还有谁磁性纤维素微球的制备及其性能研究

1、福建农林大学本科毕业论文论文题目：磁性纤维素微球的制备及其性能研究 学 院： 材料工程学院 专业年级： 轻化工程_2011 级 学 号： 3115905034 姓名： 康杰 指导教师、职称： 吴慧、副教授 2015 年 6 月 9 日福建农林大学本科毕业论文Preparation and Properties of Magnetic Cellulose MicrospheresCollege： College of Material Engineering Specialty and Grade： Light Chemical Engineering，2011 Number： 31159050

2、34 Name： Jie Kang Advisor： Associate professor Hui Wu Submitted time: Jun. 9，2015 福建农林大学本科毕业论文目目 录录摘要.1ABSTRACT.21 引言.3 1.1 研究背景.3 1.2 国内外研究现状.3 1.2.1 国内研究现状.3 1.2.2 国外研究现状.4 1.3 主要研究内容.5 1.4 本课题的研究目的与意义.52 实验原料与方法.6 2.1 实验原料.6 2.2 实验仪器.6 2.3 实验方法.7 2.3.1 纤维素微球的制备.7 2.3.1.1 制备纤维素溶液.7 2.3.1.2 制备 5% S

3、pan80、液体石蜡混合溶液.7 2.3.1.3 制备纤维素微球.7 2.3.2 纤维素微球的磁性改性.7 2.3.3 纤维素磁性微球的烷基化改性.7 2.3.4 液体弹珠的制备.7 2.3.5 纤维素微球粒径分布测定.7 2.3.6 纤维素微球红外光谱分析.8 2.3.7 纤维素微球热失重分析.8 2.3.8 纤维素微球 XRD 分析.8 2.3.9 纤维素微球 XPS 分析.8 2.3.10 纤维素微球疏水性分析.8 福建农林大学本科毕业论文3 结果与讨论.9 3.1 微球的形貌与粒径分布.9 3.2 纤维素微球的红外光谱分析.11 3.3 磁性微球的热失重分析.12 3.4 磁性微球的

4、XRD 分析.13 3.5 磁性微球的 XPS 分析.14 3.6 磁性微球的疏水性能.15 3.7 液体弹珠的性能.16 4 结论.17参考文献.18致谢.20福建农林大学本科毕业论文1摘要：本文采用纤维素为原料，制备制取了粒径约为 32.4 m 的纤维素微球。通过Fe3O4改性以及含氟多巴试剂改性，获得具有磁性和疏水性的多功能性高分子微球。纤维素微球的特性性能用 SEM、FTIR、TGA、XRD、XPS、CA 等进行了详细的表征分析。SEM 结果表明纤维素微球表面存在较多孔洞，这些孔洞作为一个微型反应器为磁性改性及多巴试剂改性提供反应场所。FTIR、TGA、XRD、XPS 等说明改性后的微

5、球具有一定的磁性、较强的热稳定性及很好的超疏水性能。功能改性的纤维素微球在医学、生物工程等领域中具有广泛的应用前景。关键词：纤维素 微球 磁性 超疏水 液体弹珠福建农林大学本科毕业论文2Abstract: In this thesis, the cellulose microspheres with diameter of 32.4 m were prepared using cellulose as raw material. The polymeric microspheres with magnetic and hydrophobic properties were obtained b

6、y modification with Fe3O4 and poly(DOPAm-co-PFHEA) containing catechol and fluorine. The cellulose-based microspheres were analyzed using SEM、FTIR、TGA、XRD、XPS、CA. SEM shows that the holes in the surface of cellulose microspheres can act as a reaction sites for magnetic and superhydrophobic modificat

7、ion. FTIR, TGA, XRD, XPS, CA analysis indicates that modified microspheres can be driven by magnetic field. The microspheres has strong thermal stability and good superhydrophobic properties. The modified microspheres can be widely applied in the field of medicine, and biological engineering.Keyword

8、s: Cellulose; Microspheres; Magnetic; Superhydrophobicity; Liquid marble福建农林大学本科毕业论文31 引言1.1 研究背景如今，全世界石油、煤炭储存量慢慢地减少，能否找到一种新型的原料才代替石油、煤炭成了众多科学家迫在眉睫的问题，在目前提倡保护环境的前提下，科学家将目光集中到了自然界原料最丰富的纤维素上。随着高分子材料科学的快速发展，学者开始研究高分子材料与含磁性化学试剂合成新的高分子材料，即高分子磁性微球。该高分子材料由于其特殊的物理、化学性质，适用于医学、生物化学等领域。由于纤维素原料来源丰富、无污染性并且具有良好的生

