热塑性木薯淀粉回生过程的结构与性能研究.pdf

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1、第45卷第10期化工技术与开发Vol.45No.102016年10月Technology&DevelopmentofChemicalIndustryOct.2016研究与开发热塑性木薯淀粉回生过程的结构与性能研究范丽兰，刘钰馨，莫羡忠，李建鸣，李雨露，汤立洁（广西师范学院化学与材料科学学院，广西南宁530001）摘　要：以木薯淀粉为原料、甘油为增塑剂，通过转矩流变仪熔融共混制备热塑性木薯淀粉，利用差示扫描量热法（DSC）、偏光显微镜（PLM）、傅立叶红外（FTIR）、X射线衍射（XRD）和热重分析（TG）研究热塑性木薯淀粉材料在回生过程中的结构

2、与性能变化。结果表明，随着回生时间的增加，热塑性木薯淀粉材料的回生焓先增大后减小，当回生时间为7d时达最高；木薯淀粉球晶出现且球晶的数目最多，偏光十字最规整，回生达最大程度。FTIR分析发现，当回生作用占主导地位，氢键作用力减弱，红外吸收峰发生蓝移；当回生时间进一步增加，淀粉降解作用占主导地位，氢键作用力增强，红外吸收峰发生红移。热塑性木薯淀粉回生过程中，晶型从（A+V）型转变成V型，通过TOPAS计算木薯淀粉结晶度最大达40.44%。甘油中的羟基与淀粉形成氢键，削弱淀粉分子间氢键的强作用力，使淀粉材料的热稳定性下降。关键词：木薯淀粉；回生过程

3、；结构；性能中图分类号：TS235.2文献标识码：A文章编号：1671-9905(2016)10-0001-05淀粉的回生是糊化后的淀粉在一定时间内出现淀粉薄膜，利用差示扫描量热法（DSC）、傅里叶变换[1]凝胶、变硬等现象，其本质是直链淀粉分子与支链红外光谱法（FTIR）、偏光显微镜（PLM）、X射线衍淀粉分子趋于平行排列，彼此以氢键结合，从无序到射（XRD）及热重分析（TG）等表征手段，探讨热塑有序的重结晶过程。淀粉的回生过程分为短期回生性木薯淀粉在不同回生时间下其结构和性能的变化[2]和长期回生，短期回生一般发生在淀粉糊化后的规律。较短时

4、间内，主要是直链淀粉分子的回生，长期回生1　实验部分则是指支链淀粉分子的重结晶，需较长时间。有研究发现，支链淀粉的含量以及直链淀粉的平均链长1.1　原料[3]度对淀粉回生时的性能及结构有很大影响。淀粉木薯原淀粉[食用级，含水率11%~15%（质量[4]的应用领域及范围与回生性能密切相关。Seligra分数）]，甘油（分析纯）。用柠檬酸作为交联剂在75℃下制备出抗回生的可1.2　仪器设备生物降解的淀粉-甘油薄膜，至少在45d内该材料处于非晶状态。淀粉以其丰富、可完全生物降解等RM-200A转矩流变仪，XLB25-D平板硫化机，优异特点备受研究学者

5、的青睐，在替代传统塑料方TAQ20差示扫描量热仪（DSC），AVATAR360傅里面已有大量研究。但是淀粉自身不具可塑性，大大叶红外光谱分析仪（FTIR），59XC-PC偏光显微镜，限制了淀粉的应用推广。甘油的渗透性较好，与淀D8AdvanceX射线衍射仪（XRD），Discovery型热重粉形成氢键的能力强，是目前淀粉基降解材料中应分析（TG）。用最广泛的增塑剂。对淀粉的回生行为进行深入研1.3　试样的制备究，不仅可以完善其回生机理，而且有利于我国丰富将木薯淀粉与甘油按质量比100∶40称量好的淀粉资源的充分利用，拓宽其应用范围。原料120g

6、，经高速混合器混合均匀后，装入袋中本研究利用转矩流变仪与平板硫化机制备木薯密封24h。将共混物经过转矩流变仪混合塑化，基金项目：广西自然科学基金项目（2014GXNSFBA118248）通讯联系人：刘钰馨（1979-），女，博士，副教授，硕士生导师，主要从事天然高分子材料研究收稿日期：2016-08-012化工技术与开发第45卷转矩流变仪一、二、三区温度均设为140℃，转速是由于木薯淀粉的支链淀粉分子与直链淀粉分子-1是45r·min，密炼时间8min。采用平板硫化机将比率高达80∶20，支链上的结晶会促进淀粉分子的混合塑化好的物料压成薄膜。设

7、定温度170℃，压活动。随着时间增长，支链淀粉分子发生重结晶，膜时间：预热10min，热压10min，冷压20min，压强改变淀粉的结晶结构，从而使熔融峰温度由4d的15MPa。137.71℃降至132.14℃。回生21d时的熔融峰温度1.4　性能的测试为125.57℃，此时的温度降低是由于淀粉的降解作用使结构中的短支链增多，进而降低熔融峰温度。DSC测试：取样量约5mg，用坩埚密封装好，以-110℃·min的升温速率升温至180℃，以氮气作-1为吹扫气和保护气，气流量为10mL·min。糊化7h21d完成后取出在室温下放置7h、4d、7d、1

8、9d后重新以-110℃·min的升温速率升温至180℃，纪录该过程4d的数据和曲线。吸热FTIR测试：取一小片薄膜与溴化钾压片，采用-1红外光谱分析仪