專(zhuān)利名稱(chēng)：一種新型的對(duì)環(huán)境友好的反膠束體系及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于反膠束技術(shù)及其應(yīng)用領(lǐng)域，具體涉及到一種新型的對(duì)環(huán)境友好的 反膠束體系及其制備方法。
技術(shù)背景反膠束，又稱(chēng)反膠團(tuán)、逆膠束，是表面活性劑分散于連續(xù)的非極性的有機(jī)相 中，并且超過(guò)臨界膠束濃度時(shí)自發(fā)形成的具有納米尺度的穩(wěn)定聚集體；該體系是 一種分散相分布均勻、透明、各向同性的熱力學(xué)穩(wěn)定體系，體系中組成反膠束的 表面活性劑極性頭朝內(nèi)形成極性核，核中能增溶水和一些極性化合物(如有機(jī)酸、 蛋白質(zhì)等)，利用此性質(zhì)可以實(shí)現(xiàn)極性物質(zhì)在非極性的連續(xù)介質(zhì)中的穩(wěn)定分散，在極性物質(zhì)的萃取分離、酶的固定化、納米微粒的合成制備等方面有重要應(yīng)用例如，在生物工程技術(shù)領(lǐng)域，常用萃取方法分離蛋白質(zhì)、核酸等大分子生物 活性物質(zhì)，傳統(tǒng)的溶劑萃取方法因難以保持被分離物質(zhì)的活性而不能滿(mǎn)足生化分 離的要求。自1979年Luisi首次成功地利用反膠束體系將蛋白質(zhì)在不發(fā)生變性的 情況下傳入有機(jī)相并又從有機(jī)相傳入水相以后，反膠束萃取分離技術(shù)受到了極大 的關(guān)注和發(fā)展，為生物活性物質(zhì)的萃取分離難題提供了可靠的解決途徑，是分離 技術(shù)研究領(lǐng)域的一項(xiàng)突破。由于具有操作簡(jiǎn)便、成本低、萃取率高、分離的選擇 性好、條件溫和不會(huì)引起被分離化合物的變性等優(yōu)點(diǎn)，到20世紀(jì)90年代，反膠束 萃取分離已成為生物工程的熱門(mén)技術(shù)。目前，反膠束萃取分離技術(shù)在生物工程中 的應(yīng)用主要有純化和分離蛋白質(zhì)、萃取氨基酸及維生素等功能性添加劑、從植 物中同時(shí)提取油和蛋白質(zhì)、提取胞內(nèi)酶和胞外酶、濃縮a-淀粉酶等。近年來(lái)，隨著反膠束技術(shù)發(fā)展和酶催化反應(yīng)研究不斷深入， 一個(gè)新的研究領(lǐng) 域——膠束酶學(xué)開(kāi)始產(chǎn)生和興起。由于反膠束具有獨(dú)特結(jié)構(gòu)特征，它能使表面活 性劑分子組成的膜將油水兩相分隔開(kāi)，高度分散的反膠束體系不僅為酶催化反應(yīng) 提供巨大相界面，且還可避免酶與周?chē)袡C(jī)溶劑直接接觸。此外，反膠束體系還 可較好地模擬酶的天然環(huán)境，因此，在反膠束體系下大多數(shù)酶可保持較高活性和 穩(wěn)定性，有時(shí)甚至表現(xiàn)出超活性。1989年，膠束酶學(xué)研究權(quán)威Martinek曾預(yù)言 反膠束體系有可能成為生物轉(zhuǎn)化通用介質(zhì)。目前反膠束酶主要應(yīng)用在油脂的水解 和合成、氨基酸的合成，高分子和藥物的合成等方面。3反膠束的液滴或稱(chēng)"水池"是一種特殊的納米空間，其尺寸可控制在幾到幾 十納米之間，尺度小且彼此分離，是理想的制備納米微粒的反應(yīng)場(chǎng)所。2000年， ndereg J.等人在Nature上報(bào)道了利用反膠束體系合成了具有納米結(jié)構(gòu)的納米 微粒。