第一篇：改性淀粉胶粘剂的研究与应用
改性淀粉胶粘剂的研究与应用
淀粉胶粘剂具有原料来源丰富、价格低廉、可降解等优点,可广泛应用于瓦楞纸板包装箱、纤维板、建筑等领域。但是,未改性的淀粉胶粘剂流动性差,施胶困难,且耐水性差,潮湿环境下容易吸潮开胶等缺陷,限制了淀粉胶粘剂的进一步应用。因此,对淀粉胶粘剂进行改性,可以扩大其应用领域。
淀粉是一种多糖类天然高分子化合物,分子链上有大量亲水性强的羟基基团。在淀粉分子链的亲水性及氢键作用下,淀粉胶粘剂的粘度大,耐水性差。近年来,用化学交联方法提高淀粉耐水性的研究已有报导,但是,交联改性在提高淀粉胶粘剂耐水性的同时,体系粘度也相应增大,难以在高速瓦楞纸板生产线上应用。笔者用过硫酸铵(APS)对玉米淀粉进行部分氧化降解,通过减小淀粉分子链长度,解决胶粘剂的粘度大、流动性差等问题。在氧化降解淀粉的基础上,用官能度大的三聚氰胺甲醛(MF)作为交联剂,与淀粉分子链的羟基反应,制得了耐水性和流动性均好,具有网状分子结构的氧化交联改性淀粉胶粘剂。此外,还通过SEM和X-ray测试,研究了改性对淀粉颗粒微观结构和结晶度的影响。1 实验
1.1 原料
原料:玉米淀粉,工业级,合肥雪公胶粘剂科技有限责任公司;过硫酸铵,分析纯,上海国药集团化学试剂有限公司;三聚氰胺,化学纯,上海化学试剂公司;30%甲醛水溶液,分析纯,宜兴市辉煌化学试剂厂;氢氧化钠,分析纯,广东汕头西陇化工厂;氯化铵,分析纯,柳州化工股份公司。
1.2 仪器与设备
主要仪器与设备:NDJ-79型旋转粘度计,同济大学机电厂;Spectrum100傅里叶红外光谱仪,美国PE公司;D/max-RA型旋转阳极X射线衍射仪,日本Rigaku公司;JSM-6490LV型扫描电子显微镜,日本Jeol公司。
1.3 方法
采用简单的一锅法合成工艺,通过氧化和交联二步反应过程,制得氧化交联改性淀粉胶粘剂。在500mL配有搅拌器和温度计的三口烧瓶中加入玉米淀粉和水,开启搅拌,加入过硫酸铵,升温至65℃,保温反应0.5 h,得到相对分子质量较小的氧化淀粉。在氧化淀粉液中,加入30%甲醛水溶液和三聚氰胺(甲醛与三聚氰胺物质的量比为6∶1),实时测定体系pH值,用2%(质量分数)氢氧化钠水溶液保持反应物pH值为8.0~9.0,继续保温反应2 h。氧化交联反应结束后,将改性淀粉升温至90℃糊化0.5 h,降至室温,得到固含量约25%,外观呈半透明浅黄色的淀粉胶粘剂。1.4 测试与表征
1)淀粉胶粘剂耐水性能的测试。改性淀粉胶粘剂中加入1.0%氯化铵固化剂(以淀粉质量计,下同),手工涂胶粘合2片5 cm×5 cm瓦楞纸,40℃烘箱鼓风干燥10 min,室温放置1 d后待用。瓦楞纸片在25℃水中浸泡至自动脱落的时间为耐水时间。
2)淀粉胶流动性能的测定。25℃下,用NDJ-79型旋转粘度计测定粘度。
3)淀粉胶的FT-IR表征。胶粘剂烘干至恒重,研磨成细粉,KBr压片制样,用傅里叶红外光谱仪进行表征。
4)X射线衍射(X-ray)。在样品槽内将淀粉粉末压实、压平,用D/max-RA型旋转阳极X射线衍射仪扫描;测试条件,Cu2Kα射线,Ni滤波,狭缝系统为DS/RS/SS = 1°/0.16 mm/1°。管压36 kV,管流20mA。扫描速度4(°)/min ,采样步宽0.02°,扫描方式为连续,重复次数1。5)扫描电镜(SEM)。取少量淀粉样品在丙酮中分散,取1滴悬浮液在载玻片上,待丙酮挥发后,喷金。2 结果与讨论
2.1 改性剂质量分数对淀粉胶粘剂性能的影响
改性剂使用了过硫酸铵氧化剂和三聚氰胺甲醛(MF)树脂交联剂。先用过硫酸铵氧化剂与玉米淀粉反应,使淀粉分子部分断链,降低淀粉平均相对分子质量,制得粘度小的氧化淀粉,改善淀粉胶粘剂的流动性。在氧化淀粉的基础上,用官能度大的三聚氰胺甲醛(MF)树脂与淀粉分子链的羟基发生缩合交联反应,得到耐水性和流动性好,具有网状分子结构的氧化交联改性淀粉胶粘剂。当淀粉胶粘剂的固含量为25%时,过硫酸铵质量分数对淀粉耐水性和粘度的影响见表1。
由表1可知,过硫酸铵的质量分数对淀粉胶粘剂的耐水时间和粘度均有较大影响。随着过硫酸铵质量分数的增加,淀粉的耐水时间和粘度都减小。综合考虑耐水时间和粘度,过硫酸铵质量分数取试样3的2%较好,粘度为350 mPa·s,耐水为0.3 h。
在淀粉胶粘剂的固含量为25 %,过硫酸铵的质量分数为2%时,交联剂MF质量分数对淀粉耐水性及稳定性的影响见表2。
由表2知,由于MF对淀粉的交联作用,随着MF质量分数的增加,淀粉胶粘剂的耐水时间与粘度也相应增加。考虑到瓦楞纸板生产线对施胶流动性能的要求,以及包装用单瓦楞纸箱和双瓦楞纸箱标准中对耐水24 h的要求,MF质量分数取试样8的2%比较好。
比较表1和表2中试样1(原淀粉)和试样8(氧化交联改性)的数据可知,经过2%过硫酸铵氧化和2%MF交联改性后,淀粉胶粘剂的耐水时间从0.5 h提高到96 h,粘度从凝胶状减小到500 mPa·s,可用于瓦楞纸板包装行业。2.2 红外光谱分析
淀粉是以葡萄糖为结构单元的天然高聚物,由葡萄糖单元(C6H10O5)通过糖苷键(C—O—C)结合而成,分子通式为(C6H10O5)n, n值在160~6 000之间。过硫酸铵(APS)以及三聚氰胺甲醛树脂(MF)与淀粉的化学反应如下所示。1)过硫酸铵的氧化反应。
2)三聚氰胺甲醛树脂的交联反应。
淀粉改性前后的红外光谱见图1,曲线a中,3300 cm-1宽峰为淀粉的—OH伸缩振动峰;2923cm-1为淀粉分子链的C—H伸缩振动峰;1454~1372cm-1为淀粉的环骨架振动峰;1160~1084 cm-1为C—OH的伸缩振动峰;998 cm-1为C—O—C的伸缩振动峰。淀粉的红外谱图表明,淀粉含有大量的—OH亲水基团。
比较曲线a与b可知,氧化淀粉的红外光谱与原淀粉基本相同,只是在3 300 cm-1的C—OH伸缩振动峰强度略有增加,说明氧化淀粉发生了断链反应,亲水性羟基数量有所增加。
在曲线c中,出现了1 572 cm-1的酰胺峰和814cm-1的三聚氰胺骨架峰。说明三聚氰胺甲醛树脂与氧化淀粉发生了交联反应,提高了试样8的耐水性和粘度。
2.3 X-ray衍射分析
