Page 21 - 《精细化工》2022年第10期

第 10 期 张志强，等: 功能性纤维素微球的制备及其应用研究进展 ·1955·

的水以及丙酮等试剂进行洗涤。同时，由于机械作 素微球干燥时微球内部的微小孔径内储存的水分在
用提供的剪切力不均匀会导致乳液液滴尺寸不均 表面张力作用下产生强烈的毛细管压力，微球内部
匀，所制备的纤维素微球也需进行筛分才能得到均 的纤维素颗粒会在表面张力的牵引下相互靠近，导
一尺寸的微球。近年来，在制备微球中由于膜乳化 致纤维素颗粒的重排和内部孔径的坍塌，造成凝胶
技术具有制备微球粒径均一等优势而备受关注。膜 体积收缩。因此，需要在不破坏纤维素微球微观结
乳化技术是指在制备微球的过程中分散相在外力 构的条件下除去微球中的液体。纤维素微球常用干
（如压力和离心力）作用下被挤压通过膜孔，并在 燥方法为超临界干燥法 [22] 和冷冻干燥法 [23] 。超临界
膜孔的出口处形成小乳滴，在连续相的剪切力作用 干燥法比冷冻干燥法更能有效地保持纤维素微球的
下，分散相乳滴离开膜孔出口，在界面张力作用下 网络结构，因此，超临界干燥法所得微球比表面积
收缩为球形液滴。膜乳化技术通过使用不同孔径的 大、孔径小。由于普通的干燥方式不适用于纤维素
膜能制备出不同粒径的微球 [15] 。张涵等 [16] 利用膜乳 微球，但是超临界干燥法以及冷冻干燥法的干燥条
化技术制备了磁性壳聚糖微球，其粒径分布指数仅 件又较苛刻，因此，在干燥过程中大大增加了纤维
素微球的制备成本。如何获得适合的纤维素微球干
为 0.71，粒径均一性非常好。膜乳化技术反应条件
燥方法是纤维素微球未来的研究方向之一。
温和、耗能低、无需微球制备完成后的筛分过程，
制备的乳液液滴不易发生团聚、操作简单 [17] ，因此，
2 纤维素微球的制备与改性方法
用于制备纤维素微球可以解决其微球尺寸不均一的
问题，该技术具有非常好的应用前景。 基于纤维素微球的形成机理，学者们研究出
1.3 纤维素微球的固化 多种纤维素微球的制备方法。目前，纤维素微球
固化过程是指混合溶液体系中，纤维素由液相 常用的制备工艺有溶胶-凝胶转相法、喷雾干燥
转变为固相的过程。通过加热、冷却、酸沉淀 [18] 、 法、微流控法等，各制备方法示意图如图 2 所示。
盐沉淀 [19] 、无水乙醇沉降 [20] 、交联 [21] 和稀释等方法 纤维素微球易修饰，利用物理或者化学方法改性，
将纤维素从溶液中固化形成纤维素微球。 可以赋予纤维素微球更多的功能（如：吸附性、
纤维素微球在制备完成后通常处于液体中，由 抗氧化性、耐酸碱性等）及更好的结构强度，拓
于羟基的亲水性，微球内部会储存大量水分，纤维 宽其应用领域。

图 2 纤维素微球的常用制备方法原理图：溶胶-凝胶转相法（a）、微流控法（b） [24] 和喷雾干燥法（c） [25]
Fig. 2 Schematic diagram of common preparation methods of cellulose microspheres: Sol-gel phase conversion method (a),
microfluidic method (b) [24] and spray drying method (c) [25]