高分子材料基础论文-淀粉基可降解材料
淀粉基生物可降解材料的制备

淀粉基生物可降解材料的制备生物可降解材料在当今的环保意识高涨的社会中越来越受到人们的重视。
其中,淀粉基生物可降解材料作为一种天然、可再生、生物降解的材料,在环保材料的制备中有着广泛的应用。
本文将围绕淀粉基生物可降解材料的制备方法展开详细探讨。
一、淀粉基生物可降解材料的特性淀粉基生物可降解材料以淀粉为主体,以淀粉降解酶、淀粉酸和植物蛋白质等为助剂的共混物。
该材料不仅具有完全生物降解的特点,而且具有较高的可塑性、可加工性和可降解性等优良特性,在环保材料领域具有广泛的应用前景。
二、淀粉基生物可降解材料的制备方法1.熔融法制备淀粉基生物可降解材料熔融法是一种常见的制备淀粉基生物可降解材料的方法。
该方法将聚乳酸、聚己内酯等在高温条件下与淀粉共混,并在混合物中加入塑化剂、稳定剂等辅助添加剂,经过混合、熔融、挤出成型等工艺步骤后,制得淀粉基生物可降解材料。
2.溶液法制备淀粉基生物可降解材料溶液法是另一种常用的制备淀粉基生物可降解材料的方法。
该方法将淀粉与聚乳酸、聚苯乙烯等有机物质在适宜的溶剂中混合后,经过搅拌均匀、成膜、干燥等步骤,制得淀粉基生物可降解材料。
3.生物法制备淀粉基生物可降解材料生物法是一种新兴的、绿色环保的淀粉基生物可降解材料制备方法。
该方法采用微生物发酵技术,将淀粉经发酵后得到聚羟基丁酸酯等生物塑料,在辅助添加剂的帮助下,制作成淀粉基生物可降解材料,生物法制备的淀粉基生物可降解材料不仅具有良好的可降解性,而且使用过程中不会带来二氧化碳、甲烷等有害气体,具有较好的环保性。
三、淀粉基生物可降解材料的应用淀粉基生物可降解材料在包装、餐具、土壤保护等众多领域有广泛的应用。
以包装材料为例,使用淀粉基生物可降解材料来制作环保餐盒、环保袋等,不仅可以很好地解决传统塑料袋、塑料餐具等存在的环境问题,而且还可以减少资源浪费,达到节能减排的效果。
四、淀粉基生物可降解材料发展的前景淀粉基生物可降解材料作为一种生物基材料,在环保材料领域有着广泛的应用前景。
淀粉基可降解材料的应用及其研究现状徐国皓孟瑶任芯雨张潮

淀粉基可降解材料的应用及其研究现状徐国皓孟瑶任芯雨张潮发布时间:2023-07-13T04:42:27.662Z 来源:《国家科学进展》2023年5期作者:徐国皓孟瑶任芯雨张潮[导读] 新材料是现代科技发展之本,可降解材料是国家战略性新兴产业发展方向之一。
随着全球对改善环境的诉求越来越强烈,使用生物可降解材料被认为是根治一次性塑料“白色污染”最有效的解决方案。
淀粉属于天然可再生材料,用廉价的淀粉为原料制备各种高价值的生物质材料,不仅实现了淀粉的华丽变身,而且取代了大量难以降解的传统塑料制品,有效参与到“白色污染”治理当中,促进社会生态体系的建设,对中国双碳战略目标以及全球节能减排具有重要意义。
四川省宜宾市翠屏区西华大学四川宜宾 644000摘要:新材料是现代科技发展之本,可降解材料是国家战略性新兴产业发展方向之一。
随着全球对改善环境的诉求越来越强烈,使用生物可降解材料被认为是根治一次性塑料“白色污染”最有效的解决方案。
淀粉属于天然可再生材料,用廉价的淀粉为原料制备各种高价值的生物质材料,不仅实现了淀粉的华丽变身,而且取代了大量难以降解的传统塑料制品,有效参与到“白色污染”治理当中,促进社会生态体系的建设,对中国双碳战略目标以及全球节能减排具有重要意义。
