微晶纤维素的制备及其在功能材料领域中的应用进展

陈嘉川 颜家强 张 凯 和 铭 杨桂花

（齐鲁工业大学（山东省科学院）生物基材料与绿色造纸国家重点实验室/制浆造纸科学与技术教育部重点实验室，山东济南，250353）

植物纤维原料具有储量丰富、可再生和绿色环保等优点，其主要成分包括纤维素、半纤维素和木质素，各成分含量随原料种类和内部组织的差异而有所不同。其中，纤维素是由葡萄糖单元通过β-1,4 糖苷键连接而成的线型高分子，经化学法或生物酶法降解其大部分非结晶区（或无定形区）后，可制得白色或近白色的微晶纤维素（Microcrystalline cellulose，MCC）[1]。MCC 通常呈粉末状或者短棒状，无味，结晶度一般为55%～80%，粒径范围20～80 μm，是一种结构独特且性能优良的功能高分子材料，其特性是流动性强、绿色无污染和可降解，而且具有亲水性好、比表面积大、杨氏模量高和生物相容性好等优点[2]。因此，MCC 在众多行业和领域具有较高的应用价值，例如，在食品工业，可作为食品添加剂提升部分食物的口感[3]；在能源领域，可作为原料通过催化加氢反应制备乙二醇和山梨醇等化学品[4-5]；在医药行业，可以作为黏合剂用于制备药物[6]；在功能材料领域，可用于制备吸附、抗菌和发光等功能性材料。作为一种应用广泛的生物基材料，MCC 的制备、性能和应用研究已成为研究热点。本文介绍了MCC 的制备工艺，对MCC 在吸附、抗菌和发光等功能材料领域的应用进展进行了综述，并对MCC的研究进展进行了展望。

1 MCC的制备

1957年Battista 等人[7]采用稀硫酸对棉浆进行酸解，首次制得MCC，其独特的功能作用与优良的性能引起众多学者的关注。目前，可用于制备MCC 的原料种类繁多，制备流程大致相同，即先通过预处理去除原料中的木质素、半纤维素等组分，得到高纯度纤维素，再通过酸液、生物酶或其他方法去除纤维素分子中大部分无定型区域，最后经过洗涤和干燥制得MCC。以下主要从原料、预处理和制备方法3 个方面，对MCC的制备工艺及其性质进行介绍。

1.1 制备MCC用纤维原料

据报道，人们已采用棉织物[8-10]、桦木、玉米芯[1]、坎斯草、巴黎岛竹[11]、菊芋茎[12]、茶渣[13]和细菌纤维素等原料制备得到了MCC。制备MCC 所用原料主要可分为两类：一类为植物类纤维，如木材、草类、棉纤维等。Kuznetsov等人[14]以桦木为原料，制得结晶度为71%的桦木MCC。Baruah等人[15]以坎斯草为原料，制得晶型结构为纤维素I 型的坎斯草MCC，其结晶度为74.06%，得率为83%，可作为吸湿剂应用于化妆品行业。Sheng 等人[8]以废棉织物为原料制得MCC，其得率和聚合度分别为85.54%和228，热稳定性优于商业级MCC Avicel PH101。Fan 等人[16]以稻草为原料，采用微波加热的方法制得聚合度为213的稻草MCC；利用稻草制备MCC 既实现了稻草的高值化利用，又减少了稻草随意堆积或燃烧造成的环境污染。另一类为由醋酸菌等细菌产生的细菌纤维素。Oliveira 等人[17]以木醋杆菌生成的细菌纤维素为原料，通过硫酸酸解的方式制得细菌MCC，其粒径范围为70～90 μm，聚合度为205。2 类原料中植物纤维是最常用的原料，具有来源广泛、制备条件温和等优点，主要包括木材、草本植物、棉花、农林废弃物等，其中木材和棉花因纤维素含量高等优点，已成为工业生产MCC 的最主要原料[18]。与植物纤维原料相比，细菌纤维素的优势在于纤维素纯度高、制备过程中无需进行预处理、化学药品用量低、废液产生少等特点，但细菌纤维素存在培养周期长、价格昂贵等问题，从而限制了其在MCC制备领域的大规模应用。

1.2 纤维原料的预处理

细菌纤维素中纤维素含量高，可直接用于制备MCC，但植物纤维原料因成分复杂，需进行预处理后才能制备MCC。预处理的目的是通过化学药品或其他手段破坏各组分之间的连接，进而分离出木质素和半纤维素等物质，最终得到高纯度的纤维素。

