多糖类生物降解材料的研究进展

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1、TheResearchProgressinPolysaccharide-basedBiodegradableMaterialsLiuZehua，YuJiugao(SchoolofScience,TianjinUniversity,Tianjin,300072)AbstractInthispaper,theresearchprogressinstarch-basedcompletelybiodegradablematerialsisdescribedindetail,includingphysica

2、lmodification(blending)andchemicalmodifications(grafting,esterificationandcross-linking);theotherpolysaccharide-basedbiodegradablematerialssuchascellulose,chitosanandtheirderivatesarealsointroducedbriefly.Atlast,severalsuggestionsforimprovingtheproper

3、tiesofstarch-basedbiodegradablematerialsareproposed.KeywordsPolysaccharides，Biodegradablematerials，Modifications摘要本文详细综述了淀粉基可完全生物降解材料的研究进展，包括淀粉的物理改性(共混)和化学改性(接枝、酯化和交联)，并简要介绍了纤维素、壳聚糖等其他多糖类生物降解材料的进展情况。最后提出了改善淀粉类生物降解材料性能的几点设想。关键词多糖生物降解材料改性多糖类生物降解材料的研究进展刘

4、泽华于九皋**(天津大学理学院天津300072)1引言   非生物降解塑料尤其是塑料包装材料在废弃后会给环境带来极大的负面影响，即造成所谓的“白色污染”。据报道，塑料正以每年2500万吨的速度在自然界中堆积[1]。如何对付“白色污染”成为了人们普遍关注的问题，尤其90年代以来，随着人们环境意识的增强，国际上针对某些化学工业破坏生态环境、危害人类健康这一问题，提出了消除污染、减少有害副产物的倡议，其中包括对白色污染的处理。目前，世界上许多发达国家如美国、德国、意大利、丹麦、瑞士、瑞典、法国、奥地利、

5、日本等都先后立法限用或禁用“短期使用”的非降解塑料，并投入大量精力进行生物降解塑料的研究，以促进降解塑料的使用和推广[2-4]。我国国家经贸委也发布了99年第6号令，要求一次性非降解发泡塑料餐具的淘汰期限为2000年年底以前[5]。   早在70年代，人们开始用淀粉与聚乙烯共混，滚压成膜。将其埋在土壤里变成粉末状，认为聚乙烯已经被生物降解，于是各种不同的加工方法出现，制成所谓“生物降解型”聚乙烯。而90年代初高分子化学家指出C—C键不能酶解与水解，要断键除非光解与氧化[6]，聚乙烯实际上只是成为碎

6、片留存于土壤中。因此开发完全可生物降解材料成为一个新的课题。   天然高分子材料，特别是多糖类天然高分子材料，不但是完全可生物降解的，而且为可再生资源，来源丰富，价格低廉，因此与合成聚合物相比具有更大的发展潜力。据美国商业信息公司的报告预测，美国的降解聚合物总销量到2002年将以12.3%的年增长率增长，而合成聚合物增长率仅为2.5%，天然聚合物则为30.2%[7]。2多糖类生物降解材料   目前用于生物降解材料的多糖类天然高聚物主要有淀粉、纤维素、壳聚糖、木质素、果胶及它们的衍生物等。2.1淀粉

7、类生物降解材料   淀粉是众所周知的可生物降解型天然高聚物，但由于淀粉大分子链上自由羟基的存在，使分子内和分子间形成很强的氢键，因此淀粉本身物理性能很差，远不适于塑料工业。欲使淀粉具有可加工性能，必须消弱大分子内和分子间的作用力。为了达到这一目的，对淀粉采取了一些改性方法，包括物理改性和化学改性。2.1.1物理改性 在热力场、外力场和添加剂如小分子多元醇的作用下，淀粉颗粒遭到破坏，多元醇小分子渗入到淀粉分子之间，与淀粉分子形成氢键，取代了部分淀粉—淀粉之间的氢键，从而使淀粉分子间的作用力降低，转变

8、成热塑性淀粉。意大利的Novamont公司[8]、美国的Warner-Lambert[9]公司均通过淀粉的挤出热炼技术得到了热塑性淀粉。热塑性淀粉材料的力学性能取决于淀粉的组成(直、支链的比例)、挤出温度、螺杆转速、混合组分中的水分含量、添加剂的性质和含量等[10]。目前所使用的添加剂主要有小分子多元醇如甘油、乙二醇、丙二醇、木糖醇、山梨醇等，盐类如磷酸三钠、氯化钠、氯化钙等，其他如硬酯酸甘油酯、脲、氨基酸、甲醛等[11,12]。虽然热塑性淀粉可以象传统塑料一样单独加工，但其机械性