9、物相容性，并且用纤维素制备微球，具有成本较低，微球成球性较好等优点1，因此受到了广大学者的青睐，用纤维素来制备高分子磁性微球成了学者不二的选择。利用纤维素为原料制备而得的纤维素微球是一种可再生、可降解并且无毒的天然高分子材料。将纤维素微球进行修饰、改性后，可以大大提高微球的吸附能力，可利用于吸附水中的重金属等物质，从而减少重金属物质对生物环境造成的污染。纤维素微球的这种吸附能力还可用于对染料物质的吸附，对于染整领域的发展同样具有重要作用2。在生物工程方面，磁性纤维素微球还可作为载体，在葡萄糖球菌蛋白的配合作用下，可以合成相对应的抗体，磁性纤维素微球的这种功能对于抗原的分离、吸附有重要作用。对纤

10、维素微球进行磁性改性后，使得纤维素微球具有超顺磁性，可对其进行人为操控3，即可利用磁场作用，对磁性纤维素微球进行定向移动。同时，对纤维素微球进行磁性改性，还会使纤维素微球具有超疏水性能，可作为涂层材料，附着于物体表面，使物体不易于被沾湿。对于磁性纤维素微球的研究，还可以将导电性物质覆盖在磁性纤维素微球表面，制成电磁性纤维素微球，不仅解决了导电性物质难加工的问题，也使微球同时具有了磁性和导电能力。对于今后科学技术的发展具有重要的推动作用。1.2 国内外研究现状1.2.1 国内研究现状高俊民4等在研究中发现，经磁性改性后的纤维素微球的磁性一般与加入的磁性物质的多少有关，它直接影响了磁性改性后的纤维

11、素微球的磁性性能。谷军等5通过配置NaOH、尿素、H2O 溶液，利用反相浮法制备出纤维素微球后，再采用原位复合法，对制备出的纤维素微球进行磁性改性。喻发全6则利用静电喷射技术，制备了磁性纤维素微球，福建农林大学本科毕业论文4同时，在研究过程中，发现了添加磁性物质的含量决定了磁性纤维素微球粒径。黄忠兵、唐芳琼7以纳米 Fe3O4微球为原料，再加入一定浓度的铁离子溶液进行进一步改性，得到更厚的磁性层微球，并且在实验中发现复合微球的粒径与铁离子添加时间、添加速度有关。蔡青等8学者通过乳液聚合法在乙醇/水的体系中制备出的微球具有成球性好、粒径均匀等特点。王树森等9利用纤维素和甲基氧化吗啉溶液配制成纤维

12、素溶液，加入 FeCl2溶液、聚乙二醇进行乳化，再加入 H2O2和 NaOH 溶液将反应体系 pH 调节至 10.5 左右，置于 5060 摄氏度下，制得磁流体，将制得的溶液加入 Span80 和液体石蜡混合液中进行搅拌，得到磁性纤维素微球，此法制得的微球粒径小、分散性好，并且微球均匀好。罗晓刚等10利用溶胶-凝胶转相方法制备出纤维素微球，将摩尔比：Fe3+Fe2+=21 的FeCl36H2O、FeCl24H2O 溶液与纤维素微球混合，抽真空至 l0 mmHg。1h 后移除真空，加入 25的氨水溶液，升温至 60 摄氏度并反应 30min，可制得磁性纤维素微球，该微球的物理性质，包括微球磁性等

13、，可利用加入的 Fe3O4含量来控制。贾士儒等11利用生物细菌制备磁性纤维素微球，首先利用共沉淀法制备得纳米级 Fe3O4，再将纳米级 Fe3O4与培养基、木葡萄酸醋杆菌混合后，在恒定温度下（30）、160 r/min 的转速下培养 1-4 天，便可得到磁性纤维素微球。贾士儒等制备得的微球随着培养天数的增加，微球粒径逐渐增大，该微球直径可达 1-4 mm。孙丹等12采用反向悬浮法制得磁性纤维素微球，同时以含有纤维素结合域标签为载体，将增强型绿色荧光蛋白基因插入到其中，使这两种基因能够的到良好的融合表达，由该方法制备的微球表面呈现出绿色的荧光信号。通过近些年对学者纤维素微球的研究发现，纤维素微球

