林 濤，吳曉禹，殷學(xué)風(fēng)，蔡 雪，張煜浩

(陜西科技大學(xué) 輕工科學(xué)與工程學(xué)院 陜西省造紙技術(shù)及特種紙品開發(fā)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 輕化工程國家級實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心 中國輕工業(yè)紙基功能材料重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，陜西 西安 710021)

0 引言

在環(huán)境污染和不可再生資源日益短缺的嚴(yán)峻背景下，淀粉基復(fù)合材料成為國內(nèi)外學(xué)者的研究熱點(diǎn)[1,2].淀粉是具有一定剛性的天然高分子化合物，在提取過程中由于外力的作用失去了它的結(jié)晶性，所以淀粉所鑄的泡沫材料是易碎的，從而限制了它的應(yīng)用[3].其分解溫度與玻璃化轉(zhuǎn)變溫度非常接近，難以進(jìn)行熔融加工.目前，在制備淀粉基泡沫材料的過程中，為了提高淀粉熱塑加工性能使其分子結(jié)構(gòu)無序化[4,5]，需要用小分子增塑劑對其進(jìn)行塑化，降低玻璃化轉(zhuǎn)變溫度，熱塑性(TPS)耐回生性越好，淀粉基泡沫材料性能越優(yōu)異，提升材料的綜合性能[6-8].

于九皋等[9]采取對比的方法研究了水和多元醇對淀粉的塑化能力.結(jié)果表明，水和多元醇均對淀粉產(chǎn)生了塑化作用，改善了淀粉的熱加工性[10].劉鵬等[11]研究了四種常用塑化劑在塑化改性過程中的機(jī)理，并得到了淀粉與塑化劑的最佳配比.研究表明，當(dāng)塑化劑的用量為淀粉的30份時(shí)，塑化效果最佳.劉現(xiàn)峰等[12]研究了通過甘油破壞淀粉的結(jié)晶結(jié)構(gòu)減小淀粉分子間的結(jié)合力，使淀粉分子易于運(yùn)動(dòng)，從而達(dá)到對淀粉基泡沫材料的增塑效果，提高泡沫材料的力學(xué)性能.

目前常用的淀粉塑化劑有甲酰胺、尿素、甘油、乙二醇、偶氮二甲酰胺等[13].近年來研究表明，復(fù)合塑化劑對淀粉的塑化效果要好于單一塑化劑，比如甲酰胺-尿素復(fù)合塑化劑、甲酰胺-尿素-甘油復(fù)合塑化劑、甘油-乙二醇復(fù)合塑化劑等[14-17].今后的發(fā)展趨勢為復(fù)合增塑和多元增塑，即采用兩種或兩種以上的增塑劑加入淀粉分子中，利用不同增塑劑之間的協(xié)同復(fù)合作用，對淀粉分子進(jìn)行塑化處理[18,19].但是國內(nèi)外缺少醇類和胺類塑化劑的橫向?qū)Ρ鹊难芯?

本文選擇甘油、偶氮二甲酰胺(AC)作為塑化劑，對淀粉進(jìn)行塑化改性制備淀粉泡沫材料，并對塑化改性淀粉進(jìn)行表征，探討了塑化劑不同種類和用量的塑化效果.首先，采用橫向?qū)Ρ鹊姆椒ㄌ接懰芑瘎┓N類和用量對淀粉的塑化效果.其次，選擇兩種塑化效果較好的塑化劑組成復(fù)合塑化劑，探討其對玉米淀粉的塑化效果是否具有協(xié)同或抵制作用，并對其塑化機(jī)理進(jìn)行分析.除此之外，在最優(yōu)塑化劑種類、用量下制備塑化改性淀粉后進(jìn)行干燥，為制備淀粉基泡沫材料提供基材.

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 實(shí)驗(yàn)原料及儀器

1.1.1 主要原料

玉米淀粉(食用級)，西安下店玉米開發(fā)實(shí)業(yè)有限公司；丙三醇，天津市大茂化學(xué)試劑廠；偶氮二甲酰胺，天津市大茂化學(xué)試劑廠；乙醇，天津市大茂化學(xué)試劑廠，以上均為分析純.