关键词:淀粉;可降解材料;环境保护一、淀粉基可降解材料的概念淀粉基可降解材料是一类新型的可生物降解材料,通常由淀粉等植物性原料制成,经过一系列的工艺处理使其成为可降解材料。
淀粉基可降解材料可以在自然环境中被微生物分解,变成二氧化碳和水等无害物质,不会对环境造成污染。
在制造过程中,需要添加一定的降解剂,以便使其更容易被微生物分解,加快分解速度。
淀粉基可降解材料可以被广泛应用于制造一次性包装材料、餐具、农业覆盖膜等,是当前环保意识逐渐增强的条件下,替代传统不可降解材料的热门选择。
二、淀粉基可降解材料的优势淀粉基可降解材料是一种具有极大优势的环保材料,其应用前景广泛,具有推动环保、可持续发展的重要作用。
淀粉_聚酯体系生物可降解材料

淀粉_聚酯体系⽣物可降解材料淀粉/聚酯体系⽣物可降解材料马骁飞,于九皋*(天津⼤学理学院,天津 300072)摘要:主要从淀粉/聚酯共混、聚酯淀粉聚酯复合层、交联及⽣物降解性⽅⾯综述了近年来淀粉/聚酯体系的⽣物可降解材料的研究进展。
关键词:淀粉;聚酯;复合层;⽣物降解聚合物材料是上个世纪发展最为迅速的材料,但是⼤多数聚合物都是来源于⽯油这种不可更新能源。
⾯对全球能源危机和持续增长的环境污染,⽣产新型可⽣物降解聚合物的要求越来越迫切。
来源于农业资源的天然聚合物具有原料可更新,产品可⽣物降解、⽆污染等特点,近⼗年来成为众多学者的研究对象。
淀粉产量丰富、价格便宜、易⽣物降解,通常以颗粒形式存在于⽟⽶、⼩麦、⼤⽶和⼟⾖等⼤量植物中[1]。
直链淀粉和⽀链淀粉是淀粉颗粒的两种主要组分,直链淀粉相当于⼀个链状分⼦,其中包含有数百个 1,4连接的D 吡喃葡萄糖单元;⽀链淀粉是⼀种⾼度⽀化的分⼦,由短链多糖(10 ~50残基)通过l~6⽀化点(5%~6%的总链段)连接到⼀起,是⼀种树形结构[2,3]。
淀粉中两种组分的⽐例对淀粉的性能有很⼤影响,直链淀粉含量增加,颗粒结晶度下降。
有实验证明在淀粉颗粒内部[4,5],直链淀粉多数不参与形成有序结构,⽽是形成部分⽆定型区域。
淀粉是多羟基聚合物,每个葡萄糖结构单元中的2,3,6位碳上含有羟基,形成了⼤量的分⼦内、分⼦间氢键,需要加⼊增塑剂(如,⽔和多元醇)降低淀粉分⼦间作⽤⼒以提⾼加⼯性能。
实际上,纯热塑性淀粉(不含合成聚合物)可以⽤传统⽅法加⼯成塑料,但是纯淀粉塑料的强亲⽔性使其对湿度⼗分敏感低湿度环境中,增塑剂会从产品中扩散出来,使产品变脆;⾼湿度环境时,⽔会扩散进⼊产品,改变产品形状、降低⼒学性能。
另外,弹性低和回缩性⾼也是淀粉的弱点。
具有良好实⽤性能的新型可⽣物降解合成聚合物是解决环境问题的⼀种⽅法。
聚合物的⽣物降解是指在微⽣物活性(有酶参与)的作⽤下,酶进⼊聚合物的活性位置并渗透到聚合物的作⽤点后,使聚合物⽔解,⼤分⼦⾻架断裂成⼩的链段,最终成为⼩分⼦稳定产物。
淀粉基生物降解材料的研究与应用

淀粉基生物降解材料的研究与应用随着环境保护意识的提升和可持续发展的迫切需求,生物降解材料逐渐成为了材料科学领域的热门研究方向。
淀粉作为一种常见的天然高分子材料,由于其良好的生物可降解性和丰富的来源,成为了许多研究者的关注点之一。
本文将着重探讨淀粉基生物降解材料在研究与应用上的进展。
1、淀粉基生物降解材料制备技术的发展淀粉基生物降解材料的制备技术主要包括两种——化学合成和生物制备。
化学合成法是通过将淀粉与聚合物、交联剂等进行混合后进行反应,形成淀粉基复合材料。
这种方法制备的复合材料具有良好的物理性能和化学稳定性,但是却有毒性大、易污染等缺点。