X射线衍射法(XRD)是一种能直接“观察”到物质微观结构的实验手段,可以用于研究淀粉的聚集状态即结晶性。淀粉是典型的二相结构,可分为微晶区和无定形区,以及介于结晶和非晶之间的亚微晶区,见图2。玉米原淀粉具有4个比较明显的衍射角度，即图中特征峰对应的角度值,2θ分别是15.10°,17.05°,18.10°和22.95°,为典型的A型结晶结构类型。
从图2可以看出,改性前后淀粉的4个衍射峰的位置与强度基本没有变化,但在图2曲线b中出现了2θ为12°,18°,28°的三聚氰胺甲醛树脂衍射峰。相对结晶度可以定量反映被测物质结晶程度的大小。通过结晶度的计算可知,淀粉相对结晶度为40.12%,改性淀粉的相对结晶度为39.82%,说明氧化和交联改性主要发生在淀粉的无定形区,对微晶区的结构几乎没有影响。2.4 扫描电镜分析
通过扫描电镜分析,可以了解微观结构与宏观性能之间的联系。淀粉改性前后的扫描电镜照片见图3。
从图3可知,淀粉改性前呈规则的椭圆状颗粒,表面光滑,颗粒与颗粒之间相互独立;氧化交联改性后,淀粉颗粒的表面发生了扭曲变形,表面有“絮状”漂浮,但仍保持了整体形貌不变,颗粒与颗粒之间部分通过“絮状”的穿插相互连接。通过对图2的分析可知,MF的存在,可使淀粉的内部的微结晶区向表面渗透,形成“絮状”结构。MF交联改性的是淀粉的表面,通过改性微结晶区,形成网状结构,提高耐水性能。3 结论
1)MF改性淀粉胶粘剂、过硫酸铵氧化与酸解淀粉,可降低胶粘剂粘度,提高稳定性;三聚氰胺甲醛树脂交联淀粉,可形成交联网状结构,提高耐水性。
2)MF改性的淀粉胶粘剂,可作为瓦楞纸粘合剂使用,符合瓦楞纸粘合剂使用国家标准。3)MF改性淀粉,提高了淀粉的结晶度,使淀粉塑化,增加了淀粉的粘结强度。
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文献标识码
文章编
: A
第二篇：水性聚氨酯胶粘剂的改性研究
水性聚氨酯胶粘剂的改性研究
水性聚氨酯胶黏剂是指将聚氨酯溶于水或分散于水中而形成的胶黏剂，与溶剂型相比具有无溶剂、无污染、成膜性好、粘接力强、和其他聚合物尤其是乳液型聚合物易掺混有利于改性等优点。水性聚氨酯胶粘剂的粘接原理为：溶剂型或无溶剂单组分、双组分聚氨酯胶粘剂可充分利用-NCO基团的反应，在粘接固化过程中增强粘接性能；而大多数水性聚氨酯胶粘剂中不含-NCO基团，因而主要是靠分子内极性基团产生内聚力和粘附力进行固化；另外，水性PU含有羧基、羟基等基团，适宜条件下可参与反应，使胶粘剂产生交联，从而提高粘接力。
从90年代开始，水性聚氨酯胶黏剂已逐渐在汽车内饰物粘接、厨房用品制造、复合薄膜制造、鞋底鞋帮粘接以及服装加工等方面得到广泛应用。进入21世纪以来，PU的应用领域不断拓宽，特别是世界范围内日益高涨的环保要求，更加快了水性聚氨酯工业的发展步伐。经过几十年的发展，PU产品在汽车涂料、胶粘剂等领域已接近或达到溶剂型产品水平，原料生产实现了规模化。
近年来环境保护的压力迫使一些传统产品逐渐淡出市场，而水性高固含量和粉末产品等逐渐成为主流产品。水性聚氨酯胶粘剂以其独特的优异性能，正面临前所未有的发展机遇，需求量正以16%～30%的速度增长，是其他胶粘剂产品增长速度的两倍以上，并且向着高性能、功能化和进一步扩大应用领域的方向发展。国内水性聚氨酯胶粘剂的研究侧重于改性研究，改性后的水性聚氨酯胶粘剂在特定方面具备特定的性能在不同的应用环境中可发挥出不同的优势作用。那么，水性聚氨酯胶粘剂的改性研究可以从哪些方面入手呢？对此，洛阳天江化工新材料有限公司为我们提供了以下几种研究方向：
一、提高水性聚氨酯胶粘剂的固含量
普通合成工艺制得的水性聚氨酯产品的固含量多为20%～40%，这样会增加运输费用和干燥时间，同时影响粘接性，设法将固体分提高到50%以上是国内外研究的课题之一。洛阳天江化工新材料有限公司经反复实验得出了如下结论：采用分子中既含有端羟基又含有磺酸基的聚氧化烷撑和聚酯二醇作为合成水性聚氨酯的原料，使得聚合物中的亲水基团进行自乳化，能够显著提高乳液的稳定性。
二、提高水性聚氨酯胶粘剂的成膜性能
一方面，水的蒸发潜热高，干燥比较迟缓；另一方面，水的表面张力大，对粘附的基材特别是对低表面能或疏水性的基材润湿性差，难于赋予充分的粘接性。因此，加热干燥固化时，乳液粒子间不易得到连续的涂膜层。通常的办法是加入少量的溶剂如丙酮、甲苯等，但它们的沸点低，有毒且有着火的危险，对此，洛阳天江化工新材料有限公司给出的改进方法是：可以加入高沸点的氮甲基呲咯烷酮以降低着火的可能性。
三、水性聚氨酯胶粘剂的高性能化
随着人们对产品性能的要求提高，水性聚氨酯粘合剂的高性能化也是其今后发展的重要方向，洛阳天江化工新材料有限公司指出，水性聚氨酯粘合剂的高性能化可通过以下几方面得以实现：
1、调整原料
（1）调整原料的亲水成分
亲水成分(羧基、磺酸基团、季胺的氮原子等)在树脂固体成分中所占的质量分数越大，则预聚体即固体树脂的亲水性程度越大，越易得到颗粒极其细微的乳液。当原料中亲水成分的含量达到某一程度时，树脂完全溶于水，形成水溶液；亲水成分越多，乳液粒径越小，对贮存稳定越有利，但却不利于胶膜的耐水性。因此，洛阳天江化工新材料有限公司建议：在兼顾乳液稳定的前提下，控制亲水基团的含量尽可能低，或提高聚酯本身的耐水性，以长链二元酸及二元醇为原料（如己二酸等），将有支链的二元醇或新戊二醇作为原料也可提高聚酯的耐水性；除此之外，聚醚的耐水解性好，有时也可以与聚酯并用。另外，向聚氨酯分子链中引入表面能低的硅氧烷链段或功能性氟单体，可以增强水性聚氨酯的疏水性和耐玷污性。
（2）调整预聚体的分子量
乳化前预聚体的分子量小，粘度低，有利于其在水中的剪切分散。含羟基原料的羟基与二异氰酸酯的异氰酸酯基团的摩尔比-NCO/-OH影响预聚体的粘度及制品的性能。一般说来，-NCO/-OH越大，预聚体的粘度就越小，乳化时因水扩链或胺扩链而形成的脲键就越多，从而致使胶膜变硬，模量升高。
（3）调整多元醇的分子量
多元醇的分子量越大，所制成水性聚氨酯的胶膜越软；反之，分子量越小及官能团越多，所制成水性聚氨酯的胶膜越硬，耐水性越好。
