论文部分内容阅读
近些年,环境问题愈发受到关注。尤其传统塑料带来的环境污染和能源危机问题,使得有关天然高分子材料的研究越发受到人们的重视。其中,淀粉被认为是最有潜力的取代传统塑料的天然可降解高分子之一。然而,纯的淀粉材料具有热塑性差、抗拉强度低、耐水性差等缺点,这些缺点都极大的限制了它更广泛的应用和发展。共混法是一种可以弥补单一淀粉材料性能缺陷的常见方法。淀粉、聚乙烯醇(PVA)及硅酸盐粘土是常见的三组分体系。多组分材料的性能除受各组分本身性能的影响,还受组分之间的相容性以及纳米材料在体系间的分散性的影响。为了提高纳米硅酸盐粘土(LRD)在复合膜基体中的分散性,同时增强淀粉本身的性能并提高淀粉、聚乙烯醇(PVA)以及LRD三者之间的相容性,进一步提升复合膜的性能。本文采用α-淀粉酶、普鲁兰酶以及过氧化氢对淀粉进行改性,制备改性淀粉-PVA-LRD纳米复合膜并研究其结构及性能的研究。本实验采用流延法制备淀粉-PVA-LRD纳米复合膜,并采用电子拉伸仪、差示扫描量热法(DSC)、红外光谱(FTIR)、X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)研究不同酶添加量以及氧化程度对于纳米复合膜的结构以及力学性能、水蒸气透过性能(WVP)的影响。主要研究结果如下:(1)玉米淀粉采用α-淀粉酶进行酶解改性,伴随着酶添加量的增大,水解度随之上升,淀粉糊的粘度、分子量降低。淀粉经α-淀粉酶改性后制备淀粉-PVA-LRD纳米复合膜。改性后纳米复合膜各组分之间的相容性得到提高,纳米复合膜的抗拉强度下降,断裂伸长率和水蒸气透过率均增大。纳米复合膜表面更加光滑、质地均匀。(2)玉米淀粉经普鲁兰酶改性后,淀粉糊的粘度以及淀粉的分子量有所降低。淀粉的直链淀粉含量显著升高。改性淀粉-PVA-LRD纳米复合膜的抗拉强度增大,断裂伸长率降低,水蒸气透过率增大。直链淀粉含量的增加导致结晶度增大,淀粉、PVA、LRD三者的相容性下降。复合膜表面相分离现象明显、均匀性变差。(3)在普鲁兰酶改性淀粉的基础上,对水解后的淀粉进行H202氧化,得到不同氧化程度的氧化淀粉。经红外光谱实验观察到羧基的引入,淀粉氧化成功。由氧化改性后的淀粉制备淀粉-PVA-LRD纳米复合膜。随着氧化淀粉氧化程度的加大,氧化改性后纳米复合膜的抗拉强度进一步增强,然而断裂伸长率降低、水蒸汽透过率增大、复合膜的韧性得到增强。