研究報(bào)道表明，用反膠束法制備納米微粒具有操作簡(jiǎn)單、粒徑大小可控、 粒子分散性好、分布窄、易于連續(xù)化生產(chǎn)的特點(diǎn)，與傳統(tǒng)的化學(xué)制備法相比，具 有明顯優(yōu)勢(shì)，在當(dāng)前諸多制備納米微粒的方法中顯示出極其廣闊的應(yīng)用前景。此外，近年來(lái)在反膠束技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展的微乳技術(shù)，通過(guò)與其他技術(shù)的結(jié)合， 在微乳燃料、微乳洗滌、涂料、化妝品、織物染整、皮革加工和保護(hù)等諸多其他 領(lǐng)域也顯示了巨大的應(yīng)用潛力。與傳統(tǒng)的方法相比，反膠束技術(shù)還是一個(gè)相對(duì)年輕的領(lǐng)域，某些理論和方法 都是針對(duì)具體的反膠束體系而言的，目前可利用的反膠束體系還相當(dāng)有限，并存 在一些難以克服的缺點(diǎn)，給該技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用和推廣帶來(lái)了局限性。 一個(gè)越來(lái)越 受到關(guān)注的問(wèn)題是目前，傳統(tǒng)的反膠束體系的連續(xù)相介質(zhì)大多是烴類(lèi)溶劑，不 僅污染環(huán)境，而且對(duì)人類(lèi)健康有害它們經(jīng)呼吸道吸入或皮膚吸收，可導(dǎo)致多發(fā) 性神經(jīng)炎、接觸性皮炎等等；吸入高濃度烷烴時(shí)，由于窒息和麻醉作用甚至可以引起人或動(dòng)物在短期內(nèi)死亡。而采用其他油脂性介質(zhì)如三甘酯等作為反膠束體系 的連續(xù)相則因?yàn)槠湫再|(zhì)和來(lái)源的問(wèn)題，難以獲得像烴類(lèi)溶劑一樣的效果。因此，需要尋找一種無(wú)毒環(huán)保的非極性溶劑來(lái)替代烴類(lèi)溶劑，開(kāi)發(fā)出新型的 對(duì)環(huán)境友好的反膠束體系，以解決傳統(tǒng)反膠束體系的有機(jī)溶劑污染問(wèn)題，擴(kuò)大反 膠束技術(shù)的應(yīng)用。 發(fā)明內(nèi)容針對(duì)背景技術(shù)中存在的問(wèn)題，本發(fā)明提供一種新型的對(duì)環(huán)境友好的反膠束體 系，以避免傳統(tǒng)反膠束體系中烴類(lèi)溶劑對(duì)環(huán)境的污染和對(duì)人體健康的危害，擴(kuò)大 反膠束技術(shù)的應(yīng)用。本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下 一種新型的對(duì)環(huán)境友好的反膠束體系，包括非 極性連續(xù)相和形成反膠束的表面活性劑，非極性連續(xù)相是甲基硅氧烷類(lèi)化合物。 本發(fā)明一種新型的對(duì)環(huán)境友好的反膠束體系，還包括形成反膠束所需的助表面活性劑，所述助表面活性劑是鏈長(zhǎng)為n=4-12的醇類(lèi)化合物。本發(fā)明一種新型的對(duì)環(huán)境友好的反膠束體系的 極性連續(xù)相甲基硅氧烷類(lèi) 化合物是通式為SinOn(CH3)m R2n,的環(huán)狀硅氧垸產(chǎn)物或開(kāi)環(huán)硅氧烷產(chǎn)物中一種4或幾種，其中！1=3~9， n^0 2n,R是CH3或CHK:H2。