2、热处理
虽然大多数水性聚氨酯产品可室温干燥固化，但通过适当的热处理，可提高胶膜的强度和耐水性。洛阳天江化工的专家为我们讲解了其中的原理：热处理一方面能使热塑性聚氨酯的分子链段排列紧密，羟基和脲基、胺基进行反应而产生一定程度的支化和交联，从而提高内聚力和粘接强度；另一方面可使可交联型聚氨酯基团之间发生化学反应，形成交联结构，从而提高材料的耐水性以及耐热性。
3、与其他聚合物共聚或共混
在经过pH值调节或经过相容稳定处理后，可将水性聚氨酯与其他水性树脂如丙烯酸乳液、氯丁胶乳等共混，组成新的水性胶。其中最重要的是水性聚氨酯改性丙烯酸酯，称为“第三代水性聚氨酯”，它结合了聚氨酯突出的力学性能与丙烯酸树脂较好的耐水性及耐化学品等性能，使材料的综合性能得到了很大程度的提高。洛阳天江化工新材料有限公司对目前所采用的主要途径做出了总结，即在适当条件下，实施PU、PA树脂共混、共聚或接枝。
此外，水性聚氨酯还可作为“种子聚合物”并作为高分子乳化剂，加入醋酸乙烯、丙烯酸酯、苯乙烯等不饱和单体，以过硫酸盐或烷基氢过氧化物为引发剂，进行乳液聚合，从而得到性能优良的水性树脂。
4、交联
交联是提高水性聚氨酯性能，尤其是提高湿粘接强度和耐溶剂性能的重要途径，通常分为内交联和外交联。
（1）内交联
内交联是通过采用三官能团的聚醚或聚酯多元醇或异氰酸酯作为原料以及选用二乙烯三胺、三乙烯四胺等作为扩链剂，从而制得部分支化和交联的聚氨酯乳液的一种途径。有的水性聚氨酯含可反应的官能团，如在聚氨酯分子结构中通过含环氧基多元醇组分引入环氧基团，经热处理形成交联的胶膜。
内交联的缺点是会产生高粘度的预聚体，从而导致乳化困难，有可能得不到粒径细微的稳定乳液。对此，天江化工的专家给出的建议是：严格控制支化和交联度，否则在乳化预聚体时可能产生凝胶。
（2）外交联
外交联相当于双组分体系，即在使用前添加交联剂组分于水性聚氨酯主剂中，在成膜的过程中或成膜后加热产生化学反应，从而形成交联的胶膜；不是采用-NCO基团的交联点，而是靠线型聚氨酯水分散体中的羟基、羧基、胺基、氨基甲酸酯基及酰胺脲上的活泼氢，分别与各种交联剂进行化学反应，实现交联固化的反应。与内交联相比，外交联所得乳液的性能好，并且可根据不同交联剂品种及用量来调节胶膜的性能，但其缺点是操作不方便。
四、提高水性聚氨酯胶粘剂的初粘性
水性聚氨酯胶粘剂的初粘性较低也是阻碍其广泛使用的原因之一。洛阳天江化工新材料有限公司通过多次实验得出，改进初粘性的方法除了加入增稠剂之外，还能够通过合成环氧树脂—水性聚氨酯体系，从而使水性聚氨酯胶粘剂具有良好的初粘性，并且明显改善了其耐水性、耐溶剂、耐热蠕变以及附着性能。
第三篇：PVA与淀粉薄膜的研究应用
PVA与淀粉薄膜的研究应用
水溶性薄膜是由水溶性高分子制成。水溶性高分子可分为三大类:(1)合成高分子，如聚丙烯酰胺、聚丙烯酸和聚乙烯醇类高分子等；(2)半合成高分 子，如纤维素醚、淀粉和天然树胶的衍生物等；(3)天然高分子，如天然淀粉和天然树胶等。从理论上讲，所有这3类高分子都可由不同的方法，如流延、涂层、喷涂和熔融挤出制成薄膜。本文仅讨论熔融挤出法PVA与淀粉水溶性薄膜，因为熔融挤出法是工业化生产薄膜最常用和效率最高的方法。
PVA是一种性能优良的水溶性高分子。由PVA制成的水溶性薄膜不仅力学性能优良，阻气性优异，而且在一定条件下可生物降解。工业化水溶性薄膜最早由 PVA用流延法生产。使用熔融挤出法生产的一大困难就是PVA分子中含有大量羟基，形成氢键，而且分子中含有结晶结构，使其熔点高于分解温度。PVA的熔 融温度约190℃，而分解温度则从140℃即开始。在加工过程中首先要使用增塑剂(如甘油和水)在一定的温度下使PVA凝使用来源于可再生资源的高分子材 料研究开发出环境友好高分子材料是当今世界上一个热门研究领域。淀粉由于来源广泛，价格低廉，被认为是最有潜力的材料。与PVA相同，淀粉分子中也含有大 量的羟基，而且也含有结晶结构，熔点(230℃)远高于其分解温度(170℃)。在加工过程中也涉及到将其中的结晶结构破坏的问题，这就是淀粉的糊化。
本文介绍PVA和淀粉水溶性薄膜，特别是后者研究的最新成果和应用进展。
PVA水溶性薄膜
20世纪60年代末，Takigawa等人首先报道了用熔融挤出法生产PVA薄膜。熔融挤出PVA薄膜最初是由两步法制成的，第一步是将PVA与增塑剂混 合后由挤出机挤出造粒；第二步是吹塑成膜或熔融挤出拉伸成膜。后来为了降低成本，提高生产效率与产品质量，开发出了一步熔融挤出法生产PVA薄膜。
1.1 PVA薄膜的一步熔融挤出加工
图1(略)为一步熔融挤出法的生产工艺流程图。PVA首先与增塑剂在高速捏合机中处理，制出可自由流动的凝胶颗粒，然后熔融挤出吹塑成膜或挤出拉伸成膜。在这一过程中，关键是利用高速捏合机制成自由流动的凝胶颗粒。
在高速捏合机处理过程中要达到两个目标:一是使PVA凝胶化，破坏PVA的结晶结构以降低其熔化温度；二是要使PVA仍保持可流动的颗粒状态，使其可在挤 出机的料斗中自由流动以便加料。为实现这两个目标，首先将PVA放入高速捏合机，在低速(500r/min)下慢慢加入增塑剂。此时增塑剂与PVA得到均 匀混合并吸附在PVA颗粒的表面。然后逐渐升温到80℃，并提高转速到2000r/min，使增塑剂渗入到PVA颗粒中使其溶胀。在这一过程中，PVA颗 粒中的结晶结构由于增塑剂的渗入和颗粒溶胀过程的力而破坏，使PVA凝胶化。其结果类似两步挤出法中的第一次挤出造粒。此时由于PVA凝胶化而且温度较 高，颗粒增大数倍而且变软，趋于结块。但在高速捏合机的高速剪切下，PVA颗粒仍保持可自由流动的状态。
处理后的PVA就可直接用于熔融挤出吹塑成膜或挤出拉伸成膜。由于是一步挤出法，不仅降低了加工成本，而且作为增塑剂的水的含量在凝胶化过程中也较容易控制。
1.2 PVA薄膜的水溶性