常用的预处理方法主要包括硝酸-乙醇法[19]和碱处理结合漂白分段处理法[20]。硝酸-乙醇法操作简便但处理过程中会产生大量废酸，对设备要求较高；碱处理结合漂白分段处理法虽对设备腐蚀小但使用的漂白剂大多含有氯元素，在漂白过程中会对环境产生一定程度的污染。硝酸-乙醇法是采用硝酸-乙醇混合溶液直接处理原料，去除木质素和半纤维素，其原理为：原料中的木质素被硝酸氧化和硝化后，生成的氧化木质素和硝化木质素均可溶于乙醇溶液，同时半纤维素被氧化而溶出。任海伟等人[19]以白酒酒糟为原料，制得聚合度为273的白酒酒糟MCC，其预处理方法为：将白酒酒糟和硝酸-乙醇溶液（体积比为1∶3）加入到装有冷凝回流的装置中，沸水浴加热1 h 后，再加入硝酸-乙醇溶液，重复3 次。碱处理结合漂白分段处理法是先采用碱液对原料进行处理，利用碱液中的OH-破坏原料中的氢键和酯键，使原料发生润胀，比表面积增加，进而脱除部分半纤维素和木质素；再对其进行漂白处理，利用漂白剂的强氧化性进一步脱除木质素和半纤维素。常用的碱液主要为氢氧化钠溶液，漂白剂主要采用二氧化氯、次氯酸钠、亚氯酸钠和过氧化氢等。Zuliahani 等人[20]以稻壳为原料，制得结晶度为69%的稻壳MCC，其预处理方法为：在80℃下采用1 mol/L 氢氧化钠溶液处理稻壳96 min，然后使用5%次氯酸钠溶液处理经碱处理后的稻壳28 min。随着全无氯漂白技术的发展和应用，过氧化氢、臭氧等环保型漂白剂逐渐替代含氯漂白剂，有效解决了漂白废水污染问题。Singh 等人[21]以剑麻为原料，制得平均粒径为14 μm 的剑麻MCC，其预处理方法为：80℃下使用5 mol/L 的氢氧化钠溶液处理剑麻4 h，碱处理后将剑麻洗涤至中性，然后在碱性条件下（55℃）用30%过氧化氢溶液处理1 h。

此外，低共熔溶剂基于其对木质素良好的溶解能力以及绿色无毒、可回收等特点被广泛应用于制备高纯度纤维素或木质素。白有灿[22]用氯化胆碱、聚乙二醇-200 和丙三醇组成的低共熔溶剂在140℃下处理桉木粉2 h，一步制得纯度92%的纤维素。相对于常规预处理方法，低共熔溶剂处理法具有操作简单和经济环保等优点，其具备应用于MCC制备领域的潜力。

1.3 MCC的制备方法

MCC 的粒径小，结晶度较高，制备时可通过生物法、化学法或其他方法最大程度地去除纤维素分子中的非结晶区。目前国内外制备MCC 常用的方法主要是酸水解法和生物酶法。

1.3.1 酸水解法

酸水解法是制备MCC 最常用的方法，具有耗时短、得率高、制备方法成熟等优点，常用的酸主要包括盐酸[23]、硫酸[24]和硝酸[25]等无机酸；其制备原理为酸促使纤维素结构中的β-1,4 糖苷键发生断裂，进而促进无定型区的水解，得到主要由结晶区组成的MCC[18]。Tarchoun 等人[26]在100℃下用2.5 mol/L 的盐酸酸解多尼西亚褐藻纤维素制得多尼西亚褐藻MCC。结果表明，其结晶度为74.2%，初始热降解温度为332.94℃，平均粒径（8.4±2.1） μm 远低于商业级MCC，适用于制备食品稳定剂和医药化合物。Kusumattaqiin 等人[27]采用微波辅助硫酸酸解棉絮制得棉絮MCC，研究了硫酸浓度、反应时间和处理温度对棉絮MCC 得率的影响。结果显示，各因素对MCC 得率的影响程度由大到小的顺序为：硫酸浓度>反应时间>处理温度；在最佳制备条件下，MCC 得率可达78.7%，但其结晶度较低，只有53.2%。Tarchoun 等人[28]使用硫酸、盐酸、硝酸和硫酸/盐酸混合酸分别酸解芦苇纤维素，制备了不同种类MCC。研究发现，酸的种类不会影响MCC 的形态，制备的MCC 均为短棒状，与盐酸（或硝酸）相比，硫酸制备的MCC 热稳定性较差，原因是在硫酸酸解纤维素的过程中，纤维素表面会接枝上少量硫酸盐基团，这些基团具有催化作用，会降低纤维素热解时需要的活化能，从而导致MCC的热稳定性降低。

