一种硅化微晶纤维素及其制备方法技术领域
本发明涉及一种硅化微晶纤维素及其制备方法，属于医药化工领域。
背景技术
硅化微晶纤维素是由微晶纤维素与二氧化硅制备所得，其流动性与粗颗粒的微晶
纤维素相当，但其表面积是微晶纤维素的五倍，可压性提高30-50%，可以满足药用辅料直接
压片的需求。然而，目前国内关于硅化微晶纤维素研究和大规模生产的技术文献不多。2013
年发表在《中国药科大学》学报第44 卷第5期的论文《硅化微晶纤维素粉体流动性评价》肯
定了硅化微晶纤维素良好的流动性与可压性，可满足药用辅料直接压片的要求，但没有提
出所述硅化微晶纤维素具体的生产工艺。而在实际生产中，若直接将二氧化硅与硅化微晶
纤维素简单混合会造成混合不均匀的问题，不能很好的满足直接压片的要求，压片后会造
成片重差异大、片剂硬度小、松片和麻面、溶出度不合格，最终结果是片剂质量指标不符合
药典规定。专利CN104771761A则公开了一种创新药用辅料硅化微晶纤维素及其制备方法，
以微晶纤维素和微粉硅胶为原料混合均匀后，通过喷雾干燥制得硅化微晶纤维素。但是，专
利CN104771761A公开的制备方法中以微晶纤维素和微粉硅胶配制成的浆液固含量只有
0.5％-4.8％，过低的固含量致使产量很低，并不具有实际工业化价值，而且该方法采用的
微粉硅胶价格昂贵，制备得到的硅化微晶纤维素堆密度与粒径分布宽而不均匀。
发明内容
本发明的目的之一是提供一种堆密度和粒径均匀的硅化微晶纤维素。
本发明的目的之二是提供一种流程短、成本低、产量大的硅化微晶纤维素的制备
方法。
本发明的第一技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
一种硅化微晶纤维素，其特征在于所述硅化微晶纤维素的堆密度为0.25-0.32g/ml，粒
径为40-60μm（微米）。
中国药典2015年版四部对硅化微晶纤维素性状、酸度、水溶性物质、脂溶性物质、
电导率、聚合度、干燥失重、炽灼残渣、重金属、微生物限度等指标具有严格的标准限制，市
场上现有的硅化微晶纤维素产品除了相关指标符合中国药典外，硅化微晶纤维素产品的堆
密度和粒径并没有特定范围的均匀控制，市场上也没有发现特定堆密度为0.25-0.32g/ml，
粒径为40-60μm的硅化微晶纤维素产品。然而，发明人发现，相对于市场上现有的硅化微晶
纤维素产品，本发明的堆密度为0.25-0.32g/ml、粒径为40-60μm的硅化微晶纤维素作为药
用辅料用于直接压片的效果尤为突出，压片合格率得到大幅度的提高。与硅化微晶纤维素
产品邻近的微晶纤维素产品领域，技术较为成熟，微晶纤维素产品领域已经充分认识到微
晶纤维素产品的堆密度和粒径对压片有直接的影响，《中国药科大学》学报第44 卷第5期的
论文《硅化微晶纤维素粉体流动性评价》中也提及一些辅料公司开发出的新的微晶纤维素
型号产品就是通过提高微晶纤维素的堆密度和粒径来满足直接压片的需要。此外，本发明
的硅化微晶纤维素，二氧化硅在微晶纤维素表面覆盖均匀，其堆密度和粒径均匀，流动性和
可压性好，相关指标都符合中国药典要求。
本发明的第二技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
一种硅化微晶纤维素的制备方法，其特征在于具体步骤包括：先用纯水将溶胶稀释，再
向稀释后的硅溶胶中加入微晶纤维素湿料并进行均质化后过滤得到浆液，最后将所述浆液
通过气流式双流体喷雾干燥后筛分制得硅化微晶纤维素。
所述的硅化微晶纤维素的制备方法工艺简单、流程短，所述的微晶纤维素湿料与
所述的硅溶胶价格相对低廉，所述的气流式双流体喷雾干燥设备投资小，都大大降低了生
