摘要：淀粉和纖維素作為天然高分子材料，被廣泛應(yīng)用于泡沫塑料中。在新型PVF泡沫塑料中添加淀粉和纖維素后，對于泡沫塑料的力學(xué)性能和降解性能的改善都起到了一定的作用。天然高分子材料在泡沫塑料中的應(yīng)用必將前景廣闊。
關(guān)鍵詞：淀粉 纖維素 PVF泡沫塑料 降解

1.前言

泡沫塑料是一種以塑料為基本組分，內(nèi)部含有大量氣泡孔隙的多孔塑料制品。其品種繁多，由于其*的性質(zhì)：相對密度低、隔熱性能優(yōu)良、吸收沖擊載荷性好、隔音效果佳、比強(qiáng)度高等被作為緩沖材料廣泛應(yīng)用于包裝領(lǐng)域。PVF泡沫塑料，早在1934年就開始出現(xiàn)，這類熱塑性材料具有很好的彈力和柔韌性，與其他泡沫塑料，如PE、PS、PU等相比，此種泡沫塑料性能比較*，干態(tài)時，比較堅(jiān)硬，是一種沖擊強(qiáng)度高、壓縮彈性模量較大的硬質(zhì)泡沫塑料；一旦沾附水后，就會變成一種柔軟富有彈性并能防止微生物的軟質(zhì)泡沫塑料。然而，PVF泡沫塑料具有大部分熱塑性塑料通有的問題：廢棄后難于降解，會造成嚴(yán)重的白色污染，而解決這一問題的重要途徑之一，即是降解。

一般降解按降解原理可分為四大類：光降解、生物降解、光-生物降解和水降解，由于考慮到泡沫塑料作為包裝用，成本不宜過高，故目前采用生物降解法居多。而淀粉和纖維素作為兩種重要的天然高分子材料在泡沫塑料的降解及增加它們的附加值上扮演了非常重要的角色。這是因?yàn)榈矸酆屠w維素在各種環(huán)境中都具備*的生物降解能力，在降解灰化后，生成CO2和H2O，不對環(huán)境造成污染，另外，它們作為由生物合成的可再生資源，是取之不盡，用之不竭的有機(jī)材料，其產(chǎn)量豐富，價格低廉，因此天然高分子材料在泡沫塑料的開發(fā)應(yīng)用必然前景廣闊。

2．淀粉的分類、結(jié)構(gòu)與性質(zhì)

淀粉是剛性較強(qiáng)而又含有許多羥基基團(tuán)的天然高分子，分子內(nèi)又有許多羥基形成的氫鍵，它是由許多葡萄糖分子縮聚而成的高聚體，分子式為（C6H10O5）n，根據(jù)分子結(jié)構(gòu)不同分為直鏈淀粉和支鏈淀粉兩種。圖1和圖2為直鏈淀粉和支鏈淀粉的結(jié)構(gòu)示意圖。

直鏈淀粉可以溶解，聚合度約在100~6000之間，例如玉米淀粉的聚合度在200~1200之間，平均約800，而支鏈淀粉是不溶解的。普通淀粉多由直鏈淀粉和支鏈淀粉共同組成，如普通玉米淀粉含直鏈淀粉27%，支鏈淀粉占70~80%。淀粉中直鏈淀粉與支鏈淀粉的比例依賴于淀粉的來源和提取淀粉的方法。由于淀粉結(jié)構(gòu)中含有大量羥基，因此，它的結(jié)晶度較大，一般玉米淀粉的結(jié)晶度可達(dá)39%，結(jié)晶度這樣高的淀粉，其熔點(diǎn)不高，無法加工。因此采用對淀粉進(jìn)行接枝改性和引入各種增塑劑破壞淀粉的結(jié)晶度，使其具有可加工性。

3.纖維素的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)

纖維的主要成分就是纖維素，因此有必要了解纖維素的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)。纖維素在分子結(jié)構(gòu)上與淀粉分子相似，它的分子組成也為（C6H10O5）n，是以D-吡喃式葡萄糖基作為其結(jié)構(gòu)基環(huán)，基環(huán)間以β-苷鍵連接，由脫水D-吡喃式葡萄糖單元通過相鄰糖單元的1位和4位之間的β-苷鍵連接而成的線性高分子聚合物。它具有很高的聚合度，纖維素糖鏈間通過氫鍵堆積起來，形成緊密的結(jié)晶構(gòu)造。天然纖維素類物質(zhì)的組成成分主要是木質(zhì)素、纖維素和半纖維素。其結(jié)構(gòu)示意如圖3：