生物制备法则是利用微生物酶的催化作用,将淀粉作为基质,与微生物发酵产生的高分子以及其他添加物进行混合反应,制得淀粉基生物降解材料。
这种方法由于原料来源广泛、环境影响小,针对性强等优势,因此越来越受到研究者的青睐。
2、淀粉基生物降解材料的应用领域淀粉基生物降解材料的应用领域主要包括包装材料、农用膜等多个领域。
首先,淀粉基生物降解材料在包装材料领域得到了广泛的应用。
常见的一次性餐具、外卖餐盒等都是采用淀粉基材料制作,具有良好的环保性能,同时在淀粉与其他材料复合后,还增强了材料的强度和耐热性能。
其次,淀粉基生物降解材料也在农用膜制备方面得到了广泛的应用。
生产农用膜时采用淀粉作为基质,通过添加微生物和其他助剂,制得具有优秀的降解性和生物安全性能的农用膜,可以有效减少传统农膜在土壤中的环境污染和对生态系统造成的负面影响。
3、淀粉基生物降解材料的未来发展方向虽然淀粉基生物降解材料在环境保护和可持续发展方面具有广阔的应用前景,但目前还存在一些问题需要解决。
首先,淀粉材料本身具有较低的物理性能,如强度、耐水性等,一些复合材料的添加虽然使其性能得到提升,但同时也增加了制备成本。
其次,淀粉基材料还存在与食品接触时的健康安全问题,需要进一步加强研究。
因此,淀粉基生物降解材料的未来方向应该是开发新型复合材料,以提高材料的物理性能、生物降解性和生物安全性。
淀粉基可降解材料研究现状

淀粉基可降解材料研究现状作者:林川罗仁勇陈远文来源:《农产品加工·下》2019年第04期摘要:淀粉基可降解材料是一种可再生、可降解的高分子共混物质,具有来源广泛、成本低廉、热力学性能好等优点,是当前绿色生物可降解材料研究的热点。
通过综述淀粉类可降解材料的研究现状,阐述了有关淀粉基可降解材料的研究现状,分析了淀粉基生物可降解材料目前存在的问题,并展望了其今后的发展,完全可降解的淀粉基材料将更加符合社会发展的趋势。
關键词:淀粉;可降解材料;研究现状中图分类号:TB324 文献标志码:A doi:10.16693/ki.1671-9646(X).2019.04.056Research Status of Biodegradable Starch Based MaterialLIN Chuan,LUO Renyong,CHEN Yuanwen,CHEN Shaojun,DUAN Dan,*ZHANG Yu(Neijiang Academy of Agricultural Sciences,Neijiang,Sichuan 641000,China)Abstract:Biodegradable starch based material is a renewable,biodegradable polymer material,which has good advantages such as wide source,low cost and excellent thermal performance characteristics. Specially,the biodegradable starch based material has attracted the focus and attention of researchers. In this paper,the research progress of biodegradable starch based material was