由于产品的要求不同，PVA水溶性薄膜可制成不同溶解度和溶解速率的制品。PVA薄膜的溶解度和溶解速率是由多方面因素决定的。例如PVA的聚合度、醇解 度以及增塑剂的种类和含量等。尤其是增塑剂的种类和含量常用来控制PVA薄膜的溶解度和溶解速率。从理论上讲，所有带羟基的小分子都可用作PVA的增塑 剂，例如各种醇类。工业上最常用的就是水和丙三醇(甘油)的共混物。图2(略)是以DuPont公司的聚乙烯醇(ELVANOL 71-30)为原料，以不同比例的水和丙三醇为增塑剂的熔融挤出吹塑膜，在不同增塑剂含量与在水中完全溶解所需时间的关系。可以看出，随着增塑剂含量的增 加PVA薄膜更易溶于水。在水和丙三醇的混合增塑剂中，含有较高丙三醇比例的薄膜更易溶于水。这主要是因为丙三醇具有较强的吸水性，而且在加工过程中增塑 剂的损失(蒸发)较少。
淀粉基水溶性薄膜
淀粉基材料加工成型困难；这是由于其微观结构的复杂性决定的，即人们可以设计聚合物的微观结构，可以控制相对分子质量及其分布，但难于改变淀粉颗粒的内部 结构。淀粉颗粒内部结构的发展演变是为了满足植物自身的需要，如储存能量，而且相当复杂。淀粉是一种由重复的葡糖基单元构成的多矿类物质，根据植物种类和 遗传背景的不同，其中所含淀粉的结构也不相同。从化学角度讲，大多数天然粒状淀粉是下面两类淀粉的混合物:一类是含有?1,4苷键连接的直 链结构，即直链淀粉；另一类是支链淀粉，含有以1,6苷链短支链的高支化结构。从物理角度讲，淀粉颗粒含有结晶和无定形结构。
与PVA相同之处就是淀粉中也含有大量的羟基，也含有结晶结构(约30%)，熔点远高于其分解温度，所以，在加工过程中也要将其中的结晶结构。
2.1 淀粉的糊化与加工
淀粉基材料的加工性能由淀粉的糊化过程控制。所谓糊化是指通过引入小分子物质到聚糖链中，破坏其结晶，使淀粉的颗粒变成无定形结构。理论上讲，所有小分子 极性物质均可以作为糊化剂使用，而在实际应用中，水是应用最广泛的糊化剂。水在淀粉食品工业中的应用已有许多个世纪了。
DSC分析广泛应用于淀粉的糊化研究。淀粉的糊化最先是从无定形部分开始。在水的存在下，淀粉的这种从有序到无序的转化可以多种方式进行，糊化过程的发生 主要依赖于淀粉中水分的含量，在无剪切应力作用下，如淀粉中的水分含量低于70%时，糊化作用分两步，即无定形相的糊化和结晶相的熔融。淀粉的熔融温度也 取决于其中水分的含量，随着淀粉含水量的增加熔融温度降低，当水分含量超过70%时，结晶相的熔融与无定形相的糊化温度相重叠。图3(略)为不同淀粉在水 分含量70%时的糊化温度。从中可以看出，许多淀粉的糊化温度均分布在50-100℃范围内，通常是，直链淀粉含量越高，糊化温度就越高，并且有较宽的糊 化温度范围。一步和两步熔融挤出法均可用于淀粉基水溶性薄膜的生产。
2.2 薄膜的力学性能
由于淀粉的结构非常复杂而且均一性差，因此淀粉基材料的力学性能受到多方面因素的影响。例如淀粉的种类、淀粉中直链淀粉与支链淀粉的比例、淀粉的相对分子 质量和其他物质(如蛋白质与脂肪)的含量、加工中所用增塑剂的种类和用量、加工方法和测试环境(湿度和温度)以及淀粉的重结晶因素等。在这里仅以不同直链 /支链比例的玉米淀粉在不同取向度下的力学性能为例，讨论淀粉基材料的微观结构与力学性能的关系，如图4(略)所示。取向度由熔融挤出拉伸时片材模头前的 三辊转速控制。牵引速度为100mm/min时，测试样条厚度约0.15mm，分别从不同样品上挤出拉伸的纵向和横向取得。由图4可以看出:(1)高直链 淀粉有较强的拉伸强度；(2)增加取向度可提高拉伸强度；(3)取向度对高直链淀粉的拉伸强度影响较大；(4)高直链淀粉在拉伸取向后，纵向拉伸强度与横 向拉伸强度的差距增大。
通过加工过程中的分子取向提高拉伸强度已广泛应用于各种塑料制品中，如聚烯烃的双向拉伸膜，拉伸强度可提高10倍以上，但淀粉基塑料的提高不如聚烯烃的明 显，尤其是高支链淀粉。这是淀粉的特殊结构所决定的。前面已提到，支链淀粉是短支链的高支化结构。这些短支链平均仅有5-6个葡糖基单元组成，并且每两条 短支链形成双螺旋的结晶结构。淀粉糊化过程将这些双螺旋的结晶结构破坏。在每一条主链上的大量短支链聚集在一起形成“微球”，而糊化后的淀粉分子则是由这 些“微球”聚集在一起形成“凝胶球”结构。在取向剪切力作用下，这些“凝胶球”可在增塑剂的润滑下自由滑动，取代了分子链沿剪切力方向的取向，因此降低了 拉伸取向对力学性能的影响。用于解释这一现象的模型已由X射线衍射的研究证实。应用
水溶性薄膜广泛应用于化工、食品、医疗、包装、建筑、园艺等方面。从理论上讲，所有PVA水溶性薄膜都可由水溶性淀粉薄膜取代。淀粉基水溶性薄膜力学性能 低于PVA薄膜，但可通过共混或淀粉的改性来提高。图5(略)是水溶性淀粉薄膜在化学工业中的一个应用实例:将有毒或有腐蚀性的化学物质按用户的质量要求 分装在水溶性的薄膜袋里，实际应用时将化学药品与水溶性的包装一起投入反应器中，以减少操作过程中化学药品的污染。类似的包装在建筑领域也有广泛的用途。水溶性淀粉薄膜的可食用性和低成本也拓展了水溶性薄膜的应用领域。
第四篇：改性淀粉用作混凝土减水剂的研究进展
改性淀粉用作混凝土减水剂的研究进展
摘要：综述了混凝土减水剂的发展状况和目前存在的问题，介绍了淀粉的结构、改性淀粉如羧甲基淀粉、磺化淀粉和淀粉丁二酸单酯等的合成方法，以及改性淀粉用作混凝土减水剂的分散机理。
关键词：淀粉；改性淀粉；分散机理；混凝土；减水剂
从材料过程工程学角度来看，混凝土减水剂（Water Reducers）的广泛应用有利于节约资源、改善环境，具体表现在以下几个方面：在不减少单位用水量的情况下，改善新拌混凝土的工作度，提高流动性；在保持一定工作度的情况下，减少用水量，提高混凝土的强度；在保持一定强度的情况下，减少单位水泥用量，节约水泥；改善混凝土拌合物的可泵性以及混凝土的其它物理力学性能。不可否认，减水剂的发展为混凝土工业的发展提供了更大的空间，但是随着世界范围内对环境保护的日益重视，人们对建筑材料的要求也越来越高，不再仅仅是追求使用性能的实现，而是更关心在功能实现的同时不危害环境和人身安全，因此人们更愿意采用“绿色”建筑材料。但是通过对几种通用混凝土减水剂的分子结构、合成路线等方面的分析，不难发现，现有的减水剂品种很难满足绿色、环保等要求。
