第一篇：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。
第二篇：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。
参考文献: [1] 张玉龙,王化银.淀粉胶黏剂[M].第2版.北京:北京化学工业出版社,2008.[2] 骆光林,王茜.淀粉粘合剂性能改善研究[J].上海包装,2006(12):38.[3] 孙伟圣.氨基树脂改性淀粉胶粘剂合成,结构与性能的研究[D].广州:华南农业大学, 2006.[4] GB/T 6543-2008,运输包装用单瓦楞纸箱和双瓦楞纸箱[S].[5]
LOIS E,SCHEYER M P.Use of Chemically ModifiedWheat Gluten to Reduce Formaldehyde Emissions Dur-ing Curing of Pigment Print Pastes on Fabrics [J].Starch/Stae,2000,52:420-422.[6]
IMAM S H,MAO L,CHEN L.Environmentally Friend-ly Wood Adhesive from a Renewable Plant Polymer:Characteristics and Optimization[J].Polymer Degrada-tion and Stability, 2001,73:529-533.[7]
TOR S N,GREGORY R Z.Structural Features of Non-granular Spherulitic Maize Starch[J].Carbohydrate Re-search,2002,337:1467-1475.[8] 张本山,张友全,杨连生,等.淀粉多晶体系结晶度测定方法研究[J].华南理工大学学报(自然科学版),2001,29(5):55-58.[9] 马骁飞,于九皋.尿素和甲酰胺塑化热塑性淀粉[J].高分子学报,2004,4(8):483-489.[10]张美珍,柳百坚,谷小昱.聚合物研究方法[M].北京:中国轻工业出版社,2007.作者： 黄智奇,梁祝贺,张雷娜,吕建平(合肥工业大学,合肥 230009)中图分类号: TB484;TQ321.2 号:1001-3563(2011)01-0029-04
文献标识码
文章编
: A
第三篇：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
[1]杨玉清,王佩璋, 王 澜.淀粉基生物降解塑料的研究现状[J].塑料工业,2005,33:28-30.[2]王宁,马涛淀粉基可降解塑料的研究现状与展望农产品[J].加工学刊2007,（1）:43-45.[3] 陈庆,崔彪.全淀粉生物降解塑料技术研究现状[J].塑料工业, 2010(S1).[4]邱威扬, 邱贤华, 喻继文.国内生物降解淀粉塑料研究现状与展望[J].江苏化工,2003 ,31（4）:1-3.[5]石雪萍1, 赵陆萍2, 叶朝阳淀粉类可降解塑料的现状与发展[J].延安大学学报(自然科学版),2004,23(4):55-58.[6]郭振宇胡世伟丁著明淀粉基降解塑料的研究进展[J].塑料助剂,2011,(6)[7]代丽.可降解淀粉塑料的研究现状轻工科技[J].2012,(9):41-43.[8] 徐秋兰,庞杰.淀粉塑料发展及其前景展望[J].粮食与油脂, 2004(04)[9]邱威扬.塑料淀粉研究进展[J].现代化工,1993，（12）:15-22.[10]赫玉欣, 由文颖, 宋文生等.淀粉基生物降解塑料的应用研究现状及发展趋势.河南科技大学学报(自然科学版)，2006，（1）
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。
第四篇：大米淀粉的制备和应用
大米淀粉的制备和应用
