马铃薯淀粉——Vac接枝共聚物制备及性能研究

摘要

随着塑料在日常生活和工农业各领域的广泛应用,“白色污染“越来越严重。因此,研究生物降解塑料已经成为一种必然。马铃薯淀粉资源丰富,醋酸乙烯酯(Vac)含有活性键,将两者结合可制成生物塑料薄膜,具有无毒、生物降解等特点。因此,研究马铃薯淀粉-Vac的接枝共聚反应具有非常重要的现实意义。
　　 本文主要研究马铃薯淀粉-Vac接枝共聚反应。通过引发剂比较,工艺条件优化,制备马铃薯淀粉-Vac接枝共聚物。再通过考察PVA用量、交联剂环氧氯丙烷用量以及反应时间、反应温度等影响因素,制备出马铃薯淀粉接枝共聚材料,并研究接枝材料的力学性能和降解性能。
　　 研究过硫酸铵、Fe2+-H2O2、硝酸铈铵引发体系对马铃薯淀粉-Vac接枝共聚反应的影响。经实验得到,引发效果最好的是过硫酸铵。再选用过硫酸铵为引发剂,通过正交实验,确定淀粉接枝共聚物最佳工艺条件为:引发剂浓度18mmol/L,反应温度60℃,反应时间3.Sh,单体配比2.5:1,淀粉浓度5%,得到淀粉接枝率为99.85%。各因素对接枝共聚反应的影响顺序是:反应温度＞单体配比＞引发剂浓度＞淀粉浓度＞反应时间。方差分析得到反应温度对结果影响最显著,其次是单体配比。
　　 研究聚乙烯醇(PVA)用量、环氧氯丙烷用量以及接枝反应的影响因素,以拉力强度为考察对象,得出较优的工艺条件为:PVA用量10%,环氧氯丙烷用量2%,反应温度60℃,反应时间1.5h,单体配比2:1。在此条件下,制备出具有良好力学性能的马铃薯淀粉-醋酸乙烯酯接枝共聚材料。
　　 采用傅里叶红外光谱、扫描电镜、X-射线衍射等对淀粉接枝共聚材料的结构进行表征。研究结果表明:通过扫描电镜和X-射线衍射图证明淀粉颗粒的微观形貌已经改变,破坏淀粉原有的晶态结构;通过红外光谱分析证明,接枝共聚物中即存在原淀粉的特征吸收峰、又存在单体醋酸乙烯酯的特征吸收峰。
　　 淀粉接枝共聚材料的降解实验研究表明:所得的淀粉接枝共聚材料具有可降解性,a-淀粉酶、微生物黑曲霉在5d时间内对降解材料的降解性最大;土埋降解实验在60d时间内降解速度最大。统计分析结果表明:单体配比越大,淀粉接枝降解材料的降解性则越小,但是其降解率均超过降解材料中淀粉的含量,部分支链结构被降解。