1.1.2 主要儀器

鼓風(fēng)干燥箱(DHG-9030A)，上海索域?qū)嶒?yàn)設(shè)備有限公司；攪拌器(DF-101S)，上海儀電科學(xué)儀器股份有限公司；分析天平(PRACTUM612-1CN)，賽多利斯科學(xué)儀器(北京)有限公司；高功率數(shù)控超聲波清洗器(KQ-400KDE)，昆山市超聲儀器有限公司；紅外光譜分析儀(VERTEX70)，德國布魯克公司；全自動(dòng)壓汞儀(AutoPore IV)，美國麥克默瑞提克公司.

1.2 泡沫材料的制備

將玉米淀粉置于120℃的鼓風(fēng)干燥箱中干燥60 min，烘干后置于真空干燥器中備用.將玉米淀粉、塑化劑與去離子水于燒杯中攪拌均勻，置于90 ℃～100 ℃的油浴鍋內(nèi)，使用攪拌速度為600 r/min的攪拌器攪拌30 min，得到糊狀的塑化改性淀粉.將其倒入培養(yǎng)皿中，室溫下冷卻，將冷卻后的膠體狀材料在-15℃下冷凍12 h，將冷凍后的物質(zhì)浸泡在系列濃度梯度的乙醇溶液中三次，每次置換時(shí)間大約24 h，濃度依次為20%、40%、60%.將置換好的淀粉發(fā)泡材料置于室溫下干燥72 h，得到塑化改性淀粉泡沫材料，置于密封袋中.實(shí)驗(yàn)流程如圖1所示.

圖1 制備塑化改性淀粉泡沫材料的實(shí)驗(yàn)流程圖

1.3 泡沫材料表征及性能檢測

1.3.1 表觀形態(tài)觀察

將制備好的材料利用照相機(jī)拍攝進(jìn)行分析.

1.3.2 傅立葉紅外光譜(FT-IR)分析

將改性前后的材料干燥，粉碎后與光譜純溴化鉀以1%的質(zhì)量比混合并充分研磨，壓片法制樣，在400～4 000 cm-1的波數(shù)范圍內(nèi)對樣品進(jìn)行測試.

1.3.3 掃描電鏡(SEM)形貌觀察

玉米淀粉、塑化改性淀粉樣品于鼓風(fēng)干燥箱中干燥處理，在丙酮溶液中分散后，取少量懸浮液滴在SEM樣品臺(tái)上，當(dāng)丙酮溶液完全揮發(fā)后，噴金處理.

1.3.4 X射線衍射(XRD)分析

采用X射線衍射儀(D/max2200PC日本理學(xué)公司)對玉米淀粉、塑化改性淀粉進(jìn)行測試，設(shè)定的測試條件為：掃描范圍為5°～45°，掃描速度為1°/S，掃描方法：連續(xù).

1.3.5 密度

根據(jù)國標(biāo)GB/T 6343-2009對材料的密度檢測.

1.3.6 回彈率

回彈率在室溫條件下進(jìn)行測定，以1 mm/min的速率沿試樣厚度方向進(jìn)行加載，待變形50%時(shí)，保持壓力三分鐘，卸載.放置10s后測其厚度，重復(fù)壓縮三次，其間隔為1 min，計(jì)算每次的回彈率.

1.4 淀粉基復(fù)合泡沫材料性能優(yōu)化

對淀粉基復(fù)合泡沫材料性能的影響因素進(jìn)行正交設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，表頭設(shè)計(jì)如表1所示.

表1 淀粉復(fù)合泡沫材料的正交設(shè)計(jì)表

2 結(jié)果與討論

2.1 塑化改性前后淀粉泡沫材料的表觀形貌分析

將原淀粉和改性后淀粉分別利用冷凍置換的方法制備出淀粉基材料如圖2所示.其中，圖2(a)為純淀粉制備的材料，圖2(b)為甘油改性淀粉材料，圖2(c)為AC塑化改性淀粉泡沫材料，圖2(d)為甘油-AC復(fù)合塑化劑改性淀粉泡沫材料.由圖可以看出，純淀粉制備材料表面光滑平整，邊緣有凹陷，內(nèi)部充滿大量水分，這種材料為膠體狀態(tài)而非泡沫形態(tài)，水分與材料結(jié)合較強(qiáng)無法分離，脆性較大，不具備回彈性能；甘油改性淀粉材料表面皺縮，通過擠壓可以使材料與水處于分離狀態(tài)，并且能夠恢復(fù)一定形變；AC改性淀粉泡沫材料可以看出表面較為平整，施壓后可以使一部分水分與材料脫離，但整體材料質(zhì)地較脆；甘油與AC復(fù)合塑化劑改性淀粉泡沫材料初具泡沫形態(tài)，圖中顏色較淺部分為含水量減少的部分.經(jīng)過擠壓后可以恢復(fù)部分形變，基本保持原有結(jié)構(gòu).