摘要:大米淀粉是一种重要的谷物淀粉,具有颗粒细小等独特的性质。介绍了大米淀粉的制备方法,包括碱浸法、表面活性剂法、超声波法、酶法和物理分解法等;对大米淀粉在化妆品扑粉、照相纸的粉末、造纸施胶、润滑剂、糖果的糖衣、药片的赋形剂、淀粉糖、改性米淀粉、缓慢消化淀粉、淀粉基脂肪替代物、抗性淀粉以及多孔淀粉等的应用现状进行了叙述。Abstract: rice starch is an important kind of cereal starch, with fine particlesand other unique properties.Introduced the preparation method of rice starch,including alkali leaching and surface active agent method, ultrasonic method and enzyme method and physical decomposition;of rice starch in the cosmetics powder, photographic paper powder, paper sizing, lubricants, candysugar, tablet excipients, starch sugar, modified rice starch, slowly digestiblestarch, starch based fat substitutes, resistant starch and porous starch and application of status are described.关键词:大米淀粉;制备;应用
Keywords: rice starch;preparation;application 大米是中国乃至亚洲最主要的粮食品种之一，其产量占全国粮食的40%，中国有60%的人口以大米为主食。但因每年储粮损耗率过高，给国家财政和粮库带来严重的负担和压力。因此我国必须建力粮食转化能力，迅速提升粮食的利用价值和附加值，促进我国粮食的可持续发展。
淀粉和蛋白质是大米的主要成分，其中淀粉含量高达80%左右，蛋白质达8%左右。虽然淀粉工业的三大原料是玉米、小麦和马铃薯,大米淀粉只占13%,不到玉米的一半,列第4位,但是大米淀粉却因其独特的性能和用途,具有很好的市场前景。目前国际市场对高纯写写帮文秘助手淀粉需求很大（蛋白质含量低于0.5%左右），将糙米、霉米、碎米等不宜于人类食用的米制备成大米淀粉大大提高其附加值。而且颗粒表面蛋白质-类脂物残留低的高纯度淀粉在存储期间不易发生酸败，可长期储存，从而解决库存谷物严重浪费的问题。
1.大米淀粉的制备 大米淀粉具有颗粒细小,分子大小范围窄,低过敏等特点,在化妆品粉底、脂肪替代品、婴儿食品、纤维织物的上浆剂、照相纸以及洗衣业上都有特殊的用途[7～9]。因此,尽管其生产成本较高,但仍有部分大米或碎米用来加工制取淀粉。比利时、德国、荷兰和意大利等国家的大米淀粉生产量大一些,美国、埃及和叙利亚等也有生产。
1.1碱浸法
大米淀粉是以复粒形式紧紧包含在蛋白质网络中,两者之间的结合力非常紧密,水或亚硫酸液无法破坏这种结合力。因大米蛋白中至少有80%的是碱溶性蛋白,因此可用稀碱液来浸泡软化米粒,国内外有关碱浸法制备大米淀粉的文献报道很多[9～12]。通常生产时,首先将碎的大米在0.3%～0.5%氢氧化钠水溶液中浸泡12～24h,湿磨得到的悬浮液静置10～ 12h,然后筛除纤维质并用离心机分离出分散的淀粉粒,水洗干燥后即为成品淀粉。浸泡水和冲洗水经盐酸中和进行蛋白质的回收,提纯后可供食用或饲料用。这是最常用的制备大米淀粉的工业方法,但这种方法往往会降低所提取蛋白质和淀粉的品质,同时还会产生盐和其它有害的废料。
1.2表面活性剂法
此方法是实验室制备大米淀粉的常用方法。将精米在3～4倍体积表面活性剂(常用的是1%～2%DoBs～0.12%Na2SO3)中浸泡24～48h,倒掉上层清液,残余部分经过干燥后在研钵中研磨成粉即可以得到成品大米淀粉。
1.3超声波法
将约5g精米粉末溶于45mL蒸馏水中,用10kHz超声波作用10～20min。然后采用200目筛网过滤均浆,静置滤液,除去上层暗黑层,将下层物质清洗数遍,经干燥粉碎得成品大米淀粉。
1.4酶法
传统碱浸法会产生大量碱性废液,造成环境污染,同时还会产生盐和其它有害的废料影响产品质量,因此此方法将逐渐被酶法所替代。取湿磨大米粉配成约35%米粉乳液,于55℃、pH10条件下加入0.5%蛋白酶,温和搅拌l8h,反应过程中要补充NaOH以维持pH恒定。反应后乳液经200目筛过滤,离心(3000g/20min),去除上层黑黄色上清液,沉淀层用50mL水清洗两遍,再离心(3000g/15min),去除上清液,重复此清洗过程,后将沉淀物分散于50mL水中,调节pH到7,再离心(1000g/20min),刮掉暗色上层,用水将下层沉淀物清洗3遍,干燥即得成品。此法制备大米淀粉成本约为碱法两倍,这主要是蛋白酶成本较高。