introduced. The current research situation of starch based material and potential problems in natural macromolecule blends were summarized respectively,and future development of biodegradable based material were also expounded. The researchers believe that fully biodegradable starch based materials will follow the continuous development of society.Key words:starch;biodegradable material;research status高分子材料与人们的日常生活密切相关,呈现出优异的功能性和实用性。
淀粉基生物降解材料

淀粉基生物降解材料work Information Technology Company.2020YEAR海南大学毕业论文(设计)题目:淀粉基生物降解材料学号: 20110402310001姓名:陈广平年级: 2011学院:材料与化工学院专业:高分子材料与工程(塑料)指导教师:赵富春完成日期: 2014 年 11 月 23 日淀粉基生物降解材料摘要淀粉基生物降解材料是一类很重要的可降解高分子材料。
随着08年政府大力发展可降解塑料政策的出台,淀粉基生物降解材料近几年得到了飞速的发展,各类研究成果层出不穷。
淀粉与高分子材料复合方法,淀粉的改性方法也多种多样。
本文着重介绍淀粉基生物降解材料的一些基本知识:淀粉基生物降解材料的结构与性质、生物降解的定义及原理、降解性能的影响因素、应用与发展…等。
关键词:淀粉生物降解降解性能应用与发展合成高分子材料具有质轻、强度高、化学稳定性好以及价格低廉等优点,与钢铁、木材、水泥并列成为国民经济的四大支柱[1]。
然而,在合成高分子材料给人们生活带来便利、改善生活品质的同时,其使用后的大量废弃物也与日俱增,给人类赖以生存的环境造成了不可忽视的负面影响[2]。
另外,生产合成高分子材料的原料一一石油也总有用尽的一天,因而,寻找新的环境友好型材料,发展非石油基聚合物迫在眉睫,而淀粉基可生物降解材料正是解决这两方面问题的有效途径。
1、淀粉的基本性质淀粉以葡萄糖为结构单元,分子链呈顺式结构,一般分为直链淀粉和支链淀粉两种。
直链淀粉是以ɑ一1, 4-糖苷键连接D一吡喃葡萄糖单元所形成的直链高分子化合物,而支链淀粉是在淀粉链上以ɑ一1, 6-糖苷键连接侧链结构的高分子化合物,分子量通常要比直链淀粉的大很多。
通常玉米淀粉中直链淀粉占28%,分子量大约为(0.3×106-3×106),占72% 的支链淀粉分子量则可以达到数亿[3、4]淀粉是一种多羟基化合物,每个葡萄糖单元上均含有三个羟基。
淀粉基高分子材料的研究进展

淀粉基高分子材料的研究进展一、本文概述随着科技的进步和人们对绿色可持续发展理念的日益重视,淀粉基高分子材料作为一种天然可降解材料,在各个领域的应用日益广泛。
本文旨在深入探讨淀粉基高分子材料的研究进展,全面概述其制备技术、性能优化以及应用领域的最新发展。
我们将从淀粉基高分子材料的定义和特性出发,概述其作为环保材料的优势,分析其在塑料工业、包装材料、生物医学以及农业等领域的应用前景。
