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传统的石油基塑料在自然条件下很难降解,造成了非常严重的包装污染和生活垃圾问题,严重破坏了地球生态环境。在20世纪70年代,欧美、日本等发达国家最先提出了可降解塑料的概念,并开发了一系列可降解塑料制品,其中淀粉基全降解塑料是最主要的可降解塑料品种之一。但是淀粉基全降解塑料至今没有在国内外大规模推广使用,主要原因是其力学性能相对传统塑料较低,另外其较强的亲水性限制了应用范围。本研究选择了合适的淀粉和聚乙烯醇(PVA)为成膜基材,通过改变淀粉/PVA比例、优化造粒和吹膜工艺,制备了力学性能达到传统塑料的淀粉基纳米复合膜,并研究了力学性能提高的机理;在保持力学性能的前提下,后续的研究着重改善淀粉膜的阻水、阻气和亲水性能,并对淀粉膜性能的稳定性及应用性能进行了评价,为淀粉膜在生产和生活的推广应用提供重要的理论依据和技术支撑。主要研究结果如下:1.不同分子形态淀粉、PVA对淀粉膜的性能有明显影响。与低聚合度PVA相比,淀粉与高聚合度PVA形成的复合膜表面更为致密,界面亲合力更强,相容性更好。高粘度淀粉与高聚合度PVA共混制备的复合膜表面分布着未塑化的淀粉颗粒,充分塑化的淀粉有利于蒙脱土插层结构的形成;HP/24复合膜的综合性能最好,抗拉强度和断裂伸长率分别为7.84 MPa和184.0%,水蒸气渗透系数为3.18×10-10 g·m-1·s-1·Pa-1、接触角为66.1°、600 nm下的透光率为22.6%。2.纯淀粉膜表面存在纳米颗粒的团聚现象,形成了少量的纳米插层结构;加入PVA,纳米颗粒的团聚现象消失,复合膜呈现出明显的多层纳米结构,淀粉和PVA分子链插入到OMMT片层,增大了片层之间的间距并形成了有序规整的插层结构,实现了纳米粒子在复合膜基体中高度“插层型”均匀分散和纳米片层“砌砖式”分层排列,有利于提高复合膜的力学性能和阻隔性能。3.纯淀粉膜为均一连续的体系,只有淀粉的玻璃化转变温度,淀粉相为连续相;当PVA比例升高到30%时,出现淀粉和PVA的玻璃化转变温度,淀粉膜基体属于淀粉-PVA共连续相;当PVA比例升高到50%时,淀粉与PVA之间的玻璃化转变温度差值缩小,复合膜的界面附着力增强,两者的相容性提高,膜基体的连续相由淀粉相向PVA相转变,淀粉相转变为分散相,连续相的转变有利于提高复合膜的力学性能。4.复合膜的横向、纵向抗拉强度和断裂伸长率分别达到30.18 MPa、25.57 MPa和196.30%、224.40%,与纯淀粉膜相比,最大增加了28.0倍和1.2倍,达到GBT 4456-2008(包装用聚乙烯吹塑薄膜)中对PE-MD薄膜(10 MPa,150%)、PE-LD/PE-LLD薄膜(11 MPa,150%)力学性能的限定要求,复合膜的水蒸气渗透系数和氧气渗透系数分别降为1.92×10-10 g·m-1·s-1·Pa-1、4.11×10-16 cm2·s-1·Pa-1,阻隔性能大幅提高,且膜的表面形态发生截然不同的变化,更加平整和连续,没有任何独立域和裂纹出现。5.添加1%、2%的柠檬酸主要起增塑改性作用,添加更多的柠檬酸,将会导致淀粉分子的水解。硼酸能够与淀粉/PVA形成交联网络,降低复合膜的抗拉强度。柠檬酸、硼酸和淀粉/PVA体系发生反应,产生了疏水性基团(酯基),提高了复合膜的疏水性、阻水性和凝胶质量,降低了复合膜的溶胀度,接触角最大为91.58°,水蒸气渗透系数最低为0.87×10-10 g·m-1·s-1·Pa-1,溶胀度最低为4.97 cm-2。6.添加十二碳二元酸可显著改善淀粉/PVA复合膜的阻隔性能。添加6%的二元酸时,淀粉膜阻氧性能和疏水性能最好,氧气渗透系数为3.22×10-16 cm2·s-1·Pa-1,接触角为105°。添加12%的二元酸时,复合膜具有最佳的延展性,断裂伸长率为239.52%7.对淀粉/PVA/PLA三元复合膜增容改性能够有效改善其性能。对PLA增容改性,能够降低复合膜的结晶度,增强界面附着力,提高复合膜的阻隔性能和疏水性能,水接触角最大为104°,表现为疏水特性;淀粉/PVA/PLA复合膜的横向、纵向抗拉强度和断裂伸长率分别为13.82 MPa、12.04 MPa和150.2%、182.6%,淀粉/PVA/PLA/g-PLA复合膜的横向、纵向抗拉强度和断裂伸长率分别为21.6 MPa、19.4MPa和299.7%、327.7%,能够满足更多包装的需求。8.添加PVA可显著提高淀粉基复合膜的抗老化性能。在23°C,53%RH储存18个月后,PVA添加比例为30%以下的淀粉膜,其抗拉强度增加,断裂伸长率降低,水分含量降低,变得更加硬脆,出现明显回生结晶,老化现象严重;PVA添加比例为40%和50%的淀粉膜性能相对稳定。9.淀粉膜能够显著延长苹果的保质期,延缓花生、核桃高油食品的氧化变质。淀粉膜包装苹果可以减少因苹果蒸腾作用在密封包装内水珠形成、细菌滋生繁殖的概率,延长苹果的货架期。淀粉膜包装花生、核桃,可以有效阻隔外界氧气进入包装内部,抑制过氧化值和酸价的升高,延缓花生、核桃的氧化变质。