1.5物理分解法
近60年来,世界各国生产大米淀粉的加工方法一直没有很大的改进,基本是将糙米浸泡在氢氧化钠溶液中达数小时,以分解其中含有的蛋白质和淀粉－－－即碱浸法。经过4年的研究,美国科学家最近发明了一种价效比更高的新方法,即利用一种特别的均质器所产生的高压,对大米中的淀粉和蛋白质聚成块进行物理分解。大米只需一次性通过这种设备,即可产生水状的颗粒均匀的淀粉和蛋白质微分子,然后通过基于密度的传统分离工艺对其中的淀粉和蛋白质进行分离。这种新工艺可保留所提取大米蛋白质和淀粉原有的品质,生产出的蛋白质和淀粉与传统的加工方法相比具有更好的完整性与功能性。美国科学家认为,这种新方法有可能对大米淀粉和蛋白质生产业带来革命性变化。这种新方法预计将于2006年正式投入商业性应用。同时,美国科学家正在研究采用同样的工艺从米糠中提取蛋白质、油以及淀粉。
2.大米淀粉的应用
大米淀粉颗粒细小,糊化的米淀粉吸水快,质构非常柔滑似奶油,具有脂肪的口感,且容易涂抹开[15,16]。蜡质米淀粉除了有类似脂肪的性质外,还具有极好的冷冻-解冻稳定性,可防止冷冻过程中的脱水收缩[16,17]。此外,大米淀粉还具有低过敏[9,16,17]的特性等。基于这些特性,大米淀粉的用途很广泛。
2.1化妆品扑粉
如前所述,大米淀粉颗粒微小,即使有微细的凹凸也能很好地添埋而变成平滑的表面,使之具有光溜、平滑的触感。另外,由于它的颗粒呈角形,很少会发生像马铃薯淀粉那样脱落的现象,能很好地附着在人的皮肤表面,而且化妆的润饰程度良好
2.2照相纸的粉末和造纸施胶
作为照相纸粉末用,这是利用大米淀粉能良好地吸着碱性色素、且能很好地固定在纸表面的凹处等特性。利用这些性质可以获得印字和印像鲜明、不易擦掉的照片和拷贝。另外,在造纸的施胶方面也有同样的用途。
2.3润滑剂
和前述化妆品的情况一样,大米淀粉能很好地固定在凹点,不易脱落,常用在食品和橡胶工业等方面作为手粉、撤粉等润滑剂用。
2.4糖果的糖衣和药片的赋形剂
大米淀粉颗粒小,吸水快,质构细腻,白度高,是理想的糖衣制剂;而且其抗过敏性反应低,香味柔和,同样可用于药片的赋形剂。
2.5生产淀粉糖
以米淀粉为原料,采用生物技术可直接生产各种类型的淀粉糖,如葡萄糖浆、结晶葡萄糖、麦芽糊精、麦芽糖浆、超高麦芽糖、结晶麦芽糖、麦芽低聚糖以及异麦芽低聚糖,主要应用于食品工业和医药工业中作为增稠剂、填充剂、赋形剂和功能因子。用量比例很高也不致影响食品或药品的风味,可以直接使用在糖果、饼干、面包、果酱、果冻、冷饮、饮料、冰激凌、香肠、火腿肠、糕点、固体饮料、乳儿糕、方便面等各类食品中,使食品的结构向功能化方向转变。
2.6生产改性米淀粉
变性后的大米淀粉具有更优良的性质,应用更方便,适合新技术操作要求,提高应用效果,并开辟新用途。目前美国和欧洲兴起了淀粉研究开发的热潮。应用现代生物技术可以将包括碎米、陈籼稻、早籼稻等在内的稻米淀粉改性后,转化为抗性淀粉、多孔淀粉、缓慢消化淀粉、新脂肪替代物等更具特色和新用途的产品。
2.6.1缓慢消化淀粉
缓慢消化淀粉是一种可以被酶完全缓慢降解的淀粉。美国农业部南部研究中心研究开发的改进米淀粉新产品“Ricemic”,是以大米粉为原料,先分离蛋白质,再经加热和酶处理工艺加工成100%延缓消化、50%加快消化和50%延迟消化的改性米淀粉制品。这类改性米淀粉经临床应用证明,可有效改善糖负荷,将成为一种糖尿病患者的新食品。这种产品的另一种用途是作为运动员,尤其是马拉松等长跑运动员的碳水化合物补充剂,因为这种缓慢消化的淀粉能够使运动员在运动过程中有一个稳定特久的能量释放来保持耐力。
2.6.2淀粉基脂肪替代物
大米淀粉制取脂肪替代物技术,是应用生物技术等把米淀粉转化为无油脂肪的高新技术。新脂肪替代物十分适合加工酸奶和部分替代奶油的乳制品,它具有奶油的外观及口感,通过不同含量的调配,可加工成供人造奶油生产的加氢油脂。如世界上最大的米淀粉生产商－－－比利时A&BIngredient公司已将改性米淀粉正式用于无奶油奶酪、低脂肪冰激淋、无脂肪人造奶油、沙司和凉拌菜调味料的生产,取得了可观的经济收益。据资料报道,大米淀粉是脂肪模拟品的良好原料。因为它不会像脂肪酸酯那样因摄入过多而引起腹泻和腹部绞痛等副作用,影响机体吸收某些脂溶性的维生素和营养素;也不会像蛋白质为基质的脂肪模拟品使某些人群产生过敏反应。大米淀粉采用淀粉酶水解制备的低DE值麦芽糊精可以作为脂肪替代品在食品中广泛应用,王俊芳等就曾研究过大米酶解制备麦芽糊精在蛋糕中应用。同样,经过超微粉碎后,大米淀粉也可以制备脂肪替代物。
