1. 研究目的与意义

纤维素是自然界蕴含最丰富的天然高分子，作为一种可再生的生物质资源，具有价格低廉、生物相容性好、降解快、环境污染少、可循环利用等点，为造纸、纺织、建材、食品、炸药等行业提供了大量的原材料。其特殊的结构使其具有独特的物理和化学性质，一直备受科学家们的关注。全球石油资源日益减少以及环境污染日趋恶化，进一步开发和利用纤维素资源对开发新能源、发展新型材料和改善生态环境等具有重要意义。可以相信，未来纤维素基材料会应用于各个领域，成为人们生活不可或缺的一部分。 纤维素微球是直径为纳米级至微米级，具有多孔性、网状结构的一系列微球高分子。素微球因其具有高度的亲水性、良好的生物相容性、合适的多孔结构和较高的机械强度、以及很低的非特异性吸附，具有广阔的应用前景。通过制备纤维素或纤维素衍生物溶液，分散到特定分散液中，采用不同固化方法固化成球；或通过特殊设备将制备好的纤维素溶液滴入到固化液或直接喷射到惰性介质中来制备纤维素微球，这种方法适合制备一些特定微球，比如超大尺寸的微球。此外，为扩大纤维素微球的应用领域，对其进行化学修饰制备功能化纤维素微球。研究表明，功能化的纤维素微球在色谱分离、环保、生化等领域有很好的应用，大大拓展了纤维素功能材料的利用空间。 最近,由不可生物降解的合成高分子引起的白色污染己经引起广泛重视,使人们开始关注由可再生农业资源制备的可生物降解的包装膜和塑料。基于天然高分子的可生物降解的材料是材料科学中一个很重要的领域,化学家、医学家和环境科学家利用它们来保护人类健康、提高生活质量、保护环境和减少对化石燃料的依赖。基于可再生资源的天然高分子非常多,比如聚多糖、脂质体、蛋白质和各种各样的复合材料。由于它们多样化构成成分、特殊的结构和优良的性质,所以已经用来作为潜在的生物材料和可生物降解包装材料,可以用于多样化的应用领域。在纤维素制备过程中，寻找绿色环保溶剂是纤维素微球研究的当务之急，NaOH/尿素溶液不失为良好的纤维素溶剂，在不破坏纤维素长链结构的同时，在低温下快速形成较为稳定的纤维素溶液，是绿色环保高效的溶剂。较为稳定的纤维素溶液，是绿色环保高效的溶剂。微流通道法是近几年来发展起来合成纤维素微球的新方法，易于精确操控，适合要求较高的精细产品，在一定程度上可实现量产，有望实现工业化的推广。纤维素微球因具有较好生物亲和性，被广泛运用于药物运输、酶和蛋白的固定。近几年来色谱分离技术的发展急需新型的色谱填料，而纤维素微球作为生物相容性较好的材料，在蛋白质、手性分子的分离中具有明显优势。未来的发展方向将会是开发绿色环保的纤维素溶剂，发展新型纤维素微球材料制备技术，或通过多种改性技术合成新型功能基纤维素微球复合材料，继续拓宽纤维素微球在生物、医药等领域的应用。 本课题的研究目的就是在罗晓刚通过溶胶一凝胶转相法由纤维素溶液制备出粒径由微米到毫米级的再生纤维素微球的基础上对可再生纤维素微球的制备工艺进行探索。了解纤维素微球的结构和性质，观察纤维素微球粒径分布和微球的表面形态，总结影响再生纤维素微球尺寸分布的因素，从而更深入地了解再生纤维素微球的应用。

2. 国内外研究现状分析

高分子微球的起源非常悠久，最早是来自天然橡胶树树液(乳胶:latex)的天然高分子微球。

随后不同材料微球及其在各方面的应用一直是研究的热点。

o'neill在1951年首次报道了采用喷射法以粘胶液为原料制备了cms。

3. 研究的基本内容与计划

内容：1.用LiOH/尿素/去离子水混合溶液配置纤维素溶液，制备纤维素微球。2.研究乳化温度对再生纤维素微球尺寸分布的影响。3.研究乳化时间对再生纤维素微球尺寸分布的影响。4.HLB值对再生纤维素微球尺寸分布的影响。5.计算微球湿真密度、含水率、孔度、孔容。计划：1.配置纤维素溶液 称取质量比为7/12/81的LiOH/尿素/去离子水混合溶液，再加入一定量纤维素搅拌均匀，密封，放入- 20℃冰箱中冷冻24 h后取出，使用搅拌机分散，得到粘稠溶液，并在转速为8 000 r/min,温度为4℃的条件下离心10 min，得到透明的纤维素溶液。2.制备纤维素微球 在三口烧瓶中加入一定量司盘80和吐温80 ，100 mL的液体石蜡，在一定温度和转速下搅拌30 min。然后，在同样的温度和搅拌速度下，缓慢滴入一定量上述配好的纤维素溶液，滴加完毕后继续搅拌一定时间;然后缓慢滴加10%稀盐酸;10 min后，停止搅拌，静置分层，移除上层液体石蜡，得到纤维素微球。用大量去离子水多次漂洗，再用热乙醇洗涤三次以便去除残留的液体石蜡、司盘80和吐温80，得到纯净的再生纤维素微球。最后，将这些微球试样保存在乙醇中。3.乳化温度对再生纤维素微球尺寸分布的影响 控制其他条件不变，改变乳化温度，在15、25、35℃的条件下制备再生纤维素微球，观察它的形态，得到的再生纤维素微球分布越窄，且平均粒径越小的温度就是最佳乳化温度。4.乳化时间对再生纤维素微球尺寸分布的影响 控制其他条件不变，改变乳化时间，考察制备得到的再生纤维素微球的尺寸分布。选择的乳化时间为3、5、7 h，得到的再生纤维素微球分布越窄，且平均粒径越小的时间就是最佳乳化时间。5.HLB值对再生纤维素微球尺寸分布的影响 控制其他条件不变，加入不同比例的司盘80、吐温80配置成的复合乳化剂(HLB复合=∑wiHLBi/∑wi,其中HLB司盘80=4.3，HLB吐温80=15)，以再生纤维素微球尺寸分布情况为指标，确定复合乳化剂的最佳配比，从而得出乳化液的最佳亲水亲油值HLB。选择的HLB值为6、7、8，得到的再生纤维素微球分布越窄，且平均粒径越小的HLB就是最佳乳化HLB值。6.扫描电子显微镜采用的是日立S-4800扫描电子显微镜(日立，日本)，测试电压为1.0 KV，电流为10μA。再生纤维素微球经冷冻干燥和喷金后测试。采用LS-230Coulter(美国Beckman公司）激光粒径仪分析微球粒径分布。7.计算微球湿真密度、含水率、孔度、孔容。

4. 研究创新点

采用传纤维素溶剂制备微球常常造成很大的环境污染，而采用纤维素衍生物制备微球难以避免带有残留基团而影响性能。

因此本课题采用罗晓刚溶胶一凝胶转相法，利用NaOH/尿素水溶液体系低温下直接溶解纤维素制备纤维素微球，得到粒径由微米到毫米级的再生纤维素微球的基础上对可再生纤维素微球的制备工艺进行探索。