圖2 淀粉泡沫材料改性前后實(shí)物對比圖

2.2 不同塑化劑對淀粉改性的FT-IR分析

圖3為不同塑化劑對淀粉改性的紅外光譜圖.在3 300～3 500 cm-1附近存在與拉伸振動(dòng)相關(guān)的尖銳吸收峰，增塑劑分子和淀粉分子之間容易形成較強(qiáng)的氫鍵.氫鍵對紅外光譜的影響改變了O-H基團(tuán)的振動(dòng)頻率.氫鍵越強(qiáng)，O-H的振動(dòng)光譜越寬，光譜越向低頻移動(dòng).

圖3 不同塑化劑對淀粉改性的FT-IR圖

甘油的塑化改性使O-H吸收峰的峰值與峰寬均發(fā)生了變化，譜帶向低頻移動(dòng)，并且振帶變窄，說明甘油分子破壞了淀粉內(nèi)部的分子內(nèi)氫鍵，與淀粉形成分子間氫鍵.在AC塑化改性淀粉圖中，在3 185 cm-1處出現(xiàn)酰胺基的伸縮振動(dòng)峰，波數(shù)為1 720 cm-1附近形成的吸收峰對應(yīng)酰胺類小分子中C=O伸縮振動(dòng)吸收峰，羥基伸縮振動(dòng)峰從原淀粉的3 440 cm-1下降為3 332 cm-1，AC塑化淀粉的O-H吸收峰的峰值向低頻位移較大，峰型發(fā)生明顯變化，說明了AC分子中-NH2與淀粉分子之間形成了更強(qiáng)的分子間氫鍵.

比較兩種不同類型的增塑劑，AC是酰胺類物質(zhì)，丙三醇是小分子多元醇，它們的分子結(jié)構(gòu)中含有-OH、-NH2官能團(tuán)，由于O、N原子的電負(fù)性較強(qiáng)，當(dāng)塑化劑與淀粉相互作用后，會(huì)與淀粉分子形成分子間氫鍵，造成淀粉分子內(nèi)氫鍵減少，削弱淀粉分子內(nèi)部的相互作用力，使柔韌性增加.

在甘油-AC復(fù)合塑化改性的紅外光譜圖中，甘油-AC增塑的熱塑性淀粉的吸收峰變化最大.復(fù)合塑化劑的峰值向具有最大位移的較低頻率移動(dòng)，然后它們向具有最小位移的較高頻率移動(dòng).復(fù)合塑化改性淀粉在3 335 cm-1處的特征峰與AC塑化改性下的峰形相差較大，1 720 cm-1附近形成的吸收峰幾乎消失，同時(shí)在3 335 cm-1處出現(xiàn)了吸收峰，這是-NH2的吸收峰，淀粉塑化后，淀粉大分子中C-O伸縮振動(dòng)峰的區(qū)域有微弱變動(dòng)，吸收峰波數(shù)發(fā)生變化，說明-NH2能與C-O鍵形成氫鍵，結(jié)果表明，甘油-AC復(fù)合塑化劑與淀粉形成較強(qiáng)的氫鍵.

小分子中-NH2與淀粉大分子中的-OH和糖苷鍵-O-偶合而成氫鍵，并通過空間位阻作用使AC-甘油復(fù)合塑化劑與淀粉間羥基締合所形成的氫鍵，來部分取代淀粉大分子-OH間的氫鍵作用，從而減小淀粉大分子之間的聯(lián)結(jié)點(diǎn)，即降低了氫鍵的數(shù)目，減弱了大分子之間的作用力，以此來達(dá)到增塑作用，它在更大程度上破壞了淀粉分子的晶體結(jié)構(gòu)，將甘油與AC復(fù)配使用，不僅能夠抑制熱塑性淀粉的回生現(xiàn)象，也有利于提高泡沫彈性.同時(shí)導(dǎo)致淀粉和增塑劑之間形成更多的氫鍵從而克服了淀粉自身的重結(jié)晶.這一觀察表明復(fù)合塑化劑和淀粉之間的分子間氫鍵比單一塑化劑強(qiáng).

