淀粉基完全生物降解材料的开发是缓解当今世界生态环境脆弱及资源短缺等问题的重要途径,因此,已成为世界关注的热点和紧迫任务。然而由于天然淀粉分子中含有大量的羟基,具有较强的亲水性,使得淀粉材料的耐湿性能差,遇水力学性能大大降低。防水性和湿强度差已成为制约淀粉基生物降解材料在许多领域中应用的主要问题。本文采用丙酸酯化和乳酸接枝共聚的方法在亲水性天然高分子化合物淀粉分子链上引入疏水性的脂肪族酯链,以此来改善淀粉材料的疏水性和力学性能,对淀粉基生物降解材料的发展和应用具有重要的科学意义和实用价值。 本论文通过系统研究了影响淀粉与丙酸酯化和乳酸接枝共聚物的反应因素以及影响规律,通过控制不同的反应程度,可以获得不同脂肪族酯链的疏水性淀粉。并利用现代分析方法对改性产物的结构和性能进行了表征,研究结果显示,淀粉分别经丙酸酯化、乳酸接枝共聚后,淀粉的颗粒呈现不同程度的表面粗糙、凹凸和不规则现象。高反应程度的改性淀粉已经完全失去淀粉原有颗粒形貌,淀粉颗粒已经破碎。红外光谱分析显示,丙酸酯化和乳酸接枝共聚淀粉的分子链中引入了丙酸酯和聚丙交酯链,随着反应程度的提高,红外光谱中上述特征吸收峰不断增强。通过偏光显微技术发现,淀粉颗粒分别经丙酸酯化和乳酸接枝共聚后,淀粉颗粒的偏光十字消失,表明淀粉在改性后原有的结晶结构已完全消失。 通过对不同反应程度的丙酸酯化和乳酸接枝共聚淀粉在不同溶剂中的溶解程度的考察,采用流延法成膜的方法,以丙酸酯淀粉及丙酸酯化和乳酸接枝共聚复合改性淀粉酯作为成膜基本材料,以丙酮及三氯甲烷为溶剂,制备出结构均一、性能较好的系列疏水性淀粉薄膜。 通过对改性淀粉薄膜的表面接触角的考察,探讨了改性对淀粉薄膜疏水性能的影响。研究表明,丙酸酯淀粉薄膜比原淀粉薄膜接触角提高了45°以上；并随着取代度的提高,其静态接触角逐渐增大。原淀粉薄膜的动态接触角在5s内由21.56°变为0°,表现为强烈的亲水性；而改性淀粉酯薄膜的动态接触角在50°左右达到平衡,大大提高了原淀粉薄膜的疏水性能。丙酸酯淀粉薄膜取代度越高,接触角增大；复合改性淀粉酯薄膜随着分子取代度的增大,接触角减小。随着淀粉中链支比的增大,其改性淀粉薄膜的疏水性能越高。成膜温度与增塑剂的添加量不同可导致表面组成不均,会增大接触角的波动幅度。在成膜温度为35℃,增塑剂为20％时,改性淀粉薄膜的疏水性达到最优。 采用拉伸试验机和动态热机械性能分析仪对改性淀粉薄膜的力学性能进行了考察。研究表明,丙酸酯淀粉薄膜与原淀粉薄膜相比,抗拉强度提高了100％以上,断裂伸长率提高了50％以上。而同等条件下复合改性淀粉酯薄膜与原淀粉薄膜相比,抗拉强度提高了150％以上,断裂伸长率提高了100％以上。其相转变温度Tg由30℃提高到50℃以上,表明改性淀粉薄膜表现出较高的耐热稳定性,并保持较好力学性能。丙酸酯淀粉薄膜随取代度越高,拉伸性能越好,断裂伸长率增大,Tg也逐渐增大；复合改性淀粉酯薄膜随分子取代度的增大,断裂伸长率随之增大,但拉伸强度和Tg先增大后降低。通过适度的丙酸酯化和乳酸接枝共聚改性可以显著提高材料的力学性能。 通过在淀粉分子链上引入脂肪族酯链,以此改善了淀粉材料的疏水性能和力学性能,这些研究结果将为今后进一步开展淀粉基生物降解材料的改性研究奠定基础,不断拓宽淀粉基材料的应用领域。