滴加到水中，得到含有中空开口木质素微球的悬浮液；将悬浮液进行纯化处理，干燥，得到中空开口木质素微球；
[0013]S4：将中空开口木质素微球、温敏单体和催化剂加入水中，混合均匀，充氮气除氧，加入还原剂，将反应容器密封，搅拌反应，将反应产物进行纯化处理，干燥，得到中空开口木质素基温敏微球。
[0014]作为本专利技术的进一步改进，所述步骤S1中，所述木质素原料与烯丙基溴、碱性化合物的质量比为1︰0.01～0.5︰0.1～1，所述搅拌反应的温度为35℃～55℃，所述搅拌反应的时间为6h～12h，所述pH值的范围为1～5。
[0015]作为本专利技术的进一步改进，所述步骤S1中，所述木质素原料为碱木质素、牛皮纸木质素、有机溶剂木质素、酶解木质素和木质素磺酸盐中的任一种；所述碱性化合物为氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、碳酸氢钠、碳酸钠、碳酸钾和碳酸氢钾中的任一种或多种，所述酸为盐酸、溴酸、甲酸和乙酸中的任一种或多种，所述纯化处理的方式为离心或透析，所述的离心速率为6000rpm～12000rpm，所述透析的时间为24h～72h。
[0016]作为本专利技术的进一步改进，所述步骤S2中，所述木质素
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CH2‑
CH＝CH2与缚酸剂、2
‑
溴异丁酰溴的质量比为1︰0.01～1.5︰0.2～1，所述搅拌反应的时间为12h～48h。
[0017]作为本专利技术的进一步改进，所述步骤S2中，所述缚酸剂为三乙胺、吡啶、N,N
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二异丙基乙胺、4
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二甲氨基吡啶、三乙醇胺和四丁基溴化铵中的任一种或多种，所述有机溶剂为四氢呋喃、二氧六环和乙酸乙酯中的任一种或多种，所述纯化处理的方式为离心或抽滤，所述离心的速率为6000rpm～12000rpm。
[0018]作为本专利技术的进一步改进，所述步骤S3中，所述CH2＝CH
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CH2‑
木质素
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OCO
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C(CH3)2Br在有机溶液中的浓度为0.3mg/mL～2mg/mL，所述有机溶液与水的体积比为1︰1～9，所述滴加的速率为0.5mL/min～5mL/min。
[0019]作为本专利技术的进一步改进，所述步骤S3中，所述水的实际用量比有机溶液与水的理论比值大。
[0020]作为本专利技术的进一步改进，所述步骤S3中，通过搅拌的方式将CH2＝CH
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CH2‑
木质素
‑
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种中空开口木质素基温敏微球，其特征在于，所述中空开口木质素基温敏微球由中空开口木质素微球以及接枝到中空开口木质素微球上的温敏聚合物构成，所述中空开口木质素基温敏微球具有仿生水母结构，以中空开口木质素微球为水母伞状体，以中空开口木质素微球上接枝的温敏聚合物为水母触手。2.根据权利要求1所述的中空开口木质素基温敏微球，其特征在于，所述中空开口木质素基温敏微球具有温敏特性和强碱收缩性。3.一种中空开口木质素基温敏微球的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：将木质素原料、烯丙基溴、碱性化合物和水加入反应容器中，搅拌反应，用酸调节反应产物的pH值，将反应产物进行纯化处理，干燥，得到木质素
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CH2‑
CH＝CH2；S2：将木质素
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CH2‑
CH＝CH2加入有机溶剂中，再加入缚酸剂和2
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溴异丁酰溴，室温下搅拌反应；达到反应时间后加水终止反应，将反应产物进行纯化处理，干燥，得到CH2＝CH
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CH2‑
木质素
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OCO
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C(CH3)2Br；S3：将CH2＝CH
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CH2‑
木质素
‑
OCO
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C(CH3)2Br加入有机溶剂中，混合均匀，将水滴加到溶有CH2＝CH
‑
CH2‑
木质素
‑
OCO
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C(CH3)2Br的有机溶液中，或者，将溶有CH2＝CH
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CH2‑
木质素
‑
OCO
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C(CH3)2Br的有机溶液滴加到水中，得到含有中空开口木质素微球的悬浮液；将悬浮液进行纯化处理，干燥，得到中空开口木质素微球；S4：将中空开口木质素微球、温敏单体和催化剂加入水中，混合均匀，充氮气除氧，加入还原剂，将反应容器密封，搅拌反应，将反应产物进行纯化处理，干燥，得到中空开口木质素基温敏微球。4.根据权利要求3所述的中空开口木质素基温敏微球的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中，所述木质素原料与烯丙基溴、碱性化合物的质量比为1︰0.01～0.5︰0.1～1，所述搅拌反应的温度为35℃～55℃，所述搅拌反应的时间为6h～12h，所述pH值为1～5。5.根据权利要求3所述的中空开口木质素基温敏微球的制备方法，其特征在于，所述步骤S2中，所述木质素
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CH2‑
CH＝CH2与缚酸剂、2
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溴异丁酰溴的质量比为1︰0.01～1.5︰0.2～1，所述搅拌反应的时间为12h～48h。6.根据权利要求4或5所述的中空开口木质素基温敏微球的制备方法，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴志平，刘德乡，刘瑞霞，熊福全，陈介南，张林，刘金昱，邓萍萍，
申请(专利权)人：中南林业科技大学，
类型：发明
国别省市：