淀粉基生物可降解材料制备技术研究

随着人们环保意识的不断提高，使用天然和可再生聚合物制作的环保包装材料的需求也日益增长。淀粉作为一种来源广泛、价格低廉且具有良好生物相容性和成膜性的天然多糖，其多羟基结构使其容易通过化学或生物酶法对其结构功能进行调节，被视为理想的天然可降解材料。淀粉基生物可降解材料成为食品科学领域研究的热点之一。

目前，淀粉基材料的研发主要集中在成膜质量、保质期、微生物安全性、高阻隔性能、薄膜力学性能等方面。中国专利CN201910624857.3 公开了一种完全生物基来源环氧树脂复合材料及其制备方法，由生物基来源淀粉与生物基来源环氧树脂及生物基固化剂浇筑成型制得。按生物基环氧树脂质量为100 质量份数计，生物基来源可降解淀粉为1～120 质量份，固化剂为20～300 质量份。CN201711475549.6 公开了一种高阻隔抑菌淀粉基复合材料的加工方法，以普通淀粉为原料，通过酶法脱枝修饰、多元共混聚合、功能化设计重组等技术来制备高阻隔抑菌淀粉基复合材料。该发明的生产工艺简单、技术先进、安全性高、过程易于控制、可连续化生产，产品可作为可生物降解材料应用于食品、医药、日用化学品等多个领域。CN201610428657.7 公开了一种改性淀粉增韧聚甲基丙烯酸甲酯复合材料及制备方法。复合材料是由聚甲基丙烯酸甲酯与淀粉基增韧母粒共混而成；聚甲基丙烯酸甲酯60～99.5 质量份，淀粉基增韧母粒0.5～40 质量份；所述淀粉基增韧母粒是由以下组分的原料制备而得：改性淀粉100 质量份，烯类单体50～200 质量份，引发剂0.5～10 质量份，水250～1 000 质量份；制备方法包括：所述组分按所述用量共混后制得所述改性淀粉增韧聚甲基丙烯酸甲酯复合材料。通过对改性淀粉接枝，制备了改性淀粉基增韧母粒，与聚甲基丙烯酸甲酯共混获得复合材料，同时该增韧母粒来源生物可降解，环境友好且成本低，容易实现工业化生产。CN201811170771.X 提供一种可完全生物降解的淀粉接枝聚合物及其制备方法，所述淀粉接枝聚合物是由改性淀粉、溶剂、引发剂和接枝单体经自由基开环聚合反应而得；各组分混合比例按质量份数计：改性淀粉10 份，溶剂10～150 份，引发剂0.01～1 份，接枝单体1～100 份。所述的改性淀粉为含双键的酯化淀粉，其制备方法为：首先向天然淀粉或天然淀粉加入溶剂所制淀粉悬浮液中滴加催化剂，然后，在10～60 ℃下搅拌0.5～3 h；边搅拌边滴加改性剂，在10～60 ℃下搅拌0.5～3 h 后加入无水乙醇洗涤，抽滤、干燥后制得含双键的酯化淀粉。CN201910708552.0 公开了一种菠萝叶纤维增强淀粉基生物质包装材料及其制备方法，其制备包括有以下步骤：第一步：菠萝叶纤维的提取及预处理；第二步：制备黏结剂；第三步：制备黏结剂的混合胶黏剂；第四步：制作浆料；第五步：发泡成型。本发明简化了制作工艺、降低制作成本。CN201910664337.5 公开了一种复合纳米材料改性的淀粉基生物降解食品包装膜，其采用复合纳米材料，并通过物理机械作用将淀粉超微细化，采用复合生物基材料，同时对原料的种类和配方进行大量优化，提高淀粉与生物基材料的界面相容性，从而改善了膜的拉伸强度及断裂伸长率；采用双螺杆挤出和吹膜工艺制备淀粉基生物降解食品包装膜，可以在普通塑料膜生产设备进行，易于工业化生产推广。CN202010102806.7 公开了一种基于PVA 与淀粉共混方法制备的完全生物降解材料的方法，包括以下步骤：将甘油和蒸馏水均匀混合作为增塑剂，并将增塑剂等分成2 部分，在搅拌机中加热树脂，树脂为聚乙烯咔唑，再分批加入步骤一所得增塑剂，搅拌机持续搅拌直至树脂将增塑剂充分吸收，形成混合物A，向步骤一所得另半份增塑剂中加入偶联剂、助剂、复合抗氧剂和增韧剂，制成混合液体，用于对淀粉进行疏水性处理，该发明所制材料具有优异的微生物分解性能，造价低廉，不易发生静电效应，耐候性强，本身可作为土壤的改良剂，气体阻隔性好、韧性强、耐有机溶剂性高，可以满足不同行业的使用需求。CN202010050189.0 公开了一种全生物基可降解聚乳酸/淀粉复合材料及其制备方法，所述全生物基可降解聚乳酸/淀粉复合材料包括按照质量百分比计算的如下组分：聚乳酸质量分数70%～95%和接枝改性淀粉质量分数5%～30%，所述接枝改性淀粉包括糠基缩水甘油醚接枝淀粉。

淀粉是目前可生物降解、可食性薄膜应用研究中最重要的基础材料之一。为了满足不同领域的应用需求，新材料的制备、新工艺的开发、新功能的赋予是未来淀粉基可降解材料的研究趋势。