文献综述
文 献 综 述1、前言聚乙烯醇(PVA)最初是通过水解醋酸乙烯酯而制备的，多数情况下PVA呈白色块状或粉末状，且无毒无味、无腐蚀性。
由于PVA分子结构中含大量羟基，具有良好的水溶性、亲水性、高度耐污染性、生物亲和性、粘结性及成膜性[1]。
密度1.26~1.29cm3，熔点230℃。
PVA是一种具有水溶性的高分子聚合物，含有大量的亲水基团，使得PVA拥有良好的吸水性，其可被生物降解，降解产物为水和二氧化碳，是环保型包装材料。
PVA受热时会软化，在40℃以下没有明显变化，160℃以上，长时间加热会逐渐着色，220℃以上时则发生分解，生成水、乙酸、乙醛和丁烯醛。
PVA几乎不受弱酸、弱碱或有机溶剂的影响，耐油性很高。
PVA易成膜，形成的薄膜无色透明，具有良好的机械强度。
PVA可以看作是一种带有仲羟基的线性高分子聚合物。
因此具有良好的机械性能、抗静电性、耐化学药品性、生物可降解性等性能，广泛应用于纤维、塑料、石油化工、医药、材料表面改性等领域[2]。
淀粉是高分子碳水化合物，是由单一类型的糖单元组成的多糖。
淀粉属于多聚葡萄糖，游离葡萄糖的分子式以C6H12O6表示，脱水后葡萄糖单位则为C6H12O6因此，淀粉分子可写成(C6H10O5)n，n为不定数。
组成淀粉分子的结构单体(脱水葡萄糖单位)的数量称为聚合度，以DP表示[3]。
淀粉的许多化学性质与葡萄糖相似，但由于它是葡萄糖的聚合体，又有自身独特的性质，在实际生产中，通过淀粉的化学性质来改变淀粉分子可以获得淀粉的水解产品和变性淀粉这两大类重要的淀粉深加工产品[4]。
从分子结构上看，淀粉主要由直链淀粉和支链淀粉构成[5]。
直链淀粉是线性聚合物，通过alpha;-1，4糖苷键连接，有近似纤维素的功能，易于成膜，且制成的薄膜具有较好的透明度，多用于包装材料的制备，而支链淀粉的结构高度分支，分子中有alpha;-1，4糖苷键连接而成的链，还有alpha;-1，6糖苷键连接而成的分支，主要有助于构建淀粉颗粒的外围晶体组织[6,7,8]。
纯天然玉米淀粉大约含25%的直链淀粉，而支链淀粉根据来源不同则含量在0~85%之间[9]。
2、聚乙烯醇/淀粉复合材料的结构研究当TPS/PVA=100/0时，淀粉材料出现大量颗粒结构，说明淀粉没有完全塑化，塑化效果不佳；当加入PVA时，淀粉材料的颗粒减少，说明淀粉材料塑化效果提高；随着PVA用量进一步增加，PS/PVA=60/40时复合材料的塑化效果增加，该现象与前面的塑化实验结果相一致。
TPS/PVA复合材料的红外光谱，红外峰3424cm-1对应为羟基伸缩振动，2904cm-1甲基的碳氢键的拉伸振动，1793cm-1峰对应无定型区变化，1637cm-1无定型区OH的弯曲振动，1455cm-1为CH2的弯曲和拉伸振动。
可以发现随着PVA添加和用量的增加，TPS/PVA复合材料的氢键作用削弱[10]。
3、聚乙烯醇/淀粉复合材料的性能研究对PVA由于分子间氢键和分子内氢键的强相互作用而导致的熔融加工困难的问题，采用TPS改性PVA，通过熔融共混制备PVA/TPS共混物复合材料，共混改性[11]是指PVA与不同性能的高分子聚合物混合，制备具有高弹性、良好机械强度、渗透性及耐水性的共混材料，是一种最简单、最直接的改性方法。
淀粉(天然或改性)特点是可再生、环保、来源广泛、价格低廉、相容性好，PVA与淀粉共混改性后降低了复合材料的结晶度，明显增强力学性能、耐水性、热稳定性。
PVA用量从0份增加40份时，TPS/PVA-1799复合材料的拉伸强度由9.02MPa增至19.01MPa，提高了111%；添加TPS/PVA-1788复合材料的拉伸强度提升至16.98MPa，提高了88%。
由于PVA与淀粉分子中的羟基形成氢健，改善热塑性淀粉的拉伸强度。
PVA与淀粉通过交联反应可以在分子间形成空间网状结构，通过调节淀粉与PVA的配比可以获得最佳的力学性能[12,13]。
随着PVA用量从0份增至40份，TPS/PVA复合材料的塑化时间由76s缩短至40s，扭矩也随着PVA用量的增加而升高。
由于PVA中含有大量的氢键，在转矩塑炼过程中增塑剂小分子会与淀粉、PVA中的氢键发生作用，同时淀粉与PVA各自分子链中氢键也会发生作用，从而削弱淀粉、PVA分子内部的氢键作用[14]，有利于淀粉的塑化，因此塑化时间缩短。
另一方面，TPS/PVA复合材料的扭矩随着PVA的用量增加而增大，淀粉与PVA分子链间的相互作用使得体系扭矩增高，因此TPS/PVA复合材料的塑化扭矩和平衡时扭矩增大。
由于淀粉在分子结构上都含有大量羟基，容易在分子间或分子内形成氢键使得淀粉难以塑化；PVA分子结构也含有大量羟基，两者共混后淀粉的羟基与PVA的羟基形成氢键[15]，从而削弱淀粉分子间或分子内的氢键作用，有利于淀粉的塑化。
淀粉与PVA各自具有不同的特性，两者以不同比例共混制得的薄膜之间的性能会有较大差别，Cano等[16]制备了3种不同质量比的豌豆淀粉和PVA共混薄膜(淀粉/PVA的质量比分别为2/1、1/1和1/2)，研究发现淀粉/PVA(1/1、1/2)薄膜与淀粉/PVA(2/1)薄膜相比，前两者在储存期间(1～5周)具有更好的延展性、稳定性和阻水性能。
Popescu等[17]制得含纤维素纳米晶体的淀粉/PVA薄膜，结果表明，随着薄膜中淀粉含量的增加，薄膜的结晶度降低。
4、研究意义与展望塑料因其特有的多种优异性能而被广泛应用于农业生产和日常生活当中，成为世界四大支柱材料之一。
但因塑料大量使用造成的白色污染自二十世纪以来就已经令政府以及社会忧心忡忡，因而人们对于既保留塑料一些优良使用性能的同时又能保证对环境无危害的材料迫切需要。
生物降解塑料随之应运而生，其有着广泛的应用前景，也越来越受到人们的重视。
PVA/淀粉共混材料是公认的可降解材料，是解决目前严重的白色污染问题的途径之一。
PVA/淀粉材料在化妆品、购物袋、垃圾袋、园艺用品、一次性医用材料、一次性餐具等方面具有很好的市场前景。
如Waibun等[18]用PVA/淀粉制备了泡沫共混材料，淀粉用量高达60%，CaCO3用量为5%时，可得到泡孔均匀的材料，可作为一次性餐具。
由于变性淀粉/PVA复合膜绿色环保、可降解、高强高韧、不透气，不仅可作为食品、药品、服饰和电子产品等的包装膜，而且可用于一些特殊场合，应用领域不断拓宽，应用前景广阔。
如检测牛奶新鲜度的智能包装膜，邹小波等[19]以紫薯淀粉/聚乙烯醇为成膜基质，添加24%的紫薯花青素提取物，不仅使复合膜的机械强度提高，而且因为复合膜的颜色随牛奶pH的变化而变化，可用于检测牛奶鲜度。
如防紫外线薄膜，李菲等[20]在PVA复合膜中加入纳米TiO2颗粒，其紫外线隔绝效果比加入有机紫外线吸收剂要好。
参考文献[1]谢明珠, 杨亮. 变性淀粉/聚乙烯醇复合膜的研究进展[J]. 染整技术, 2020, 第42卷(2): 14-19.[2]Hao X H, Xiao-Peng Y I, Ding L I, et al. Research on the Screening of Degrading Bacteria ＆ Effect of Additives on the Film Degradation of PVA [J]. Guangzhou Chemical Industry, 2015．[3]何秀芝. 可生物降解PBS/淀粉复合材料的制备与性能研究 [D]. 郑州. 郑州大学, 2013.[4]甘敏敏. 《淀粉与淀粉制品工艺学》书评 [J].食品科学, 2018, 39(24): 332-333[5]张力田. 变性淀粉[M], 华南理工大学出版社, 1999.[6]Li H, Yu W, Dhital S, et al. Starch Branching Enzymes Contributing to Amylose and Amylopectin Fine Structure in Wheat [J]. Carbohydrate Polymers, 2019, 224: 115 185.[7]Thakur R, Pristijono P, Scarlett C J,et al. Starch-based Films: Major Factors Affecting Their Properties [J]. International Journal of Biological Macromolecules, 2019, 132: 1079-1089.