酸水解法制备MCC 时，酸用量较大，浓度较高，会产生设备腐蚀、废液难处理、耗水量大等问题[29]。针对这些问题，研究人员开发了一些新型酸水解法，如超低酸水解法和固体酸水解法等。Zhang等人[29]在165℃下利用超低酸（质量分数0.08%盐酸）酸解牛皮纸浆成功制备MCC。结果表明，其形状为棒状，结晶度为78.1%，粒径分布为30～70 μm，得率为76.4%，各项性能均与商业级MCC 接近。与传统酸水解法相比，超低酸水解法制备MCC 具有废液产出少、设备腐蚀程度低等优点，而且制备的MCC性能优良，但其缺点在于所需温度较高、耗能较大。除使用液态无机酸外，固体酸也可以用于制备MCC。固体酸是一种新型催化剂，具有绿色环保、反应后易分离和可回收等特性[30]。Hou 等人[9]用磷钨酸催化水解废旧棉织物制备了结晶度高达85.2%、平均粒径20.4 μm 的MCC；该方法具有磷钨酸经乙醚萃取回收后可重复使用、制备过程中废液产生少的优点。

1.3.2 生物酶法

生物酶法是通过生物酶切断纤维素分子无定型区内的分子链而得到MCC 的方法，所用酶主要是纤维素酶。魏成前等人[31]用纤维素酶处理竹笋壳纤维素，制得竹笋壳MCC，探究了多种实验条件对竹笋壳MCC 得率的影响。研究表明，影响MCC 得率的主要因素为纤维素酶添加量，其次为纤维素酶处理pH值。当纤维素酶用量1%、反应pH 值为5、酶解温度53℃和酶解时间50 min时，MCC 得率可达84.5%，而且其具有结构疏松、比表面积大和吸水溶胀性好等优点，可作为膳食纤维加强人体肠胃蠕动进而促进消化。Suryadi 等人[32]用纤维素酶酶解从风信子中提取的α-纤维素，制得风信子MCC。结果表明，风信子MCC的各项性能均满足赋形剂的要求，其中平均粒径为844.3 nm，pH 值为7.49，灰分含量为0.203%，可作为药物赋形剂应用于医药领域。Ibrahim 等人[33]用纤维素酶酶解稻草浆，制得稻草MCC。结果表明，其结晶度为66.7%，形态与商业级MCC Avicel PH101 类似，但粒径（3.6～7.6 μm）远小于MCC Avicel PH101（25.8 μm）。相对于酸水解法，生物酶法具有能耗低、制备过程绿色无毒、化学药品用量少和工艺条件温和等优点。但生物酶是由活细胞生成的一种有机物（蛋白质或RNA），其产量低、价格昂贵且易变性失活，因此，生物酶法存在生产成本高、工艺条件苛刻和产物结晶度较低等缺点。

1.3.3 其他方法

常规MCC 制备方法主要是通过酸或纤维素酶处理纤维素，进而得到MCC。目前，有部分学者开发了直接从原料中分离出MCC 的方法。Shao等人[1]先用1 mol/L 的盐酸溶液处理玉米芯1 h，再用H2O/CH3COOH/NaClO2组成的混合溶液处理经盐酸处理后的玉米芯，直接制得玉米芯MCC，其结晶度为52.8%， 聚 合 度 为581， 中 位 粒 径 为83.3 μm。Kuznetsov 等人[34]提出了一种制备MCC 的“绿色一步法”，即利用H2O2/CH3COOH/H2SO4组成的溶液处理杨木粉，直接一步制得杨木MCC。此工艺将预处理过程和酸解纤维素整合为一步，简化了MCC 的制备流程，得到的杨木MCC 得率为32.2%，结晶度为74.0%。

2 MCC在功能材料领域中的应用

基于MCC 无毒、易降解、来源广泛和生物相容性好等优点，将其应用于功能材料制备领域已成为当前研究的热点，利用MCC 制备功能材料的方法主要包括以下3种：一是基于MCC官能团的特殊性，对其进行化学改性，引入特殊官能团，进而制备单一型或复合型功能材料；二是基于MCC 的大比表面积和多孔状结构，将其他原料直接负载在MCC 上，制备复合型功能材料；三是将其他原料与MCC 混合（非负载），制备复合型功能材料。目前，MCC 在功能材料研究领域主要应用于吸附材料、抗菌材料和发光材料等。

