Im Bereich Chemie und Materialien ist die Stabilisierungstechnik von Emulsionen seit jeher ein Forschungsschwerpunkt. Traditionelle Emulsionen sind häufig von synthetischen Oberflächenaktiven oder Emulsiven tierischer Ursprung abhängig, aber sie haben langfristig mangelnde Stabilität und können biologische und ökologische Probleme verursachen. In den letzten Jahren wurden Pickering-Emulsionen mit natürlichen Makromolekularpartikel als Stabilisatoren aufgrund ihrer sicheren und umweltfreundlichen Eigenschaften sehr viel Aufmerksamkeit geschenkt, während die effiziente Herstellung und Anwendung von Cellulosenanofasern (CNFs) als natürliche Stabilisatoren mit ausgezeichneten Leistungen in der Industrie im Mittelpunkt steht.

Die neue Mikrostrahlhomogenisierungstechnologie, die vom Team der Peking University of Technology und Commerce entwickelt wurde, bietet innovative Lösungen für die effiziente Herstellung von CNFs. Diese Technologie verwendet ein selbstgefertigtes kurzstreckendes Jet-Kreuzung-Mikro-Slot-Homogenventil, das nur dreimal bei einem Druck von 110 MPa verarbeitet wird, um Mikronzellulose in Nanofasern zu verwandeln. Im Vergleich zu herkömmlichen Methoden wie Hochdruckhomogenisierung (150 MPa-Behandlung sechs Mal) und Hydraulischer Strahlschlag (200 MPa-Zyklus 60 Mal) reduziert die neue Technologie die Energieeingabe und die Behandlungsdauer erheblich und gewährleistet gleichzeitig die hohen Qualitätseigenschaften von CNFs.

Die durch diese Technologie hergestellten CNFs zeigenFaserdurchmesser von etwa 50 nm, miteinander verwickelt, um eine Netzstruktur zu bilden, die Wechselwirkung mit Wasser erheblich verbessert. Wenn die Konzentration von CNFs in der Wasserdispersion über 1,2 Gew.-% liegt, bildet sich eine stabile, stereogenetische Struktur, die eine gute Grundlage für die Stabilität der Emulsion bietet.

Die gleichermaßen ausgezeichnete Leistung von CNFs in der Anwendung von Pickering-Emulsionen zeigt, dass die Konzentration von CNFs einen signifikanten Einfluss auf die Eigenschaften von O/W-Pickering-Emulsionen hat: Mit einer Steigerung der Konzentration von 0,4 Gew.-% auf 2,0 Gew.-% sank die durchschnittliche Teilchengröße der Öltropfenfläche d [3,2] von 4,36 μm auf 2,27 μm und die durchschnittliche Volumenpartikelgröße d [4,3] von 5,17 μm auf 4,07 μm und die Öltropfen waren gleichmäßig kleiner; Die apparente Viskosität der Emulsion steigt mit steigender Konzentration und zeigt ein schneidendes Verdünnungsverhalten, das die Verarbeitungsanwendungen fördert.

Die Stabilitätstests unterstreichen ihre Vorteile: Stabile Emulsionen mit 2,0 Gew.-% CNFs sind während einer 40-tägigen Lagerung ohne Schichtung, die Bewegung und die Aggregation von Öltropfen sind durch die Struktur des Raumnetzes begrenzt und der Fettflowindex (CI%) nähert sich 0. Dies entsteht durch die Konstruktion eines dreidimensionalen Netzwerks von CNFs in der irreversiblen Adsorption und der kontinuierlichen Phase der Öl-Wasser-Schnittstelle, die einen doppelten Stabilisierungsmechanismus bildet.

Die mit dieser Technologie hergestellten Pickering-Lotionen auf der Basis von CNFs haben ein großes Potenzial in den Bereichen Lebensmittel, Medizin, Kosmetik und mehr. Seine natürlichen abbaubaren Eigenschaften erfüllen die Bedürfnisse der grünen Chemie und die ausgezeichnete Stabilität eignet sich für den Schutz und die Übertragung von biologisch aktiven Inhaltsstoffen. Mit der weiteren Optimierung der Mikrostrahlhomogenisierungstechnik wird die industrielle Produktion und Anwendung von CNFs in Zukunft voraussichtlich beschleunigt und der Entwicklung nachhaltiger chemischer Materialien einen neuen Impuls geben.

Beschreibung:
Alle Daten, Bilder und Schlussfolgerungen in diesem Artikel basieren auf Micro-Stream-Homogenisierung von Zellulose-Nanofisern und ihren stabilen Pickering-Emulsionseigenschaften (2025, Polymer Notice), wobei die Absätze wie folgt gekennzeichnet sind:
· Mikrostrahlprozessparameter:
· CNFs Netzwerkbildung Konzentration:
· Partikelgrößendaten der Emulsion:
40 Tage Stabilität:
Netzwerkstabilitätsmechanismus: