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利用超微粉碎技术和机械力化学理论对淀粉进行改性,是一种新的淀粉改性方法,与传统的物理、化学和生物改性方法相比有很大的不同和独特的优越性,在国内外淀粉研究领域已经引起人们的极大关注。本文选用甘薯淀粉作为研究对象,用高能球磨法对淀粉颗粒进行超微粉碎,利用此过程中产生的机械力化学效应达到对淀粉改性的目的。
主要的研究内容:运用单一实验和正交实验相结合的方法成功的寻找到合适的球磨参数和分散工艺参数;通过对不同球磨时间微细化甘薯淀粉的颗粒分布、颗粒形貌、晶体结构以及物理化学性质的研究,揭示了机械力作用对淀粉颗粒大小、比表面积以及晶体结构的影响规律;探讨了机械力化学效应对淀粉理化性质如,淀粉的密度、吸湿性、溶解度以及淀粉糊的稳定性、透明度的影响,初步探索了机械力化学效应使淀粉改性的机理;在应用部分,将原淀粉和改性淀粉分别以不同质量百分比与低密度聚乙烯(LDPE)共混,制备具有生物降解性能的淀粉塑料,研究了它们的耐水性能、机械性能和生物降解性能。通过以上内容的研究得到以下结论:
1、本实验条件下合适的球磨参数:球料比为10:1(wt/wt)、磨机转速为300r/min、介料比为3:1(wt/wt);最佳的分散工艺参数:分散介质为无水乙醇、表面活性剂为APG-1214其加入量为0.4wt.%、超声时间为25分钟。
2、采用粒度分析仪、扫描电镜、X射线衍射、红外光谱等现代分析手段研究了不同球磨时间微细化甘薯淀粉的粒度、微观形貌、结晶结构。研究发现,随着球磨时间的延长,颗粒粒度不断减小,比表面积不断增大,其结晶结构由多晶态逐渐转变成无定形态。结果证实,机械力球磨对甘薯淀粉颗粒具有非晶化作用;淀粉颗粒的微细化过程是一个动态平衡过程;甘薯淀粉的粉碎模型是表面粉碎模型和体积粉碎模型的叠加。
3、机械力化学效应能够改变甘薯淀粉及其糊的性质,高能球磨增强了甘薯淀粉的吸附能力使其吸湿性能提高,密度减小。此外,机械力化学效应还能够增强淀粉与水的结合能力,使甘薯淀粉糊的溶解度、透明度和稳定性大大提高。
4、在应用部分的研究发现,改性淀粉塑料比原淀粉塑料有更好的耐水性、机械性能和生物降解性能,且改性淀粉的含量对以上性能也有很大影响。
本课题的特色和创新之处在于:将高能球磨法和机械力化学理论引入淀粉深加工技术中,利用超微粉体机械力化学效应的激活作用,对淀粉的性质进行改良,提供了一种很有价值且高效的淀粉改性方法。本课题的研究成果为机械力化学在淀粉改性领域及其在淀粉塑料中的应用提供了理论与实验数据。