木质素微胶囊及其制备方法
【专利说明】
[0001] 相关申请的交叉引用
[0002] 本申请根据35U.S.C. § 119要求于2014年10月31日提交的韩国专利申请第 10-2014-0149941号的优先权及由其产生的所有权益，其内容通过引用整体并入本文。
技术领域
[0003] 本公开内容涉及木质素微胶囊及其制备方法。更特别地，本公开内容涉及具有微 米/纳米结构的木质素微胶囊及其制备方法。
[0004] 关于国家I持研究开发的说明
[0005] 本研究在韩国科学技术研究院的监督下受到韩国科学资讯通信技术和未来规划 部（Ministry of Science，ICT and Future Planning)(融合商业研究项目（Convergence commercialization research project)，项目编号：应用商业-13-21-KAERI 以及 KIST Jeonbuk分支研究项目，项目编号：2Z04270)的支持。
【背景技术】
[0006] 木质素是存在于木质化植物（如针叶树或阔叶树）细胞壁中的天然高分子化合 物和脂溶性酚聚合物。木质素由于其特征性的无定形结构而经不起酸水解，并且具有其中 C3-C6苯基丙烷基团的构成单元通过碳-碳键或醚键缩合的化学结构。最近，生物质作为用 于生物能的原材料的重要性增加，因此，关于木质素胶囊化、木质素原纤化以及通过引入木 质素生物合成和分子生物学技术中所涉及的酶的特性来控制生物质中的木质素含量已进 行了许多研究。
[0007] 自愈合（self-healing)或自恢复（self-restoring)系统是指设计成具有以下性 质的系统：通过其可以根据具体环境（如热、电和光）检测到一些缺陷并自发地恢复而不需 要人工操作。在这样的系统中，伊利诺伊大学厄本那香槟分校（UIUC)(美国）的White教 授在Nature，2001中已提出了使用微胶囊的自愈合材料的应用。特别地，将微胶囊添加到 聚合物基体中，向聚合物基体施加外力以使聚合物基体被损坏，被损坏部分周围的胶囊壁 材料破裂，然后内部的核材料（固化剂或基体增强材料等）排出使得聚合物基体恢复其原 始的物理性质。
[0008] 碳纳米管具有缠绕成圆柱形的石墨烯层。碳纳米管凭借其电性质和机械性质作为 可适用于多个工业领域的一维纳米材料获得了许多关注。然而，由于纳米材料所独有的强 内聚力，应用碳纳米管存在许多限制。为了解决这样的问题，已提出了使用多种类型的分散 剂、聚合物、DNA、蛋白质等的非共价功能化方法。特别地，关于通过使用木质素在溶剂存在 下稳定并有效控制碳纳米管的分散性进行了研究。
[0009] [现有技术文献]
[0010] 非专利f献
[0011] Mariarosaria Tortora.等，Biomacromolecular 15,1634-1643(2014)
[0012] S. R. White 等，Nature 409, 794-797 (2001)
[0013] Olivier Rochez 等，J Mater Sci 48(14)，4962-4964(2013)
【发明内容】
[0014] 本公开内容涉及提供木质素微胶囊及其制备方法，所述木质素微胶囊具有高产量 以及优化的胶囊颗粒尺寸、尺寸分布和释放量。
[0015] 本公开内容还涉及提供木质素微胶囊及其制备方法，所述木质素微胶囊通过添加 碳纳米管作为其核材料而具有改善的电性质。
[0016] 在一个总体方面中，提供了木质素微胶囊，其包含木质素作为壳材料以及油和/ 或碳质材料作为核材料。
[0017] 根据一个实施方案，所述木质素微胶囊的尺寸可以为10nm至1 μπι。
[0018] 根据另一个实施方案，所述木质素微胶囊可以在疏水环境下释放油。
