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1、微晶纤维素的研究进展高分子材料2班刘卓君20080402B020摘要：微晶纤维素是可自由流动的纤维素晶体组成的天然聚合物,它是天然纤维素经稀酸水解并经一系列处理后得到的极限聚合度的产物。广泛用于食品、医药及其他工业领域，本文综述了微晶纤维素的特性、理化性质、制备方法以及国内外微晶纤维素的研究进展。关键词：微晶纤维素；结晶度；聚合度；可压性；流动性；制备；研究进展正文：微晶纤维素(MCC)是由天然纤维素经稀无机酸水解达到极限聚合度的极细微的白色短棒状或无定形结晶粉末,无臭、无味。颗粒大小一般在20-8
2、0微米，极限聚合度(L0DP)在15～375；不具纤维性而流动性极强。不溶于水、稀酸、有机溶剂和油脂，在稀碱溶液中部分溶解、润涨，在羧甲基化、乙酰化、酯化过程中具有较高的反应性能。由于具有较低聚合度和较大的比表面积等特殊性质，微晶纤维素被广泛应用于医药、食品、化妆品以及轻化工行业。微晶纤维素有两种主要形式:细粉末和胶体状。前者用于吸附剂或粘合剂,后者作为液体中的分散剂。粉末状微晶纤维素的应用范围是作为抗结块剂,它有防结块和帮助流动的作用。另外,微晶纤维素还是食品中非营养部分,用作健康食品中的食用纤维
3、。作为功能食用纤维,微晶纤维素可起到诸多保健作用。微晶纤维素有吸油特性,所以粉末化的微晶纤维素还被用作香精和香料油的载体。另外,它常被用于某些挤出食品的助流剂。胶体状微晶纤维素的多功能性表现在:乳化和泡沫稳定性;高温下稳定性;非营养性填充物和增稠剂;液体的稳定和胶化剂;改善食品结构;悬浮剂;冷冻甜食中控制冰晶形成。随着科技的发展，为了更大程度降低成本，有效利用资源和加强环保，人们也在不断研究采用更好的原料和更好的方法来生产微晶纤维素，并进一步探究其可能的用途。1.微晶纤维素的理化性质MCC的用途广泛
4、,用以描述的指标很多,主要有聚合度、结晶度、粒度、吸水值、润湿热、比表面积、填积密度、过滤指数和特性粘数等。1.1 结晶度结晶度是指结晶区占纤维素整体的百分率。结晶度的大小对纤维素纤维的尺寸稳定性和密度等都有影响,常规测量方法X2射线衍射法和红外光谱法。通过分析后表明,MCC都保留有纤维素I的结晶,结晶度与晶体大小都比纤维原料的要大,结晶度Kp一般都在0.60以上。1.2 聚合度聚合度是指纤维素中重复的葡萄糖结构单元的数目。不同原料得到的MCC的聚合度差别较大,如表1所示。MCC的分散性越小,说明M
5、CC的分布均一。从理论上讲,纤维素原料都可以生产不同聚合度范围的MCC产品。1.3 比表面积比表面积是指单位质量颗粒状物质的总面积,是评价多孔物质性能的重要参数之一。MCC的比表面积可根据氮气吸附和水蒸气吸附的BET法(Brunner2Emmett2Tellermethod)测定。在水蒸气吸附时,由于氢键力较弱,当MCC浸没在水中时,氢键极易被破坏。所以用不同方法和不同处理方式得到的比表面积不相等。由氮气吸附法直接得到的是有效面积,而由水蒸气吸附法得到的是内在表面积。其中以氮气吸附时还采用溶剂置换,
6、且比表面积(水蒸气吸附法)与无定形区的含量成正比。1.4 可压性可压性是指粉状体被压制成形的可能性和压缩物的坚实程度,一般以片剂的硬度衡量可压性。林均柱等研究了不同MCC样品既不同粒度的MCC在不同压力下压制的片剂硬度,指出同一种原料,其片剂的强度随压力升高而提高。同一种原料在同一压力下,粒度越小,接触面积越大,片剂的强度也越高。1.5 流动性对于MCC的流动性一直存在两种不同的观点。Fox等提出微晶纤维素Avicel型是自由流动的,而Mendll,Bolhuis和Lerk却认为AvicelPH10
7、1和PH102流动性差。Marshall研究了AvicelPH101,PH102,PH103,PH105后认为没有一种是自由流动的。其中PH102流动性最好,PH105流动性最差,这是因为PH102由大量不规则的质点形成了粒状粉末,所以粘结性小;而PH105主要是由小棒条状颗粒组成,这些颗粒连锁,阻碍了MCC的流动。颗粒的大小对流动性也有很大的影响,颗粒越大,粒间摩擦力小,流动性好。因此,颗粒的大小和形状在很大程度上决定了MCC的流动性。1.6 吸水值吸水值(WRV)是MCC在水中润胀程度的标志。W
8、RV与由不同原料、不同处理方式所制备的MCC的形态结构的关系见表2。从表2可见,对WRV影响最大的不是粒径,而是颗粒的大孔体积,大孔体积越多,WRV就越大。这主要是因为在大孔中保留了大量的粒子间结合水,在测定WRV时这部分结合水起了决定性的作用。2.微晶纤维素的制备研究2.1国内微晶纤维素研究进展2.1.1甘蔗渣微晶纤维素的制备研究甘蔗渣纤维素的聚合度(DP)一般在500～700之间，水解后的平衡聚合度(DP)在100200之间。甘蔗渣由于灰分高、白度低(灰分为1．2
