魔芋葡甘聚糖熱塑改性技術(shù)及應(yīng)用基礎(chǔ)研究.pdf

1、本項(xiàng)目在國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目《高強(qiáng)度可食性魔芋葡甘聚糖薄膜成膜基礎(chǔ)研究》（批準(zhǔn)號(hào)：29876017）和科技部財(cái)政部科技型中小企業(yè)創(chuàng)新基金《完全生物降解的魔芋葡甘聚糖包裝膜的研制》（批準(zhǔn)號(hào)：03C26215100240）等項(xiàng)目的資助下，以我國(guó)來(lái)源豐富、可再生的特有天然魔芋葡甘聚糖（KGM）為原料，圍繞環(huán)境友好、滿足使用要求的魔芋葡甘聚糖熱塑新材料的研發(fā)，研究了乙酸乙烯酯和丙烯酸甲酯為接枝單體對(duì)KGM的接枝共聚、熱塑改性、熔融共混的流變特性

2、和應(yīng)用特性等。試驗(yàn)結(jié)果表明： （1）魔芋葡甘聚糖/乙酸乙烯酯接枝共聚改性體系中當(dāng)引發(fā)劑濃度12mmol/L，單體含量75％，在70℃，3小時(shí)的優(yōu)化反應(yīng)條件下，接枝率和接枝效率分別為62．19％和92．98％。魔芋葡甘聚糖/丙烯酸甲酯接枝共聚改性體系中當(dāng)引發(fā)劑濃13mmol/L，單體含量8096，在75℃，2小時(shí)的優(yōu)化反應(yīng)條件下，接枝率和接枝效率分別為73．58％和96．59％。魔芋葡甘聚糖/乙酸乙烯酯/丙烯酸甲酯共改性體系中當(dāng)引

3、發(fā)劑濃度8mmol/L，單體含量75％，在75℃，3小時(shí)的優(yōu)化反應(yīng)條件下，接枝率和接枝效率分別為68．41％和93．01％。 （2）乙酸乙烯酯接枝改性后的KGM在1739cm—1處的羰基吸收峰明顯增強(qiáng)，出現(xiàn)了接枝鏈聚乙酸乙烯酯的特征吸收峰。丙烯酸甲酯改性后的熱塑性KGM在1450cm—1處出現(xiàn)了—CH2—的變形振動(dòng)、1238cm—1處出現(xiàn)了—CO—O—伸縮振動(dòng)以及1390cm—1處出現(xiàn)了羧基的特征吸收峰。乙酸乙烯酯和丙烯酸甲酯共

4、改性后的熱塑性KGM在1735 cm—1處的羰基吸收峰顯著增強(qiáng)，在1241cm—1處出現(xiàn)了乙酸酯的特征吸收峰，在1384cm—1處出現(xiàn)了很強(qiáng)的羧基特征振動(dòng)吸收峰，改性KGM與單體問(wèn)發(fā)生了顯著的接枝共聚。 （3）掃描電鏡觀察熱塑改性的KGM為顆粒較大的片狀粉末，且具有了疏松多孔的片層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。KGM分子鏈上大量的羥基被熱塑性的單體聚合鏈聚乙酸乙烯酯或聚丙烯酸甲酯取代而形成弱極性且疏油疏水的KGM支鏈，從而使熱塑改性后的KGM不溶于

5、水和極性溶劑中。偏光顯微鏡觀察KGM經(jīng)乙酸乙烯酯、丙烯酸甲酯接枝或乙酸乙烯酯和丙烯酸甲酯共改性后，KGM原有的分子結(jié)構(gòu)由于聚乙酸乙烯酯鏈和聚丙烯酸鏈的等具有熱塑性的柔性鏈加入而被破壞，分子間氫鍵作用減弱，分子結(jié)構(gòu)無(wú)序化，結(jié)晶結(jié)構(gòu)消失，經(jīng)接枝共聚改性后的KGM被塑化。 （4）當(dāng)溫度為120℃時(shí)，熱塑改性KGM熔融共混體系的最大扭矩為39N·m，平衡扭矩為15N·m。隨著溫度的升高，KGM熱塑材料的最大扭矩值和平衡扭矩值均逐漸下降。

6、當(dāng)溫度從140℃上升到150℃時(shí)，KGM熱塑材料的最大扭矩值從38N·m降到30．5N·m，可以顯著的調(diào)節(jié)生產(chǎn)過(guò)程中的能耗；而平衡扭矩僅從11N·m降到10 N·m，變化較小，具有較好的流變特性和相容性。 （5）熱塑改性KGM經(jīng)國(guó)家合成樹(shù)脂質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心測(cè)定：密度1．04g/cm3、拉伸強(qiáng)度5．9MPa、斷裂伸長(zhǎng)率82％、彎曲強(qiáng)度21．7MPa、彎曲模量57MPa、成型收縮率1．49％、維卡軟化點(diǎn)47．1℃、燃燒性FH—3—3