14、也可以用一种绿色溶液，即离子液体进行制备。侯祥等13在离子溶液中，利用悬浮聚合法将纤维素制备成纤维素微球。王鹏等14同样在离子液体中制备纤维素微球，不同的是王鹏将有机溶剂加入到离子液体中，进行混合，利用反相悬浮法制备出纤维素微球。研究中还发现，纤维素均相衍生反应可在离子液体中进行15，如果将纤维素衍生物在离子液体中制备成微球，将得到更多功能的纤维素微球。1.2.2 国外研究现状Gericke 等16利用两种不同的电性，将带正电性的聚二甲基烯丙基氯化铵和带负电性的纤维素磺酸盐混合凝聚，制成了纤维素微球，在整个实验过程中，可在纤维素微球凝聚析出的过程中对活性物质进行包埋。Doina Hritcu

15、等17利用原位法制得的微球平均粒径为 40m，同时，在研究中发现重金属离子可以与微球表面上的氨基发生耦合作用，对于水处理领域具有重大的意义。Hongli Cai 等18制备出多孔的气凝胶微球，该微球密度为福建农林大学本科毕业论文50.0018 gcm-3，这种新型的气凝胶微球由于其独特的多空结构，确保了微球具有高水分和较强的吸水能力。Rokhade 等19在戊二醛体系下，将白明胶和羧甲基纤维素钠混合，使得二者在戊二醛的交联作用下制得纤维素微球，同时发现能够将止痛药、抗生素附着在微球表面的孔洞中，从而获得的微球粒径大约在 247535 m 之间，负载药物的能力较高。Tanyolac 等20制备出

16、的微球成球性较好，其主要利用改进的溶剂蒸发技术和包埋法制备微球，制备出的微球粒径较小，其平均粒径为 178 m，对该微球进行改性，使得其能够吸附牛血清白蛋白，其容量可达到 138mg/g 颗粒。Jhunu Chatterjee 等21将血凝素附着于事先制备好的聚苯乙烯磁微球和白蛋白微球上，研究是否能将红细胞分离。而实验结果证明，这种经血凝素改性后的微球与红细胞具有良好结合能力。因此，可以根据磁性纤维素微球的可定向移动特征，可将磁性纤维素微球运用于生物医学领域，包括细胞分离和靶向目的等方面，例如，将磁性纤维素微球表面的特殊物质可与生物活性物质发生化学反应，从而辨别出某种抗原或者抗体，再利用磁场进

17、行分离。由于纤维素微球具有原材料丰富，微球粒径小、无污染性等优点，并且经磁性改性后的纤维素微球具有超疏水性以及定向移动特性，对于医学、生物工程等领域的研究具有重要作用。随着对纤维素微球研究的不断深入，制备出的微球粒径可以达到纳米级别，磁性纤维素微球作为一种极小的载体、媒介，将吸引更多学者进行研究。1.3 主要研究内容该研究主要采用反相悬浮法制备出大小均一的纤维素微球，并用四氧化三铁和烷基化试剂对其进行改性，制备具有超疏水性能的纤维素磁性微球，并将磁性微球与多巴试剂进行改性，使磁性纤维素微球具有特殊性能。1.4 本课题的研究目的与意义通过改变纤维素微球的制备工艺，制备出大小均一的纤维素微球是本研

18、究的重要目的。并对纤维素微球进行磁性改性、含氟试剂改性，探索新型纤维素微球的性质，制备出具有超疏水性能的纤维素微球。福建农林大学本科毕业论文62 实验原料与方法2.1 实验原料表 2-1 实验原料Tab.2-1 Materials原料厂家漂白硫酸盐竹浆（打浆度为 40SR）福建邵武中竹纸业有限责任公司司班 80上海阿拉丁试剂有限公司液体石蜡上海阿拉丁试剂有限公司氯化铁上海阿拉丁试剂有限公司氯化亚铁上海阿拉丁试剂有限公司氨水（25%）上海阿拉丁试剂有限公司六氟异丙醇上海阿拉丁试剂有限公司含氟多巴试剂日本九州大学马伟博士提供2.2 实验仪器表 2-2 实验仪器Tab.2-2 Instruments