产成本；更重要的是本发明的制备方法制备得到了堆密度为0.25-0.32g/ml、粒径为40-60μ
m的硅化微晶纤维素，而且产量可以满足工业化生产。
作为优选，所述的一种硅化微晶纤维素的制备方法，其特征在于所述微晶纤维素
湿料的含水量为40-55%。
所述微晶纤维素湿料是未经干燥粉碎的半成品，相对于现有技术使用的微晶纤维
价格明显低廉，而且发明人发现，所述含水量为40%-55%的微晶纤维素湿料与稀释后的硅溶
胶的均质化效果最好。
作为优选，所述的一种硅化微晶纤维素的制备方法，其特征在于所述硅溶胶为单
质硅一步溶解法所制备的酸性硅溶胶、中性硅溶胶、碱性硅溶胶中的一种。
本发明的一种硅化微晶纤维素对堆密度和粒径有苛刻的要求，而硅溶胶的品质会
直接影响本发明的硅化微晶纤维素的堆密度和粒径。发明人发现，硅溶胶的粒径过粗或不
均匀会使微晶纤维素表面无法均匀覆盖二氧化硅，导致制备的硅化微晶纤维素可压性和流
动性降低、粒径与堆密度太大同时均匀性降低。发明人还发现，单质硅一步溶解法制备得到
的硅溶胶稳定性好、纯度高，胶粒的外形圆整均匀、结构致密、粒径均匀，可满足本发明的一
种硅化微晶纤维素制备的需求。
作为优选，所述的一种硅化微晶纤维素的制备方法，其特征在于所述碱性硅溶胶
用纯水稀释后，加入稀盐酸调节pH至5-7。
所述硅溶胶有酸性硅溶胶、中性硅溶胶、碱性硅溶胶三种，发明人发现三种硅溶胶
都能与所述微晶纤维素湿料均质化后制备硅化微晶纤维素；发明人还发现，当所述硅溶胶
为碱性硅溶胶时，所述硅溶胶用纯水稀释后，必须加入稀盐酸调节pH至5-7，否则最终制备
得到的硅化微晶纤维素将不符合药典要求。
作为优选，所述的一种硅化微晶纤维素的制备方法，其特征在于所述硅溶胶的平
均粒径为10-20nm，二氧化硅含量为25%-40%。
发明人发现，平均粒径为10-20nm，二氧化硅含量为25%-40%的硅溶胶用于制备本
发明的硅化微晶纤维素效果最佳。
作为优选，所述的一种硅化微晶纤维素的制备方法，其特征在于所述浆液中微晶
纤维素的质量浓度为10-16%，所述浆液中二氧化硅占总干物质比重为1.8-2.2%，所述浆液
的电导率为0-75μS/cm（微西门子每厘米）。
发明人发现，所述浆液的微晶纤维素的质量浓度会直接影响后续的干燥工序以及
最终所制得硅化微晶纤维素的堆密度和粒径，过低的浓度会使堆密度和粒径太小，过高的
溶度会使堆密度和粒径太大同时会降低浆液流动性而影响干燥效果甚至浆液无法输送；而
浆液的电导率会直接影响最终制得的硅化微晶纤维素的电导率；发明人还发现，微晶纤维
素质量浓度为10-16%的浆液制备得到的硅化微晶纤维素堆密度和粒径最佳；发明人还发
现，将所述浆液中二氧化硅占总干物质比重控制为1.8-2.2%，所述浆液的电导率控制为0-
75μS/cm，可保证最终制得的硅化微晶纤维素的炽灼残渣和电导率符合中国药典要求。
作为优选，所述的一种硅化微晶纤维素的制备方法，其特征在于所述气流式双流
体喷雾干燥的进风温度为120-200℃，出风温度为80-90℃。
作为优选，所述的一种硅化微晶纤维素的制备方法，其特征在于所述气流式双流
体喷雾干燥过程中的压缩空气压力控制在0.2-0.6MPa。
作为优选，所述的一种硅化微晶纤维素的制备方法，其特征在于所述气流式双流
体喷雾干燥过程中，将所述浆液输送至雾化喷头的蠕动泵转速为30-60r/min。
所述进风温度、出风温度、压缩空气压力、蠕动泵转速都会直接影响所述浆液在喷
雾干燥过程中的雾化效果以及雾化后的雾滴与空气的接触干燥效果，进而直接影响最终制
备的硅化微晶纤维素的质量。发明人发现，所述进风温度为120-200℃、出风温度为80-90