2.3 塑化改性淀粉顆粒掃描電鏡圖

圖4為玉米淀粉、塑化改性淀粉的微觀形貌.圖4(a)顯示，玉米淀粉大部分是呈壓碎狀的六邊形，玉米淀粉表面光滑，無較大的孔狀.經(jīng)過塑化劑塑化改性處理后，顆粒發(fā)生了明顯的變化，(橢圓形標(biāo)注所示).圖4(b)顯示，甘油塑化淀粉顆粒有輕微分層結(jié)構(gòu)出現(xiàn)，淀粉顆粒表面存在少量小顆粒脫落(如圖中方形標(biāo)注)，表面變得粗糙；圖4(c)顯示，經(jīng)AC塑化的淀粉顆粒表面粗糙，只有部分顆粒被塑化劑破壞的較為嚴(yán)重，其次，表面出現(xiàn)了嚴(yán)重的分層現(xiàn)象，具有少量的孔洞出現(xiàn)，說明AC對淀粉顆粒的表面破壞能力有限，不能更好地進(jìn)入淀粉顆粒內(nèi)部改變淀粉顆粒的形貌.

圖4(d)顯示，甘油-AC塑化改性淀粉的表面上形成了一個(gè)大而深的孔洞，表面孔洞分布均勻，有輕微的掉粉現(xiàn)象，并且在表面形成了凸起的小顆粒.分析原因可能是：塑化劑分子與淀粉分子之間形成了新的穩(wěn)定氫鍵結(jié)構(gòu)，重塑了淀粉的結(jié)晶結(jié)構(gòu)，使淀粉顆粒本身發(fā)生了一定程度的擴(kuò)張，說明復(fù)合復(fù)合塑化劑相對于單一塑化劑對淀粉顆粒的破壞能力較強(qiáng)，使原淀粉顆粒變得更加粗糙.綜上所述，復(fù)合塑化劑對淀粉的破壞能力最強(qiáng)，更加容易進(jìn)入淀粉顆粒的內(nèi)部，使塑化改性后的淀粉能夠形成回彈效果好的泡沫材料.

圖4 玉米淀粉、塑化改性淀粉的掃描電鏡圖

2.4 塑化改性淀粉顆粒的XRD圖

一般玉米淀粉的顆粒結(jié)構(gòu)可以劃分為非晶、亞結(jié)晶和結(jié)晶三種結(jié)構(gòu)，這些結(jié)構(gòu)都將呈現(xiàn)出特定的XRD圖形，即結(jié)晶結(jié)構(gòu)呈尖峰衍射特征，而非晶和亞結(jié)晶結(jié)構(gòu)為弱散峰衍射特征[20]通常玉米淀粉結(jié)晶結(jié)構(gòu)為A型結(jié)晶結(jié)構(gòu)(2θ=15°、17°、18°、23°)，這種結(jié)晶結(jié)構(gòu)是一種分子鏈排列較緊密的雙螺旋結(jié)構(gòu)[21].

在圖5中，增塑淀粉的結(jié)晶度顯著降低，曲線分別為淀粉與不同塑化劑混合下，塑化改性淀粉的XRD圖.由圖可知，天然玉米淀粉的A型結(jié)晶XRD圖中在2θ=15°、17°、18°、23°附近有較強(qiáng)的衍射峰.其中，17°、18°附近的衍射峰為相連的雙峰.

由圖還可知，經(jīng)甘油塑化改性后，原淀粉的特征峰消失，出現(xiàn)了新的VH型結(jié)晶特征峰2θ=13.3°、19.8°，其中2θ=13.3°處衍射峰強(qiáng)度較小，新排列生成的VH型的結(jié)晶較少，說明此處淀粉經(jīng)甘油塑化劑塑化后，淀粉分子鏈的運(yùn)動(dòng)能力相對較弱，重新排列生成的VH型的結(jié)晶較少，而2θ=19.8°處形成的峰較為明顯，淀粉分子鏈在塑化改性后的重新排列能力較強(qiáng)，生成的VH型的結(jié)晶也就越多.這說明甘油中的小分子進(jìn)入到淀粉的結(jié)晶區(qū)，使得淀粉的結(jié)晶遭受到了一定程度的破壞.除此之外，原淀粉的特征峰2θ=17°未完全消失，說明了甘油不能完全破壞淀粉的結(jié)晶結(jié)構(gòu).

