[發(fā)明專利]一種利用氣體剪切力制備纖維素微球及其制備方法和用途

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• 申請?zhí)枺?/td>: 202210559616.7
• 申請日: 2022-05-20
• 公開（公告）號: CN114907588A
• 公開（公告）日: 2022-08-16
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 黃超伯;蔡一新
• 申請（專利權(quán)）人: 南京林業(yè)大學(xué)
• 主分類號: C08J3/12
• 分類號: C08J3/12;C08L1/02;B29B9/12
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明涉及一種利用氣體剪切力制備纖維素微球及其制備方法和用途。其制備方法包括以下步驟(1)將纖維素堿/尿素水溶液中得到纖維素溶液；(2)將纖維素溶液推入氣體剪切加工裝置的針頭中，在氣體剪切力的作用下形成微液滴，滴入固化液中形成微球；(3)最后用蒸餾水反復(fù)洗滌得到纖維素微球。本發(fā)明提供的制備方法其特征在于利用氣體剪切力形成微液滴，實(shí)現(xiàn)快速批量化制備纖維素微球，操作便利、成本低廉、重復(fù)性好，粒徑均一，無毒無污染，可廣泛應(yīng)用于食品醫(yī)藥以水處理領(lǐng)域。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于功能材料領(lǐng)域，主要涉及一種利用氣體剪切力制備纖維素微球及其制備方法和用途。

背景技術(shù)

纖維素是地球上最豐富的生物聚合物。纖維素是植物細(xì)胞細(xì)胞壁的主要組成成分，植物依靠纖維素的拉伸強(qiáng)度和機(jī)械性能直立。在化學(xué)上，纖維素是由β-1，4糖苷鍵連接組成的大分子多糖。鍵與鍵之間組成的強(qiáng)氫鍵網(wǎng)絡(luò)有助于植物細(xì)胞壁和纖維素材料的物理和化學(xué)完整性。自從它在1838年首次被表征以來，這種廉價、可生物降解和可再生的資源因其物理特性和化學(xué)反應(yīng)性而受到廣泛關(guān)注。近年來，環(huán)保意識推動了對纖維素等生物纖維的改性研究，以增加其功能和使用范圍。進(jìn)一步開發(fā)和利用纖維素資源對開發(fā)新能源、發(fā)展新型材料和改善生態(tài)環(huán)境等都具有重要意義。

氣體剪切加工裝置制備纖維素微球具備以下優(yōu)勢1)相比于傳統(tǒng)擠壓滴落法制備纖維素微球，因?yàn)樵黾恿祟~外力的作用，既氣體剪切力，制備得到的纖維素微球具有更小的粒徑；2)相比于傳統(tǒng)微流控法制備纖維素微球，氣體剪切加工裝置不需要使用油或表面活性劑等冗余成分，制備得到的纖維素微球具有良好的生物相容性；3)相比于擠壓滴落法和微流控法，氣體剪切加工裝置具有更高的制備效率，單位時間制備更多的纖維素微球，并且粒徑均一，形狀規(guī)則。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是在于提供一種形狀規(guī)則、粒徑均一的纖維素微球的制備方法，適用于纖維素微球的批量化制備。

本發(fā)明的目的是通過如下的技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

與已有技術(shù)相比較，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)如下：本發(fā)明制備的纖維素微球粒徑較小，粒徑可控，大大提高了其在生物醫(yī)藥、食品工業(yè)和水處理領(lǐng)域的應(yīng)用范圍；本發(fā)明以天然高分子材料纖維素為原料，溶解于堿/尿素水溶液中，利用氣體剪切加工裝置制備纖維素微球，相比于傳統(tǒng)微流控法制備的纖維素微球，本方法不使用油或表面活性劑等冗余成分，制備得到的微球生物相容性好，相比于擠壓滴落法制備的纖維素微球，本方法制備的微球粒徑更小；本方法操作簡便，成本低廉，綠色友好，重復(fù)性好，有利于規(guī)模化生產(chǎn)；良好的生物相容性有利于拓展纖維素微球在食品工業(yè)、生物醫(yī)藥及水處理領(lǐng)域的應(yīng)用。

附圖說明

圖1為實(shí)施例1所得到的纖維素微球在水中的顯微鏡圖片。

圖2為實(shí)施例1中氣體剪切加工裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

以下實(shí)施方式進(jìn)一步闡釋本發(fā)明的技術(shù)方案，但不作為對本發(fā)明保護(hù)范圍的限制。

實(shí)施例1

將4g纖維素溶解在預(yù)冷到-12℃的NaOH/尿素水溶液(重量比NaOH∶尿素∶水＝7∶12∶81)中，充分?jǐn)嚢璨⒊馀荩渲?％質(zhì)量分?jǐn)?shù)的纖維素溶液。配置一定濃度稀鹽酸溶液作為固化液。將纖維素溶液推入氣體剪切加工裝置，推入速度為1.0mL/min，使用0.16mm的針頭，調(diào)節(jié)氣流大小為2.0L/min，針頭末端距離固化液液面5cm。在纖維素溶液在氣體剪切力的作用下形成微液滴，滴落在固化液中固化成球。固化結(jié)束后用蒸餾水洗滌數(shù)次，得到平均粒徑在 130±10μm的纖維素微球。纖維素微球顯微鏡成像如圖2所示，添加大分子黃色染料便于識別微球形貌。

實(shí)施例2