19、仪器名称型号厂家电子分析天平DTJ-2深圳华恒仪器有限公司恒温磁力搅拌器IKA-129德国 IKA 公司傅立叶红外光谱仪Thermo Nicolet 360美国热电尼高力公司热失重分析仪Netzsch STA 449F3德国耐驰仪器公司超速离心机Avanti J-26S美国贝克曼库尔特公司透射电镜JEM-1010日本 JEOL 仪器公司真空冷冻干燥机FD-1A-50北京博医康实验仪器有限公司高速搅拌器MXB-3500台湾优特克（YOTEC）仪器有限公司温度计ETS-DS常州国华电器有限公司福建农林大学本科毕业论文72.3 实验方法2.3.1 纤维素微球的制备2.3.1.1 制备纤维素溶液将质量

20、比为 14/24/162 的 NaOH/尿素/蒸馏水溶液预冷至-13.0,在室温下立即加入11g 纤维素分散到此溶剂 (500mL) 体系中并快速搅拌 10min 得到透明的纤维素溶液，将此溶液均匀倒入离心管，在 8000rpm 的转速下，离心脱泡 10min 后，倒出上清液，得到透明纤维素溶液。2.3.1.2 制备 5% Span80、液体石蜡混合溶液量取 100mLSpan80 溶液溶解在 2000mL 液体石蜡中并以设定的速度搅拌 90min，得到浓度为 5%的混合溶液。2.1.3.3 制备纤维素微球根据比例，量取一定量的 Span80、液体石蜡混合溶液置于 2000mL 三口烧瓶中，并

21、取一定量的纤维素上清液逐滴滴入混合液中，在室温条件下搅拌 5h 后，对溶液进行加热搅拌。设定初始搅拌温度为 35，每 30 分钟升温 5，并保持 700r/min 的搅拌速度进行乳化，直至温度升高至 60后停止乳化。将溶液静置一段时间，混合体系分成两层，将上层溶液倒出，再将下层纤维素微球倒入 2000mL 烧杯中，静置，再用蒸馏水进行多次水洗，直至烧杯液面没有油状物质，即可得到纤维素微球。2.3.2 纤维素微球的磁性改性根据 FeCl2+2FeCl3+8NH3H2O2Fe3O4+6H2O，称取 2.5mmolFeCl2（0.50g）、5mmolFeCl3（1.35g）、20mmolNH3H2O

22、（2.8mL）、50mLH2O，将 FeCl2、FeCl3、H2O混合搅拌 0.5h 使其完全溶解，再加入纤维素微球搅拌 2-3h 后，加入氨水，再继续搅拌0.5h。将搅拌后的溶液用蒸馏水进行抽滤，将氨水洗净，再进行冷冻干燥。2.3.3 纤维素磁性微球的烷基化改性取 0.1g 多巴试剂、20mL 六氟异丙醇与一定量经磁性改性后的微球，置于 50mL 圆底烧瓶中，常温搅拌 4 天后，经水洗得到烷基化改性后的微球。福建农林大学本科毕业论文82.3.4 液体弹珠的制备分别用 6 支微量取样器吸取 5L 二甲基甲酰胺（DMF）、液体石蜡、硅油、甘油、甲苯、水，将溶液缓慢挤压至微量取样器针口使溶液呈圆球

23、状。将液滴滴在铺有磁性纤维素微球的玻璃皿中，缓慢摇动玻璃皿，使液滴表面均匀地附着上微球，再将液滴从玻璃皿中取出，放入另一个干净的玻璃皿中，缓慢摇动玻璃皿，使附着有微球的液滴表面更为光滑，利于实验数据的测定。2.3.5 纤维素微球粒径分布测定为了测定纤维素微球的粒径分布状况，利用马尔文激光粒度仪对纤维素微球的乳液进行测定，将测定结果与扫描电镜下的微球形态进行对比。2.3.6 纤维素微球红外光谱分析将待测定的纤维素微球等物质进行冷冻干燥 24h，再取一定量干燥后的微球进行红外光谱分析。利用 KBr 压片法，将干燥的微球与 KBr 颗粒按一定比例混合研磨成粉末，利用压片机进行压片后，利用傅立叶红外光