淀粉是自然界产量仅次于纤维素的多糖类天然高聚物，它以冷水不溶的微小颗粒（直径为1 pm～100 pm或者更大）广泛存在于高等植物的种子、块茎、果实、根部甚至叶子中，目前全世界的年产量约为3600万t〔1〕。由于淀粉原料来源广泛，种类多，产量丰富，特别是在以农产品生产为主的我国，资源极为丰富，且十分廉价，因此，对淀粉的研究及其应用开发具有重要的意义。
目前，淀粉除用于纺织、造纸、塑料等传统行业外，还在食品化工、日用化工、医药、建筑、油田化学与生物化学等领域得到广泛利用。近年来，对淀粉改性制备水泥分散剂的研究已有一定进展。1混凝土减水剂发展概况及目前存在的问题20世纪50年代木质素磺酸钙的研制成功掀起了国内混凝土减水剂研究的第一次高潮。到20世纪70年代，中国建筑材料科学研究院等单位开始研制萘系和三聚氰胺系高效减水剂。1975年萘系减水剂的诞生标志着我国减水剂研究进入了一个崭新的阶段。从20世纪80年代至今，改性木质素磺酸盐和三聚氰胺减水剂都得到了很好的开发和应用。目前，国内减水剂的主要生产企业大多生产的是萘系产品，三聚氰胺系减水剂生产企业有二十多家，但都为1000～2000 t／a的小规模生产。木质素类减水剂生产主要集中在东北，年产总计约8万t。
虽然国内萘系减水剂的使用量占减水剂使用总量的90％以上〔2〕，但由于萘系减水剂流动度损失较快，难以满足工程上的施工要求，且原材料供应不足，极大地限制了其进一步的发展。氨基磺酸系和聚羧酸系高效减水剂在我国的开发只是刚刚起步，并未进入实用阶段。因此，如何进一步有效地利用地球上储量巨大、可再生的淀粉资源，开拓淀粉在新技术、新材料、新能源、新领域中的充分利用，已经成为众多研究人员十分关注的问题。淀粉的结构
从不同来源得到的淀粉，最主要的不同点是其化学结构的差异。从化学上讲，淀粉是一种高聚糖，主要由葡萄糖残基的糖环通过a－D－（l→4）糖苷键连接而成，化学结构为（C6H10O5）n，n为聚合度。虽然淀粉的微观结构至今还没有完全阐明，但已确定淀粉不是一种均质物质，而是由两种不同的聚合物—直链淀粉和支链淀粉组成的。直链淀粉是一种线型聚合物（见图1），它的葡萄糖残基之间全部由a－D－（l→4）糖苷键连接，分子大小随植物种类及提取淀粉时的加工条件而变化，一般为200～2000个葡萄糖残基。
支链淀粉的微观结构（见图2）目前还没有完全确定，在一般情况下，其分子比直链淀粉大得多，分子量在百万数量级。改性淀粉
为了克服天然原淀粉的缺点，改善它的性能并扩大它在工业中的应用范围，目前的研究重点纷纷转移到淀粉的可转化利用方面，其中最重要的一个方面就是淀粉的改性研究。从广义上讲，凡是改变天然原淀粉的化学、物理性能的任何产品都可认为是改性过的。因此，利用物理、化学或酶法处理天然淀粉，增加淀粉的某些功能性或者引进新的特性，使其更适合于一些应用的要求，所得的产品就称为改性淀粉。
对淀粉进行改性的方法中，以化学法最为主要，用化学法改性加工制成的淀粉在应用上也最为广泛。目前，在世界范围内，化学法生产改性淀粉的比例约为80％，物理改性的比例约为14％，其次为生物法。由于淀粉的葡萄糖残基上有很多可反应的羟基，所以通过对淀粉分子进行较低程度的酯化、醚化、交联、氧化以及其它羟基的反应，就能够极大地改善淀粉的物理化学性能，因而人们对淀粉的研究主要集中在化学方法上。下面将对用作减水剂的改性淀粉分别作一介绍。3．1酸解淀粉
酸改性淀粉提供了许多新的物理方面的性能。如酸改性淀粉颗粒受热后不是膨胀而是裂解，易被水分散，流度越高、越易分散于水中。而近年来关于酸改性淀粉的研究主要是将其作为生产其他淀粉衍生物的预处理步骤，随后可进行酯化等其它化学改性，以使处理后的淀粉的性质尤其是物理性质能满足更为广泛的要求〔3〕。在减水剂分散机理中，静电斥力作用和空间位阻作用是决定减水剂性能最主要的两个因素，而淀粉衍生物作为水泥减水剂的机理研究中，空间位阻占主导作用〔4－6〕，因此分子量对性能的影响很大。张东方〔7〕指出，交联度高（高粘度）的淀粉硫酸酯由于分子链间相互缠绕程度较大，在溶液中形成的网络结构庞大，抱水性较强，导致体系中游离水大幅度减少，因此它对水泥颗粒不具有分散效果，表现为水泥净浆流动度（＜65 mm）比空白还要低、甚至无法测量。而以原淀粉和降解淀粉合成的淀粉硫酸酯由于分子链较短，其水溶液粘度很低（＜35 mPa．s），从而具有对水泥颗粒的分散性能，表现为水泥净浆流动度较高（＞226 mm）。因此，低粘度是淀粉硫酸酯作为水泥分散剂使用的前提条件。何禄〔3〕指出，交联的淀粉顺丁烯二酸单酯，分子量大，粘度较大，在溶液中自身能吸水膨胀，从而导致水泥浆体系中的游离水大幅度减少，体系粘度较高，因此加入高粘度产品的水泥净浆流动度比不加样品的还要低（＜65 mm），甚至根本没有流动性，而无法测量。以降解淀粉制备的淀粉顺丁烯二酸单酯分子链较短，粘度较低，减水效果表现为较好的流动性，当用2M的酸降解的淀粉表现为最好的流动性，掺量为0．5％时，流动性就达到224 mm。而当降解酸浓度加强时，淀粉分子量降解更厉害，吸附在水泥颗粒表面上的淀粉衍生物所产生的空间位阻更小，水泥净浆流动度呈下降趋势。3．2醚化淀粉（羧甲基淀粉）
羧甲基淀粉的制备是利用淀粉分子葡萄糖残基上C2、C3和C6上的羟基所具有的醚化反应能力，在以有机媒质做分散剂的情况下，与氯乙酸在碱性条件下发生双分子亲核取代反应。反应分为两步进行：（1）碱化反应：
St-OH+NaOH葑StONa+H2ONaOH使葡萄糖残基上羟基变成氧负离子，提高其亲核性，所生成的淀粉钠盐是进行醚化反应的活性中心。（2）醚化反应：
St-ONa+ClCH2COOH NaOH St-OCH2COONa+NaCl+H2O 同时存在如下副反应： ClCH2COOH NaOH H2O HOCH2COONa+NaCl 张东方〔8〕研究了不同交联度的影响：交联羧甲基淀粉的抗剪切性能、贮存稳定性和抱水性能随着交联度的增大而增加，但交联度对交联羧甲基淀粉的抗盐性和抗酸碱性影响不大。对不同取代度的羧甲基淀粉和0．06％的交联羧甲基淀粉的粘度性能和抱水性能研究表明：随着取代度的增加，羧甲基淀粉的抗剪切性能、贮存稳定性、抱水性和抗酸碱性及抗盐性均有所提高。并且，以酸解淀粉为原料合成的羧甲基淀粉具有低粘度特征，为其在水泥分散剂领域的应用提供了可能。羧甲基淀粉作为水泥分散剂使用时，降解度和取代度对产品分散性能影响很大。其中降解度2 M，取代度为0．5左右的产品分散性能最好。3．3酯化淀粉 3．3．1淀粉硫酸酯