2.1 MCC应用于吸附材料领域

吸附材料是指能从气体或液体中吸附某些物质的一类材料的总称，其通常具有比表面积大、孔隙结构丰富和对特定物质具有强烈吸附能力等特点。常见的吸附材料有沸石、离子交换材料、膨润土、活性炭和金属有机骨架（MOF）材料等。其吸附机理主要有2种：一是借助材料自身的大比表面积实现对部分物质的物理附着；二是通过材料自身的特殊官能团与部分物质进行化学鳌合或交换反应，进而去除部分物质。

MCC 呈多孔状结构，其比表面积大，不仅具有常规吸附材料类似的特点，而且经化学改性后可引入具有吸附性能的特殊官能团，是制备吸附材料的理想原料[35]。目前，以MCC 为原料制备吸附材料的方法有3种：一是对MCC进行接枝共聚等化学改性，在其结构上引入一种或多种对部分物质具有吸附能力的官能团（如氨基等），进而得到单一型吸附材料[36-38]；二是以其为载体，将具有吸附性能的物质（如纳米二氧化锰、纳米零价铁粒子等）负载到MCC 上，进而得到复合型吸附材料[39-40]；三是将其他原料与MCC 混合后，进而制备复合型吸附材料[41-42]。任凯等人[36]将甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝到MCC 上后，再用乙二胺对其进行胺化改性制得一种改性MCC 吸附材料，并研究了其对Cu2+的吸附效果。结果表明，MCC的接枝率可达91.44%，改性MCC 仍具有多孔状结构，比表面积较大，可与水中的Cu2+充分接触，且改性MCC表面形成的一层“氨基薄膜”与其自身的羟基均可以与水中的Cu2+发生络合反应，能高效吸附水中Cu2+，其最大吸附量为83.07 mg/g。纳米二氧化锰可以吸附土壤中存在的Pb2+，但直接将其作为吸附剂处理污水中的Pb2+会存在自身易团聚和回收困难等缺点。Jiao等人[39]以MCC 为载体，采用原位合成法制备了含MnO2的MCC-MnO2杂化体（如图1 所示），将其作为吸附剂处理污水中的Pb2+。研究表明，制得的MCCMnO2是一种高效且可循环利用的吸附材料，可有效吸附水中的Pb2+，其对水中Pb2+的吸附过程遵循准二级动力学模型和Langmuir 等温模型，最高吸附量为247.5 mg/g，经过连续5 次再生循环实验后，MCCMnO2的吸附容量为初始的89.6%，循环性能较好。Rangu Magar 等人[41]将MCC 与盐酸多巴胺、二氧化钛（TiO2）混合后，再将得到的产物进行高温热解，制备了含TiO2的吸附材料NGC-TiO2，研究了NGC-TiO2吸附4-硝基苯酚的效果。结果表明，NGC-TiO2呈多孔状结构，平均孔径和直径分别为34.49、114.08 nm，且酸性环境最适合NGC-TiO2吸附4-硝基苯酚，最高吸附量可达52.91 mg/g，远高于沸石吸附量1.02 mg/g和双氟化碳（BiFC）吸附量36.36 mg/g 等材料，经过5 次循环实验后，NGC-TiO2仍能有效吸附4-硝基苯酚，吸附率为42%。综上所述，MCC 作为制备吸附材料的原料具有以下优势：①MCC 具有绿色无毒、价格低廉、生物相容性好和来源广泛等优点；②以MCC 为载体制备吸附材料，可以扩大传统吸附材料的应用范围；③通过MCC 制备的吸附材料大多可以循环利用，且对部分污染物的吸附能力远高于常规吸附材料；④通过MCC 制备的吸附材料对金属离子、苯酚类化合物具有较好的吸附效果，可用于污水处理领域。

图1 MCC-MnO2生物复合吸附材料的制备流程[39]Fig.1 Preparation process and strategy for MCC-MnO2 biocomposite[39]

2.2 MCC应用于抗菌材料领域

随着社会经济的发展和生活水平的提高，人类的健康防护意识不断增强，基于不同需求的各种抗菌材料逐渐成为科技工作者的研究热点[43]。抗菌材料主要包括单一型抗菌材料（如银、甲壳素等）和复合型抗菌材料（如抗菌纸）。复合型抗菌材料是一种新型抗菌材料，通常由基体相（载体）和抗菌剂两部分组成，其中常用抗菌剂主要包括金属及其氧化物、苯酚类化合物和卤胺化合物等。

