淀粉和聚合物复合生物降解塑料

淀粉和聚合物复合生物降解塑料

        研究人员将淀粉和PLA共混物做为可生物降解的复合基体材料，复合材料中糊化淀粉的出现造成材料的吸水性提升。利用氧化石墨烯（GO）做为增强剂可以改进PLA/淀粉复合材料的力学特性。首先用三甲基氯化铵将天然淀粉阳离子化改性，随后利用静电力带正电的阳离子淀粉被带负电的GO包覆，使淀粉表面由亲水性转变为疏水性。因为PLA与淀粉相互间的亲疏水性类似，使复合材料可以有效的地分散化而且界面结合较强。GO包覆淀粉增强的PLA复合材料比纯PLA具备更好的拉伸强度。因为淀粉具备很好的亲水性而PLA具备高疏水性，使两者较难分散化共混。研究人员以热塑性淀粉和PLA为原材料，利用压缩成型，在聚乳酸层中加入肉桂醛制取双层膜。研究发现与纯淀粉膜相比，低PLA加入量（膜厚的1/3上下）的双层膜的拉伸特性和水蒸气阻隔特性获得较大改进，膜保持高透明度，氧气透过率低。肉桂醛的加入使薄膜变薄，可维持良好的阻隔特性，但力学特性下降。

利用挤出吹塑的方式 制取组合成为78%木薯淀粉和22%PLA的可降解塑料，TPS/PLA复合可降解塑料在分子组合成和表面结构上的改变表现为崩裂、破碎和矿化3个阶段。破碎可能是因为非生物降解原因（溫度上升）促使引发水解过程，并更进一步生物降解为单体。在聚乳酸转变乳酸或乙醇酸的过程中，利用C==O的振动来证明材料的降解，仔细观察微生物的作用造成的气孔来观察材料表面的改变。TPS/PLA复合可降解塑料在32天的生物降解率可做到65%。将具备疏水性的PLA与淀粉复合制取生物降解材料，可以有效的改进淀粉基可降解塑料阻水性差的缺陷。但两者较大的极性差别使其难于分散化造成均一稳定的共混体系，淀粉的加入量和产品的稳定性能受到限制。因而要对淀粉做好表面改性处理或是加入助剂材料，提升组分相互间的相容性和产品的稳定性能。二、淀粉和PVA生物降解塑料

PVA和淀粉全是亲水性高分子聚合物，两者水溶液可共混产生均质体系后制取淀粉/PVA降解塑料。这个是因为淀粉和PVA分子均富含很多的—OH基团，在淀粉和PVA分子内和分子间可产生相互作用力的氢键，进而大幅提高二种组分的相容性。将各种比例的淀粉/PVA与增塑剂（甲酰胺和尿素）共混，伴随淀粉成分的增多，共混物的断裂面展现粗糙的表面，表明复合物为韧性断裂。伴随淀粉的增多，平衡水吸收率减低；抗拉强度、断裂伸长率和杨氏模量减低。淀粉成分为50%时，共混膜的柔韧度仍较高，断裂伸长率超过1000%，抗拉强度为9MPa，好于普通的LDPE包装膜。

PVA溶液体系在成膜环节中产生相改变，可提升淀粉复合膜的特性。以淀粉/黏土为基体，应用挤出吹塑法制取淀粉/PVA/黏土纳米复合薄膜。伴随PVA成分的增多，淀粉/PVA/黏土膜的分子间相互作用力获得增强，复合膜的力学特性和阻隔特性明显提升，透氧性减低。淀粉/聚乙烯醇/黏土纳米复合膜可作为高阻隔食品包装材料。为改进淀粉/PVA复合膜的特性，可在复合材料中添加各种的增强剂。以塑化淀粉（PS）、PVA为原料制取生物降解纳米复合材料，添加纤维素纳米晶体（CNC）对复合材料进行特性改性，所制取的纳米复合材料体现出优良的力学特性和阻隔特性。添加CNC后，PS/PVA薄膜的溶解性、吸水性、水蒸气透过性和断裂伸长率减低；接触角、极限抗拉强度、玻璃化改变溫度（Tg）和熔点（Tm）均增多。因为淀粉和PVA均具备水溶性，两者复合制取的降解塑料体系相容性好，产品特性保持稳定，力学特性贴近甚至是好于普通的塑料。现在已经有许多企业将淀粉/PVA复合生物降解塑料完成工业生产，可是这类产品在储存、运送和应用的环节中需防止遇水，产品的疏水性还有待提高。

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