阅读说明：本技术 一种超大孔纤维素微球的制备新方法 (Novel preparation method of super-macroporous cellulose microspheres ) 是由 杜开峰 乔亮智 于 2019-03-25 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种超大孔纤维素微球的制备新方法,属于材料技术领域。该制备方法为首先将纤维素溶于碱性溶剂中；取此溶液作为分散相,白矿油作为连续相,制备纤维素乳液。在纤维素溶液乳化过程中,通过调节水溶性与油溶性两种表面活性剂的比例,控制纤维素溶液和油相的界面张力,使油相和纤维素溶液形成相互穿透的连续相,从而固化得到超大孔纤维素微球。结果表明,采用此制备方法所制纤维素微球同时具有超大孔和微孔结构,微孔可以提供较大的表面积,而超大孔则可以促进介质快速进入纤维素微球内部孔道,提高处理效率。同时此工艺简单,易于工业化生产,原料来源广泛,易降解,无毒性,在分离、催化、能源等领域有巨大的应用潜力。(The invention relates to a novel preparation method of a super-macroporous cellulose microsphere, belonging to the technical field of materials. The preparation method comprises the steps of firstly dissolving cellulose in an alkaline solvent; the solution was taken as the dispersed phase and white mineral oil as the continuous phase to prepare a cellulose emulsion. In the process of emulsifying the cellulose solution, the interfacial tension of the cellulose solution and the oil phase is controlled by adjusting the proportion of two surfactants of water solubility and oil solubility, so that the oil phase and the cellulose solution form a continuous phase which penetrates through each other, and the ultra-macroporous cellulose microspheres are obtained by solidification. The result shows that the cellulose microsphere prepared by the preparation method has both a super-macroporous structure and a microporous structure, the micropores can provide a larger surface area, and the super-macroporous structure can promote the medium to rapidly enter the pore canal in the cellulose microsphere, so that the treatment efficiency is improved. Meanwhile, the method is simple in process, easy for industrial production, wide in raw material source, easy to degrade, free of toxicity and great in application potential in the fields of separation, catalysis, energy and the like.)

一种超大孔纤维素微球的制备新方法

技术领域

本发明属于材料技术领域，涉及一种超大孔纤维素微球的制备新方法。

背景技术

纤维素是地球上最为丰富的生物质资源，植物每年可以生产量超过数十亿吨，因此这种多糖是自然界含量最多的有机化合物。纤维素是由β-D-葡萄糖基通过1-4糖苷键组成的直链多糖，含有丰富的羟基，这为纤维素的进一步改性提供了基础。同时，结合它本身所具有的优异的生物可降解性，生物相容性，无毒性等特点，是一种理想的易于功能化的生物质材料，在化学、生物、医药、能源等领域展现出不俗的应用前景，吸引了大量研究人员的关注。

纤维素微球是纤维素材料中应用最为广泛的类型之一，在色谱、蛋白质固定、药物缓释等领域已实现商业化应用。由于其独特的球状空间构型，主要作为柱材料使用，依靠其内部网络孔结构进行功能化应用。然而，由于造孔技术的局限，当前常见纤维素微球孔道主要以微孔为主。从传质角度讲，这种微孔结构只能使介质在纤维素微球孔道内扩散传质，表现出较低的传质速率和处理效率，影响了纤维素微球的使用价值。目前，传统的构建大孔结构的方法有相分离、模板制孔以及双乳化法。但是这些方法都存在各自的弊端，相分离难以构建出可以灌流传质的大孔；模板法容易产生闭合孔道；双乳化法则制备过程繁琐，成球率偏低。因此，寻找一种构建大孔结构的有效途径对纤维素微球的进一步发展和应用有着重要的意义。

为了弥补传统纤维素微球材料的缺点，提高其应用价值，本发明开发了一种新型制备方法，用以制备超大孔纤维素微球。该制备方法的关键点在于：在纤维素溶液乳化过程中，通过调节水溶性与油溶性两种表面活性剂的比例，控制纤维素溶液和油相的界面张力，使油相和纤维素溶液形成相互穿透的连续相，从而固化得到超大孔纤维素微球。