本發(fā)明一種新型的對(duì)環(huán)境友好的反膠束體系中形成反膠束所需的助表面活性劑是通式為CnH2n+,0H的脂肪醇中的一種，其中11=4-12。本發(fā)明一種新型的對(duì)環(huán)境友好的反膠束體系中形成反膠束的表面活性劑是 脂肪醇聚氧乙烯醚和烷基酚聚氧乙烯醚中的 一種。本發(fā)明一種新型的對(duì)環(huán)境友好的反膠束體系中形成反膠束的表面活性劑為 二(2-乙基己基)琥珀酸酯磺酸鈉，AOT。本發(fā)明一種新型的對(duì)環(huán)境友好的反膠束體系中形成反膠束的表面活性劑為 二辛基二甲基氯化銨，DODMAC。本發(fā)明一種新型的對(duì)環(huán)境友好的反膠束體系中形成反膠束的表面活性劑為 十八垸基三甲基氯化銨。本發(fā)明一種新型的對(duì)環(huán)境友好的反膠束體系中形成反膠束的表面活性劑是 卵磷脂。制備本發(fā)明一種新型的對(duì)環(huán)境友好的反膠束體系的方法，具體步驟如下先 將一定質(zhì)量的表面活性劑完全溶解在助表面活性劑當(dāng)中，表面活性劑和助表面活 性劑的質(zhì)量比為l: 0 1: 4;然后加入一定體積的甲基硅氧烷類(lèi)化合物，保證表 面活性劑的濃度在0.1mol/L-0.4mol/L的范圍內(nèi)；按上述要求將表面活性劑、助 表面活性劑和甲基硅氧烷類(lèi)化合物混合后，磁力攪拌或超聲振蕩至體系完全透 明，室溫下靜置30min或經(jīng)離心機(jī)以3000r/min轉(zhuǎn)速處理10min后，至體系再次 透明即得到所需的反膠束體系。本發(fā)明一種新型的對(duì)環(huán)境友好的反膠束體系由以下組分制備 1)非極性連續(xù)相甲基硅氧烷類(lèi)化合物。該類(lèi)化合物是以硅氧(Si-0)鍵 為主鏈的有機(jī)一無(wú)機(jī)化合物，是一種無(wú)色透明的液體,無(wú)毒、無(wú)嗅、清潔而無(wú)油 膩感，與大部分的醇和其它溶劑有很好的相容性。相關(guān)的毒理學(xué)研究證明，甲基 硅氧烷類(lèi)化合物是一種安全環(huán)保的化合物，對(duì)環(huán)境、大氣和操作者都無(wú)害。由于 良好的揮發(fā)性，大約50-90%的甲基硅氧烷類(lèi)化合物都會(huì)在使用中或者使用后逃 逸進(jìn)入大氣，僅有極少部分進(jìn)入廢水或土壤中。在大氣中，D5被認(rèn)為是一種對(duì) 臭氧層無(wú)害的物質(zhì)，因?yàn)樗诳諝庵写嬖诘膲勖芏?，很快就能被分解；而進(jìn)入 廢水的D5在廢水處理中也大部分被揮發(fā)釋放出去；在土壤中，甲基硅氧烷類(lèi)化 合物在一個(gè)星期內(nèi)會(huì)完全分解成無(wú)機(jī)硅酸鹽、有機(jī)揮發(fā)性化合物，砂漿、水和二氧化碳等無(wú)害物質(zhì)。因此，以甲基硅氧烷類(lèi)化合物為連續(xù)相制備的反膠束體系安 全、環(huán)保。
2) 形成反膠束的表面活性劑(l)非離子型表面活性劑(如脂肪醇聚氧乙烯 醚、烷基酚聚氧乙烯醚)；(2)陰離子型表面活性劑(如二(2-乙基己基)琥珀酸酯 磺酸鈉，A0T); (3)陽(yáng)離子型表面活性劑(如二辛基二甲基氯化銨，D0DMAC); (4) 兩性離子型(如卵磷脂，Lecithin)。
3) 形成反膠束所需的助表面活性劑主要是中等鏈長(zhǎng)(一般為C4 CI2)的醇、 酮、醚。制備反膠束時(shí)常需加入一定量助表面活性劑來(lái)進(jìn)一步降低油水界面張力、 減少表面活性劑大分子之間的空間阻礙作用，降低界面剛性，增加界面膜的流動(dòng) 性，才能形成穩(wěn)定反膠束體系。