MCC 结构独特且性能优良，在抗菌材料中的应用主要基于2方面：第一，对其进行化学改性（如氧化改性、接枝共聚改性等）使其获得具有抗菌性能的官能团，进而制备单一型或复合型抗菌材料[44-46]；第二，以其为载体，将具有抗菌性能的物质（如银等）负载在MCC 上，进而制备复合型抗菌材料[47-48]。Zhang 等人[44]通过NaIO4氧化MCC，制得醛基含量不同的双醛MCC（DAMC），研究了其对各类细菌的抑制作用。结果表明，醛基含量较高的DAMC抑菌作用强于醛基含量较低的DAMC，当醛基含量超过5.15 mmol/g 时，其对鼠伤寒沙门氏菌和金黄色葡萄球菌具有较强的抗菌性，最小抑制浓度值分别为30、15 mg/mL。Kong 等人[46]通过接枝共聚反应将胺乙基海因（ADMH）接枝到经氧化改性的MCC 上，制得卤胺改性MCC 前驱体（OCADMH），再用次氯酸钠对OCADMH 进行氯化改性，得到了OCADH-Cl，最后通过溶液流延法将OCADH-Cl 添加到聚乙烯醇（PVA）中，制得PVA/OCADH-Cl抗菌薄膜，其对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌具有很好的灭菌效果，有望在食品包装和生物医学材料中得到应用。赵梦雅等人[48]以MCC为载体，通过原位沉积法制备了2种二元复合型抗菌材料（MCC/MOF-5 和MCC/1,3,5 均苯三甲酸铜）和1种三元复合型抗菌材料（MCC/1,3,5 均苯三甲酸铜/MOF-5），结果显示，MCC/MOF-5 和MCC/1,3,5 均苯三甲酸铜分别呈立方体结构和片状结构，MCC/1,3,5均苯三甲酸铜/MOF-5则呈簇状结构，3种复合型抗菌材料在抗菌测试中均出现了褪色现象，未来可用于研发抗菌指示剂。三元复合型抗菌材料的抑菌圈直径为22.33 mm，其对于大肠杆菌的抑制作用比2 种二元复合型抗菌材料好。综上所述，MCC 作为制备抗菌材料的原料具有以下优势：①MCC 是一种绿色无毒、来源广泛的生物质资源，具有可持续性；②以MCC为载体制备的复合型抗菌材料，可以扩大常规抗菌剂的应用范围；③通过MCC 制备的抗菌材料大多毒性较低或无毒。

2.3 MCC应用于发光材料领域

生物质发光材料因绿色环保、易降解和可再生等特性已引起研究人员的广泛关注。目前，研究人员已研发了许多生物大分子发光材料，如海藻酸钠发光材料和淀粉发光材料等[48-50]。MCC 因其可变的晶体类型和特殊的化学结构已被应用于发光材料的制备领域。目前，以MCC 为原料制备发光材料的方法主要有2种：一是将发光剂或其他物质接枝到MCC 上，进而制备单一型或复合型发光材料；二是将具有荧光性能的物质与MCC 进行物理混合（不发生反应），进而制备复合型发光材料。Cai 等人[51]先将MCC 溶解在由四丁基氢氧化铵水溶液和二甲基亚砜组成的混合溶液中，再将4-溴甲基苯甲酸（BBA）滴加到上述溶液中进行均相醚化反应，使BBA 接枝到MCC 上，最后制备了一种纤维素醚发光材料（MCC-BBA）（如图2 所示）。研究表明，MCC-BBA 具有IVII型晶体结构，初始热降解温度为180℃，可溶于二甲基亚砜溶液中，经紫外光照射后可产生荧光效应，其发光机理是其特殊的晶体结构产生的结晶诱导发光和MCC-BBA 中的共价BBA 基团具有光诱导电荷转移效应。Yadav 等人[52]先将MCC和纳米Fe3O4加入到四丁基氢氧化铵中，待MCC 溶解后，再经脱气和凝固处理制得磁性纤维素微球（MB），然后将1-芘丁酸（发光材料）接枝到MB 中的纤维素上，制得双功能荧光磁珠，其不仅具有磁响应效应，而且经紫外光照射后还会产生荧光效应，在最优条件下，荧光量子效率可达57%，有望作为功能添加剂应用于防伪技术领域。Cheng 等人[53]以聚乙烯亚胺（PEI）修饰后的杨絮碳量子点（PEICD）和MCC 为原料，将二者混合后制备了一种MCC基水凝胶发光材料PEI-CD/MCC，结果显示，PEI-CD/MCC 呈3D 多孔状结构，其热稳定性比纯MCC 基水凝胶略有增强，在360 nm 激发光照射下，PEI-CD/MCC具有较好的光稳定性，利用PEI-CD/MCC 检测各类金属离子，发现其对Fe3+表现出极高的灵敏性和选择性，Fe3+的最低检测浓度为0.065 μmol/L，远优于其他荧光探针材料，有望应用于实体水样中进行Fe3+的检测与监控。可见，MCC 作为制备发光材料的原料具备以下优势：①MCC 是一种来源广泛的绿色资源，具有无毒、易降解、密度低等特点；②通过MCC 制备的发光材料具有较广的应用范围。