而經(jīng)AC塑化改性后，原淀粉的特征峰消失，出現(xiàn)了新的VH型結(jié)晶特征峰2θ=13.3°、20.1°，其中2θ=20.1°處形成的峰較為明顯，AC在增塑淀粉方面優(yōu)于甘油，因?yàn)锳C中C=O雙鍵的電負(fù)性更高.因此，氧原子的電子云密度更高，更容易與淀粉中的氫原子形成氫鍵.AC分子能夠進(jìn)入淀粉分子鏈間，破壞了原淀粉的結(jié)構(gòu)，使得玉米淀粉內(nèi)部的A型結(jié)構(gòu)消失，與甘油相比它們能夠和淀粉形成更強(qiáng)而且穩(wěn)定的氫鍵，從而能夠阻止淀粉分子的相互作用，抑制它的回生現(xiàn)象.

雖然單一塑化劑分子鏈中的游離羥基數(shù)量較多，但淀粉中羥基的結(jié)合能力弱于復(fù)合塑化劑.因此很難形成穩(wěn)定的氫鍵.根據(jù)圖5，復(fù)合增塑TPS的結(jié)晶度低于單一增塑TPS的結(jié)晶度，這也表明復(fù)合增塑TPS在增塑和抗逆轉(zhuǎn)方面具有更好的性能.經(jīng)復(fù)合塑化劑塑化改性后2θ=17°處的特征峰峰值最弱.另外，出現(xiàn)了新的VH型結(jié)晶特征峰2θ=19.8°，明顯可以看出，在單一塑化劑和復(fù)合塑化劑的比較中，復(fù)合塑化劑最大程度地破壞了淀粉分子之間的晶體結(jié)構(gòu)，產(chǎn)生更多的游離羥基與塑化劑分子形成氫鍵.這也表明復(fù)合增塑TPS在增塑和抗返混方面具有更好的性能.分析原因可能是復(fù)合塑化劑中AC的-NH2和甘油-OH既可以和一條大分子中的-OH形成氫鍵，也可以一個(gè)甘油分子中的-OH與一條淀粉大分子中的-OH形成氫鍵，而AC分子中的-NH2則與另一條淀粉大分子中的-OH形成氫鍵，減少了淀粉大分子之間氫鍵的數(shù)目，以此來削弱淀粉分大子之間的作用力，達(dá)到增塑作用.

圖5 玉米淀粉、塑化改性淀粉的X射線衍射圖

甘油-AC復(fù)合塑化劑對泡沫材料的增塑作用好于單一種增塑劑，還有一個(gè)原因是它的空間體積要大于單一增塑劑，從而對塑化過程中淀粉分子間的氫鍵形成具有更強(qiáng)的阻礙作用，起到減少淀粉分子中氫鍵數(shù)量的效果，降低淀粉分子鏈的有序性，提高分子鏈的活動(dòng)性和發(fā)生形變的能力，從而使得復(fù)合塑化劑對淀粉有更高的增塑效果.

研究結(jié)果可知，三種塑化劑對淀粉的塑化效果強(qiáng)弱為甘油-AC>AC>甘油.

2.5 塑化劑含量對淀粉材料回彈及密度的影響

2.5.1 甘油含量對淀粉材料回彈及密度的影響

圖6為甘油含量對淀粉材料密度和回彈率的影響.由圖可知，隨著甘油含量的增加，淀粉材料的密度先降低后趨于穩(wěn)定，而回彈率則呈現(xiàn)先增大后降低的趨勢；但總體而言，甘油含量對淀粉材料的密度和回彈率影響不大，分析原因是甘油對淀粉的塑化效果差，淀粉材料仍存在很大的脆性.其中，當(dāng)甘油含量為2%時(shí)，淀粉材料的密度最小，回彈率變高.

圖6 不同甘油含量下淀粉材料的回彈及密度

2.5.2 偶氮二甲酰胺含量對淀粉材料回彈及密度的影響

圖7為AC含量對淀粉材料密度和回彈率的影響.由圖可知，隨著AC含量的增加，淀粉材料的密度先降低后趨于穩(wěn)定，而回彈率則呈現(xiàn)先增大后降低的趨勢；但總體而言，AC含量對淀粉材料的密度影響不明顯，而對淀粉材料的回彈率影響較為顯著，其中當(dāng)AC含量占1.5%時(shí)，回彈率最高，分析原因是AC在1.5%的用量下，與淀粉內(nèi)部的部分游離氫鍵結(jié)合生成了分子間羥基，增加了淀粉材料的韌性，提高回彈性.