最近程发等〔9〕采用半干法以淀粉为原料，将淀粉磺化后制备了无毒、无污染的淀粉硫酸酯混凝土减水剂，试验证明该减水剂能够达到高效减水剂的效果。作者提出该类减水剂可将不溶于水的葡萄糖环视为疏水基，亲水性强的磺酸基作为亲水基团，使硫酸酯化淀粉具备了表面活性剂的基本结构。该作者研究了基于淀粉的减水剂在水泥净浆中的应用性能，但是未见有在砂浆、混凝土中应用性能方面的相关报道。3．3．2淀粉丁二酸单酯
淀粉丁二酸单酯具有广泛的工业应用价值。常用的淀粉丁二酸单酯的合成方法包括湿法、溶剂法、干法。其中，干法作为一种绿色的合成工艺，由于其操作简单、能耗少、无污染、成本低等特点，目前成为国内外研究的热点。其反应机理为酯化反应，即淀粉与二元羧酸通过酯化可在淀粉上引入一个阴离子基团，在很大程度上提高了其亲水性能。反应方程式如下：
干法制备淀粉丁二酸单酯的最佳反应条件是：淀粉与丁二酸酐摩尔比为1．0∶1．0，温度为140℃，反应时间为4 h，淀粉含水量为13．6％，产品的取代度和反应效率分别达0．51和51．0％，产率为80．6％。张东方〔7〕考察了不同原料淀粉合成的淀粉丁二酸单酯的取代度对其水溶液粘度的影响。实验数据表明，淀粉丁二酸单酯在合成过程中淀粉分子链发生了较大程度的断裂，因此不论是以交联淀粉、原淀粉或降解淀粉合成的产品的粘度均低于100 mPa．s，且随着丁二酰基取代度的增加，产品粘度呈缓慢下降趋势。根据淀粉丁二酸单酯的低粘度特征将其开发用作水泥分散剂，分散性能最好的是以原淀粉为合成原料，取代度为0．51的产品。4 分散机理
由于改性作为混凝土减水剂的机理研究中，空间位阻占主导作用〔4－6〕，下面只对减水剂机理中的空间位阻理论和反应性高分子缓慢释放理论作一介绍。
（1）空间位阻理论
Collepardi、Uchilawa等研究表明，虽然羧酸系减水剂（Pe）的夸电位没有氨基磺酸系、萘系和三聚氰胺系减水剂的夸电位高，但是羧酸系减水剂的减水率高于这三类减水剂，主要是由于氨基磺酸系、萘系和三聚氰胺系减水剂的分子以平躺（棒状）形式吸附在水泥颗粒表面（图3a），而大分子可能是以线团状的形式吸附在水泥颗粒表面（图3b和3c）。另外，在浓溶液中，线团之间还可能相互缠结。因此吸附层可能很厚，大到几十甚至几百纳米，但这并不意味着一定是多分子层的。因为原则上，一个大分子链中只要有一个基团被吸附，该整个分子就可看成被吸附的。这种吸附形式使水泥颗粒表面具有较大的空间位阻（见图4），有效防止了水泥颗粒的团聚，提高了水泥颗粒的分散效果。因此，对于高分子减水剂来说，主链和侧链的长度等高分子构造对其分散性能影响很大。
（2）反应性高分子缓慢释放理论 所谓反应性高分子是分子主链上带有内酯、酸酐、酰胺、酰氯等基团的聚合物，它一般不溶于水，但可以在水泥碱性成分的作用下生成水溶性的减水剂。由于这种化学反应是在界面上发生的减水剂产物的溶解必然是一个缓慢的过程，需要一定时间，这样不断生成的可溶性减水剂分子就可以及时补充水泥拌制过程中减水剂的损失，从而起到有效抑制流动度损失的作用，这就是反应性高分子缓慢释放理论〔9－11〕。羧甲基淀粉和淀粉硫酸酯分子中具有较多的支链和极性的侧链，呈树枝状吸附在水泥颗粒表面上，因此其分散机理主要是空间位阻而不是静电斥力。但它们的吸附模式却不相同，相比之下羧甲基淀粉在水泥颗粒表面上倾向于“立式”吸附，而淀粉硫酸酯倾向“躺式”吸附。与静电斥力分散机理相比，由空间位阻作用产生的分散具有更好的稳定性。淀粉丁二酸单酯用作水泥分散剂时，具有反应性高分子的特征。其分散机理主要来自空间位阻作用，极性侧链的长度对产品分子产生的空间位阻具有一定贡献，因此淀粉丁二酸单酯的分散性能和分散稳定性都优于羧甲基淀粉。结语
对基于改性淀粉减水剂的上述综述表明，通过合理的分子设计，采用适当的反应条件，改性淀粉均有希望制备成混凝土减水剂或高效减水剂由于天然高分子本身具有的、不可替代的优势，开发研究基于淀粉的新型混凝土减水剂，提高天然高分子的利用效率，扩大天然高分子应用领域非常必要。
第五篇：淀粉塑料研究现状
毕业设计（论文）
淀粉塑料研究现状
Starch plastics Research
班级 高聚物111 学生姓名 杨 振 学号 1132403127 指导教师 杨 昭 职称 讲师
导师单位 材料工程系 论文提交日期 2013年1月7日
淀粉塑料研究现状
杨 振
徐工院高聚物111
徐州
221400
摘要：
发展淀粉降解塑料有利于节省石油资源、保护环境。国内外这方面的研究较多, 并且在技术的实用性方面也取得了较大进展。目前研究热点集中在3 个方向: 淀粉与其它可生物降解高分子的直接填充;对淀粉表面修饰使其能与合成高分子相容;在淀粉与合成高分子体系中加入增塑剂。虽然淀粉基可生物降解塑料在综合性能上还不能与合成高分子相比, 但由于淀粉的综合优势, 淀粉基可生物降解塑料的研究和发展极具潜力。
关键词：淀粉 降解塑料 环境污染 淀粉塑料
Starch plastics Research
Yang Chen The Xugong Institute polymer 111
Xuzhou
221400
Abstract：
