Page 162 - 《精细化工》2020年第4期

·796· 精细化工 FINE CHEMICALS 第 37 卷

子间和分子内的氢键作用，增大淀粉的自由体积， 膜变得更加柔软。当尿素含量超过 30%时，由于尿
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而且根据 MA 等 的研究来看，在甲酰胺或尿素增 素过饱和结晶析出导致淀粉膜产生了相分离，使得
塑淀粉的过程中只有尿素与淀粉发生反应形成了共 拉伸强度和断裂伸长率均下降。
价键，所以尿素的含量越高形成的相互作用力越强， 由图 3 可知，雾度随着尿素含量的增加不断上
所以只添加尿素的增塑效果最好。从成膜的完整性 升，透明度先上升后下降，当尿素含量为 20%时，
及膜厚来看，尿素的效果最好，与添加甲酰胺相比， 透明度最大达到 91.7%，表明尿素中的氨基与淀粉
虽然添加尿素后膜的光学性能稍差，但相差不大， 上的羟基最大程度地形成了氢键或共价键，当尿素
并且考虑到甲酰胺的毒性较大，综合考虑选择尿素 含量为 15%时，相较于尿素含量 20%，透明度略有
作为增塑剂。 下降，但是雾度与尿素含量 10%时相近，而且透明
2.2.2 增塑剂用量对膜性能的影响 度达到了 91%。当尿素含量为 30%时，雾度大幅上
根据 2.2.1 节的实验结果，选取尿素为增塑剂， 升而透明度大幅下降，这是因为尿素含量过高时，
尿素含量选取 10%、15%、20%、25%、30%，其他 尿素不断析出变成白色晶体造成膜表面颜色分布不
条件与 1.2.1 节一致，对比不同尿素含量复合膜的各 均，导致两者的性能下降。所以，综合马铃薯淀粉
项性能，如图 2、3 所示。 膜的力学性能和光学性能，增塑剂选用含量为 15%

的尿素。
2.3 增强剂的确定
2.3.1 增强剂种类的确定
将制备的 SNC 于 TEM 下进行尺寸测定，如图
4 所示。由图 4 可以看到，通过酸法制备得到的 SNC
的尺寸已达纳米级别。

图 2 尿素含量对马铃薯淀粉膜力学性能的影响
Fig. 2 Effect of urea content on the mechanical properties
of potato starch films

图 4 淀粉纳米晶透射电子显微形态照片
Fig. 4 TEM image of starch nanocrystal

根据 2.2.2 节的实验结果，选取含量为 15%的尿
素为增塑剂，根据 1.2.1 节方法制膜，对比单一增强
剂和复合增强剂〔（m(SNC)∶m(ZnO)=1.0∶1.0）〕
制备复合膜的各项性能，结果如表 2 所示。
如表 2 所示，ZnO 的加入明显增加了膜的雾度，

降低了透明度。当仅以 ZnO 作为增强剂时,虽然拉伸
图 3 尿素含量对马铃薯淀粉膜光学性能的影响
Fig. 3 Effect of urea content on the optical properties of 强度和断裂伸长率与 SNC-ZnO 复合增强的效果相
potato starch films 近，但是具有更低的透明度和更高的雾度，所以，
选择 SNC-ZnO 复合增强剂进行后续实验。
由图 2 可知，当尿素含量为 15%时，拉伸强度

达到最大值 7.7 MPa，此时断裂伸长率为 18.6%，当 表 2 增强剂种类对马铃薯淀粉膜性能的影响
尿素含量为 25%时，断裂伸长率达到最大值 21.6%， Table 2 Effect of reinforcing agent types on the properties
拉伸强度为 3.2 MPa，相较于尿素含量为 15%时下 of potato starch films
降了 58.4%。这是因为尿素虽然可以破坏淀粉分子 增强剂种类 d/μm R m/MPa σ/% P/% H/%
间的相互作用力，与淀粉的羟基形成氢键或共价键， ZnO 40.6 8.3 16.8 80.0 60.6
但超过一定量时，尿素结合水分子的数目增多，削 SNC 50.7 7.7 18.0 91.0 5.9
SNC-ZnO 56.7 8.3 17.0 84.3 37.5
弱了其分子间的相互作用，膜的致密性变差，使得