反膠束體系的增溶水量
反膠束體系的最重要特征是可以增溶極性物質(zhì)(如水和極性化合物)，因此 一個(gè)體系能否增溶水是判別其是否反膠束體系的重要佐證，而反膠束體系增溶水 量私則是表征反膠束應(yīng)用性能好壞的重要參數(shù)。反膠束增溶水量/r。采用卡爾費(fèi)休
法測(cè)定
尻=反膠束體系增溶水摩爾數(shù)/反膠束體系表面活性劑摩爾數(shù)
本發(fā)明具有以下有益效果
(1) 本發(fā)明從反膠束體系中連續(xù)相溶劑選擇的角度出發(fā)，以對(duì)環(huán)境和人類(lèi) 健康無(wú)害的非極性的甲基硅氧垸類(lèi)化合物替代傳統(tǒng)反膠束中的烴類(lèi)有機(jī)溶劑，成 功地制備出新型的生態(tài)環(huán)保型的反膠束體系。
(2) 本發(fā)明中新型的對(duì)環(huán)境友好的反膠束體系中的連續(xù)相介質(zhì)甲基硅氧烷 類(lèi)化合物無(wú)色、無(wú)嗅，對(duì)環(huán)境友好，對(duì)人類(lèi)健康無(wú)害，從而克服了傳統(tǒng)反膠束的 烴類(lèi)化合物對(duì)環(huán)境的污染。
(3) 本發(fā)明中新型的對(duì)環(huán)境友好的反膠束體系，應(yīng)用于各領(lǐng)域的萃取、合
成、加工等過(guò)程，可以避免對(duì)產(chǎn)物的沾污，提高產(chǎn)品的質(zhì)量。
(4) 本發(fā)明中新型的對(duì)環(huán)境友好的反膠束體系擴(kuò)展了反膠束技術(shù)的應(yīng)用范
圍，可促進(jìn)反膠束技術(shù)的應(yīng)用和推廣。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合實(shí)例詳述本發(fā)明實(shí)例l:本發(fā)明的一種新型的對(duì)環(huán)境友好的反膠束體系由以下的組分制備 非離子型表面活性劑垸基酚聚氧乙烯醚(TxlO) L 298g
助表面活性劑正辛醇 0.649g
Txl0/正辛醇(質(zhì)量比)=1:2
甲基硅氧烷類(lèi)化合物十甲基環(huán)五硅氧烷 制備方法
先將1.298g (0.002mol)的表面活性劑TxlO完全溶解在O. 649g助表面活性 劑正辛醇當(dāng)中，然后加入十甲基環(huán)五硅氧烷定容至10ml，以保證TxlO的摩爾濃度 為0.2mol/L。磁力攪拌或超聲振蕩使體系完全透明，室溫下靜置30min或經(jīng)離心 機(jī)以3000r/min轉(zhuǎn)速處理10min后，體系仍透明即形成反膠束體系。采用卡爾費(fèi)休 法測(cè)定反膠束最大增溶水量恥=66. 7。
實(shí)例2:本發(fā)明的一種新型的對(duì)環(huán)境友好的反膠束體系由以下的組分制備-
陽(yáng)離子型表面活性劑十八垸基三甲基氯化銨0.522g
助表面活性劑正辛醇 0. 174g
十八烷基三甲基氯化銨/正辛醇(質(zhì)量比)=1:3
甲基硅氧烷類(lèi)化合物十甲基環(huán)五硅氧垸
制備方法
先將0.522g (0.0015mol)的表面活性劑十八烷基三甲基氯化銨完全溶解在 0. 174g助表面活性劑正辛醇當(dāng)中，然后加入十甲基環(huán)五硅氧烷定容至10ml，以保 證十八烷基三甲基氯化銨的摩爾濃度為O. 15mol/L。磁力攪拌或超聲振蕩使體系 完全透明，室溫下靜置30min或經(jīng)離心機(jī)以3000r/min轉(zhuǎn)速處10min后，體系仍透 明即形成反膠束體系。采用卡爾費(fèi)休法測(cè)定反膠束最大增溶水量％=51. 8。
