[發明專利]尺寸均勻的纖維素微球及其制備方法

有效

• 申請號: 201810897127.6
• 申請日: 2018-08-08
• 公開（公告）號: CN109265710B
• 公開（公告）日: 2023-06-23
• 發明（設計）人: 段煌
• 申請（專利權）人: 武漢水木弘新材料有限公司
• 主分類號: C08J3/12
• 分類號: C08J3/12;C08L1/02
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 崔友明;閉釗

本發明涉及一種尺寸均勻的纖維素微球及其制備方法，首先將溶解在堿溶液中的纖維素霧化成小液滴，然后使其與高溫熱氣流相遇固化，最后洗滌干燥得到大小均勻、粒徑分布高度集中的規則球形顆粒。該方法避免了傳統固化劑溶液表面張力對微球顆粒形狀及結構的影響，配制纖維素溶液時無需外加乳化劑，產品中所含的雜質更少成本也更低，易于實現工業化。

技術領域

本發明涉及纖維素加工技術領域，具體涉及一種尺寸均勻的纖維素微球及其制備方法。

背景技術

全球塑料年產量約為3億噸，并以每年2000萬噸的速度增長。現代社會塑料巨大消費量的直接結果，使得塑料廢棄物迅速積累，并最終經由河道轉移到海洋中。塑料聚合物的生物降解力很低，在自然環境中可存在成百上千年，由此導致的海洋塑料垃圾已成為最嚴重的環境污染問題之一。

塑料微球是一種聚合物顆粒，常見材質有聚乙烯(PE)、聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚丙烯(PP)等。對于海洋生物而言，塑料微球猶如海洋中的PM2.5，日益威脅著它們的生存安全。除了從大塊塑料剝離的碎屑，大量塑料微球來自化妝品及個人護理品中具有深度清潔、去角質等效果的洗面奶、沐浴液、磨砂膏等產品。

塑料微球的危害巨大。人們使用添加了塑料微球的產品后，微球顆粒會隨污水進入排水系統，由于其體積微小無法被污水廠過濾設備截留，最終流入河流、湖泊和大海，導致塑料顆粒水污染。塑料微球可在環境中長期存在并大量富集，這樣的持久有機污染物對水污染治理而言也是個難題。以海洋為例，不同粒徑的塑料微球富集于海洋表面、海水中及海底，進入海洋生物食物鏈，最終影響海洋生態系統的健康和持續發展。塑料微球不僅從物理機制(如生物攝入后阻塞消化道)而且也從化學機制影響海洋動植物：其本身可能具有毒性，較大的塑料微球可能附著藥物或其他有毒有害物質(如抗生素、多環芳烴等)，魚類、海洋生物將其攝入體內后導致中毒。來自我國海洋魚類的調查顯示，在?20多種經濟價值較高的常見魚類采樣中，90％的魚類樣本中都發現了塑料微球。這些海洋生物經過層層食物鏈最終可能出現在人們的餐桌上，造成人體內塑料微球累積。

世界范圍內，越來越多的組織和國家已注意到了塑料微球的環境危害，美國、歐盟、加拿大、澳大利亞、奧地利、盧森堡、比利時和瑞典先后開展淘汰塑料微球行動或頒布相關法令。塑料污染尤其是微塑料污染引發了專家學者的高度關注，他們紛紛提案建議，微塑料污染危害影響迫在眉睫，應高度重視并積極防范。這表明，一次性塑料污染問題已經成為危害巨大、值得全球共同關注的重要環境污染問題。

化妝品及個人護理品中微球的作用不可或缺。因此，現階段研發和生產塑料微球的替代品意義重大。應用在化妝品及個人護理品中，亦或者在更寬范圍內用作磨料的微球至少需要具備以下特性：摩擦力適中，成分穩定，對人體溫和無害，原料容易獲得，容易大規模生產。從各方面看，纖維素成分的微球都滿足要求，而且天然可再生，在環境中可分解。

采用天然纖維素成分制備微球，并非本發明首次提出。中國專利?CN101250267A公開了一種反相懸浮法制備纖維素微球的方法，即將纖維素溶液分散于含單一或復合乳化劑的有機溶劑中，攪拌至液滴分散均勻后常溫固化成形，然后加入稀酸使纖維素再生形成微球，靜置分層后過濾得纖維素顆粒，傾析洗滌后得纖維素微球。反相懸浮法中主要考慮提高分散效果同時要求降低表面張力，往往需要引入復合分散體系，造成分散劑應用的復雜性，難以運用到工業化大規模生產中。此外，由反相懸浮法制備的微球存在一定的問題，比如粒徑分布較寬往往不能滿足應用要求，反應后分散劑較難回收處理等。中國專利CN101921410A采用靜電噴射方法，將纖維素溶液分散后在酸性溶液或無機鹽水溶液中凝固成形，再洗滌干燥。中國專利CN103521150A通過噴頭將纖維素堿溶液霧化，液滴在酸性或中性水溶液中凝固成微球。該方法的優點是制備工藝簡單，缺點是固化過程中由于固液表面張力的影響，使得微球形狀不規則，結構不均勻較易團聚，限制了其在相關領域的應用。