Lignin Nanoparticles Stabilized Pickering Emulsion as a new platform for sustainable functional materials

木质素纳米颗粒稳定皮克林乳液作为可持续功能材料的新平台

基本信息

批准号：
21K05156
负责人：
吾郷万里子
金额：
$ 2.66万
依托单位：
Tokyo University of Agriculture and Technology (2022)Meisei University (2021)
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究の目的は，リグニンナノ粒子を用いたピッカリングエマルションを用いた新しい機能性エマルションの材料設計法と応用化技術開発を行うことにある。研究計画の二年度目は，自己集合組織化によって得られたリグニンナノ粒子のリグニンナノ粒子の粒径，粒度分布，粒子濃度，電解質強度等によるコロイド特性への影響を明らかにすることを目的とした。実施した結果の概要を以下に示す。初めに，リグニンナノ粒子添加系での表面張力の変化を明らかにした。次に表面電荷が負であることを利用し，ゼータ電位の濃度依存性，またカチオン性物質の吸着による表面親・疎水性の制御が可能であることを実験的に示した。一方，リグニンナノ粒子は水/油界面に吸着し，ピッカリングエマルションを長期間に渡り安定化することを見出し，安定性に対する粒子濃度依存性が実験的に検証された。カチオン系４級アンモニウム塩を用いて，リグニン粒子の表面修飾が可能であることを示した。また，上記カチオン試薬の濃度によって，コロイド安定性が大きく変化したこと観測した。遠心分離法によって，リグニン粒子懸濁液の濃度，回転数を変えることによる沈降速度の制御によって，粒径分画を可能とする条件を明らかにした。さらに粒径分画したリグニン粒子を用いて，ピッカリングエマルションの安定性を比較した結果，リグニン粒子の大きさを変化させても安定性には大きく影響しないことがわかった。一方，用途開発として，イソシアネートモノマーを含む複合ピッカリングエマルションを調製し，目標としていた二重膜を有するピッカリングエマルションの開発を，条件検討より着手した。

本研究的目的是开发一种使用木质素纳米粒子的皮克林乳液的新型功能乳液的材料设计方法和应用技术。第二年的研究项目旨在阐明粒径、粒径分布、颗粒浓度、电解质强度等对自组装得到的木质素纳米颗粒胶体性质的影响。结果摘要如下所示。首先，我们阐明了含有木质素纳米粒子的系统中表面张力的变化。接下来，通过利用负表面电荷，我们通过实验证明可以通过吸附阳离子物质来控制zeta电位的浓度依赖性和表面亲和力/疏水性。另一方面，发现木质素纳米颗粒吸附在水/油界面上并能长时间稳定Pickering乳液，并通过实验验证了稳定性对颗粒浓度的依赖性。我们证明了使用阳离子季铵盐可以对木质素颗粒进行表面改性。我们还观察到胶体稳定性根据阳离子试剂的浓度而发生显着变化。我们通过使用离心分离方法改变木质素颗粒悬浮液的浓度和转速来控制沉降速率，从而阐明了实现粒度分级的条件。此外，我们比较了使用尺寸分级木质素颗粒的皮克林乳液的稳定性，发现改变木质素颗粒的尺寸并没有显着影响稳定性。另一方面，为了应用开发，我们制备了含有异氰酸酯单体的复合皮克林乳液，并通过研究条件开始了我们目标的双膜皮克林乳液的开发。