24、谱仪对纤维素微球等进行测定。2.3.7 纤维素微球热失重分析对纤维素、纤维素微球、磁性纤维素微球、含氟多巴试剂改性微球进行热失重测试，实验中仪器升温速度设定为 5/min，并将最高加热温度设定为 900。2.3.8 纤维素微球 XRD 分析利用 X 射线衍射仪对纤维素、纤维素微球、磁性纤维素微球、含氟多巴试剂改性微球进行分析，对这四种物质的衍射角进行分析。2.3.9 纤维素微球 XPS 分析对纤维素、纤维素微球、磁性纤维素微球、含氟多巴试剂改性微球进行 X 射线光电子能谱分析，分析物质构成元素及结合能的变化。2.3.10 纤维素微球疏水性分析利用接触角测量仪，将一定量体积的液滴滴在涂有微球粉末

25、的硅片上，通过观察液体的运动形态及液滴的运动时间，分析微球粉末的疏水性能。福建农林大学本科毕业论文93 结果与讨论3.1 微球的形貌与粒径分布图 3-1 微球湿状态、干燥状态形态图分布图Fig.3-1 Optical micrographs of microsphere in the wet and dry states.图 3-2 扫描电镜下微球形态分析Fig.3-2 SEM of cellulose microspheres福建农林大学本科毕业论文10图 3-3 微球粒径分布图Fig.3-3 Particle size distribution of the microspheres an

26、alyzed by laser particle size analyzer.为了研究纤维素微球在液体中及冷冻干燥后的形态结构、分布，利用透射电镜对纤维素微球进行观察，结果如图 3-1 所示，可以看出，通过反相悬浮法制备出的混合物大小均匀、且呈现微球状。纤维素微球在湿状态下粒径大约为 50um，经过真空冷冻干燥的微球，其粒径约为 35um。为了进一步观察微球的表面形态结构，利用扫描电镜对微球进行深入研究，结果如图 3-2 所示，纤维素微球表面存在较多孔洞，这些孔洞为微球的磁性改性及含氟试剂改性提供了良好的反应环境。如图 3-3 所示，利用激光粒度仪对纤维素微球的粒径大小进行分析，发现微球的粒径

27、主要集中在 20um 到 50um 之间，其平均粒径为32.42um，这种小粒径高分子材料对药物的靶向效应具有重要作用。福建农林大学本科毕业论文113.2 纤维素微球的红外光谱分析图 3-4 微球红外光谱图Fig.3-4 FTIR spectra of microspheres如图 3-4 为纤维素、纤维素微球、磁性纤维素微球、含氟多巴试剂改性微球的红外光谱图分析，四种物质的图像在 1640cm-1和 898cm-1附近都存在吸收峰，在 1640cm-1附近的吸收峰为葡萄糖内酯的特征峰，而 898cm-1附近的吸收峰为 -（1-4）苷键的特征峰，从这两个吸收峰可以说明这四种物质的基本组成相同，

28、在制备微球的实验中没有破坏纤维素原料的组成结构。在图 3-4 的磁性纤维素微球的曲线（c）中，在 587cm-1附近存在吸收峰，该吸收峰为 Fe3O4的特征峰，说明经过磁性改性后的纤维素微球表面含有 Fe3O4，使得纤维素微球具有磁性特征。对比磁性纤维素微球曲线（c）与多巴微球曲线（d），发现 d 曲线同样在 587cm-1附近存在吸收峰，同时在 1739cm-1、1576cm-1、1203cm-1附近都存在吸收峰，分别为 C=O 键、酰胺键、C-F 键的特征峰，说明经多巴改性后的微球除了具有 Fe3O4的磁性特征外，还具有多巴的特殊性能，即含氟多巴试剂是一种低表面能物质，属于超疏水性材料，可

29、以使微球具有很好的超疏水性能。福建农林大学本科毕业论文123.3 磁性微球的热失重分析图 3-5 微球热失重分析图谱Fig.3-5 TGA of microspheres为了研究纤维素微球、磁性纤维素微球、多巴改性后的微球的热稳定性，并与纤维素原料的热稳定性进行对比，分别对这四种物质进行热失重分析，结果如图 3-5 所示，纤维素原料与制备出的纤维素微球的热失重趋势基本一致，主要分为三个阶段进行，纤维素原料在这三个阶段中，质量损失率分别为 4%、77%和 15%；而纤维素微球在这三个阶段的质量损失率分别为 10%、73%和 16%。经过改性后的磁性纤维素微球与多巴微球的热失重趋势也基本一致，同样