本文还将关注淀粉基高分子材料面临的挑战,如如何提高其机械性能、热稳定性等,以期推动该领域的进一步发展和应用。
二、淀粉基高分子材料的结构与性质淀粉基高分子材料,作为一种重要的生物基高分子材料,其独特的结构与性质使其在多个领域具有广泛的应用前景。
淀粉是一种天然多糖,由α-D-葡萄糖单元通过α-1,4-糖苷键连接而成,其分子链上含有大量的羟基,为化学改性提供了丰富的反应位点。
淀粉基高分子材料的结构特点主要体现在其分子链的多样性和可修饰性。
通过化学改性,可以引入不同的官能团,如羧基、氨基、酯基等,从而调控其溶解性、热稳定性、机械性能等。
淀粉分子中的结晶区和无定形区的存在也对其性能产生重要影响。
结晶区具有较高的机械强度和热稳定性,而无定形区则具有较好的柔韧性和加工性能。
在性质方面,淀粉基高分子材料具有良好的生物相容性和可降解性,这使其在医用材料、包装材料等领域具有独特的优势。
同时,其独特的流变性能使其在粘合剂、增稠剂等领域也有广泛的应用。
通过改性,淀粉基高分子材料还可以具备优异的热稳定性、阻燃性、导电性等特性,从而满足不同领域的需求。
然而,淀粉基高分子材料也存在一些局限性,如耐水性差、机械性能不足等。
为了解决这些问题,研究者们通过共混、交联、纳米增强等手段对淀粉基高分子材料进行改性,以提高其综合性能。
淀粉基高分子材料作为一种具有广泛应用前景的生物基高分子材料,其结构与性质的深入研究对于推动其在不同领域的应用具有重要意义。
未来,随着科学技术的不断发展,淀粉基高分子材料的研究将更加注重其结构与性能的调控和优化,以满足更多领域的需求。
淀粉在高分子材料中的应用

淀粉在高分子材料中的应用汇报人:日期:CATALOGUE目录•淀粉基础介绍•淀粉在高分子材料中的一般性应用•淀粉在特定高分子材料中的详细应用•未来展望与研究方向淀粉基础介绍来源结构淀粉的来源与结构物理性质化学性质生物相容性030201淀粉的性质淀粉的改性方法淀粉在高分子材料中的一般性应用这类塑料通常由淀粉与其他生物降解高分子共混或共聚制成,其生产和使用有助于推动循环经济和可持续发展。
生物降解塑料可持续性环境友好粘性优异易操作胶粘剂成膜性好耐候性强涂层材料淀粉在特定高分子材料中的详细应用增强可持续性改善机械性能降低成本改善加工性能淀粉具有天然的阻燃性能,与聚氨酯共混后可以提高材料的阻燃等级,降低火灾风险。
提高阻燃性能增强耐磨性增强生物相容性聚乙烯醇具有良好的生物相容性,淀粉的加入可以进一步提高材料的生物相容性,适用于医疗、卫生等领域。
提高水溶性淀粉与聚乙烯醇共混后,可以提高材料的水溶性,便于在特定应用场景下使用。
改善膜性能淀粉与聚乙烯醇共混后,可以制备出具有优良成膜性能的复合材料,用于包装、涂料等领域。
淀粉在聚乙烯醇(PVA)中的应用未来展望与研究方向提高淀粉基高分子材料的性能稳定性改性技术研究复合材料研究加工工艺优化环保材料高性能复合材料生物医用材料拓展淀粉基高分子材料的应用领域1 2 3生产工艺研究应用技术研究标准与规范制定加强淀粉基高分子材料的工业化生产与应用研究感谢观看。
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淀粉基可降解材料的研究、应用现状及发展趋势摘要:本文介绍了淀粉直接填充型塑料、淀粉/合成高分子共混型塑料和全淀粉型塑料的研究现状、降解性能、应用现状。
分析了淀粉基可降解塑料的发展前景和现今存在的问题。
