机械活化醋酸酯淀粉的制备及其生物降解塑料膜性能.pdf

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1、第27卷第5期2982011年5月农业工程学报TransactionsoftheCSAE、，r01．27No．5May．2011机械活化醋酸酯淀粉的制备及其生物降解塑料膜性能陈渊1，黄祖强2"N谢祖芳1，朱万仁1，伍念荣1(1．玉林师范学院化学与生物系，玉林537000：2．广西大学化学化工学院，南宁530004)摘要：为了有效提高淀粉基生物降解塑料的性能，本试验对机械活化1．0h的玉米淀粉(MAS)进行酯化改性，制备了机械活化醋酸酯淀粉(MASA)及机械活化醋酸酯淀粉／聚乙烯醇的牛物降解塑料膜(MAs舯vA)，用傅立叶红外光谱仪(FTIR)、差示扫描量热仪(DSC

2、)、扫描电镜(SEM)分别对MASA的结构、热稳定性、形貌等进行测试和表征，并与原醋酸酯淀粉／聚乙烯醇生物降解靼料膜(S脚、，A)对比研究了塑料膜的力学性能和生物降解性能。结果表明，机械活化淀粉经酯化改性后，结构和形貌都有很大的改变，热性能提高；MASA／PVA塑料膜的性能均比SA／PVA好，以机械活化醋酸酯淀粉(DS=0．1)为原料制备的MASA／PVA塑料膜浸水前的拉伸强度为3．56MPa，断裂伸长率146．22％，24h吸水率为134．79％，抗热水性能好，在20d内该塑料膜土埋生物降解率为45．90％。机械活化预处理有效改善了生物降解塑料膜的性能。关键词：淀

3、粉，降解，结构表征，机械活化，取代度，生物降解塑料膜doi：10．3969／j．issn．1002—6819．2011．05．053中图分类号：TQ321文献标志码：A文章编号：1002—6819(2011)一05一0298-07陈渊，黄祖强，谢祖芳，等．机械活化醋酸酯淀粉的制备及其生物降解塑料膜性能Ed]．农业工程学报，2011，27(5)：298—304．ChcnYuan，HuangZuqiang，XieZufang，eta1．Preparationofmechanicalactivatedstarchacetateandperformanceresearcho

4、fthebiodegradableplasticfilms[J]．TransactionsoftheCSAE，201l，27(5)：298--304．(inChinesewithEnglishabs廿ac00引言淀粉基生物降解塑料是极具发展潜力的新型牛物降解塑料，其中以醋酸酯淀粉为基体制备热塑性塑料的研究已有众多报道【lo】。醋酸酯淀粉因酯基的引入，削弱了淀粉大分子中羟基的缔合，起到了“内增塑”的作用，使醋酸酯淀粉的成膜性提高【4】，改善了原淀粉耐水性差及加工耐热性差的不足。但降解塑料仍然存在土壤降解性、耐水性差以及淀粉与聚乙烯醇类聚合物不能相容共混的问题。虽然吴俊

5、p】等学者用微细化预处理工艺提高了淀粉基热塑料性生物降解塑料片材的耐水性和力学性能，但该法主要是以乙醇等有机溶剂为球磨液进行湿式球磨，研磨时间较长。机械活化(Mechanicalactivation)是指固体颗粒物质在摩擦、碰撞、冲击、剪切等机械力作用下，使晶体结构及物化性能发生改变，使部分机械能转变成物质的内能，从而引起固体的化学活性增1jrlt61。经前期的研究发现，机械活化预处理淀粉可以使玉米淀粉的结晶结构受到破坏，理化性质发生改变【7岱】，对淀粉的醋酸酯化反应有显著的强化作用【9。10】，明显改善了醋酸酯淀粉的收稿日期：2010-07．16修订日期：201l

6、-04．13基金项目：广西自然科学基金(0640006)：(200708LXl39)理化特性⋯】，该法工艺简单、无污染、操作方便。在此基础上，本试验将机械活化预处理技术引入生物降解塑料领域中。先采用机械活化1．0h的玉米淀粉(以下简称机械活化淀粉，mechanicalactivatedstarch，MAS)为原料，以醋酸酐为醋化剂，甲烷磺酸为催化剂，制备醋酸酯淀粉(以下简称机械活化醋酸酯淀粉，mechanicalactivatedstarchacetate，MASA)，用傅立叶红外光谱仪(FTIR)、差示扫描量热仪(DSC)、扫描电镜(SEM)分别对醋酸酯淀粉的结构

7、、热稳定性、形貌等进行测试和表征，分析不同取代度对淀粉的微观结构和热性能的影响。然后以醋酸酯淀粉作为基体，聚乙烯醇(PVA)作为增强剂，甘油和水作为增颦剂，乙二醛作为交联剂，制备机械活化醋酸酯淀粉／聚乙烯醇生物降解塑料塑料膜(MASA／PVA)，研究塑料膜的力学性能、耐水性、土壤降解性和抗热水性等，用扫描电镜对膜的生物降解性进行表征。并在相同条件下与原淀粉制备的醋酸酯淀粉(以下简称原醋酸酯淀粉，starchacetate，SA)／聚乙烯醇生物降解颦料膜(SA／PVA)相比较，探讨机械活化预处理对生物降解塑料膜性能的影响规律，期望为生物全降解淀粉塑料的生产加工提供