近年来,不可降解塑料包装制品的大量使用导致的“白色污染”和“微塑料污染”现象,成为了威胁人类健康和社会发展不可忽视的世界性环境保护问题。开发性能优异的可降解材料,已成为当今包装领域的研究前沿和热点。淀粉由于其可再生、价格低廉以及可加工性高的特点,是目前潜力最大的可降解环保材料之一。同时由于淀粉材料的生物相容性和食源安全特性,使其在食品包装领域的应用更具潜力。但是在高湿环境或者水接触环境下,水分子与淀粉分子中的羟基结合导致淀粉分子链间氢键作用力下降,从而使淀粉材料的机械性能大幅下降甚至发生溶解,限制了淀粉材料的应用。本论文以淀粉膜材为对象,考察了目前国内外针对其阻隔性提升和疏水改性的研究现状,首先针对淀粉膜的水蒸气阻隔性能差的弱点,选取典型的片层材料（市售食品紫菜以及蒙脱土）,制备了具有优异的二维“微米-纳米阻隔”和“迷宫”效应的高阻隔性复合淀粉膜。随后基于改善淀粉膜表面的疏水性的目的,将环氧大豆油丙烯酸酯（AESO）疏水层通过偶联剂桥接在亲水淀粉基质上,成功增强了淀粉膜表面疏水性能。最后,在淀粉基材上成功构建了仿生荷叶特殊表面形貌,首次在淀粉膜表面实现超疏水。具体开展如下4个方面的研究:（1）基于曲折路径理论以及蛋白-淀粉分子间相互作用力,首次引入具备独特片层结构、富含蛋白、可食用的紫菜作为淀粉基质的增强剂和阻隔剂制备了可食用的高性能淀粉基薄膜。研究了复合体系的粘度、微观形态、界面相容性、机械性能和阻隔性能,阐明了加工、微观结构和性能之间的关系。研究发现,冷式机械共混时,紫菜片层提升了复合膜的阻隔性能,同时紫菜纤维可以分散施加在复合膜基体上的应力从而增强其机械性能;而在热作用辅助情况下,因紫菜释放的蛋白质与淀粉分子的分子间相互作用力而获得了更致密的复合材料,同时热作用使紫菜片层软化,使其与淀粉基质相容性提升,两相结合更为紧密,从而可以更有效地分散复合膜基体承受的应力,进一步提升复合体系的阻隔能力和机械性能。与纯淀粉膜相比,添加30%（w/w）紫菜的淀粉-蛋白-紫菜纤维复合膜的水蒸气透过率降低了29.5%,接触角提升了25.4%。由于增强剂紫菜和基质淀粉均为食物来源,因此该薄膜材料具有安全用于食品包装以及用作可食用薄膜的潜力。（2）基于微磁场对磁性材料的驱动力,将磁化处理后的层状填料蒙脱土（MMT@Fe3O4）在淀粉基质中进行磁诱导的定向排列,研发制备了一种新型的具有高阻隔性的淀粉基复合材料。改变层状填料复合体系中MMT@Fe3O4的浓度（0～5%）以及控制磁场的加载与否,使用流变分析仪、扫描电子显微镜、X射线衍射仪、小角X射线散射等现代分析手段研究了有无磁化修饰的蒙脱土（MMT）以及有无磁场诱导取向对蒙脱土的粒径分布、复合淀粉膜材中的蒙脱土取向、膜材聚集态结构和阻隔性能的影响。结果表明,对蒙脱土的磁化处理使蒙脱土层间距扩大,有助于淀粉分子链的渗入,形成更紧密的分子间作用力。负载磁性MMT@Fe3O4填料后,在微磁场的诱导下,层状填料MMT@Fe3O4成功定向排列在垂直水蒸气分子透过的方向,形成了更长的“迷宫型”气体扩散路径,添加量为5%（w/w）的磁性蒙脱土复合淀粉膜的水蒸气阻隔性能提升了56.7%。（3）根据偶联剂分子的双向交联特性,探究了偶联剂（3-氨丙基）三乙氧基硅烷（APTES）在亲水性淀粉与亲油性环氧大豆油的界面结合作用。重点研究了APTES在淀粉膜表层的渗透、水解以及吸附沉积规律,及其对疏水环氧大豆油丙烯酸子（AESO）分子层与淀粉分子层之间的双向桥接作用的之间的相关关系,以及其对淀粉膜宏观水敏感性的影响。首先,以APTES作为“分子桥”经小分子渗透以及自组装在淀粉膜表层及表面,其后将AESO疏水层紫外辐照交联于硅烷化的亲水性淀粉基材,成功获得稳定有效的防水淀粉膜。通过光电子能谱仪以及红外光谱仪确定了APTES在淀粉基材上的成功渗透沉积以及APTES浓度与其在淀粉表面的组装规律。研究表明,1.6%的APTES可均匀的沉积在淀粉分子表面,而超过1.6%浓度时,APTES会在淀粉表面发生自聚集。自组装在淀粉膜上的APTES分子与AESO发生迈克尔加成反应而增强淀粉与AESO之间的界面粘接力,提升淀粉膜的整体耐水能力。附着力和横切试验表明,经1.6%APTES处理后,界面粘结强度增加了4倍以上。经APTES和AESO涂层处理的淀粉膜在水中浸泡2 h以上后完好无损。双涂层处理后淀粉膜水蒸气透过率降低了60.4%,接触角提升了18.4%。（4）基于仿生荷叶理念,通过原位湿法球磨聚二甲基硅氧烷（PDMS）和蒙脱土首次制备出超疏水（接触角超过150°且滚动角小于10°）的淀粉基薄膜涂层。研究了湿法球磨时PDMS的辅助以及球磨时间对MMT剥离和MMT颗粒尺寸分布的调控效果,随后建立了PDMS/MMT比例、湿法球磨的时间、薄膜的表面粗糙度以及最终的表面湿润性之间的调节机制与相关关系。研究发现,PDMS辅助的湿法球磨对MMT具有有效的剥离作用,可以在更短的时间内获得更多的被剥离的MMT纳米片层。除此之外,PDMS还同时作为了疏水化学修饰MMT的改性剂以及MMT与淀粉基质之间的粘合剂。球磨时间以及PDMS与MMT的配比都对涂层有着至关重要的影响:球磨时间过短或者没有PDMS的辅助时,无法获得构建微纳尺度粗糙度所需的纳米级MMT;PDMS比例过高时,构建的微纳米表面形貌被过量的PDMS淹没。仅有球磨3 h和6 h后的样品3h/3-7和6h/3-7符合超疏水性标准。该改性后的淀粉膜对多种日常食用的流质食品显示出优异的抗黏附性能,具有较大的应用潜力。