Page 20 - 《精细化工》2022年第10期

·1954· 精细化工 FINE CHEMICALS 第 39 卷

纤维素微球是直径在纳米级至微米级，具有多 点，需进一步研究以改善其缺点，扩大其应用范围。
孔、网状结构的天然高分子微球。纤维素微球能够 本文重点介绍了纤维素微球的形成机理、制备
提供较大的比表面积和稳定的三维多孔网状结构， 方法以及改性方法，如图 1 所示。在此基础上总结
使其易与其他功能性材料进行复合，因此，纤维素 了纤维素微球在各领域的研究进展，并对其未来发
微球的应用潜力极大。但纤维素微球也存在较难精 展进行了展望，以期为拓展纤维素微球的应用提供
确控制微球尺寸、孔径大小以及干燥条件苛刻等缺 一定的借鉴。

图 1 纤维素微球的形成机理及改性流程示意图
Fig. 1 Schematic diagram of formation mechanism and modification process of cellulose microspheres

然后在重力作用下滴入到凝固浴中固化形成纤维素
1 纤维素微球的形成机理 微球。其中，喷嘴直径和溶液黏度是影响液滴大小

并最终影响纤维素微球大小的主要因素。但由于滴
纤维素微球的形成包括纤维素的溶解、纤维素
入时液滴通常难以维持均匀的球形，所以该法所制
的分散和纤维素微球的固化 3 个过程。
1.1 纤维素的溶解 备的纤维素微球存在异形且尺寸不均匀的缺点。因
纤维素分子间存在大量氢键易形成氢键网络，使 此，高压静电技术逐渐走入人们的视野。高压静电
其较难溶于水及酸碱溶液。因此，在纤维素微球的 技术利用静电力与溶液的表面张力之间的平衡作
制备过程中，纤维素的有效溶解是极为关键的一环。 用，通过调节电压、滴入距离等参数来制备尺寸均
目前，已研究出多种绿色的纤维素溶解体系，如碱/ 一的纤维素微球 [14] 。与普通滴入法相比，高压静电
尿素/水溶解体系 [10] 、离子液体 [11] 、超碱基溶剂 [12] 技术减少了制备过程中有机溶剂的用量，并且制备
等。酸或碱溶液可使纤维素发生质子化或者去质子 的微球尺寸精确可控，具有很大的应用潜力。
化，有效地溶胀或者溶解纤维素。同时，双亲性纤 乳化法是指将水相与互不相溶的有机相（油等）
维素在轴线上具有疏水性，加入尿素或乙二醇、硫 搅拌混合形成稳定的乳液，在分散剂作用下稳定液
脲等能够消除纤维素的疏水缔合作用从而防止纤维 滴防止凝胶化，再通过机械搅拌、超声振荡等方法
素溶液凝胶化，促进纤维素的溶解 [13] 。碱/尿素/水体 提供剪切力将液滴分散或雾化形成胶体或气溶胶，
系在–12~–5 ℃下可在 2 min 内迅速溶解纤维素 [10] 。 最后进行诱导固化形成纤维素微球。分散过程中分
该法溶解速度快且绿色环保，不产生有机废弃物， 散介质和分散剂的选择至关重要。分散液大多使用
已被广泛使用。 有机溶剂，如烃类、液体石蜡、氯苯和食用植物油
1.2 纤维素的分散 等。分散过程中的各种因素均对纤维素微球的尺寸
纤维素的分散过程是指将纤维素溶液分散成球 有影响，包括分散剂种类及用量、搅拌速度、各相
状液滴，常用的分散方法主要有滴入法及乳化法两种。 的比例、分散介质与纤维素溶液的黏度等。乳化法
滴入法可制备毫米级尺寸的纤维素微球。其原 制备过程简单，成本低，绿色无污染，但由于制备
理是利用注射器或喷嘴等将纤维素溶液制成液滴， 过程中通常使用大量有机溶剂，因此，需要用大量