淀粉基生物材料共混物的研究進展

姚世龍

【摘 ?要】本文以淀粉為研究對象，討論了淀粉的共混改性方法，主要是淀粉與生物膠共混以及與可生物降解聚合物的共混。并分析了具體的改性工藝和實驗參數(shù)。

【關鍵詞】淀粉;生物材料;共混

淀粉價格便宜、原料豐富、具有可再生性，是一種具有前景的生物可降解材料。但是淀粉乳化性差、不耐水、極性強、難加工等缺陷限制了其作為塑料的應用。因此，為了拓寬淀粉的應用，需要對淀粉進行改性加工。淀粉的改性方法很多，包括酯化、交聯(lián)、醚化、氧化、增塑等。而與其他生物基聚合物共混是改善淀粉性能又保持產物降解性能的有效方法之一。

1.與生物膠共混

Arvanitoyannis等[1]制備了塑化淀粉/明膠復合膜，研究發(fā)現(xiàn)該薄膜抗拉強度提高，氣體透過率降低，拉伸強度降低，斷裂伸長率提高。黃原膠是淀粉細菌發(fā)酵得到的一種多糖，具有水溶性和耐酸堿性。Shalviri等[2]制備了淀粉黃原膠交聯(lián)聚合物，該聚合物具有選擇滲透性，可用于藥物控釋的成膜材料。從海洋藻類中提取的一種植物膠—卡拉膠，分散性好、無毒、易成膜。杜伏玲等[3]制備了淀粉/卡拉膠共混膜，該膜耐水性良好，力學性能優(yōu)異，可用于食品包裝和藥物包裝。陳從貴等[4]用魔芋膠、卡拉膠和熱塑性淀粉進行凝膠化處理，制備了可食性淀粉基包裝紙，其可折疊60次以上。

2.與生物可降解聚合物共混

加入機械性能優(yōu)異的生物可降解聚合物與淀粉共混，可以提高淀粉基共混物的力學性能、耐水和耐熱性能等。Mittal等[5]制備了聚乳酸（PLA）、熱塑性淀粉（TPS）、聚己內酯（PCL）的二元和三元共混物，研究發(fā)現(xiàn)二元共混物中PLA與TPS不相容，三元共混物中TPS存在與PCL相中，在PLA相中的分散良好。Krishnan等[6]制備了TPS/PLA共混物，研究發(fā)現(xiàn)增塑劑可以改善PLA與TPS的界面粘附性，提高共混物的抗沖擊性能。潘宏偉等[7]通過用馬來酸酐（MA）增塑，制備了聚（對苯二甲酸-CO-己二酸丁二醇酯）（PBAT）/MTPS共混物，研究表明MA的加入導致TPS與PBAT發(fā)生酯交換，改善共混物的相形態(tài)，提高拉伸強度。Lendvai等[8]制備了TPS/PBAT/有機改性蒙脫土復合材料，發(fā)現(xiàn)蒙脫土分散在TPS相中，提高了復合材料的斷裂伸長率。Li等[9]通過多功能環(huán)氧基共聚物的擴鏈作用，使PLA枝化，進而提高了PLA/TPS共混物的延展性。張臣等[10]以PLA、環(huán)氧擴鏈劑（REC）、MA功能化熱塑性淀粉（MTPS）為原料制備了PLA/MTPS/REC共混物，研究發(fā)現(xiàn)REC可以與PLA和MTPS同時反應，進而提高MTPS和PLA的相容性。Kim等[11]利用聚己內酯（PCL）與甲基丙烯酸縮水甘油酯（GMA）的酯交換反應先制備了PCL-g-GMA，并以此為原料與淀粉共混。淀粉的羥基誘導GMA的環(huán)氧基團開環(huán)，與PCL形成醚鍵。張龍彬等[12]通過二異氰酸酯封端的聚己內酯與淀粉共混并發(fā)生加成反應，制備出淀粉-g-PCL，之后加入到PCL/淀粉中充當相容劑，進而提高PCL與淀粉的相容性。Choi等[13]研究了以SGCL為PCL/淀粉共混物的相容劑時共混物的結構與性能。結果表明共混物的斷裂伸長率顯著提高，但拉伸強度和拉伸模量降低。

3.總結

淀粉是最有發(fā)展前景的可再生可降解高分子材料。淀粉的共混改性是提高淀粉作為包裝材料的性能的重要改性方法。未來我們會探索更多的淀粉共混體系，以克服淀粉性能的不足，開發(fā)淀粉新的性能，促進其廣泛應用。

參考文獻：

[1]Arvanitoyannis I，Psomiadou E，Nakayama A. Food Chemistry，1997，60（4）：593-604.

[2]Shalviri A，Liu Q，Abdekhodaie MJ. Carbohydrate Polymers，2010，79（4）：898-907.

[3]杜伏玲，鄭敦勝，阮繼良. 包裝工程，2008（08）：27-28+44.

[4]陳從貴，張莉，方紅美. 食品科學，2004（4）：98-102.

[5]Mittal V，Akhtar T，Luckachan G. Colloid and Polymer Science，2015，293（2）：573-585.

[6]Krishnan S，Mohanty S，Nayak S. J Polym Mater，2017，34（3）：525-538.

[7]潘宏偉，郎賢忠，趙巖. 高分子材料科學與工程，2016（10）：132-137.

[8]Lendvai L，Apostolov A，Karger-Kocsis J. Carbohydrate Polymers，2017，173：566-572.

[9]Li H，Huneault M. Journal of Applied Polymer Science，2011，122（1）：134-141.

[10]張臣，陸沖，程樹軍. 材料科學與工程學報，2017，35（4）：587-591.

[11]Kim C，Jung K，Kim S. ?Journal of Polymers & the Environment，2004，12（3）：179-187.

[12]張龍彬，朱光明. 化工新型材料，2005，33（6）：30-32

[13]Choi E，Kim C，Park K. Journal of Polymer Science Part B Polymer Physics，1999，37（17）：2430-2438.