不同直链含量热塑性淀粉的制备及性能研究

doi:10.19491/j.issn.1001-9278.2021.06.002

中国塑料 ›› 2021, Vol. 35 ›› Issue (6): 7-12.DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2021.06.002

不同直链含量热塑性淀粉的制备及性能研究

唐诗¹(), 赵晶晶¹, 苏婷婷¹(), 王战勇²

^1.辽宁石油化工大学石油化工学院，辽宁抚顺 113001
^2.沈阳农业大学生物科学与技术学院，沈阳 110866

收稿日期:2021-01-04 出版日期:2021-06-26 发布日期:2021-06-23
作者简介:唐诗（1994—）女，硕士研究生， fstangs@163.com
基金资助:
辽宁省兴辽英才计划项目(XLYC180734)

Preparation and Characterization of Thermoplastic Starch with Different Contents of Amylose

TANG Shi¹(), ZHAO Jingjing¹, SU Tingting¹(), WANG Zhanyong²

^1.School of Petrochemical Engineering，Liaoning Shihua University，Fushun 113001，China
^2.College of Bioscience and Biotechnology，Shenyang Agricultural University，Shenyang 110866，China

Received:2021-01-04 Online:2021-06-26 Published:2021-06-23
Contact: SU Tingting E-mail:fstangs@163.com;sutingting1978@126.com

摘要/Abstract

摘要：

利用转矩流变仪，以丙三醇为增塑剂对不同来源的淀粉进行改性制备热塑性淀粉（TPS）。采用X射线衍射仪（XRD）、热重分析仪（TG）、水接触角测量仪、傅里叶变换红外光谱仪（FTIR）和扫描电子显微镜（SEM）等对获得的热塑性淀粉进行了表征。结果表明，4种热塑性淀粉均含有颗粒状和颗粒状碎片，并且在热塑性木薯淀粉中所含比例更高；淀粉在增塑过程中达到稳态的扭矩依次为木薯淀粉（23 N·m）>玉米淀粉（21 N·m）>马铃薯淀粉（17.8 N·m）>蜡质玉米淀粉（15.2 N·m），这与不同种类来源淀粉的直链淀粉比例差异直接相关；不同类型的淀粉与增塑剂形成氢键的能力存在差异，蜡质玉米淀粉的能力最强；4种热塑性淀粉的亲水性依次为热塑性木薯淀粉（75.9 °）>热塑性玉米淀粉（69.2 °）>热塑性马铃薯淀粉（67.9 °）>蜡质玉米淀粉（64.9 °）。

关键词: 热塑性淀粉, 直链淀粉, 改性, 亲水性

Abstract:

Modified thermoplastic starch （TPS） was prepared through a torque rheometer using different sources of starches as raw materials and propylene glycol as a plasticizer. The resultant thermoplastic starch was characterized with X?ray diffraction， thermogravimetric analysis （TGA）， water contact angle and scanning electron microscopy. The results indicated that there were four types of thermoplastic starches containing granular and granular fragments， in which the proportion of thermoplastic cassava starch was higher. The torque of starch reached an steady state in the carbohydrate process in an increasing order of cassava starch （23 N·m） > corn starch （21 N·m） > potato starch （17.8 N·m） > waxy corn starch （15.2 N·m）. This result is directly related to the amylose ratios among these different starches. According to the infrared analysis result， there was a different hydrogen bonding capability between the different types of starches and plasticizer. Waxy corn starch exhibited the strongest bonding， which was consistent with the TGA results. The four types of TPS presented an increase in the level of hydrophilicity in an order of thermoplastic cassava starch （75.9 °）>thermoplastic corn starch （69.2 °） > thermoplastic potato starch （67.9 °） > waxy corn starch （64.9 °）.

Key words: thermoplastic starch, amylose starch, modification, hydrophilicity

中图分类号:

TQ316.6

唐诗, 赵晶晶, 苏婷婷, 王战勇. 不同直链含量热塑性淀粉的制备及性能研究[J]. 中国塑料, 2021, 35(6): 7-12.

TANG Shi, ZHAO Jingjing, SU Tingting, WANG Zhanyong. Preparation and Characterization of Thermoplastic Starch with Different Contents of Amylose[J]. China Plastics, 2021, 35(6): 7-12.

