新型微射流均質技術助力纖維素納米纖維(CNFs)基Pickering乳液制備
在化工與材料領域,乳液的穩定化技術一直是研究熱點。傳統乳液常依賴合成表面活性劑或動物源乳化劑,但其存在長期穩定性不足、可能危害生物與環境等問題。近年來,以天然大分子顆粒為穩定劑的 Pickering 乳液因安全環保特性備受關注,而纖維素納米纖維(CNFs)作為性能優異的天然穩定劑,其高效制備與應用成為行業焦點。

北京工商大學團隊研發的新型微射流均質技術為CNFs的高效制備提供了創新方案。該技術采用自制的短程射流交匯微槽均質閥,在110MPa 壓力下僅需處理3次,即可將微米級纖維素轉化為納米級纖維。相較于傳統的高壓均質(150MPa處理6次)、水力射流撞擊(200MPa循環60次)等方法,新型技術大幅降低了能量輸入與處理時長,同時保證了CNFs的優質特性。

通過該技術制備的CNFs展現出:纖絲直徑約 50nm,相互纏繞形成網狀結構,與水的相互作用顯著增強。當CNFs水分散液濃度超過1.2wt% 時,會形成穩定的立體網狀結構,為乳液穩定提供了良好基礎。
在Pickering乳液應用中,CNFs的表現同樣出色研究表明,CNFs濃度對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,油滴更細小均勻;乳液表觀黏度隨濃度升高而增加,且均表現出剪切稀化行為,利于加工應用。
穩定性測試更凸顯其優勢:2.0wt% CNFs 穩定的乳液在40天儲存期內無分層現象,油滴運動與聚集被空間網絡結構限制,脂肪上浮指數(CI%)趨近于0。這源于CNFs在油水界面的不可逆吸附及連續相中的三維網絡構建,形成雙重穩定機制。
該技術制備的CNFs基Pickering乳液在食品、醫藥、化妝品等領域潛力巨大。其天然可降解特性滿足綠色化工需求,優異的穩定性適合生物活性成分的保護與傳遞。未來,隨著微射流均質技術的進一步優化,CNFs的工業化生產與應用有望加速推進,為可持續化工材料發展注入新動力。



文獻標注說明:
本文所有數據,圖片及結論均基于《微射流均質制備纖維素納米微纖及其穩定的Pickering 乳液特性》(2025 年,高分子通報),具體段落標記如下:
· 微射流工藝參數:
· CNFs 網絡形成濃度:
· 乳液粒徑數據:
· 40 天穩定性結果:
· 網絡穩定機制:
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