2.6.3抗性淀粉
抗性淀粉的开发,是淀粉研究领域的崭新课题。这是一类特殊的淀粉,不能被胰淀粉酶酶解,因而不能被小肠消化吸收参加新陈代谢,但是能进入结肠,从而被其中的微生物群发酵利用。美国路易斯安那州南方研究所已经发明了一种以大米为基质的抗性淀粉产品,适合于肥胖和糖尿病患者。它不像一般纤维成分会吸收大量水分,当添加于低水分产品时不影响其口感,也不改变食物风味,可作为低热量的食物添加剂。进入结肠后可促进有益细菌的增殖,改善结肠菌落结构,对治疗肠道类疾病有特殊功效。应用抗性淀粉作为食物原、配料时,除提供多种健康功能外,且可作为低热量的食物添加剂,而且研究表明:添加颗粒抗性淀粉的食品比添加传统纤维的食品具有更好的外观、质地和口感,颗粒抗性淀粉可以改善一些食品的膨胀性和脆性。
2.6.4多孔淀粉(微孔淀粉)多孔淀粉是将天然淀粉经过酶解处理后,形成的一种蜂窝状多孔性淀粉载体。由于其表面具有很多伸向淀粉粒中心的小孔,淀粉颗粒中心是中空的,因而具有良好的吸附性能,可用作功能性物质的吸附载体,广泛应用于医药、化工和食品等行业。大米淀粉颗粒小,比表面积大,因此所制备的产品比其他种类淀粉的具有更强的吸附力。多孔淀粉吸附的目的物质主要有:!在空气中易氧化、分解和光敏性物质,如DHA、EPA、维生素E、维生素A、胡萝卜素、番茄红素、色素;"需要缓慢释放的物质,如药品、农药、香料、甜味剂(天冬甜素)、酸味剂、香辛料、酶、调味料;需要粉末化的油脂或脂溶性的物质需要高倍率均质稀释的物质或需要均质混合的密度大的物质,如药品、色素、胱氨酸、农药有不良气味(苦、臭味)的物质。迄今,多孔淀粉的研究只有不到l0年的时间。有关多孔淀粉的理论和应用研究正在深入进行。多孔淀粉的应用除了日本有少数产品以外,其它的基本上还处于研究阶段。利用多孔淀粉吸附各种物质后的保护作用以及延缓释放性能,分别以口香糖用咖啡香精、尿素、杀虫剂、双歧杆菌、维生素A为目的物,再添加到各种食品中,可以制成各种功能性食品,如婴幼儿食品、老年食品及其它的特殊人群食品。
总之,由于大米淀粉具有自身独特的物理化学性质,人们对它的研究将是方兴未艾,必定会摸索出一套工艺流程简单、生产成本低廉、产品纯度高的制备方法,同时由于产品纯度的提高必将会给其应用带来更加广阔的前景。
【参考文献】
[1]MarshallWG,WordsworthJI.Ricescienceandtechnology[M].NewYork:MarceDekker.Inc.,1994,237-259.[2]于泓鹏,高群玉,曾庆孝.大米淀粉制备及其综合利用研究 进展[J].粮食与油脂,2004,(4):14-16.[3]邓宇.淀粉化学品及其应用[M].北京:化学工业出版社, 2002.[4]张力田.淀粉糖[M].北京:中国轻工业出版社,1998.[5]王领军,王立,姚惠源,等.大米淀粉的性质、生产及应用[J].粮食与饲料工业,2004,(11):22-25.[6]王立,姚惠源.大米淀粉生产、性质及其应用[J].粮食与油 脂,2004,(7):4-7.[7]HengDY.Rice-basedingredientsincerealsandsnacks[J].CerealFoodWorld,1995,(40):538-541.[8]AlexanderRJ.Fatreplacersbasedonstarch[J].CerealFoodWorld,1995,(40):366-370.[9]李福谦,唐书泽,李爱萍,等.碱消化法提纯大米淀粉的研究 [J].食品与发酵工业,2005,31(7):55-58.[10]方奇林,丁霄霖.碱法分离大米蛋白质和淀粉的工业研究 [J].粮食与饲料工业,2004,(12):22-24.[11]易翠平,姚惠源.高纯度大米蛋白和淀粉的分离提取[J].食 品与机械,2004,20,(6):18-21.[12]YamamotoK,SumieS,ToshioO.Propertiesofricestarch preparedbyalkalimethodwithvariousconditions[J].Den-punKagaku,1973,(20):99-102.