Development of starch biodegradable plastic in favor of saving oil resources and protect the environment.More research in this area at home and abroad, and has made great progress in the practical aspects of the technology.Current research focus is concentrated in three directions: starch with other biodegradable polymer directly filled;modified starch surface so that it can be compatible with the synthetic polymer;adding plasticizers in starch and synthetic polymer systems.The starch-based biodegradable plastics in the overall performance can not be compared with the synthetic polymer, but great potential due to the comprehensive advantages of starch, starch based biodegradable plastics research and development.Key Words：Starch Degradable plastics
Environmental pollution
Starch plastics
引言
近10多年来，全球为应对石油资源日趋贫乏、油价不断飞涨以及环境污染、气候变暖日益严峻的资源、环境问题，引发了对可再生资源为原料的生物质材料的极大关注。目前已产业化生产的生物质塑料主要包括两大类，一类为以淀粉、植物纤维素等天然高分子为原料，经改性后单独或以不同比例与其它生物降解塑料或与普通塑料共混（或合金化），然后通过热塑料性加工制得可完全生物降解或部分生物降解塑料，如淀粉基塑料。另一类为以淀粉、糖蜜等可再生资源通过微生物或基因工程直接合成生物降解塑料，如聚羟基烷酸酯（PHA）等；或以淀粉、秸秆等农副产品为原料，通过发酵合成单体，再经化学合成生物降解塑料，如聚乳酸（PLA）等。
淀粉基塑料是当前技术较成熟、产业化规模较大、性价比较适中、市场占有率较高的一类生物质塑料。其性价比可与普通塑料PE相比拟，有利于推向市场，这为堆肥化处理用垃圾袋提供了可再生、可持续发展和生物降解的选择。
一、国内外现状分析
1、国外现状
塑料制品应用广泛, 但废弃物污染环境。国外于80 年代对塑料的生物降解开展了研究, 淀粉塑料的生物降解已开发成功并已工业化。
淀粉塑料分为两大类型: 淀粉填充型生物降解塑料和全淀粉或基本全淀粉的生物降解塑料.前者是在普通塑料中加入淀粉或改性淀粉和其他添加剂制成, 后者以淀粉为主要原料, 添加少量其他助剂经反应制成。国外概况
淀粉塑料在美国和加拿大都已商品化, 玉米淀粉塑料的重要用途之一是生产垃圾袋, 它是由43 写玉米淀粉和47 % 聚乙烯以及10 %各种助剂组成的。
2、国内现状
我国的地膜覆盖栽培技术虽然在70 年代才开始推广, 比国际上迟了20 年, 但发展迅速。19 8 0 年生产地膜0.25 万t , 覆盖面积16 67 公顷(2.5 万亩), 1 9 9 1 年生产约50 万t , 筱盖面积达46 万公顷(7 0 0 0 万亩), 预计到2 0 0 0 年, 我国地膜覆盖面积将达到6 67 万~ 1 0 0 0 万公顷(1 ~ 1.5 亿亩)。地膜栽培技术推广, 据测算可提高产量15 % ~ 20 % , 但由于地膜残留于土壤中, 污染严重, 据对北京近郊调查, 使用多年地膜筱盖的地上每亩残留地膜竟达2 3 kg , 使小麦减产20 % , 其他作物的减产幅度为8.3 % 一54.2% 不等, 且其残留膜缠绕在秸杆上被牲畜吃了患病甚至死亡。其他的塑料制品如快餐盒、塑料袋、各种容器残留也到处可见。
二、淀粉的性质及淀粉塑料降解分类
1、淀粉的基本性质
天然淀粉的高分子链间存在氢键, 分子间作用力较强, 因此, 溶解性差, 亲水而不易溶于水, 且加热不熔融, 300℃以后分解, 成型性能较差。为改善其加工工艺性能, 一般可通过打开淀粉链间的氢键, 使其失去结晶性的方法来完成。具体有两种方法, 一种是加热含水量大于90% 的淀粉, 在60~ 70 ℃ 间淀粉颗粒开始溶胀, 达到90℃以后淀粉颗粒崩裂, 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。这种过程中淀粉可以熔融, 称为解体淀粉或凝胶化淀粉。这种淀粉与天然颗粒状淀粉不同, 因其加热可塑, 故称之为热塑性淀粉。其实, 解体淀粉与热塑性淀粉是有区别的, 从根源上说二者的区别主要是前者仍然具有结晶状的结构, 后者基本没有这种结构。图1 淀粉的分子结构
图1淀粉的分子结构
Fig.1 The molecular structure of starch 淀粉作为高分子物质, 其性质自然与分子量、支链以及直支链两种成分的比例有关。实验证明, 高直链含量的淀粉比较适合于制备塑料, 所得材料具有较好的机械性能。
2、淀粉塑料的分类
一般而言，依照其发展过程，淀粉降解塑料前后共经历了三个主要技术发展阶段，分别为第一阶段的填充型淀粉塑料、第二阶段的淀粉基塑料和第三阶段的全淀粉热塑性塑料。
（1）填充型淀粉塑料：此阶段的产品多由淀粉（约6~20wt%）与聚乙烯（PE）或聚丙烯（PP）等高分子的共混物制备，其最大缺点为产品的淀粉组成经降解后会留下一个不能再降解的塑料聚合物，因此此类塑料亦被称为淀粉填充型塑料或假降解塑料。
（2）淀粉基塑料：此阶段的产品使用聚乙烯醇等亲水性高分子与含量大于50%的淀粉高分子进行共混制备，藉由淀粉高分子和亲水性高分子间的物理和化学反应，此类材料具有较优异的生物可降解特性与可加工性，此类塑料亦被称为生质塑料。
（3）全淀粉热塑性塑料：利用改性方式使淀粉高分子的结构以无序化排列并具有热塑特性，在淀粉含量90% 以上的前提下，于高温、高压和高湿条件下制备全生物可降解塑料，因此全淀粉塑料是真正完全可降解的塑料。此外，虽然所有的塑料加工方法均可应用于淀粉塑料加工，但全淀粉塑料的加工却需要少量的水与高分子加工添加剂做为增塑剂（如甘油），研究发现，在进行全淀粉塑料加工时，添加20~30% 的水与甘油10~20% 当作增塑剂为最适宜条件。
三、淀粉塑料的性能
1、生物可分解特性