圖7 不同AC含量下淀粉材料的回彈及密度

2.5.3 復(fù)合塑化劑配比對淀粉材料回彈及密度的影響

圖8為AC和甘油復(fù)合塑化劑對淀粉材料密度和回彈率的影響.由圖可知，隨著復(fù)合塑化劑中AC含量的增加，對淀粉材料的密度影響不大，而回彈率則呈現(xiàn)先增大后降低的趨勢；其中當(dāng)復(fù)合塑化劑中甘油∶AC的比例為1∶1時(shí)，淀粉材料的回彈率最大，達(dá)到57%；分析原因，當(dāng)甘油∶AC=1∶1時(shí)，塑化劑破壞了淀粉的分子內(nèi)氫鍵，形成了分子間氫鍵，從而提高了淀粉材料的柔韌性，回彈率增大.

圖8 不同復(fù)合塑化劑配比下淀粉材料的回彈及密度

2.6 淀粉基復(fù)合泡沫材料性能優(yōu)化結(jié)果

試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)淀粉濃度、反應(yīng)溫度、最終乙醇置換濃度對淀粉材料回彈率的影響較大，通過正交試驗(yàn)對泡沫材料制備的最佳工藝條件進(jìn)行了探索.由表2可知，綜合實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析表明:最終乙醇置換濃度>淀粉濃度>反應(yīng)溫度，最佳工藝條件為：C2A2B2，當(dāng)?shù)矸蹪舛葹?.5%，反應(yīng)溫度為95℃，最終乙醇置換濃度為60%時(shí)，淀粉材料的回彈率最高為58%.對泡沫材料回彈率影響最大的是最終乙醇濃度，分析原因可能是，淀粉材料中水分子和乙醇分子在一定條件下進(jìn)行了溶液的置換作用后，通過冷凍干燥成型時(shí)，乙醇與水分子升華后在材料內(nèi)部形成孔隙，當(dāng)乙醇含量為60%時(shí)，升華生成的孔隙較為均勻且分子間形成的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)較為密集，表現(xiàn)在回彈率最高.

表2 不同工藝條件下淀粉泡沫材料的回彈率

2.7 塑化機(jī)理

圖9為淀粉塑化改性機(jī)理模型圖.塑化劑的作用機(jī)理主要是：淀粉在受到了熱力場、外力場和增塑劑的作用下，淀粉分子間和分子內(nèi)的氫鍵被破壞，淀粉分子間和分子內(nèi)氫鍵被增塑劑與淀粉之間較強(qiáng)的氫鍵作用所取代，淀粉分子活動(dòng)能力得到提高.更重要的是增塑劑的加入破壞了淀粉原有的結(jié)晶結(jié)構(gòu)，無定形區(qū)增多，實(shí)現(xiàn)由晶態(tài)向非晶態(tài)的轉(zhuǎn)變[22,23].同時(shí)，塑化劑的非極性基團(tuán)將淀粉分子的極性基團(tuán)進(jìn)行屏蔽，增大了淀粉分子之間的距離，使淀粉大分子鏈的運(yùn)動(dòng)更為容易，實(shí)現(xiàn)對淀粉的塑化改性.綜上所述，這兩種作用使淀粉分子結(jié)構(gòu)無序化，破壞了淀粉分子原有的雙螺旋結(jié)構(gòu)，從而提高淀粉的塑性加工性能.

圖9 淀粉塑化改性機(jī)理模型圖

3 結(jié)論

本研究在研究同種類的塑化劑對淀粉的塑化效果時(shí)，發(fā)現(xiàn)在塑化劑最佳添加量下，復(fù)合改性材料的塑化效果明顯優(yōu)于單一塑化劑改性.當(dāng)塑化劑的含量為1.5%，甘油與偶氮二甲酰胺的比例為1∶1時(shí)，其塑化效果最好.通過正交試驗(yàn)，分析影響泡沫材料制備的三個(gè)主要因素，其影響程度是：最終乙醇置換濃度>淀粉濃度>反應(yīng)溫度.得到冷凍置換法制備淀粉基泡沫材料的最佳工藝條件：淀粉濃度為4.5%，反應(yīng)溫度為95℃，最終乙醇置換濃度為60%，在此工藝條件下制備的淀粉基泡沫材料密度為0.68 g/cm3，回彈率為58%，其表面結(jié)構(gòu)平整，泡孔分布較為均勻，具有一定彈性.