[13]JulianoB.O.Starchchemistryandtechnology[M].NewYork: AcademicPressInc.,1984,507-524.[14]LumdubwongN,SeibP.A.Ricestarchisolationbyalkaline proteasedigestionofwet-milledriceflour[J].JournalofCe-realScience,2000,(31):63-74.[15]SchochT.J.StarchChemistryandTechnology[M]Vo1.2.New
--物理化学论文
院系： 应用理学系
专业： 应用化学
班级： B1301班
姓名： 张亭
学号： 1309341032
第五篇：淀粉聚丙烯复合材料研究要点
淀粉/聚丙烯复合材料研究
随着“白色污染”的日趋严重及人们环保意识的不断提高,可生物降解的环境友好材料越来越受到人们青睐,淀粉(ST)由于其广泛的来源,低廉的价格被认为是最具发展前景的生物降解材料之一,使得ST改性聚丙烯(PP)的研究也备受关注。由于ST与PP相容性差,严重阻碍了PP/ST复合材料的发展与应用,为了开发出低成本、性能优良的PP生物降解塑料,迫切需要找出一条简便易行制备环境友好材料的方法。为此,本论文开展了这方面的研究,主要内容如下:首先,对ST进行改性,采用双螺杆挤出机共混挤出,制备了PP/ST复合材料,并对材料的性能进行表征。测试结果表明采用物理法改性ST对PP/ST体系强度与韧性都有一定改善,当改性剂(硅烷偶联剂、单甘酯)用量大于1.0wt.%时效果较明显,硅烷偶联剂(KH550、KH570)、单甘酯(GMS)处理ST,体系拉伸强度分别提高了19%、22%和12.8%,缺口冲击强度分别提高了21%、26%、16%;复合材料断面SEM照片表明两相相容性得到一定程度提高,ST在PP基体中的分散性得到改善;复合材料TGA曲线发现材料热稳定性稍微有所提高。采用化学方法改性的ST对PP/ST复合材料强度与韧性都有较大提高,氧化、醋酸酯化、氧化酯化双变性改性ST,复合材料拉伸强度分别提高了约25%、20.5%、26%,冲击强度分别提高了26.4%、30%、24.6%;TGA表明,材料起始分解温度降低。其次,以过氧化二异丙苯(DCP)为引发剂,马来酸酐(MAH)、甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)为接枝单体,苯乙烯(St)为接枝共单体,对PP进行了熔融接枝改性。利用静态水接触角、单体接枝率、衰减全反射傅立叶变换红外光谱法(ATR-FTIR)对接枝PP进行分析表征。研究结果表明,添加极性单体可有效降低制品表面水接触角;共单体St的加入降低了水接触角和提高了单体接枝率。当DCP、GMA和St用量分别为0.3wt.%、6.0wt.%和3.0wt.%时,制的接枝PP(PP-g-(GMA-co-St))的单体接枝率最高为3.24%,比单独使用3.0wt.%GMA时提高了约2.5%。最后,我们采用接枝PP(PP-g-(GMA-co-St))作为PP/ST体系的相容剂,考察接枝PP对PP/ST复合材料性能的影响。实验结果表明,接枝PP的加入比未加相容剂体系力学性能和热稳定性能有了明显的提高,当接枝PP的加入量为15wt.%时,复合材料的拉伸强度提高了50%,缺口冲击强度提高了约70%。SEM分析结果表明,接枝PP的加入提高了体系两相的相容性,ST和PP之间已经没有了明显的相界面,基本上形成了均一体系。同时,我们也研究了在引发剂DCP存在下,使用GMA/St作为PP/ST体系的相容剂,通过双螺杆挤出“一步法”接枝就地增容,实现了ST的热塑化及ST与PP的复合,并对复合材料性能进行了表征。实验结果发现GMA/St“一步法”就地增容PP/ST与加入接枝PP相容剂具有相似的效果,当GMA含量为2.0wt.%时拉伸强度为33.54 MPa,缺口冲击强度为5.08 KJ/m2,分别比不加相容剂体系提高了约50%和79%。“一步法”挤出简化了工序,节约了人力和时间成本。
【关键词相关文档搜索】： 材料学;淀粉;聚丙烯;熔融接枝;复合材料;性能
【作者相关信息搜索】： 湖南大学;材料学;陈宪宏;杨华军;
点击咨询 