℃、压缩空气压力控制在0.2-0.6MPa、蠕动泵转速为30-60r/min的情况下，所述气流式双流
体喷雾干燥的效果最好，最终制备的硅化微晶纤维素的质量最佳。
综上所述，本发明具有以下有益效果：
1、本发明的硅化微晶纤维素由二氧化硅在微晶纤维素表面均匀覆盖形成，其堆密度和
粒径均匀，流动性和可压性好，相关指标都符合中国药典要求，其堆密度为0.25-0.32g/ml、
粒径为40-60μm，作为药用辅料用于直接压片的效果尤为突出；
2、本发明的硅化微晶纤维素制备方法工艺简单、流程短，原料的低廉与工艺设备的经
济大大降低了生产成本，同时本发明的制备方法制备硅化微晶纤维素的产量可以满足工业
化生产需求。
具体实施方式
本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人
员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本
发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。
实施例1
先用纯水将100g平均粒径为15nm、二氧化硅含量为25%的酸性硅溶胶（单质硅一步溶解
法制得，下同）稀释，再向稀释后的硅溶胶中加入2500g含水量为55%的微晶纤维素湿料并进
行均质化后过滤得到微晶纤维素质量浓度为13%，二氧化硅占总干物质比重为2.2%，电导率
为23μS/cm的浆液。
最后将所述浆液通过气流式双流体喷雾干燥后筛分制得堆积密度为0.31g/ml、粒
径为40-60μm的硅化微晶纤维素。所述气流式双流体喷雾干燥的进风温度为160℃，出风温
度为85℃，压缩空气压力为0.4MPa，浆液输送至雾化喷头的蠕动泵转速为45r/min。
如下表所示，实施例1-实施例16按照本发明的制备方法采用不同的技术参数实
施，最终都制备得到堆积密度为0.25-0.32g/ml、粒径为40-60μm的硅化微晶纤维素。
对比实施例1
先用纯水将100g平均粒径为13nm、二氧化硅含量为35%的碱性硅溶胶稀释，稀释后不将
pH调节至5-7，直接向稀释后的硅溶胶中加入3000g含水量为43%的微晶纤维素湿料并进行
均质化后过滤得到微晶纤维素质量浓度为12%，二氧化硅占总干物质比重为2.0%，电导率为
24μS/cm的浆液。
最后将所述浆液通过气流式双流体喷雾干燥后筛分制得硅化微晶纤维素。所述气
流式双流体喷雾干燥的进风温度为180℃，出风温度为90℃，压缩空气压力为0.3MPa，浆液
输送至雾化喷头的蠕动泵转速为50r/min。
对制备得到的硅化微晶纤维素进行检测，发现所述硅化微晶纤维素的堆积密度为
0.27g/ml、粒径为40-60μm，符合本发明硅化微晶纤维素的要求。但是所述硅化微晶纤维素
的pH检测值为8.3，不符合中国药典关于硅化微晶纤维素pH为5-7的要求。这是由于该对比
实施例采用了碱性硅溶胶，而且未将稀释后的碱性硅溶胶调pH至5-7，从而导致最终制备的
得到的硅化微晶纤维素pH值超标。
对比实施例2
先用纯水将100g平均粒径为13nm、二氧化硅含量为35%的碱性硅溶胶稀释并将pH调节
至6.0，向稀释后的硅溶胶中加入1500g含水量为43%的微晶纤维素湿料并进行均质化后过
滤得到微晶纤维素质量浓度为12%，二氧化硅占总干物质比重为3.9%，电导率为22μS/cm的
浆液。
最后将所述浆液通过气流式双流体喷雾干燥后筛分制得硅化微晶纤维素。所述气
流式双流体喷雾干燥的进风温度为180℃，出风温度为90℃，压缩空气压力为0.3MPa，浆液
输送至雾化喷头的蠕动泵转速为50r/min。
