增塑剂对直链淀粉成膜性能的影响
摘要:本文在介绍增塑剂与淀粉分子间作用原理的基础上,综述了增塑剂对淀粉膜机械性能的影响以及淀粉膜的微观结构表征手段。
关键词:直链淀粉; 增塑剂; 卡拉胶; 力学性能; 红外光谱
19世纪石油化工行业发展以来,诞生了塑料这一重大发明。由于具有质量轻、强度高、性质稳定、成本低等优点,塑料得到了广泛的研究与应用,在人类生活中占有重要地位。但问题也随之而来,由于塑料制品难以降解,容易造成白色污染,自然环境遭到破坏,且石油原料日益短缺,这种种现象促使人们开始研究更加绿色环保的材料,以替代不易降解塑料的使用。目前应用较多的天然聚合物包装材料主要有脂质类,多糖类,蛋白类及复合类,而在自然界中,多糖类淀粉作为天然可降解高分子材料之一,拥有数量巨大,成本低,可循环再生,对环境无害等优点,且淀粉基材料相比其他材料有降解性更好等特点,引起人们广泛的关注与研究[1]。
1、改善淀粉基材料性能的原理
直链淀粉指淀粉中直链含量达50%以上的淀粉,由直链淀粉制成的淀粉膜相比普通淀粉膜具有更好的阻水性,更强的力学性能,极具发展潜力。因此,研究直链淀粉成膜的影响因素具有重要研究意义,能够助力直链淀粉膜应用的发展[1]。
然而,淀粉膜在机械性能上有着不可忽视的缺陷,由于淀粉分子链中存在的大量羟基,并通过氢键在空间形成的网状结构,导致淀粉膜材料的断裂伸长率低,质地脆,力学性能差。而针对这一点,可以通过添加增塑剂来改善薄膜的柔韧性。甘油,乙二醇,尿素以及山梨醇等作为常用的增塑剂,在天然聚合物包装材料上应用广泛[2]。
改善淀粉基材料机械性能的机理主要是通过断裂淀粉分子间原有的氢键,如添加增塑剂,是通过增塑剂中含有的特定基团,与淀粉中羟基形成新的作用力更强的氢键,以提高淀粉分子的活动能力,使淀粉具有可热塑加工性,也即生成热塑性淀粉(ThermoPlastic Starch,TPS)。常用增塑剂按基团可分为多元醇类和酰胺类等类别,前者如甘油、乙二醇、丙二醇、山梨醇等;后者有尿素、甲酰胺等。而热塑性淀粉是淀粉基复合材料的重要成分,具有优良的生物降解性能,是当前环保材料的研究热点[3]。
2、增塑剂对淀粉基材料性能的影响
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