淀粉的復(fù)合法疏水改性及其在生物降解塑料中的應(yīng)用研究.pdf

1、淀粉是多糖化合物，屬于天然高分子材料，來源十分廣泛，淀粉在紡織、造紙、石油工業(yè)等領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用。20世紀60年代以來，隨著地球石油資源的日益減少，因塑料白色污染導(dǎo)致環(huán)境惡化的逐漸加重，可生物降解塑料備受國內(nèi)外研究的青睞。由于淀粉具有良好的生物降解性能，作為生物降解塑料的生物質(zhì)研究取得了一定成果。
　　 然而，天然淀粉本身固有的多羥基結(jié)構(gòu)使其極性較強，導(dǎo)致淀粉與非極性或弱極性的合成樹脂互容性差，限制了其在生物降解塑料中的應(yīng)用。

2、目前解決這一問題主要采取對淀粉進行疏水化處理。改性處理的方法主要有物理改性、化學(xué)改性、偶聯(lián)改性等方法。其中，物理改性:采用超聲振蕩能有效的使淀粉顆粒微細化，比表面積增大，但疏水效果不佳;化學(xué)改性:通常使用各種化學(xué)試劑取代羥基，取代度低，疏水效果不顯著，且成本高后處理復(fù)雜。偶聯(lián)改性:工藝簡單，無污染，疏水效果顯著，但處理后的淀粉粒徑大且不均勻，影響其與合成樹脂間的相容性。本課題將物理與偶聯(lián)改性有機相結(jié)合，建立了一種復(fù)合改性方法新技術(shù)，多法

3、聯(lián)用，優(yōu)勢互補，獲得了高疏水性淀粉。分別將高疏水性淀粉添加到聚氯乙烯(PVC)和聚乙烯醇(PVA)中，制備了可生物降解的PVC塑料和PVA薄膜。對高疏水性淀粉、可生物降解的PVC塑料和PVA薄膜進行了結(jié)構(gòu)表征和性能測試。
　　 高疏水性淀粉的制備及性能測試:首先將玉米淀粉進行超聲細化處理，以改性淀粉的疏水性能為指標(biāo)，考查了改性時間、改性溫度、攪拌速度、偶聯(lián)劑用量和疏水劑用量對改性淀粉疏水性能的影響。確定了最佳改性條件，接觸角測試

4、顯示:改性后淀粉的接觸角明顯增大(141～143°)，其中，偶聯(lián)劑酞酸四丁酯/疏水劑硬脂酸較偶聯(lián)劑硅烷/疏水劑花生油對淀粉的疏水改性效果更好。紅外分析結(jié)果顯示:超聲振蕩后，淀粉中O-H的伸縮振動峰由3423 cm-1變?yōu)?436 cm-1，說明超聲振蕩可使O-H間氫鍵斷裂而游離。疏水改性后淀粉中O-H的伸縮振動峰又降為3411 cm-1，這是淀粉表面羥基與偶聯(lián)劑和疏水劑作用的結(jié)果。掃描電鏡分析顯示:超聲振蕩后淀粉粒徑顯著變小，且分散均勻

5、，團聚現(xiàn)象減少，表面附著均勻的斑點狀改性物質(zhì)，表明改性劑已包覆在淀粉顆粒上。
　　 淀粉基PVC塑料的制備及性能測試:分別將自制改性淀粉以不同比例(20％、40％、60％)加入到同一配方的PVC原料中，共混后制備降解塑料片材，抗拉伸實驗結(jié)果顯示:改性淀粉含量20～60％，抗拉強度25.49MPa～17.99MPa，可滿足各種淀粉基塑料產(chǎn)品的性能。
　　 淀粉基PVA薄膜的制備及性能測試:首先將PVA與水加熱溶解完全，然后

6、一次添加偶聯(lián)劑、增塑劑及疏水改性的淀粉，攪拌混合均勻，靜止脫泡，流延制膜。以沉降率和抗拉伸強度為主要性能指標(biāo)，以透光率為參考指標(biāo)，綜合考慮選擇最佳制備條件。
　　 生物降解率測試:采用土埋法和培菌液法對淀粉基PVC塑料片材和淀粉基PVA薄膜的生物降解能力進行了初步測試，實驗結(jié)果顯示:淀粉基PVC塑料及PVA薄膜都表現(xiàn)出了良好的生物降解性能。其中，淀粉基PVC塑料在經(jīng)過4個月土埋實驗后，生物降解率達到61.8％，采用培菌液法40天