全淀粉热塑性塑料含有80% 的淀粉，其制作过程中额外添加的各类助剂亦具有生物可降解性，因此全淀粉塑料能在使用完后，于短时间内被光或微生物完全降解，全淀粉塑料经降解后生成二氧化碳和水，不会对环境造成任何污染。
2、热塑可加工特性
具有热塑特性的淀粉就像聚乙烯或聚丙烯等泛用塑料一样，可以重复进行塑化加工，全淀粉热塑性塑料可透过剪切速率的调节来调整黏度，以优化其加工性能，透过传统塑料的成形加工技术（如挤出、吹塑、流延、注塑等），可以得到各种淀粉塑料制品，淀粉生质合胶亦为近年来研究之主流。此外，研究显示，其机械物性如拉伸强度约为8~10Mpa、拉伸长度约为150~200%，可以满足一般塑料制品的需求；而以此类淀粉为基材之热可塑性高分子易受到来源种类与增塑剂所影响，如高直链淀粉因其结晶度较低，以及增塑剂对材料物性严重下降而影响其加工性，是故材料筛选与来源规格控管于此领域格外重要。
3、高经济价值
全淀粉热塑性塑料其原料成本较传统塑料低约20%，也较生物可分解塑料（如PLA 或PHB 等）减少50%以上，极具市场竞争力。
淀粉塑料的物理性质如表1
表1 淀粉塑料的物理性质
Tab.1 Physical properties of pure starch plastic
性能
指标 薄膜密度/(g·cm-3)
1.15 薄膜厚度/mm
0.4 光泽度/%
拉伸强度/MPa
7~10 断裂伸长率/%
180~260 撕裂强度/(N·mm-1)
四、淀粉塑料存在的问题
1、填充型塑料的降解性为达到标准
填充型塑料的降解性能尚不能完全达到满意的程度。大部分所谓的可生物降解淀粉塑料都是部分失重、裂成碎片, 虽然有菌落生长和力学性能降低等特征, 但均不能说明产品完全消失。尤其在淀粉填充型塑料中的PE、PVC 等均不能短时间内降解。因此该类产品应归属在淘汰行列。
2、价格不具有竞争力
国内外公认降解塑料比同类塑料产品的价格高50%以上, 其中能完全降解的高4~ 8 倍。
3、综合性能不高
淀粉基塑料力学性能一般可以与同类应用的传统塑料相比, 但其综合性能不令人满意。主要缺点是含淀粉的塑料耐水性都不好, 湿强度差, 遇水后力学性能显著降低, 而耐水性好是传统塑料在使用过程中的主要优点。在不同场合使用时也产生不同问题, 如主要在列车上使用的光/ 生物降解聚丙烯餐盒与聚苯乙烯泡沫餐盒相比, 显出质软、装热食品易变形, 因而实用性较差。而且这种餐盒比较费原料, 每个餐盒重量比聚苯乙烯泡沫塑料餐盒重1~ 2 倍。
4、评价方法不一致
由于生物降解塑料的发展较晚也较快, 各国都正在建立健全生物降解塑料的评价方法。由于世界各地的气候、土壤等自然因素迥异, 致使评价标准很难在短时间内达到统一。
五、淀粉塑料的发展
开发全淀粉热塑性塑料最常使用的方式即是针对天然淀粉进行物理处理或化学处理，经过处理后的淀粉高分子除具备优异的热塑加工性与自然降解特性之外，也带有传统塑料树脂的优异物理性质，与原来的淀粉基塑料比较，其优点有：
（1）绿色环保素材经全分解后形成二氧化碳及水；（2）经适当改性与高分子加工可下游产业之需求；（3）价格优势，淀粉取之自然、量多且来源充足，因此全淀粉热塑性塑料的成本低于淀粉基塑料和传统塑料。
我们也应看到，生物降解塑料的潜在市场是巨大的，目前适于使用降解塑料的包装、农用制品及一次性塑料用品约占塑料总产量的30%，全世界降解塑料市场估计为4 000万t，我国则为300万t，因而大家都希望完全降解塑料尽快工业化生产。
国内外众多科学家仍在不断努力，随着技术不断进步，现在已有多种完全降解的降解塑料问世，而且在进一步完善，而国内则研究甚少，有些还是空白，我们必须加强对真正完全降解的塑料研究。
阻碍它发展的首要问题是成本。就目前问世的完全降解塑料品种而言，成本降低可能性最大的要数全淀粉塑料，因为不管如何，它所需的原料淀粉是可再生资源，其单位价格远比传统塑料原料低，更不说与现在合成的可降解树脂比了。
现在对于可降解塑料的定义逐渐清晰化。所谓可降解塑料就是必需在废弃后短期内能百分之百降解为无害物质(如CO2和H 2O)的塑料。上文所述的淀粉直接填充型塑料不能完全降解, 因此它不能算作真正意义上的可降解塑料。降解塑料的研究还不成熟, 在发展过程中出现问题和争议是可以理解的。可降解塑料总体的发展趋势为: 根据不同用途,开发准时可控性环境降解塑料;开发高效价廉的各种功能性助剂, 进一步提高准时可控性、用后快速降解性和完全降解性;加强对全淀粉塑料(热塑性淀粉塑料)的研究;加速研究和建立系统的降解塑料的讲解实验评价方法和标准。作为可降解塑料的一个重要发展分支的全淀粉型塑料的发展优势在于: 淀粉在一般环境中就具备完全可生物降解性;降解产物对土壤或空气不产生毒害;开拓淀粉新的利用途径可促进农业发展。但是全淀粉塑料研究的程度不深, 显然这方面仍然有巨大的研究空间。
结论
淀粉塑料的开发应用，其主要优点是集实用性、经济性于一体，其原料来自可年年再资源，作为日益减少的石化资源的补充替代，对于摆脱对石化资源的长期依赖、缓解石化资源的供求矛盾有着十分重要的作用，也是当今各国寻求可再生资源替代不可再生资源，确保经济可持续发展的主要方向；另外，当前低碳经济已成为全球瞻目的热点和不可抗拒的发展潮流，淀粉基塑料垃圾袋作为PE塑料垃圾袋的替代品，每年可实现相当可观数量的碳减排。未来有机会逐步取代传统不可分解塑料之产品，减少塑料废弃物造成的白色污染及焚化处理时生成的废气污染。参考文献
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致谢
大学生活一晃而过，回首走过的岁月，心中倍感充实，当我写完这篇毕业论文的时候，有一种如释重负的感觉，感慨良多。首先诚挚的感谢我的论文指导老师-------老师，她在忙碌的教学工作中挤出时间来审查、修改我的论文。还有教过我的所有老师们，你们严谨细致、一丝不苟的作风一直是我工作、学习中的榜样；他们循循善诱的教导和不拘一格的思路给予我无尽的启迪。感谢三年中陪伴在我身边的同学、朋友，感谢他们为我提出的有益的建议和意见，有了他们的支持、鼓励和帮助，我才能充实的度过了三年的学习生活。
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