Page 201 - 《精细化工》2023年第8期

第 8 期 刘钰馨，等: 超声对不同粒径二氧化硅改性热塑性木薯淀粉的影响 ·1815·

和 TPS/SiO 2 (23)试样也可发现，超声作用能显著提 是由于超声作用使得支链淀粉发生断裂形成更多的直
高淀粉材料的回生速率，且 U-TPS/SiO 2 (0.02)的回生 链，直链更容易发生运动进行有序排列形成晶体结构。
速率提升幅度最大。这是由于超声作用产生机械效 而且超声作用使得 SiO 2 的分散更均匀，能更好地发挥
应、热效应、空化效应，使得分子链自由体积增加， 异相成核作用，促进淀粉的回生。同时发现，U-TPS/
甚至破坏了淀粉的氢键，还破坏了支链，从而形成 SiO 2(0.02)试样的球晶更清晰，十字消光现象更明显。
更多直链 [14] 。粒径为 0.02 µm 的纳米 SiO 2 在经过超 由于粒径 0.02 µm SiO 2 更容易进行异相成核作用使得
声作用后其分散性改善程度是最大的，因此，更有 淀粉形成晶核，而且不容易阻碍淀粉球晶的生长，这
利于促进淀粉回生程度的提高。另外，超声作用能 与前面的回生速率结果（表 2）相一致。
提高 SiO 2 的分散性，使其更好地发挥异相成核作用， 2.3 接触角分析
从而促进淀粉的回生。 图 4 为超声前后 TPS/SiO 2 复合材料的水接触
角。由图 4 可知，与未超声的样品相比，经过超声
表 2 超声作用前后 TPS/SiO 2 复合材料的回生动力学数据 处理后，试样的水接触角均有所提高，说明超声作
Table 2 Retrogradation kinetic data of TPS/SiO 2 composites
before and after ultrasonic treatment 用能提升试样的疏水性。由于超声作用有利于分子

未超声 超声后 有序性增加，促进淀粉回生，从而淀粉分子链排列
更致密，使得淀粉材料亲水性降低，因此水接触角
TPS/ TPS/ TPS/ U-TPS/ U-TPS/ U-TPS/
SiO 2(0.02) SiO 2(0.2) SiO 2(23) SiO 2(0.02) SiO 2(0.2) SiO 2(23) 增大。而且添加粒径 0.02 µm SiO 2 的 TPS/SiO 2 复合
k/
–3
10 1.5 9.7 9.6 1020.0 60.0 711.6 材料的水接触角超声前后均大于添加粒径 0.2、23
n 1.17 0.66 0.78 0.11 0.54 0.25 µm SiO 2 试样的水接触角，这是由于粒径 0.02 µm
SiO 2 更容易促进淀粉的回生，球晶更多，使得淀粉
2.2 球晶研究
材料的结构更有序和致密，因此水接触角更大。
图 3 为超声作用前后 TPS/SiO 2 复合材料的偏光
显微镜图。

图 4 超声作用前后 TPS/SiO 2 复合材料的水接触角
Fig. 4 Water contact angle of TPS/SiO 2 composites before
and after ultrasonic treatment

2.4 热降解性分析
图 5 为超声前后 TPS/SiO 2 复合材料的 TG 和
DTG 曲线，数据列于表 3。

a—TPS/SiO 2(0.02)；b—TPS/SiO 2(0.2)；c—TPS/SiO 2(23)；d—
U-TPS/SiO 2(0.02)；e—U-TPS/SiO 2(0.2)；f—U-TPS/SiO 2(23)
图 3 超声作用前后 TPS/SiO 2 复合材料的偏光显微镜图
Fig. 3 Polarization microscope pictures of TPS/SiO 2
composites before and after ultrasonic treatment

可以发现，试样经过 14 h 回生后，未超声的淀
粉材料没有形成明显的球晶现象；经过超声作用后，
呈现明显的十字消光现象，说明试样形成球晶。这