浏览数量: 0 作者: 本站编辑 发布时间: 2025-08-08 来源: 本站
悬浮剂(Suspending Agent)在涂料、食品、医药、农药及日化产品中具有关键作用,用于稳定固体颗粒在液体中的均匀分散,防止沉降或聚集。传统悬浮剂多为合成高分子或无机黏土类物质,但存在生物降解性差、环保负担重或体系透明性低等问题。
纳米纤维素(Nanocellulose)作为来源天然、可再生的功能材料,因其高比表面积、优异的流变调控能力以及悬浮稳定性,逐渐成为新一代绿色悬浮剂的研究热点。
网络结构支撑效应
纳米纤维素长径比高(直径5–50 nm,长度可达数微米),在水相中能形成三维物理网络,增加体系黏度与屈服应力,有效抑制颗粒沉降。
静电与空间位阻稳定
经TEMPO氧化或羧甲基化改性的纳米纤维素表面带有负电荷,颗粒间静电斥力配合纤维的空间阻碍作用,提升分散稳定性。
触变性与剪切稀化
纳米纤维素悬浮液在静置时形成凝胶状结构阻止沉降,在搅拌或泵送时流动性增强,利于加工与涂布。
可再生、可降解:来源天然,生产过程绿色环保
高透明性:不影响体系外观,可用于透明或半透明产品
高温与pH稳定性:改性后可在宽pH(3–11)和中高温下保持稳定
低用量高效率:质量分数0.1–0.5%即可显著提升悬浮稳定性
兼容性好:可与多种表面活性剂、聚合物及无机填料共用
应用领域 | 作用机理与优势 | 示例配方 |
涂料油墨 | 抑制颜料沉降,改善施工流平性 | CNC + 水性丙烯酸涂料 |
食品饮料 | 稳定果汁果肉或功能微胶囊悬浮 | CNC + 果汁饮料(透明型) |
医药制剂 | 稳定难溶性药物微粒,改善口感与外观 | CNC + 混悬型口服液 |
农药制剂 | 防止有效成分沉降,提升喷洒均匀性 | CNC + 水悬浮剂(SC) |
化妆品 | 维持色素或珍珠粉悬浮,改善肤感 | CNC + 防晒喷雾/粉底液 |
CNC 添加量(质量分数) | 体系类型 | 黏度 (mPa·s, 25℃) | 沉降率*(30天)* | 光透过率 (% @550 nm) |
0% | 颜料水分散液 | 20 | 85% | 92 |
0.1% | 颜料水分散液 | 120 | 20% | 91 |
0.3% | 颜料水分散液 | 420 | 0% | 90 |
0.5% | 果汁饮料 | 250 | 0% | 93 |
0.5%(TEMPO改性) | 农药水悬浮剂 | 310 | 0% | 89 |
数据说明:
沉降率 = 沉降高度 / 初始高度 × 100%
添加纳米纤维素后,低添加量即可显著抑制沉降
光透过率保持在90%以上,体系外观透明性良好
趋势
功能化悬浮剂:同时赋予抗菌、防紫外线、缓释等功能
多相协同体系:与天然多糖、蛋白质或纳米黏土复合,增强悬浮稳定性
工业化低成本制备:提升分散效率,降低能耗
挑战
高盐、高有机溶剂体系下的稳定性
长期贮存时防止体系结构老化或纤维团聚
在不同体系中需定制化表面改性
纳米纤维素作为悬浮剂,凭借其高比表面积、优异的流变调控能力和绿色可持续特性,已在涂料、食品、医药、农药、日化等领域展现出广阔应用前景。随着改性技术与分散工艺的不断完善,其在高端精细化工业中的市场潜力将进一步释放。