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1.1            研究的意義

現今以聚乙烯(PE)為代表的 石油基塑料產生的“白色污染”日益嚴重，急需一種可降解的材料來替代石油基塑料。而作為一種完全生物降解塑料，聚對苯二甲酸丁二醇-己二酸丁二醇共聚酯 (PBAT)的加工性能良好，但其成本偏高，無法滿足市場的要求。淀粉來源廣泛，成本較低，將PBAT與淀粉進行共混復合可以大大降低材料的成本。

一方面，PBAT是對苯二甲酸、 己二酸和1,4－ 丁二醇的三元共聚酯， 能夠被微生物降解為水和二氧化碳，由于其生物可降解性受學者們的廣泛關注和研究。天然淀粉是一種來源廣泛、 價格低廉的多羥基化合物，其鄰近分子間多以氫鍵相互作用形成微晶結構的完整顆粒 。由于氫鍵的作用，使得天然淀粉的熔融溫度高于降解溫度， 難以加工。通過將天然淀粉按不同配比與水和多元醇等增塑劑混合， 利用高剪切力和高溫破壞淀粉的微晶， 使大分子無序線性排列， 就可以使原天然淀粉具有熱塑性。

另一方面，淀粉具有品種繁多、來源豐富且價格便宜的特點, 常見有玉米淀粉、馬鈴薯淀粉和木薯淀粉等。 而且淀粉又易受微生物侵蝕, 并能為微生物提供養分, 因此淀粉在生物降解材料的研究中倍受關注。 然而由于淀粉是一種多羥基化合物, 分子間以氫鍵相互締合成為淀粉顆粒, 加熱無熔融過程, 300℃以上分解。 其分子內包含了晶態和無定形態的非均相物質, 一般結晶度較大, 結晶度最低也在 19%左右, 這樣高結晶度的淀粉的熔點太高, 因此分解溫度往往低于熔融溫度。 因此天然淀粉不具有熱塑性, 在實際中根本無法加工, 所以需要破壞其高結晶性, 使淀粉的塑化成為可能。

本實驗通過添加甘油和水等增塑劑對淀粉進行塑化, 經過塑化后, 淀粉分子間的氫鍵作用被削弱破壞, 分子鏈的擴散能力提高, 材料的玻璃化轉變溫度降低 。 因此在分解前實現了微晶的熔融, 由雙螺旋構象轉變為無規線團構象, 從而使淀粉具備了熱塑性加工的可能性, 熱塑性淀粉的加工溫度范圍在 120～ 220℃。 再將塑化后的淀粉與 PBAT 在雙螺桿擠出機上進行共混, 可得到一種新的淀粉填充改性的生物可降解塑料。這種生物可降解塑料可以制成塑料制品或者薄膜, 是一種環境友好型材料, 具有很廣闊的應用前景。

2014年12月，吉林省已出臺禁塑令，規定在全省范圍內，禁止生產和銷售一次性不可降解塑料購物袋和塑料餐具。國內包括江蘇在內的其它省份也在討論禁塑的方式和時機，在未來的幾年內會有省份加入禁塑行列。因此開發符合未來標準的可降解材料具有重要意義。

1.2            國內外研究現狀和發展趨勢

生物降解材料的定義是指在細菌、 真菌、 藻類等自然存在的微生物的作用下， 通過化學、 物理或生物作用而降解或分解的高分子材料。近年來，兼備肪族聚酯優異的生物降解性能和芳香族聚酯優異的力學性能的脂肪族/芳香族共聚酯(CPEs)開始成為學術界和工業界研究重點。這類共聚酯具有能與普通塑料相媲美的優良物理性能和加工性能,同時其填充復合材料具有市場競爭力的價格優勢和環境友好性， 可大量推廣應用于生物醫用、包裝、 薄膜等一次性使用場合。例如巴斯夫公司的 “Ecoflex” 材料應用于包裝領域， 在歐美和日本至今已廣泛應用于購物袋、 農膜等。

關于聚己二酸/對苯二甲酸丁二酯 （PBAT）的填充改性研究已有較多報道。肖運鶴、 寧平等使用超細碳酸鈣、 淀粉填充PBAT， 并研究了復合材料的力學性能、 熱性能以及兩組分的相容性等。Jirapa Phosee等將稻殼硅(RHS)經表面處理后用于填充PBAT共聚酯，并研究了硅烷偶聯劑(MPS)以及RHS中無定形二氧化硅對復合體系的影響。KikkuFukushima等用熔融共混法制備了層狀蒙脫土/PBAT復合材料。Chin-San Wu采用馬來酸酐接枝PBAT， 并用醋酸纖維素(CA)增強PBAT和馬來酸酐接枝PBAT(PBAT-g-MA)， 研究了PBAT-g-MA/CA的界面性能、 力學性能等。但是， 關于填充PBAT復合材料的生物降解速率控制方面的研究未見報道。接下來的文章，會對填充PBAT復合材料的水解性和生物降解性的影響因素進行了研究，并分批轉載