Page 21 - 《精细化工》2022年第8期
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第 8 期                      郑进宝，等:  淀粉基发泡材料制备及性能优化研究进展                                   ·1521·


            混合物料的流动性以及水分的蒸发速率等。综上所                             常重要的研究意义，因为淀粉基发泡材料比 EPS 具
            述，这些复杂因素导致了淀粉基发泡材料的泡孔结                             有更大的孔隙率，所以研究新冠病毒等在多孔生物
            构难以控制。                                             塑料或淀粉基包装表面的存活能力，开发具有抗病
                                                                                                         [3]
            3.2    综合性能改善                                      毒特性的活性淀粉基发泡材料是非常有必要的 。
                 淀粉基发泡材料的性能改善除了上述介绍的较                          最近，有研究表明，含有铜、银和锌纳米粒子的纳
            为常见的淀粉改性、配方与工艺参数优化以外，还                             米材料涂层或薄膜显示出对抗 SARS-CoV-2 的潜在
            有很多其他方法，如材料表面疏水或抗菌涂层的制                             作用，从而防止病毒污染包装表面并减少其传播
            备，以及不相容相的界面改善等。为适应缓冲包装                             [122] 。但这些纳米粒子价格昂贵，寻找其他具有抗病
            材料的应用需求，对其力学性能增强和防水性能改                             毒特性的物质（如牛至精油、百里香精油等植物精
            善要求较高，近年来，也呈现出向多功能化发展的                             油和 ZnO 等抗菌物质       [123-125] ）及其在淀粉基发泡材
            趋势。                                                料中的应用是一个亟待突破的研究方向                  [126] 。
            3.2.1   力学性能与防水性能改善
                 通过对材料组分、制备工艺以及发泡机理相关                          4   结束语与展望
            研究可以发现，添加胶黏剂、发泡剂、成核剂，增
                                                                   2020 年初，国家发展改革委生态环境部公布《关
            塑剂、相容剂等助剂或优化发泡成型工艺参数可以
                                                               于进一步加强塑料污染治理的意见》，中国作为制造
            调控淀粉基发泡材料内部的泡孔结构，改善淀粉基
                                                               业大国，开发低碳环保的绿色包装材料具有非常重
            发泡材料的力学和耐水性能。除此之外，还可以添
                                                               要的研究价值和现实意义。淀粉来源广泛、成本低、
            加有机黏土、SiO 2 等纳米增强材料，或与一些疏水
                                                               无毒无害，具有生物相容性和生物降解性等特点，
            性物质（如植物油及其衍生物、聚硅氧烷等有机硅
                                                               是替代石油基聚合物最具潜力的材料。研究者们以
            防水剂等）以共混或复合的方式制备性能优良的淀
            粉基发泡缓冲材料         [100-101] 。使用聚乙烯、聚丙烯、             淀粉为主要原料，通过配方优化、工艺优化、淀粉
                                                               改性和材料增强等方法，制备了环境友好型淀粉基
            聚苯乙烯等不可降解塑料可以提高淀粉基发泡材料
                                                               发泡材料。这不仅符合国家的长久战略发展规划，
            的性能，但其降解性能受到影响。另外，采用聚乙
                                                               还能在一定程度上缓解白色污染所带来的环境压力
            烯醇、聚乳酸、聚己内酯、聚对苯二甲酸-己二酸丁
            二醇酯等合成可降解聚酯             [76-77,102-103] 或纤维素 [104] 、  和贸易壁垒导致的经济压力，从而创造良好的生态
            壳聚糖    [105-106] 、蛋白质 [107] 等天然聚合物也可提高淀            效益和经济效益。但淀粉基发泡材料的开发技术尚
            粉基发泡材料的性能，但生物降解塑料与传统石油                             未成熟，使其代替石油基塑料实现工业化生产仍面
                                                               临着诸多挑战。
            基泡沫相比，价格较昂贵，而且通过改性提高混合
            物的相容性也使生产成本大大增加，阻碍了它们在                                （1）绿色复合淀粉改性工艺是淀粉基发泡材料
            包装市场的广泛应用          [108] 。近年来，研究者们开始尝              性能优化的研究热点，而保证改性淀粉可降解性，
            试采用价格低廉、产量丰富、可再生和可降解等优                             提高改性效率、简化生产工艺、降低生产成本、采
            势的农业或工业废渣，如稻壳               [109] 、香蕉叶 [110] 、花    用无毒无害的改性剂和绿色环保的改性溶剂等是淀
            生皮   [111-113] 、车前草皮 [114] 、蛋壳/虾壳  [115] 、高粱副      粉改性的研究重点。
            产品   [116] 、葡萄茎、甘蔗渣等      [117-118] 。这些生物质残           （2）均匀的泡孔结构可以改善淀粉基发泡材料
            渣可能含有淀粉、蛋白质、脂质、纤维、抗氧化剂                             的性能，但发泡过程中的影响因素复杂，泡孔分布
            以及抗菌剂等生物活性化合物              [119] ，这为淀粉基发泡          难以控制，材料组分配比和成型工艺参数优化是调
            材料的综合性能改善提供了新的思路。                                  控泡孔结构的重要方法。
            3.2.2   其他功能性提升                                       （3）淀粉基发泡材料的性能优化向综合性能提
                 微塑料污染给生态系统和人类健康造成严重威                          升和多功能化发展，在组分中添加无毒无害、成本
            胁 [120] ，所以市场对淀粉基发泡材料的综合性能优化                       低且环保可降解的生物质材料，为材料的综合性能
            提出了多元化需求，如何提高淀粉基发泡材料的综                             优化提供了新的思路。
            合性能，取代石油基塑料已迫在眉睫。淀粉基发泡
                                                               参考文献：
            材料的抗菌活性、保温隔热、阻燃抗静电等功能性
                                                               [1]   BONIN M.  An investigation  into the properties of  starch-based
            提升成为提高淀粉基包装材料综合性能的研究热                                  foams[D]. London: Brunel University, 2010.
            点。姚舜祯      [121] 利用 Mg(OH) 2 对淀粉基泡沫颗粒进             [2]   China Plastics Processing Industry Association (中国塑料加工工业
            行阻燃改性，并将其作为填充物制备了新型保温隔                                 协会). Economic  operation status in 2018 of plastics processing
                                                                   industry in China[J]. Plastics Additives (塑料助剂), 2019, 23(2):
            热材料。此外，开发活性淀粉基发泡材料也具有非                                 1-11.
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