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新型微射流均质技术助力纤维素纳米纤维(CNFs)基Pickering乳液制备

2025-07-25     来源:本站     点击次数:114

在化工与材料领域,乳液的稳定化技术一直是研究热点。传统乳液常依赖合成表面活性剂或动物源乳化剂,但其存在长期稳定性不足、可能危害生物与环境等问题。近年来,以天然大分子颗粒为稳定剂的 Pickering 乳液因安全环保特性备受关注,而纤维素纳米纤维(CNFs)作为性能优异的天然稳定剂,其高效制备与应用成为行业焦点。
北京工商大学团队研发的新型微射流均质技术为CNFs的高效制备提供了创新方案。该技术采用自制的短程射流交汇微槽均质阀,在110MPa 压力下仅需处理3次,即可将微米级纤维素转化为纳米级纤维。相较于传统的高压均质(150MPa处理6次)、水力射流撞击(200MPa循环60次)等方法,新型技术大幅降低了能量输入与处理时长,同时保证了CNFs的优质特性。
通过该技术制备的CNFs展现出独特性能:纤丝直径约 50nm,相互缠绕形成网状结构,与水的相互作用显著增强。当CNFs水分散液浓度超过1.2wt% 时,会形成稳定的立体网状结构,为乳液稳定提供了良好基础。

在Pickering乳液应用中,CNFs的表现同样出色研究表明,CNFs浓度对O/W型 Pickering乳液特性影响显著:随着浓度从 0.4wt% 提升至 2.0wt%,乳液油滴表面积平均粒径 d [3,2] 从 4.36μm降至2.27μm,体积平均粒径d[4,3]从5.17μm降至4.07μm,油滴更细小均匀;乳液表观黏度随浓度升高而增加,且均表现出剪切稀化行为,利于加工应用。

稳定性测试更凸显其优势:2.0wt% CNFs 稳定的乳液在40天储存期内无分层现象,油滴运动与聚集被空间网络结构完全限制,脂肪上浮指数(CI%)趋近于0。这源于CNFs在油水界面的不可逆吸附及连续相中的三维网络构建,形成双重稳定机制。

该技术制备的CNFs基Pickering乳液在食品、医药、化妆品等领域潜力巨大。其天然可降解特性满足绿色化工需求,优异的稳定性适合生物活性成分的保护与传递。未来,随着微射流均质技术的进一步优化,CNFs的工业化生产与应用有望加速推进,为可持续化工材料发展注入新动力。

文献标注说明:
本文所有数据,图片及结论均基于《微射流均质制备纤维素纳米微纤及其稳定的Pickering 乳液特性》(2025 年,高分子通报),具体段落标记如下:
· 微射流工艺参数:
· CNFs 网络形成浓度:
· 乳液粒径数据:
· 40 天稳定性结果:
· 网络稳定机制:

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