关键词:淀粉;可降解;填充型;改性塑料因具有密度小、强度高和化学稳定性好,以及价格低廉等优点,不仅在我们日常生活中被普遍使用,而且已成为材料领域的四大支柱之一[1]。
然而塑料的大量使用,产生了许多无法回收的一次性塑料废弃品,造成了日益严重的“白色污染”,如地下水体污染和土壤污染,动植物资源被破坏,严重危害着人类的生存与健康。
淀粉有着再生、廉价、易保存和便于运输的特点,在一定条件下可进行各种反应,派生出众多衍生物。
而淀粉良好的可再生利用性和生物降解性使其成为生物降解材料的极好原料。
目前淀粉塑料制品成本虽然比一般塑料高10%~30%,但随着生产规模的扩大及其技术进步,用淀粉作为原料来生产生物降解制品以替代部分塑料制品有着很大的发展潜力。
1 淀粉的结构和性能[2]淀粉是来源丰富、价格便宜的天然高分子物质。
它具有强极性的结晶性质,是由葡萄糖单元组成的多糖类碳水化合物,化学结构式为(C6H10O5)n,n为800-3000。
淀粉分子在结构上可分为直链淀粉(amylose)和支链淀(amylopectin)两类。
直链淀粉通常以单螺旋结构存在,庞大的支链淀粉分子成束状结构,见Fig.1-1及Fig.1-2。
Fig.1-1 直链淀粉Fig.1-2 支链淀粉天然淀粉通常大多天然淀粉都是这两种淀粉的混合物,两者的比例因植物的品种和产地而不同。
直链淀粉是葡萄糖以α-1,4-糖苷键结合的链状结构,分子量为20-200万左右;支链淀粉中各葡萄糖单元除α-1,4-糖苷键连接外,还存在α-1,6-糖苷键结构,所以带有分支,约20个葡萄糖单位就有一个分支。
分子量在107-109左右。
以15-100μm的颗粒存在,玉米淀粉颗粒大小中等,直径为5-26μm,形状为圆形和多角形。
直链淀粉含量相对较高,达28%,淀粉糊不透明,具有较好的抗剪切能力。
玉米淀粉占全部商品淀粉的80%,价格最为低廉。
马铃薯淀粉颗粒属于单粒,为椭圆形,平均粒径50微米,是所有商品淀粉中颗粒最大的。
它含21%的直链淀粉,其余为支链结构,支链上有5-6个葡萄糖单元,支链之间平行排列并由于氢键形成具有一定强度的散射状结晶“束”,束间分子杂乱无定型。
马铃薯淀粉糊高度透明,但抗剪切能力较差。
马铃薯淀粉产量占所有淀粉的8-10%,居第二位。
天然淀粉的高分子链间由于存在氢键,分子间作用力较强,因此天然淀粉的溶解性差,不易溶于水,并且加热不熔融,在加热到300℃以后分解,成型性能较差。
为改善其加工工艺性能,一般是通过打开淀粉链间的氢键,使淀粉失去结晶性的方法来实现。
其操作方法有两种,一种是加热含水量大于90%的淀粉水溶液,淀粉颗粒在60-70℃间开始溶胀,在温度达到90℃以后淀粉颗粒开始崩裂,高分子链间氢键被打开,产生凝胶化;另一种是在密封状态下加热,塑炼挤出含水量小于28%的淀粉。
这种过程中淀粉加热后可以塑化,故称之为热塑性淀粉[3]。
2 淀粉基可降解材料的研究现状淀粉与其它生物降解聚合物相比,具有来源广泛、价格低廉、易生物降解的优点,因而在生物降解材料领域中具有重要的地位。
淀粉塑料也称淀粉基塑料(Starch-based Plastics),泛指其组成含有淀粉或其衍生物的塑料,以天然淀粉为填充剂和以天然淀粉或其衍生物为共混体系主要成分的塑料都属于此类。
最早的淀粉塑料是英国科学家G.Griffin提出的,他在1973年提出在石油为原料的树脂中加入廉价可生物降解的淀粉作为填充剂,提出了塑料生物降解的观点,并发表了世界上第一个淀粉填充聚乙烯的专利,随即引发了淀粉基降解塑料的研究与开发热潮。