图/表 7

图1 不同淀粉塑化过中的扭矩?时间曲线

Fig.1 Torque?time curves of different starches plasticized by glycerol

图2 普通淀粉及热塑性淀粉的FTIR谱图

Fig.2 FTIR spectra of different native starches and TPS

图3 热塑性淀粉薄膜断面的SEM照片

Fig.3 SEM of the fracture surface of TPS

图4 普通淀粉及热塑性淀粉的XRD谱图

Fig.4 XRD diffraction patterns of native starch and TPS

淀粉类型	热塑改性前的结晶度/%	热塑改性后的结晶度/%
木薯淀粉	24.8	11.4
玉米淀粉	22.0	8.7
马铃薯淀粉	24.8	7.9
蜡质玉米淀粉	24.7	2.2

表1 淀粉类型与结晶度的关系

Tab.1 Relationship between starch type and crystallinity

图5 不同TPS的TG曲线

Fig.5 TG curves of different TPS

图6 不同TPS的水接触角

Fig.6 Water contact angle of different TPS

参考文献 18

1	王宝任，赵晶晶，王战勇，等.聚ε⁃己内酯的酶促合成及其结构表征［J］.塑料，2020， 49（3）： 111⁃115.
	WANG B R，ZHAO J J，WANG Z Z，et al. Enzymatic Synthesis and Structural Characterization of Poly （ε⁃caprolactone）［J］. Plastics，2020， 49（3）： 111⁃115.
2	代丽.可降解淀粉塑料的研究现状［J］.轻工科技，2012，28（9）：41⁃43.
	DAI L. Research Status of Degradable Starch Plastics［J］. Light Industry Science and Technology，2012，28（9）：41⁃43.
3	ALTAYAN M M， TAMMAM A D， KARABET F. Thermoplastic Starch from Corn and Wheat： A Comparative Study Based on Amylose Content［J］. Polymer Bulletin， 2020（3）： 1⁃17.
4	左迎峰，顾继友，张彦华，等.增塑剂种类对淀粉/聚乳酸复合材料性能的影响［J］.功能材料，2015，46（6）：6 044⁃6 048.
	ZUO Y， GU J Y， ZHANG Y H， et al. Effect of Plasticizer Types on The Properties of Starch/Polylactic Acid Composites［J］. Journal of Functional Materials，2015，46（6）：6 044⁃6 048.
5	LI H， HUNEAULT M A. Comparison of Sorbitol and Glycerol as Plasticizers for Thermoplastic Starch in TPS/PLA Blends［J］. Journal of Applied Polymer Science， 2010， 119（4）：2 439⁃2 448.
6	田银彩，董安旺.PBAT/热塑性玉米淀粉共混改性对结构和力学性能影响［J］.中国塑料， 2020， 34（9）： 33⁃37.
	TIAN Y C， DONG A W. Effect of Blending Modification on Structure and Mechanical Properties of PBAT/Thermoplastic Corn Starch Composites［J］. China Plastics， 2020， 34（9）： 33⁃37.
7	MORAN J I， CYRAS V P， VAZQUEZ A. Preparation and Characterization of Three Different Derivatized Potato Starches［J］. Journal of Polymers and the Environment， 2013， 21（2）：395⁃404.
8	GIGLI M ， NEGRONI A ， ZANAROL G ， et al. Environmentally Friendly PBS⁃based Copolyesters Containing PEG⁃like Subunit： Effect of Block Length on Solid⁃state Properties and Enzymatic Degradation［J］. Reactive & Functional Polymers， 2013， 73（5）：764⁃771.
9	WANCHOO R K， SHARAM P K. Viscometric Study on the Compatibility of Some Water⁃Soluble Polymer–Polymer Mixtures［J］. European Polymer Journal， 2003， 39（7）：1 481⁃1 490.
10	MA X， YU J. The Effects of Plasticizers Containing Amide Groups on the Properties of Thermoplastic Starch［J］. Starch‐Stärke， 2004， 56（11）： 545⁃551.
11	ALTAYAN M M， TAMMAM A D， KARABET F. On the Plasticization Process of Potato Starch： Preparation and Characterization［J］. Food Biophysics， 2017， 12（4）：1⁃7.
12	MUSCAT D， ADHIKARI B， ADHIKARI R， et al. Comparative Study of Film Forming Behaviour of Low and High Amylose Starches Using Glycerol and Xylitol as Plasticizers［J］. Journal of Food Engineering， 2012， 109（2）： 189⁃201.
13	CHAUDHARY A L， TORLE P J， HALLE P J， et al. Amylose Content and Chemical Modification Effects on Thermoplastic Starch from Maize⁃Processing and Characterisation Using Conventional Polymer Equipment［J］. Carbohydrate Polymers， 2009， 78（4）：917⁃925.
14	LI J， LUO X， LIN X， et al. Comparative Study on the Blends of PBS/Thermoplastic Starch Prepared from Waxy and Normal Corn Starches ［J］. Starch⁃Stärke， 2013，65：831⁃839.
15	ZUO Y， GU J， TAN H， et al. Thermoplastic Starch Prepared with Different Plasticizers： Relation between Degree of Plasticization and Properties ［J］. Journal of Wuhan University of Technology⁃Materials Science Edition， 2015， 30（2）： 423⁃428.
16	SHI R， ZHANG Z， LIU Q， et al. Characterization of Citric Acid/Glycerol Co⁃plasticized Thermoplastic Starch Prepared by Melt Blending［J］. Carbohydrate Polymers， 2007， 69（4）：748⁃755.
17	MA X， YU J， HE K， et al. The Effects of Different Plasticizers on the Properties of Thermoplastic Starch as Solid Polymer Electrolytes ［J］. Macromolecular Materials and Engineering， 2007， 292（4）： 503⁃510.
18	LIU X， YU L， XIE F， et al. Kinetics and Mechanism of Thermal Decomposition of Cornstarches with Different Amylose/Amylopectin Ratios［J］. Starch⁃Stärke， 2010， 62（3/4）： 139⁃146.