30、分为三个阶段进行，磁性纤维素微球在这三个阶段质量损失率分别为 6%、51%和 25%；多巴微球这三阶段的质量损失率分别为 6%、46%和26%。对比四者的质量损失率以及图 3-5 所示，纤维素原料与纤维素微球分别在 590和560时，物质几乎全部分解完成；而磁性纤维素微球与多巴微球在 700附近分解结束后，还残留有 20%左右的物质，说明经过改性后的纤维素微具有很好的热稳定性。福建农林大学本科毕业论文133.4 磁性微球的 XRD 分析图 3-6 微球 X 射线衍射图Fig.3-6 X-ray diffraction pattern of microspheres 图 3-6 为纤维素、纤维素

31、微球、磁性纤维素微球及经多巴改性后的磁性纤维素微球的XRD 结果。通过对纤维素与纤维素微球进行 XRD 测试后可以看出，利用纤维素原料制成的纤维素微球晶体结构发生了变化。同时，对比纤维素微球与磁性纤维素微球的衍射图谱，可以发现，纤维素微球在衍射角为 12.1、20.3、22.7附近与磁性纤维素微球衍射图谱相似，说明磁性纤维素微球具有纤维素微球的晶面衍射峰。磁性纤维素微球除了具有纤维素微球的晶面衍射峰外，还可以发现在衍射角为 30.7、35.5、43.3、57.2、62.7出现较为明显的 Fe3O4的晶面衍射峰，说明磁性纤维素微球表面成功附着上了 Fe3O4晶体。福建农林大学本科毕业论文143.

32、5 磁性微球的 XPS 分析图 3-7 微球表面 X 射线光电子能谱图Fig.3-7 X-ray photoelectron spectra of microsphere 如图 3-7 所示，对纤维素、纤维素微球、磁性纤维素微球及经多含氟多巴试剂改性后的磁性纤维素微球进行 XPS 分析，在纤维素、纤维素微球的电子能谱图曲线中，只出现了碳和氧两种元素的峰，说明了纤维素和纤维球微球由碳元素和氧元素组成（结合能约为 284.5ev 和 532.6ev）。观察磁性纤维素微球电子能谱图，发现经磁性改后的纤维素微球曲线中出现了明显的铁元素峰（结合能约为 724.2ev），更加说明经磁性改后的纤维素微球表面

33、有铁元素的存在。在多巴改性磁性微球谱图中，微球表面出现了氟元素的峰（结合能约为 684.7ev），也进一步说明多巴试剂很好的与纤维素微球结合在一起。经过XPS 分析后，进一步确定了经过磁性改性和多巴改性后的微球表面，确实含有铁元素和氟元素，证明磁性改性和多巴改性成功。福建农林大学本科毕业论文153.6 磁性微球的疏水性能图 3-8 微球的接触角测试Fig.3-8 CA analysis of microspheres如图 3-8，利用接触角测量仪，通过程序设定将 10l 液滴滴在涂有多巴改性后的磁性纤维素微球粉末的硅片上，上升工作台使液滴与硅片表面相接触，液滴能附着在粉末表面上，液滴在重力作用

34、下滚动，在液滴滚动过程中，液滴始终保持良好的球状形态。从液滴接触到硅片表面到液滴离开摄像头所用时长为 210ms，即一接触硅片表面便马上离开拍摄界面，说明经多巴改性后的磁性纤维素微球粉末对液滴没有任何的亲和力，即微球的亲水性极差，而具有极强的疏水性能。在测试中发现，当液滴体积小于 9l 时，液滴与微球粉末相互间作用力差，液滴始终不能附着在微球粉末上；当液滴体积大于等于 10l时，液滴很容易吸附在微球粉末上，并在微球粉末表面保持良好的球状形态滚动。通过该测试证明了该微球粉末具有极强的疏水性能，即具有超疏水性。福建农林大学本科毕业论文163.7 液体弹珠的性能图 3-9 不同液体制备的液体弹珠Fi

35、g.3-9 Digital camera views of liquid marbles prepared with different liquids福建农林大学本科毕业论文17 图 3-10 磁场作用下的液体弹珠Fig.3-10 Digital camera views of movement of a liquid marbles under magnetic field如图 3-9 所示，是由六种不同液体，DMF、液体石蜡、硅油、甲苯、蒸馏水、甘油等溶液制备的液体弹珠形态，微球除了能包裹这六种溶液外，也能包裹离子液体、无水乙醇等多种溶液，微球的这种特性说明了多巴改性磁性微球具有较低的表