对制备得到的硅化微晶纤维素进行检测，发现所述硅化微晶纤维素的堆积密度为
0.27g/ml、粒径为40-60μm，符合本发明硅化微晶纤维素的要求。但是所述硅化微晶纤维素
的炽灼残渣为3.9%，不符合中国药典关于硅化微晶纤维素炽灼残渣1.8-2.2%的要求。这是
由于该对比实施例配置的浆液中二氧化硅含量过高，导致最终制备的得到的硅化微晶纤维
素炽灼残渣超标。
对比实施例3
先用纯水将100g平均粒径为50nm、二氧化硅含量为60%的酸性硅溶胶稀释，再向稀释后
的硅溶胶中加入4000g含水量为15%的微晶纤维素湿料并进行均质化后过滤得到微晶纤维
素质量浓度为22%，二氧化硅占总干物质比重为1.7%，电导率为79μS/cm的浆液。
最后将所述浆液通过气流式双流体喷雾干燥后制得硅化微晶纤维素。所述气流式
双流体喷雾干燥的进风温度为160℃，出风温度为85℃，压缩空气压力为0.4MPa，浆液输送
至雾化喷头的蠕动泵转速为60r/min。
对制备得到的硅化微晶纤维素进行检测，发现所述硅化微晶纤维素的平均堆积密
度为0.67g/ml、粒径为73-196μm，而且堆积密度与粒径分布不均匀，不符合本发明硅化微晶
纤维素的要求，同时测得硅化微晶纤维素的电导率不符合中国药典的要求。这是由于该对
比实施例浆液的配置不合理，导致最终制得的硅化微晶纤维素不符中国药典和本发明的要
求，而且在制备过程中由于浆液中微晶纤维素浓度过大使得浆液流动性非常低导致干燥效
果非常差。
对比实施例4
先用纯水将100g二氧化硅含量为33%的中性硅溶胶（由胶溶法制得）稀释，再向稀释后
的硅溶胶中加入2950g含水量为55%的微晶纤维素湿料并进行均质化后过滤得到微晶纤维
素质量浓度为10%，二氧化硅占总干物质比重为2.2%，电导率为67μS/cm的浆液。
最后将所述浆液通过气流式双流体喷雾干燥后制得硅化微晶纤维素。所述气流式
双流体喷雾干燥的进风温度为200℃，出风温度为90℃，压缩空气压力为0.6MPa，浆液输送
至雾化喷头的蠕动泵转速为60r/min。
对制备得到的硅化微晶纤维素进行检测，发现所述硅化微晶纤维素的堆积密度和
粒径分布宽而不均匀，不符合本发明硅化微晶纤维素的要求。这是由于该对比实施例采用
了由胶溶法制备得到的硅溶胶，该类硅溶胶胶粒分布宽而不均匀，从而导致浆液中的二氧
化硅与微晶纤维素无法形成的堆密度和粒径均匀的硅化微晶纤维素。
对比实施例5
先用纯水将100g平均粒径为15nm、二氧化硅含量为25%的酸性硅溶胶稀释，再向稀释后
的硅溶胶中加入2500g含水量为55%的微晶纤维素湿料并进行均质化后过滤得到微晶纤维
素质量浓度为13%，二氧化硅占总干物质比重为2.2%，电导率为23μS/cm的浆液。
最后将所述浆液通过气流式双流体喷雾干燥后制得硅化微晶纤维素。所述气流式
双流体喷雾干燥的进风温度为230℃，出风温度为80℃，压缩空气压力为1.0MPa，浆液输送
至雾化喷头的蠕动泵转速为10r/min。
对制备得到的硅化微晶纤维素进行检测，发现所述硅化微晶纤维素的堆积密度为
0.54g/ml、粒径为23μm，不符合本发明硅化微晶纤维素的要求。这是由于该对比实施例喷雾
干燥的参数设置不合理，导致浆液在喷雾干燥过程中无法形成本发明要求的硅化微晶纤维
素。
综上所述，本发明的一种硅化微晶纤维素相关指标都符合中国药典要求，流动性
和可压性好，其堆密度为0.25-0.32g/ml、粒径为40-60μm，堆密度和粒径分布均匀。实施例
1-16采用了发明的一种硅化微晶纤维素制备方法，成功制得了本发明的硅化微晶纤维素，
而对比实施例1-5由于相关技术参数的设置不合理，导致无法制得符合中国药典及本发明
的要求的硅化微晶纤维素。