淀粉基可降解塑料基本可划分为三类:淀粉直接填充型塑料、淀粉/合成高分子共混型塑料和全淀粉型塑料。
2.1 淀粉填充型可降解塑料[4]淀粉直接填充型塑料主要是指以淀粉为填充剂,PE、PP等为基体的不完全可降解塑料。
其制造过程为淀粉干燥后与增容剂及抗氧化剂等共混制成淀粉母料,然后与通用塑料共混,用传统方法加工成膜。
E.M.Nakamura和A.G.Pedroso等用玉米淀粉与低密度聚乙烯直接挤出共混,当淀粉含量超过30%后,共混物拉伸性和熔融流动能性有了明显下降。
用各种淀粉与低密度聚乙烯共混,实验表明共混物部分降解后聚乙烯的骨架仍然完好只是淀粉发生了降解,而低密度聚乙烯并没有降解。
同时通过己二酸改性淀粉/聚乙烯的共混物的降解性相对较好,这种填充型塑料特点是淀粉与合成高分子之间基本不形成化学键作用。
淀粉直接填充型塑料中淀粉添加量不超过30%,而且这种塑料降解速率慢且不能完全降解,会引起二次污染问题。
人们采用的可降解填充材料,还有纤维素,木质素,脂肪族聚酯,壳聚糖等。
在Alvarez等的论文及在Cao Chen等研究中用纤维素纳米晶体作为填料可增强淀粉基可降解塑料的力学性能。
张卫英等将淀粉、PV A与大豆渣等共混复配制备完全生物降解塑料,并将三者比例对淀粉基完全生物降解材料的力学和生物降解性进行考察,结果显示材料力学性能和降解性能都比较满意。
研究表明未共混的玉米淀粉和纤维素共混的玉米淀粉的力学性能都优于与聚己内酯共混的玉米淀粉,但前两者的耐水性不如后者。
将淀粉与黄原胶共混制备降解材料,研究表明淀粉增强了共混物的耐热性,黄原胶对淀粉基材料在共混物的热降解中起到了协同效应,还证明用玉米淀粉与小麦淀粉制备的材料的降解机理是相同的。
然而直接填充制备的材料的力学性能不能和通用塑料的力学性能的相媲美。
2.2 淀粉/合成高分子共混塑料[5]淀粉共混塑料主要为凝胶化淀粉或接枝淀粉与合成高分子树脂共混而成,淀粉与合成高分子之间的作用主要是氢键作用。
因此,目前这方面的研究多集中于增加淀粉与合成高分子树脂的相容性,即增加不同种高分子间的作用力。
其主要方法有三种:(1)改性淀粉或高分子如对淀粉接枝改性、或用偶联剂将淀粉表面进行处理等增加淀粉表面与合成高分子之间的亲和力。
B.Singh等将淀粉与聚苯乙烯接枝,经过160天的土埋处理后有37%的复合材料降解。
Li Chen等用Sn(OEt)2做催化剂用聚己内酯接枝淀粉制备改性淀粉,然后再与聚己内酯共混,所得复合材料的疏水性能及力学性能都优于简单的将淀粉与聚己内酯的直接共混的材料。
他们还用聚乳酸接枝改性淀粉形成的被修饰淀粉与聚乳酸共混,复合材料的阻水性能和机械性能均优于淀粉与聚乳酸的直接共混物。
Xiaofei Ma等用柠檬酸分别改性豌豆淀粉大米淀粉,分别用双螺杆挤出机挤出,发现用柠檬酸改性的豌豆淀粉基材料的玻璃化转化温度、拉伸强度及弹性模量都高于该领域的未改性淀粉,这是由于柠檬酸的加入使得淀粉颗粒间交联程度增大,氢键增多有更好的相容性。
H.Szymanowski等用高射频等离子对马铃薯淀粉表面进行改性,再与高密度聚乙烯共混。
该共混物与未改性淀粉高密度聚乙烯共混物相比,其拉伸性能和强度都有很大提高,研究还表明改性后的淀粉在高密度聚乙烯中分布更均匀使得共混物性能的提高,而不是两种高分子之间的氢键作用的结果。
