纳米纤维素（Nanocellulose）是一类由天然纤维素经纳米化处理获得的新型功能材料，因其可再生、安全环保、高稳定性等优势，正在被广泛用于日化、食品、医药和功能材料行业。其中，“悬浮能力强、透明度高、触变性优良”已成为纳米纤维素最具工业价值的特性之一。本文将从微观结构、流变机理、应用效果与工程实践等方面深入介绍纳米纤维素在配方体系中的悬浮效果。

一、纳米纤维素悬浮能力的微观机理

纳米纤维素（主要包括 CNF、CNC、BC）直径通常在 3–20 nm 之间，长度可达数百纳米至数微米。高长径比与高比表面积，使其在水中能够形成三维纳米网络结构（3D Network）。该网络通过以下机制实现悬浮：

1. 三维物理缠结结构增强体系支撑力

CNF 纤丝之间通过缠结、氢键及范德华作用形成稳定骨架，产生初始屈服应力，可有效支撑悬浮颗粒。

2. 表面羧基和电荷作用提升分散性

经 TEMPO 氧化或硫酸水解处理后的纳米纤维素表面带有电荷，形成稳定的电荷斥力层（Electrical Double Layer），抑制颗粒沉降与聚集。

3. 触变性实现“静置不沉、使用顺滑”

静置时网络结构稳定，能够锁住珠光片、植物颗粒等；剪切时网络暂时破裂，质感轻盈不发粘，提升用户体验。

这一系列微观作用使纳米纤维素成为低添加量即可实现长期稳定悬浮的优秀结构增强材料。

二、纳米纤维素在配方体系中的技术优势

1. 高透明度，不影响外观呈现

纳米级直径带来较低的光散射，使得纳米纤维素在透明沐浴露、透明精华液等体系中保持 ≥85% 的透光率。

2. 强悬浮能力，颗粒不沉降、不漂浮

0.2–1.0% 左右的有效固含即可托举 1–100 μm 颗粒，包括：

珠光颗粒

植物微颗粒

功能微胶囊

香氛微粒

3. 安全、环保、可持续

来源天然，符合可持续消费趋势，适合食品、日化、环保类产品。

4. 温和流变调节，不显著增加体系粘度

与传统“增稠悬浮剂”不同，纳米纤维素主要构建网络，而非简单提高粘度，因此不会带来浓稠、黏腻、不流动的使用缺点。

三、流变学指标：判断悬浮效果的核心参数

为了在研发中准确评价悬浮能力，可重点关注以下流变学参数：

通过流变图谱可有效判断配方体系是否足以稳定悬浮颗粒。

四、应用场景：纳米纤维素的悬浮解决方案

纳米纤维素作为悬浮剂，已在多个行业实际应用：

1. 日化行业（重点）

透明沐浴露：悬浮珠光片、植物颗粒、功能微胶囊

洗发水、护发素：稳定油滴与营养颗粒

透明洗手液：维持高透光下的稳定分散

2. 食品行业

提高饮料体系稳定性，防止果肉沉淀或分层。

3. 农化与医药制剂

提升有效成分颗粒的均匀分布，提高使用效率。

五、典型透明沐浴露配方示例（供研发参考）

说明：
· CNF 添加顺序建议为 水相 → 表活体系 → CNF → 高剪切分散 → 加颗粒 → 调整体系。
· 若追求更高透明度，可采用粒径分布更窄的 CNF 或 CNC/CNF 混配体系。

六、工程化与稳定性验证要点

需要重点关注的稳定性测试包括：

离心稳定性（3000–5000 rpm）

40℃/6个月加速老化

低温冷冻–解冻循环

振动/运输模拟测试

Zeta 电位与粒径变化监测

常见问题及解决方案：

阳离子表活过高 → 网络塌陷
选择部分阴离子 CNF 或进行表面接枝

透明度下降 → 光散射增大
选用更细纤维并减少团聚（高剪切均质）

体系变稀或分层 → 网络不足
提升有效固含或选择改性 CNF

七、结语：纳米纤维素将成为新一代绿色悬浮技术核心

凭借其高稳定性、可持续性、高透明度以及可调控的流变结构，纳米纤维素已经成为日化与食品行业中极具竞争力的新型悬浮材料。随着纳米纤维素产业化程度不断提高，其作为“下一代绿色悬浮剂”的角色将愈发重要。