[1]	冯凯, 李永青, 马秀清, 韩颖. 聚甲醛增韧改性的研究进展及应用[J]. 中国塑料, 2022, 36(7): 157-164.
[2]	陈轲, 刘鸣飞, 赵彪, 潘凯. 有机硅改性高分子材料阻燃及耐烧蚀性能研究进展[J]. 中国塑料, 2022, 36(6): 149-154.
[3]	邓天翔, 许利娜, 李守海, 张燕, 姚娜, 贾普友, 丁海阳, 李梅. PVC接枝改性及交联改性方法研究进展[J]. 中国塑料, 2022, 36(5): 140-148.
[4]	王镕琛, 张恒, 孙焕惟, 段书霞, 秦子轩, 李晗, 朱斐超, 张一风. 医疗卫生用聚乳酸非织造材料的制备及其亲水改性研究进展[J]. 中国塑料, 2022, 36(5): 158-166.
[5]	赵新新, 金晓冬, 施妍, 孙诗兵, 吕锋, 田英良, 赵志永. 基于紫外⁃臭氧辐照的挤塑聚苯乙烯表面改性研究[J]. 中国塑料, 2022, 36(5): 8-13.
[6]	陈文静, 杨小龙, 韩顺涛, 韩颖, 马秀清. 聚丙烯腈材料改性方法及研究进展[J]. 中国塑料, 2022, 36(4): 158-165.
[7]	董露茜, 徐芳, 翁云宣. 聚乙醇酸改性及其应用研究进展[J]. 中国塑料, 2022, 36(4): 166-174.
[8]	李素圆, 刘会鹏, 龚舜, 黄国桃, 李玉才, 吴鑫, 邓建平, 潘凯. 热塑性聚酰胺弹性体改性EVA复合发泡材料的制备及性能表征[J]. 中国塑料, 2022, 36(4): 6-14.
[9]	马嘉森, 薛永兵, 郭旗, 刘振民. 废旧塑料改性剂改性沥青的研究进展[J]. 中国塑料, 2022, 36(2): 131-138.
[10]	仇洪波. 基于仿生学的木材超疏水表面改性研究进展[J]. 中国塑料, 2022, 36(2): 182-196.
[11]	李永青, 杨小龙, 陈文静, 闫晓堃, 马秀清. 改性剂及高密度聚乙烯插层和剥离蒙脱石的分子动力学模拟[J]. 中国塑料, 2022, 36(2): 67-74.
[12]	金福锦, 郝雨楠, 焦红文, 赵宏宇. 建筑绝热用石墨改性挤塑聚苯乙烯泡沫板的应用及标准解读[J]. 中国塑料, 2021, 35(9): 109-115.
[13]	孙国华, 张信, 武德珍, 侯连龙. 高性能聚酰亚胺复合材料的研究进展[J]. 中国塑料, 2021, 35(9): 147-155.
[14]	陆伟鑫, 陆冲, 王斌, 胡晶, 吴菁菁, 周秦鹏. 环氧改性剂对PA6/EVOH共混物性能的影响[J]. 中国塑料, 2021, 35(9): 8-14.
[15]	黎帅, 龙春光, 闵建新, 周卓. 基于改性PET的极限PV值测试及摩擦学性能比较研究[J]. 中国塑料, 2021, 35(9): 87-94.

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Preparation and Characterization of Thermoplastic Starch with Different Contents of Amylose

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