36、面能，其表面能约为 15.3 mN/m。对这六种不同溶液制成的液体弹珠进行形态分析，可以发现用蒸馏水制备的液体弹珠其球状结构最好，并且与底面硅片的接触面积最小，其余液体弹珠都存在球状结构差、弹珠较为干瘪等形态问题。在图 3-10 中，由 5 L 蒸馏水制备的液体弹珠在磁场的作用下，液体弹珠能够被驱动，说明经过经过磁性改性后的微球具有了磁性，可以将微球应用于定向移动和传送。4 结论用纤维素制得纤维素溶液，利用反相悬浮法制备纤维素微球，该方法安全简单，制备出的纤维素微球具有高生物相容性。对制备出的微球进行检测分析后，可以得到以下结论：（1）通过扫描电镜进行观察，发现纤维素微球表面存在许多孔洞，这些

37、孔洞作为一个微型的反应器，为接下来的磁性改性及含氟试剂改性提供反应环境。经 XRD、XPS 测试分析表明 Fe3O4粒子均匀分布在纤维素微球上，这些铁离子在磁场作用下将对微球产生福建农林大学本科毕业论文18迁移的作用，使微球具备定向传递效应。 （2）经过改性后利用傅立叶红外光谱仪对纤维素微球等进行测试，发现经改性后的微球没有破坏纤维素原料的基本组成机构，同时改性试剂很好的与微球结合在一起。在对微球进行热失重分析测试后，对图像进行对比，发现它们的分解阶段相似，通过观察磁性纤维素微球最后的产物，可以知道四氧化三铁在微球中的含量为 20%左右。（3）通过对微球粉末的疏水性分析后，表明经含氟多巴改性后

38、的磁性纤维素微球具有很好的疏水性能。利用改性后的磁性纤维素微球制备液体弹珠，发现改性的磁性纤维素微球能包裹多种液体，具有低表面能的性质。参考文献1孙丹, 曹宇, 白钢,张奇.纤维素磁性微球的制备及其生物活化研究J. 离子交换与吸附, 2009, 01:17-24.2龙世良, 张雪旺, 倪海明, 黄芳毅, 蔡广超. 纤维素微球的制备及其应用J. 大众科技, 2012, 12:66-67.3杨雄波. 磁性高分子微球的制备及性能研究D. 化学物理学报,2005, 06:762-766.4高俊民, 高建军. 纤维素磁性微球研究进展J. 科技与生活,2012, 10:224-225.5谷军, 吴伟兵,

39、王飞,等. 多孔性再生纤维素磁性微球的制备及性质J. 南京林业大学学报：自然科学版,2012, 36:111-114.6喻发全, 罗晓刚, 吴元欣. 磁性纤维素复合微球的制备方法P. 纤维素科学与技术,2011, 02:46-51.7黄忠兵, 唐芳琼. 磁性纳米包覆微球的制备和磁性表征J. 无机化学报,2004, 03:363-366.8蔡青, 钟浩, 张倩乳.乳液聚合法制备单分散性 PS 磁性微球的研究J.塑料工业,2007, 35:12-15.9王树森. 一种纤维素磁性微球度其制备方法P. 分子科学学报,20l0, 03:175-179.10罗晓钢, 张俐娜. 再生纤维素微球的制备、结构和

40、功能D. 纤维素科学与技术,2010：677811贾士儒, 谭之磊等. 一种 Fe3O4 磁性细菌纤维素球的制备方法P. 化工学报,2011, 02:676-682.12孙丹, 曹宇, 白钢等. 纤维素磁性微球的制备及其生物活化研究J. 离子交换与吸附, 2009, 25:17-24.13侯祥, 魏立纲, 马英冲等. 以离子液体为溶剂制备纤维素微球J. 大连工业大学报, 2011, 30:260-262.福建农林大学本科毕业论文1914王鹏, 林东强, 姚善泾. 离子液体复合溶剂法制备纤维素多孔微球J. 浙江大学报,2013,47:1-6.15黄科林, 王犇, 曹妍等. 蔗渣纤维素在离子液体中的均相混合酰化研究J.现代工,2009, 29:105-108.16 Gericke M, Liebert T, Heinze T. Interaction of ionic liquids with polysaccharides: 8.Synthesis of cellulose sulfates suitable for polyelectrolyte complex formation