2.4 MCC应用于其他功能材料领域

特殊的氧化体系可以单独将MCC 分子中的C6伯羟基氧化改性为C6羧基，得到C6羧基氧化MCC。C6羧基氧化MCC 具有生物相容性好、绿色无毒和易降解等特性，其结构中的羧基可与受损红细胞中的亚铁离子发生络合反应，使得血细胞和小分子发生非特异性聚集，进而产生血凝块，因此，氧化改性后的MCC 可用于制备医学领域中的止血材料。Cheng 等人[54]用NO2/CCl4体系氧化MCC 后，得到OMCC，再将OMCC 与氧化再生纤维素纱布（ORC）结合制备了1种止血材料（OMCC/ORC）（如图3 所示），研究了OMCC/ORC 的止血性能和氧化时间对OMCC中羧基含量的影响。当反应时间为64 h 时，MCC 的C6上的羟基被高度选择性氧化为C6羧基，得到OMCC-64，其羧基含量可达16.97%，符合止血材料所要求的羧基含量（16%～24%）。止血测试表明，与ORC 相比，OMCC-64/ORC 止血性能更优，其止血时间只需（131±42） s，远优于ORC 和常规纱布（ORC 需要（178±48） s，常规纱布止血时间大于600 s），且OMCC-64/ORC 还具有一定的抗菌功能。另外，MCC还可以制备具有离子导电性的凝胶材料。Rana 等人[55]先将MCC溶解在1,3-二甲基咪唑甲基亚磷酸酯和1-丁基-3-甲基咪唑双酰亚胺组成的溶液中，再将甲基丙烯酸2-羟乙酯单体、过氧化苯甲酰和N N-亚甲基双丙烯酰胺分别加入到上述溶液中，最后得到1种纤维素基离子凝胶。这种纤维素基离子凝胶的初始热降解温度为250℃，其离子电导率与温度有关，当温度在30～120℃的范围内时，离子电导率随温度升高而增加，当温度为120℃时，其离子电导率可达22.4 mS/cm，当温度为30℃时，其韧性可达1.46 MJ/m3。将其应用于柔性电容器中，在120℃和2.5 V电压的条件下，可使电容器具有174 F/g的高比电容。

图2 纤维素醚发光材料（MCC-BBA）的制备[51]Fig.2 The preparation sketches of cellulose ether luminescent material（MCC-BBA）[51]

图3 止血复合材料（OMCC/ORC）的制备[54]Fig.3 The preparation schematic illustration of hemostatic composite（OMCC/ORC）[54]

3 结语与展望

作为储量丰富的纤维素衍生品，微晶纤维素（MCC）因其独特结构而具有易降解、亲水性能好、机械强度高和易化学改性等特点，是一种性能优越的生物基材料。影响MCC 制备的主要因素包括纤维原料、预处理和制备工艺。在纤维素微晶化制备方法中虽然酸法制备速度快，但存在污染环境和设备腐蚀等问题，而基于绿色环保的生物酶法则存在制备成本高、操作过程复杂等问题影响了其大规模生产。低共熔溶剂预处理法因其良好的木质素溶解能力、操作简单、绿色无毒、可回收等特点在未来MCC 制备领域具有较大优势。基于单一制备方法存在的局限性，开发高效、经济和环保的预处理方法，以及采用多种方法相结合的方式进行MCC 工业化生产成为未来研究重点。基于MCC 的比表面积大、易改性、生物相容性好、绿色环保和流动性强等特性，MCC 在功能材料领域可作为吸附材料用于水污染治理，作为抗菌材料基材用于医疗器械领域，作为发光材料制备用于防伪和环境监测领域。随着技术的发展进步，性能优越、制备成本低的MCC 基功能材料的应用必将更加广泛。