新型微射流均質(zhì)技術(shù)助力纖維素納米纖維(CNFs)基Pickering乳液制備
在化工與材料領(lǐng)域,乳液的穩(wěn)定化技術(shù)一直是研究熱點(diǎn)。傳統(tǒng)乳液常依賴合成表面活性劑或動(dòng)物源乳化劑,但其存在長(zhǎng)期穩(wěn)定性不足、可能危害生物與環(huán)境等問(wèn)題。近年來(lái),以天然大分子顆粒為穩(wěn)定劑的 Pickering 乳液因安全環(huán)保特性備受關(guān)注,而纖維素納米纖維(CNFs)作為性能優(yōu)異的天然穩(wěn)定劑,其高效制備與應(yīng)用成為行業(yè)焦點(diǎn)。

北京工商大學(xué)團(tuán)隊(duì)研發(fā)的新型微射流均質(zhì)技術(shù)為CNFs的高效制備提供了創(chuàng)新方案。該技術(shù)采用自制的短程射流交匯微槽均質(zhì)閥,在110MPa 壓力下僅需處理3次,即可將微米級(jí)纖維素轉(zhuǎn)化為納米級(jí)纖維。相較于傳統(tǒng)的高壓均質(zhì)(150MPa處理6次)、水力射流撞擊(200MPa循環(huán)60次)等方法,新型技術(shù)大幅降低了能量輸入與處理時(shí)長(zhǎng),同時(shí)保證了CNFs的優(yōu)質(zhì)特性。

通過(guò)該技術(shù)制備的CNFs展現(xiàn)出:纖絲直徑約 50nm,相互纏繞形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),與水的相互作用顯著增強(qiáng)。當(dāng)CNFs水分散液濃度超過(guò)1.2wt% 時(shí),會(huì)形成穩(wěn)定的立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),為乳液穩(wěn)定提供了良好基礎(chǔ)。
在Pickering乳液應(yīng)用中,CNFs的表現(xiàn)同樣出色研究表明,CNFs濃度對(duì)O/W型 Pickering乳液特性影響顯著:隨著濃度從 0.4wt% 提升至 2.0wt%,乳液油滴表面積平均粒徑 d [3,2] 從 4.36μm降至2.27μm,體積平均粒徑d[4,3]從5.17μm降至4.07μm,油滴更細(xì)小均勻;乳液表觀黏度隨濃度升高而增加,且均表現(xiàn)出剪切稀化行為,利于加工應(yīng)用。
穩(wěn)定性測(cè)試更凸顯其優(yōu)勢(shì):2.0wt% CNFs 穩(wěn)定的乳液在40天儲(chǔ)存期內(nèi)無(wú)分層現(xiàn)象,油滴運(yùn)動(dòng)與聚集被空間網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)限制,脂肪上浮指數(shù)(CI%)趨近于0。這源于CNFs在油水界面的不可逆吸附及連續(xù)相中的三維網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建,形成雙重穩(wěn)定機(jī)制。
該技術(shù)制備的CNFs基Pickering乳液在食品、醫(yī)藥、化妝品等領(lǐng)域潛力巨大。其天然可降解特性滿足綠色化工需求,優(yōu)異的穩(wěn)定性適合生物活性成分的保護(hù)與傳遞。未來(lái),隨著微射流均質(zhì)技術(shù)的進(jìn)一步優(yōu)化,CNFs的工業(yè)化生產(chǎn)與應(yīng)用有望加速推進(jìn),為可持續(xù)化工材料發(fā)展注入新動(dòng)力。



文獻(xiàn)標(biāo)注說(shuō)明:
本文所有數(shù)據(jù),圖片及結(jié)論均基于《微射流均質(zhì)制備纖維素納米微纖及其穩(wěn)定的Pickering 乳液特性》(2025 年,高分子通報(bào)),具體段落標(biāo)記如下:
· 微射流工藝參數(shù):
· CNFs 網(wǎng)絡(luò)形成濃度:
· 乳液粒徑數(shù)據(jù):
· 40 天穩(wěn)定性結(jié)果:
· 網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定機(jī)制:
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