(2)合成可降解高分子主要有聚乳酸poly(lactide)(PLA)、聚羟基丁酸poly(3-hydroxybutyrate)(PHB)、聚丙内酯poly(propiolactone)(PPL)、聚己内酯poly(ε-caprolactone)(PCL)、聚丁二酸乙二醇酯poly(ethylene succinate)(PES)、聚丁二酸丁二醇酯poly(butylenes succinate)(PBS)、聚羟基丁酸戊酯poly(3-hydroxybutyrate-co-3-hydroxyvalerate)(PHBV)以及聚碳酸酯poly(estercarbonate)(PEC)等。
在合成高分子表面接枝能与淀粉亲和的链段或基团,如PLA 与马来酸酐接枝后可以与淀粉较好亲和性。
Rui Shi,Jingliang Bi等用加入不同浓度柠檬酸加入淀粉,聚乙烯醇混合物中,用双螺杆挤出机挤出,材料的相容性有很大改善,断裂伸长率从102%增大到208%,这是由于柠檬酸的加入使得淀粉聚乙烯醇之间进行交联,形成了大量的氢键。
(3)添加增塑剂在塑料加入增塑剂起着桥梁作用,它可以同时亲和淀粉的极性链段和合成高分子的非极性链段,而不必对二者进行改性。
同时增塑剂的加入,可使塑料的机械性能有较大提高,尤其是断裂伸长率变化显著,因此对淀粉增塑剂研究较为广泛。
吴春华等以芭蕉芋淀粉(ST)和聚乙烯醇(PV A)为原料,在甲醛、明胶、硼砂交联剂的作用下制备了耐水性能良好的可生物降解的塑料薄膜。
杨冬芝等以淀粉为原料,甘油为增塑剂与聚乙烯醇共混,该共混物具有加工工艺简单、易于工业化、组分可完全降解等优点。
张美洁等利用热塑性淀粉(TPS)与聚己内酯(PCL)熔融共混并挤出可用来制备完全可生物降解的塑料,增塑剂甘油对共混材料的耐水性等产生很大影响。
R.Jayasekara等利用小麦淀粉、聚乙烯醇通过加甘油共混形成薄膜,然后以壳聚糖对薄膜进行表面修饰。
堆肥实验表明这种膜中除了聚乙烯醇降解比较慢以外,其它高分子组分都很容易生物降解。
Y ongshang Lu等用甘油增塑的淀粉与菜籽油基聚酰亚胺共混成膜,研究表明淀粉与聚酰亚胺间的氢键是提高薄膜性能的关键,同时聚酰亚胺的加入提高了混合材料表面和体相的疏水性能。
对于生产而言加入增塑剂是简便易行的方法,因此这种方法被产业化所青睐。
2.3 全淀粉型塑料[6]全淀粉塑料以淀粉为主体,除适量无机物或可降解的添加剂外,没有其它高分子物质,是可完全生物降解的塑料。
生产过程一般是使淀粉分子链无序化,破坏其结晶,从而具有热塑性。
热塑性淀粉的成型加工可沿用传统的塑料加工设备,是一种最有发展前途的产品。
热塑性淀粉塑料具有完全和快速的生物降解能力并具备基本机械性能的要求,但在潮湿环境下稳定性差。
这种材料难以胜任在相当湿条件下使用或高稳定性的要求。
全淀粉塑料要求耐水、耐热、有可使用的强度和柔韧性,实际上这些性质都没有达到通用塑料的水平。
所以全淀粉塑料存在的主要问题在材料的防水和强度与柔韧性,尤其耐水性是最重要也是最难解决的问题。
解决此问题的方法之一就是在全淀粉塑料制品表面涂覆一层疏水薄膜,而这层薄膜一般是不可降解的。
如果这样做就使全淀粉塑料制品的“完全生物降解”意义有所改变。
淀粉含量为90%的热塑性淀粉薄膜,性能基本上能达到同类应用的传统塑料的性能标准,并且全淀粉塑料降解性能非常好,通过控制配方可达到3个月、半年及1年等不同降解速率。
近几年,全淀粉基/无机纳米复合材料在工业界和学术界都引起了人们的关注。