實(shí)例3:本發(fā)明的一種新型的對(duì)環(huán)境友好的反膠束體系由以下的組分制備
非離子型表面活性劑脂肪醇聚氧乙烯醚(M0A3) 1. 113g
助表面活性劑正辛醇 0.557g
M0A3/正辛醇(質(zhì)量比)=1:0.5
甲基硅氧烷類(lèi)化合物八甲基環(huán)四硅氧烷和十甲基環(huán)五硅氧垸的混合物 制備方法
先將1.113g (0.0035mol)的表面活性劑M0A3完全溶解在0. 557g助表面活性劑正辛醇當(dāng)中，然后加入八甲基環(huán)四硅氧垸和十甲基環(huán)五硅氧垸的混合物定容至 lOml，以保證M0A3的摩爾濃度為0. 35mol/L。磁力攪拌或超聲振蕩使體系完全透 明，室溫下靜置30min或經(jīng)離心機(jī)以3000r/min轉(zhuǎn)速處10min后，體系仍透明即形 成反膠束體系。采用卡爾費(fèi)休法測(cè)定反膠束最大增溶水量％=20. 3。
實(shí)例4:本發(fā)明的一種新型的對(duì)環(huán)境友好的反膠束體系由以下的組分制備-陰離子型表面活性劑二 (2-乙基己基)琥珀酸酯磺酸鈉 0.667g 甲基硅氧烷類(lèi)化合物十甲基環(huán)五硅氧烷
制備方法
先將0.667g (0.0015mol)的表面活性劑二 (2-乙基己基)琥珀酸酯磺酸鈉 溶解在十甲基環(huán)五硅氧垸中，繼續(xù)加入十甲基環(huán)五硅氧烷并定容至10ml，以保證 二 (2-乙基己基)琥珀酸酯磺酸鈉的摩爾濃度為O. 15mol/L。磁力攪拌或超聲振 蕩使體系完全透明，室溫下靜置30min或經(jīng)離心機(jī)以3000r/min轉(zhuǎn)速處10min后， 體系仍透明即形成反膠束體系。采用卡爾費(fèi)休法測(cè)定反膠束最大增溶水量 私=10. 3。
實(shí)例5:本發(fā)明的一種新型的對(duì)環(huán)境友好的反膠束體系由以下的組分制備
非離子型表面活性劑烷基酚聚氧乙烯醚(TxlO) 0.973g 助表面活性劑正辛醇 2.433g TxlO/正辛醇(質(zhì)量比)=1:2.5 甲基硅氧垸類(lèi)化合物十二甲基環(huán)六硅氧烷
制備方法
先將0.973g (0.0015mol)的表面活性劑TxlO完全溶解在2. 433g助表面活性 劑正辛醇當(dāng)中，然后加十二甲基環(huán)六硅氧烷定容至10ml，以保證TxlO的摩爾濃度 為O. 15mol/L。磁力攪拌或超聲振蕩使體系完全透明，室溫下靜置30min或經(jīng)離心 機(jī)以3000r/min轉(zhuǎn)速處10min后，體系仍透明即形成反膠束體系。采用卡爾費(fèi)休法 測(cè)定反膠束最大增溶水量恥=48. 1。
8
權(quán)利要求
1、一種新型的對(duì)環(huán)境友好的反膠束體系，包括非極性連續(xù)相和形成反膠束的表面活性劑，其特征在于非極性連續(xù)相是甲基硅氧烷類(lèi)化合物。
2、 如權(quán)利要求1所述的一種新型的對(duì)環(huán)境友好的反膠束體系，其特征在于 還包括形成反膠束所需的助表面活性劑，所述助表面活性劑是鏈長(zhǎng)為n=4-12的醇類(lèi)化合物。
3、 如權(quán)利要求1或2所述的一種新型的對(duì)環(huán)境友好的反膠束體系，其特征在于非極性連續(xù)相的甲基硅氧垸類(lèi)化合物是通式為SinOn(CH3)mR2n,的環(huán)狀硅氧垸產(chǎn)物或開(kāi)環(huán)硅氧烷產(chǎn)物中一種或幾種，其中n=3~9， m=0~2n, R是CH3或 CH=CH2。