发明内容

本发明的目的在于针对传统纤维素微球的固有缺陷，提供一种新型的大孔纤维素微球的制备方法。利用本发明所述方法制备出的纤维素微球同时具有着超大孔和微孔结构，微孔提供了较大的表面积，而超大孔则可以促使介质快速进入纤维素微球内部孔道，从而提高纤维素微球传质速率和处理效率。

本发明是通过如下技术方案实现的。

一种超大孔纤维素微球的制备新方法，其特征在于包括如下步骤：

（1）将纤维素溶于NaOH/尿素溶液中，形成浓度为4~6wt%的透明无色纤维素溶液;

（2）将上一步所得溶液离心脱气之后，取此溶液20mL作为分散相，将1.5g Span80和1gTween60加入到60mL白矿油并加入作为连续相，采用乳化法或微流控装置，制得含纤维素液滴的乳液；

（3）将此乳液置于25℃环境中10h，同时进行磁力搅拌1500 rpm；

（4）将上一步所得乳液加热至70℃或加入5%酸性溶液制得再生纤维素微球。

在上述技术方案中，步骤（1）所使用纤维素为微晶纤维，细菌纤维，竹纤维，麻纤维以及纤维素衍生物等，纤维素浓度为4%~6%。

在上述技术方案中，步骤（2）所使用油相为白矿油，但并不限于此一种（可为液体石蜡，异辛烷等类似有机溶液）。

在上述技术方案中，步骤（2）所使用的表面活性剂为Span80和Tween60，但并不限于此一种（可为Span60，Span85，Tween80等）。

在上述技术方案中，步骤（3）将乳液置于25℃环境中10h，同时进行磁力搅拌1500rpm。

在上述技术方案中，步骤（4）将上一步所得乳液加热至70℃或加入5% 酸性溶液制得再生纤维素微球。

本发明与现有技术相比，具有以下优点：

（1）本发明操作简单，原料易得，易于规模化工业生产。

（2）本发明以纤维素作为原料，成本低廉，对环境无污染，易降解，生物相容性好。

（3）本发明制备的纤维素具有超大孔和微孔结构，微孔提供了较大的表面积，而超大孔则可以是介质快速进入纤维素微球内部孔道，在分离、催化、能源等领域都具有极大的应用潜力。

附图说明

图1是本发明实施实例1产物的扫描电镜图。

具体实施方式

为了更好地理解本发明，下面将结合实施实例和附图对本发明作进一步解释。但需要特别说明的是，实施实例仅用于对本发明进行进一步解释，本发明要求保护的范围并不局限于实施实例表示的范围。

实施实例1

将5g纤维素溶于NaOH/urea溶液中，形成浓度为4~6wt%的透明无色纤维素溶液；将所得溶液离心脱气之后，取此溶液20mL作为分散相，将1.5g Span80和1g Tween60加入到60mL白矿油并加入作为连续相，采用乳化法制得含纤维素液滴的乳液；将此乳液置于25℃环境中10h，同时进行磁力搅拌1500 rpm；将上一步所得乳液加热至70℃或加入5%酸性溶液制得再生纤维素微球。

实施实例2

将5g微晶纤维素溶于-5℃氢氧化钠/尿素95mL溶液中，获得透明无色的黏胶溶液；将所得溶液离心脱气之后，用注射器吸取1mL此溶液作为分散相，固定在注射泵，用注射器吸取5mL白矿油并加入表面活性剂0.25gSpan80和0.15gTween60作为连续相，固定在另一注射泵，采用T型微流控装置，将出液口置于50mL的5%Span80的白矿油溶液中，通过调节两相流速制得含不同粒径的纤维素液滴的乳液；将此乳液置于20℃环境中8h，同时进行磁力搅拌2000 rpm；然后加入5%酸性溶液制得再生纤维素微球。