基于纳米纤维素颗粒稳定的开关型乳状液研究文献综述

 2023-10-24 09:10

文献综述

一.研究现状及发展趋势

表面活性剂在油/水界面上的吸附是一种动态平衡,在一定的条件下可以快速吸附及脱附,因此,用表面活性剂进行的乳化体系是一种属于热力学不稳定的亚稳定体系体,极容易受到条件改变的影响。以表面活性剂为乳化剂时,油相的不同会影响形成乳液的类型,在某些条件下,表面活性剂乳化体系还容易发生转相。HLB值是表面活性剂乳化特性的衡量指标,不同HLB值的表面活性剂适合于乳化不同性质的油/水相。

而固体颗粒能够在分散相液滴表面形成一层薄膜,从而可以阻止液滴之间的聚集,由此稳定油/水分散体系,固体颗粒稳定的乳状液被称为Pickering乳状液。在固体颗粒乳化体系中,油相的性质不影响形成的乳液的类型,但颗粒在体系中的初始分散位置会影响形成的乳状液的类型。表面润湿性是固体颗粒能否作为乳化剂的决定因素。

通常无机纳米颗粒都不具有表面活性,它们或是过于亲水,或是过于亲油。要使它们成为表面活性颗粒,需要进行专门的处理。概括来说有三种途径可以获得表面活性纳米颗粒:一是制备两亲颗粒,即制备一个颗粒,使其不同的部位分别亲水和亲油,类似于表面活性剂分子的双亲结构,但这种方法较为复杂,难度高,难以用于工业化生产。二是均匀涂层表面改性,这种方法通过表面涂层使原本亲水的颗粒表面覆盖一层疏水性物质,也可以相反,从而改变颗粒表面的润湿性。但表面改性使产品的成本显著上升,并且一旦改性完成,其亲水亲油性难以再改变。三是原位表面活性化,无机纳米颗粒通常在水介质中是带电的,因此可以通过吸附离子型或非离子型双亲化合物改变其表面润湿性,成为表面活性颗粒。此法成本低廉、操作简单、容易实现,而且避免了复杂的合成。

近年来,因许多工业过程中需要乳状液暂时稳定,在使用后可以迅速破乳,而催生了一种新型乳液:开关性乳状液。利用开关性物质可以制备一系列智能体系,例如流体分散体系如乳状液和泡沫,通过不同的触发机制使体系在稳定-不稳定之间可逆转换。使用开关性表面活性剂时往往需要较高的浓度(cmc),并且形成的分散体系属于热力学不稳定体系。而表面活性颗粒可以得到超稳定的Pickering乳状液,如果表面活性颗粒通过特定的触发机制而具有开关性,则用它们可以制得超稳定的开关性乳状液。其触发机制有多种,主要包括电化学、光照、p H、温度、磁场强度以及双重触发机制如p H-温度、磁场强度-温度和 p H-离子强度等。为此开关性Pickering颗粒近年来成为了研究热点。

二.研究意义和价值

使用开关性表面活性颗粒虽可以得到超稳定的分散体系,但这些颗粒多为功能性高分子/聚合物颗粒,其合成过程往往相当复杂。另一方面通过无机纳米颗粒,与双亲化合物的原位疏水化作用能够被转变为表面活性纳米颗粒,如果能使原位疏水化作用可逆化,则也能使其转变为开关性表面活性颗粒,制得了开关性Pickering乳状液,避免复杂的化学合成。但是一些无机纳米颗粒无法达到兼容性及可持续性的要求,为此,人们把目光投向了生物质颗粒,最近的报告在文献已经证明了粒子的稳定能为来源于纤维素、木质素、甲壳素、淀粉、蛋白质(大豆、玉米蛋白、铁蛋白)以及疏水细胞来稳定两相的分散体系,这些粒子一般在纳米和微米级别,在水中的活性和溶解度很容易受到pH值变化、温度、离子强度、添加量的影响。而纳米微晶纤维素(NCC)不但具有纤维素的基本结构与性能,同时又具有纳米微粒的特性,应用前景将十分广阔。NCC比天然纤维素以及微晶纤维素具有许多优良性能,具有特殊的流体力学特征、巨大的比表面积,亲水性优,结晶度很高,生物可降解性好、可持续再生性强、生物相容性优和化学性质稳定性强等众多优势。同时,表面裸露出大量哲基的还原性及非还原性端基,巨大的表面积及化学改性潜力。因此,相对低成本和高性价比的纳米微晶纤维素是一种极具潜力的纳米材料,纳米微晶纤维素在生物制药、食品加工、化妆品制造、造纸、功能材料等领域的应用研究十分活跃。

本课题旨在研究生物质纤维素颗粒通过特定的触发机制,解除原位疏水化作用,使颗粒失去表面活性,即完成表面活性的开关。借助于乳状液的形成与破乳和消泡来检验颗粒的开关性,而研究的核心是寻找合适的触发机制。

三.参考文献

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