4、 如權(quán)利要求2所述的一種新型的對(duì)環(huán)境友好的反膠束體系，其特征在于 形成反膠束所需的助表面活性劑是通式為CnH2^0H的脂肪醇中的一種，其中n=4-12。
5、 如權(quán)利要求1或2所述的一種新型的對(duì)環(huán)境友好的反膠束體系，其特征在 于形成反膠束的表面活性劑是脂肪醇聚氧乙烯醚和烷基酚聚氧乙烯醚中的一 種。
6、 如權(quán)利要求1或2所述的一種新型的對(duì)環(huán)境友好的反膠束體系，其特征在 于形成反膠束的表面活性劑為二(2-乙基己基)琥珀酸酯磺酸鈉，AOT。
7、 如權(quán)利要求1或2所述的一種新型的對(duì)環(huán)境友好的反膠束體系，其特征在 于形成反膠束的表面活性劑為二辛基二甲基氯化銨，DODMAC。
8、 如權(quán)利要求1或2所述的一種新型的對(duì)環(huán)境友好的反膠束體系，其特征在 于形成反膠束的表面活性劑為十八烷基三甲基氯化銨。
9、 如權(quán)利要求1或2所述的一種新型的對(duì)環(huán)境友好的反膠束體系，其特征在 于形成反膠束的表面活性劑是卵磷脂。
10、 制備一種新型的對(duì)環(huán)境友好的反膠束體系的方法，其特征在于，具體步 驟如下先將一定質(zhì)量的表面活性劑完全溶解在助表面活性劑當(dāng)中，表面活性劑 和助表面活性劑的質(zhì)量比為l: 0~1: 4;然后加入一定體積的甲基硅氧烷類(lèi)化合物，保證表面活性劑的濃度在0.1mol/L-0.4mol/L的范圍內(nèi)；按上述要求將表面活 性劑、助表面活性劑和甲基硅氧烷類(lèi)化合物混合后，磁力攪拌或超聲振蕩至體系 完全透明，室溫下靜置30min或經(jīng)離心機(jī)以3000r/min轉(zhuǎn)速處理10min后，至體系 再次透明即得到所需的反膠束體系。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種新型的對(duì)環(huán)境友好的反膠束體系，包括非極性連續(xù)相和形成反膠束的表面活性劑，非極性連續(xù)相是甲基硅氧烷類(lèi)化合物，還包括形成反膠束所需的助表面活性劑。同時(shí)公開(kāi)了該體系的制備方法如下先將一定質(zhì)量的表面活性劑完全溶解在助表面活性劑當(dāng)中，表面活性劑和助表面活性劑的質(zhì)量比為1∶0～1∶4；然后加入一定體積的甲基硅氧烷類(lèi)化合物，保證表面活性劑的濃度在0.1mol/L-0.4mol/L的范圍內(nèi)；磁力攪拌或超聲振蕩至體系完全透明，室溫下靜置30min或經(jīng)離心機(jī)以3000r/min轉(zhuǎn)速處理10min后，至體系再次透明即得。本發(fā)明具有對(duì)環(huán)境的無(wú)污染和對(duì)人體健康的無(wú)危害的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)B01F3/08GK101642685SQ200910102388
公開(kāi)日2010年2月10日 申請(qǐng)日期2009年9月7日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月7日
發(fā)明者偉 萬(wàn), 劉今強(qiáng), 莎 李, 邵建中, 魯鳳鳴 申請(qǐng)人:浙江理工大學(xué)