淀粉基生物可降解材料制備技術研究

隨著人們環保意識的不斷提高，使用天然和可再生聚合物制作的環保包裝材料的需求也日益增長。淀粉作為一種來源廣泛、價格低廉且具有良好生物相容性和成膜性的天然多糖，其多羥基結構使其容易通過化學或生物酶法對其結構功能進行調節，被視為理想的天然可降解材料。淀粉基生物可降解材料成為食品科學領域研究的熱點之一。

目前，淀粉基材料的研發主要集中在成膜質量、保質期、微生物安全性、高阻隔性能、薄膜力學性能等方面。中國專利CN201910624857.3 公開了一種完全生物基來源環氧樹脂復合材料及其制備方法，由生物基來源淀粉與生物基來源環氧樹脂及生物基固化劑澆筑成型制得。按生物基環氧樹脂質量為100 質量份數計，生物基來源可降解淀粉為1～120 質量份，固化劑為20～300 質量份。CN201711475549.6 公開了一種高阻隔抑菌淀粉基復合材料的加工方法，以普通淀粉為原料，通過酶法脫枝修飾、多元共混聚合、功能化設計重組等技術來制備高阻隔抑菌淀粉基復合材料。該發明的生產工藝簡單、技術先進、安全性高、過程易于控制、可連續化生產，產品可作為可生物降解材料應用于食品、醫藥、日用化學品等多個領域。CN201610428657.7 公開了一種改性淀粉增韌聚甲基丙烯酸甲酯復合材料及制備方法。復合材料是由聚甲基丙烯酸甲酯與淀粉基增韌母粒共混而成；聚甲基丙烯酸甲酯60～99.5 質量份，淀粉基增韌母粒0.5～40 質量份；所述淀粉基增韌母粒是由以下組分的原料制備而得：改性淀粉100 質量份，烯類單體50～200 質量份，引發劑0.5～10 質量份，水250～1 000 質量份；制備方法包括：所述組分按所述用量共混后制得所述改性淀粉增韌聚甲基丙烯酸甲酯復合材料。通過對改性淀粉接枝，制備了改性淀粉基增韌母粒，與聚甲基丙烯酸甲酯共混獲得復合材料，同時該增韌母粒來源生物可降解，環境友好且成本低，容易實現工業化生產。CN201811170771.X 提供一種可完全生物降解的淀粉接枝聚合物及其制備方法，所述淀粉接枝聚合物是由改性淀粉、溶劑、引發劑和接枝單體經自由基開環聚合反應而得；各組分混合比例按質量份數計：改性淀粉10 份，溶劑10～150 份，引發劑0.01～1 份，接枝單體1～100 份。所述的改性淀粉為含雙鍵的酯化淀粉，其制備方法為：首先向天然淀粉或天然淀粉加入溶劑所制淀粉懸浮液中滴加催化劑，然后，在10～60 ℃下攪拌0.5～3 h；邊攪拌邊滴加改性劑，在10～60 ℃下攪拌0.5～3 h 后加入無水乙醇洗滌，抽濾、干燥后制得含雙鍵的酯化淀粉。CN201910708552.0 公開了一種菠蘿葉纖維增強淀粉基生物質包裝材料及其制備方法，其制備包括有以下步驟：第一步：菠蘿葉纖維的提取及預處理；第二步：制備黏結劑；第三步：制備黏結劑的混合膠黏劑；第四步：制作漿料；第五步：發泡成型。本發明簡化了制作工藝、降低制作成本。CN201910664337.5 公開了一種復合納米材料改性的淀粉基生物降解食品包裝膜，其采用復合納米材料，并通過物理機械作用將淀粉超微細化，采用復合生物基材料，同時對原料的種類和配方進行大量優化，提高淀粉與生物基材料的界面相容性，從而改善了膜的拉伸強度及斷裂伸長率；采用雙螺桿擠出和吹膜工藝制備淀粉基生物降解食品包裝膜，可以在普通塑料膜生產設備進行，易于工業化生產推廣。CN202010102806.7 公開了一種基于PVA 與淀粉共混方法制備的完全生物降解材料的方法，包括以下步驟：將甘油和蒸餾水均勻混合作為增塑劑，并將增塑劑等分成2 部分，在攪拌機中加熱樹脂，樹脂為聚乙烯咔唑，再分批加入步驟一所得增塑劑，攪拌機持續攪拌直至樹脂將增塑劑充分吸收，形成混合物A，向步驟一所得另半份增塑劑中加入偶聯劑、助劑、復合抗氧劑和增韌劑，制成混合液體，用于對淀粉進行疏水性處理，該發明所制材料具有優異的微生物分解性能，造價低廉，不易發生靜電效應，耐候性強，本身可作為土壤的改良劑，氣體阻隔性好、韌性強、耐有機溶劑性高，可以滿足不同行業的使用需求。CN202010050189.0 公開了一種全生物基可降解聚乳酸/淀粉復合材料及其制備方法，所述全生物基可降解聚乳酸/淀粉復合材料包括按照質量百分比計算的如下組分：聚乳酸質量分數70%～95%和接枝改性淀粉質量分數5%～30%，所述接枝改性淀粉包括糠基縮水甘油醚接枝淀粉。

淀粉是目前可生物降解、可食性薄膜應用研究中最重要的基礎材料之一。為了滿足不同領域的應用需求，新材料的制備、新工藝的開發、新功能的賦予是未來淀粉基可降解材料的研究趨勢。