[8]李帅, 钟耕辉, 刘玉梅.多糖类可食性膜的研究进展［J］.食品科学, 2018, 39（3）: 309-316[9]Liu H S, Xie F W, Yu L et al. Thermal processing of starch based polymers [J]. Progress in Polymer Science, 2009, 34(12): 1348-1368.[10]刘钰馨, 范丽兰, 莫羡忠, 等.热塑性木薯淀粉/聚乙烯醇复合材料的制备、结构与性能研究[J]. 高校化学工程学报, 2018, 第32卷(1): 221-228[11]叶勇, 王坤余, 廖隆理, 等.胶原蛋白-壳聚糖-聚乙烯醇共混膜的特性研究[J]. 中国皮革, 2003, 32(23): 1-4.[12]于九皋, 张蕾.淀粉/PVA共混物的最佳组成[J]. 天津大学学报, 1998, 第31卷(2): 193-200[13]Hejri Z, Akbar Seifkordi A, Ahmadpour A, et al. Biodegradable starch/poly (vinyl alcohol) film reinforced with titanium dioxide nanoparticles [J]. International Journal of Mineral and Metallurgy Materials, 2013, 20(10): 1001-1011.[14]Zhou J, Ma Y, Ren L, et al. Preparation and characterization of surface crosslinked TPS/PVA blend films [J]. Carbohydrate Polymers, 2009, 76(4): 632-638.[15]Tang X, Alavi S. Recent advances in starch, polyvinyl alcohol based polymer blends, nanocomposites and their biodegradability [J]. Carbohydrate Polymers, 2011, 85(1): 7-16.[16]Cano A, Fortunati E, Chfer M, et al. Properties and Ageing Behaviour of Pea Starch Films as Affected by Blend with Poly(vinyl alcohol)[J]. Food Hydrocolloids, 2015, 48: 84-93.[17]Popescu M, Dogaru B, Goanta M, et al. Structural and Morphological Evaluation of CNC Reinforced PVA/Starch Biodegradable Films[J]. International Journal of Biological Macromolecules, 2018, 116: 385-393.[18]Waibun L, J Peng. Composition Optimization of Extruded Starch Foams Using Response Surface Methodology [J]. Package -Technology Science, 2004, 17(6): 295-305.[19]邹小波, 蒋彩萍, 张俊俊, 等.紫薯花青素与淀粉/PVA复合膜的制备与表征[J]. 现代食品科技, 2018, 34(1): 148-153, 110.[20]李菲, 肖根生, 宋卫生. 聚乙烯醇复合薄膜的抗紫外线性能[J]. 包装工程,2016(21), 92-96.
资料编号：[578804]
