交联剂对直链淀粉成膜性能的影响文献综述

交联剂对直链淀粉成膜性能的影响

摘要：本文在介绍交联剂与淀粉反应机理基础上，综述了淀粉微观结构的表征手段及交联剂对淀粉膜力学性能的影响。

关键词： 直链淀粉；交联剂；红外光谱；力学性能

十六届五中全会明确提出要建设资源节约型、环境友好型社会，构建经济社会环境协调发展的社会体系，实现可持续发展。由石油炼制的塑料产品，随着石油资源的短缺，环境污染问题的加剧，以及人们逐渐提高的生态保护意识，开始逐渐被现代社会所排斥，绿色环保材料逐渐走上发展正轨。淀粉作为天然高分子材料，在生产可降解塑料道路上发挥着重要角色，其中又以高直链淀粉为主要原料。目前，我国对直链淀粉的应用开发与国际上仍有较大差距，还需要进一步的研究发展。

1、交联剂与淀粉的反应机理

普通淀粉由于含有大量羟基，分子间的氢键作用大，使得淀粉的熔融温度高于分解温度，使其难以像塑料一样进行熔融加工。同样原理，由淀粉制成的薄膜一般脆性明显，力学性能较差，难以在工业中有效应用。而将淀粉进行改性，使其分子在空间结构上发生重排或组合，有望使其成膜性能发生变化。交联反应是淀粉改性的常用方法，即淀粉的醇羟基与交联剂的多元官能团反应生成二醚键或二酯键，使两个或两个以上的分子链之间“架桥”在一起，形成多维网络结构 ^[1]，这种三维网络结构增强了分子间的作用力，，可获得耐热耐水性好，抗张强度高的可降解材料。

用于交联反应的多官能团化合物称为交联剂，主要有三偏磷酸钠、三聚磷酸钠、三氯氧磷、环氧氯丙烷等。常用的交联方法有湿法交联、超声波辅助交联、微波辅助交联等。通常在淀粉的交联反应中交联剂的用量比较低，一般是每100-3000个脱水葡萄糖单元含有一个交联键。与原淀粉相比，交联淀粉的平均分子量明显提高，糊化温度升高，具有抗机械剪切、耐高温、耐酸、耐酶等优良性能。交联改性的发生往往伴随着氢键的破坏和交联键的生成，可有效降低淀粉膜的脆性，增加柔韧性^[2]。

2、淀粉微观结构表征

考察交联剂对淀粉结构影响的测试主要有红外、XRD和扫描电镜等。秦洋^[6]用红外研究共混熔融法交联对羟丙基淀粉分子结构影响时发现，相比于原淀粉，三种预交联羟丙基淀粉膜的R_3300/1150值均有所下降，即淀粉中的羟基数量减小，表明交联剂与羟基发生了交联反应。其中，使用环氧氯丙烷交联的玉米淀粉（EPI-HPAS）活性羟基占比最小，这是由于环氧氯丙烷的分子量较小，且活性较强，能够深入淀粉颗粒内部进行反应，与淀粉中羟基的反应程度高；而三偏磷酸钠与淀粉的交联反应较为温和，反应效率较低，因此在反应挤出中消耗的羟基数也较少。