[0019] 根据又一个实施方案，所述碳质材料可以是碳纳米管。
[0020] 根据又一个实施方案，所述碳纳米管可以是分散的碳纳米管。
[0021] 根据再一个实施方案，所述木质素微胶囊可以在疏水环境下释放碳纳米管。
[0022] 在另一个总体方面中，提供了用于制备木质素微胶囊的方法，其包括：形成包含木 质素、油和水的水包油（0/W)乳液以及进行聚合以获得木质素微胶囊。
[0023] 根据一个实施方案，可在包含油和水的水包油（0/W)乳液中进行木质素的界面聚 合。
[0024] 根据另一个实施方案，所述界面聚合可以通过超声聚合进行。
[0025] 根据又一个实施方案，所述超声聚合可以通过26W至91W的超声聚合功率进行。
[0026] 根据又一个实施方案，所述超声聚合可以进行40秒至90秒。
[0027] 根据又一个实施方案，木质素可以以5重量％至20重量％的浓度使用。
[0028] 根据又一个实施方案，木质素：油之比可以在5 : 1至20 : 1的范围中。
[0029] 根据又一个实施方案，所述乳液还可以包含碳质材料。
[0030] 根据又一个实施方案，所述方法可以包括：形成其中分散有碳质材料的油；以及 向所述其中分散有碳质材料的油中添加木质素和水以形成水包油（0/W)乳液。
[0031] 根据再一个实施方案，所述碳质材料可以是碳纳米管。
[0032] 本文公开的木质素微胶囊提供了以下效果。
[0033] 第一，本文公开的木质素微胶囊包括其中木质素实现抗菌性质的酚结构，并因此 其可形成为具有抗菌性。因此，木质素微胶囊可用作复合材料中的添加剂。
[0034] 第二，木质素微胶囊可形成为允许释放其核材料，所述核材料可包含具有高分散 性的材料如油，因此木质素微胶囊可用作碳纳米管的分散稳定剂。
[0035] 第三，根据一个实施方案，提供了通过其可优化木质素微胶囊的特定尺寸和/或 核材料释放量的条件。因此，通过使用所述条件，可获得尺寸和/或核材料释放量适用于具 体情况的纳米尺寸的木质素微胶囊，并且可由其制造纳米纤维或纳米网。
[0036] 第四，本文公开的木质素-碳纳米管微胶囊包含具有优良自恢复性质的碳纳米管 作为核材料。因此，在制造包含木质素-碳纳米管微胶囊的纳米纤维或纳米网时，可使得纳 米纤维或纳米网能够在特定环境下释放碳纳米管，使得其可被用作医用材料，如伤口恢复 碳纳米纤维或使伤口部位（如真皮）恢复的疏水性药物递送系统。
【附图说明】
[0037] 图1是说明根据一个实施方案的用于制备木质素微胶囊的方法的示意图。
[0038] 图2a至2c分别示出了根据一个实施方案获得的木质素微胶囊的共聚焦显微镜图 像、其扫描电子显微镜（SEM)图像和其透射电子显微镜（TEM)图像。
[0039] 图3是说明根据一个实施方案的木质素微胶囊的释放行为的摄影图像。
[0040] 图4a至4c示出了说明在使用根据一个实施方案的木质素微胶囊时碳纳米管的高 分散性的摄影图像。
[0041] 图5a至5c分别示出了：说明根据一个实施方案的通过使用不同木质素含量获得 的木质素微胶囊的尺寸的曲线图，木质素浓度为5%的木质素微胶囊的SEM图像，以及说明 根据一个实施方案的通过使用不同木质素含量获得的木质素微胶囊中的核材料释放量的 图。
[0042] 图6a至6c分别示出了：说明根据一个实施方案的通过使用不同木质素：油之比 获得的木质素微胶囊的尺寸的图，木质素：油之比为10 : 1的木质素微胶囊的SEM图像， 以及说明根据一个实施方案的通过使用不同木质素：油之比获得的木质素微胶囊中的核 材料释放量的图。
[0043] 图7a至7c分别示出了：说明根据一个实施方案的通过使用不同超声聚合功率获 得的木质素微胶