挥发性油乳液模板法室温干燥制备多级孔隙纤维素微纤薄膜及其功能化研究

本文报道了一种基于微纤化纤维素(MFC)和挥发性油乳液模板的单步室温干燥法，可制备具有宏观/纳米双级孔隙结构的可再生生物材料薄膜。该方法通过调控油相蒸汽压、表面活性剂添加实现孔隙率可控，并可通过硅烷化获得疏水性功能薄膜(接触角70～116o)，在生物医学、传感、包装等领域具有应用潜力。

　　

Highlight亮点

我们开发了一种基于挥发性油乳液模板的简易室温干燥法，可制备具有双级孔隙结构的微纤化纤维素(MFC)薄膜。这种绿色制备方法能精确调控孔隙特征，并可通过表面硅烷化实现功能拓展。

Materials材料

实验采用来自MeadWestvaco公司的木材源MFC水分散液(3 wt%)。直接使用商业试剂：正己烷(纯度99+%)、辛烷(纯度99+%)、癸烷(纯度99+%)、吐温20、十二烷基硫酸钠(SDS)及甲基三氯硅烷。实验用水为Millipore超纯水(18.2 MΩ·cm)。

Vapor pressure of volatile oil挥发性油蒸汽压

多孔薄膜的形貌特征取决于油滴与水相的相对挥发速率。我们通过选择不同蒸汽压的油相（正己烷290 mmHg > 辛烷14 mmHg ≈ 癸烷1.7 mmHg），实现了对孔隙结构的精准调控。当油相蒸汽压接近或低于水相(23.8 mmHg)时，可形成稳定的宏观多孔结构。

Conclusions结论

本研究证实通过挥发性油滴模板可制备多级孔隙MFC薄膜。该方法具有环境友好、操作简便等优势，其形成机制包含液滴粗化、毛细作用和蒸汽压差异三个关键阶段。添加表面活性剂能显著提升孔隙率和膜厚度，而硅烷化改性可赋予材料疏水特性(接触角达116o)。