高直鏈淀粉淀粉的化學(xué)物質(zhì)翻譯

1、Thermoplasticization高直鏈淀粉淀粉的化學(xué)物質(zhì)修改使用反應(yīng)性擠出杰奎琳Stagner瓦內(nèi)薩迪亞斯阿爾維斯拉馬尼納阿德萊德Beleia發(fā)表:2011年6月28日施普林格科學(xué)+商業(yè)媒體,2011年公司抽象的高直鏈淀粉改性熱塑性淀粉(MTPS)反應(yīng)擠出合成的存在順丁烯二酸酐(MA)作為酯化劑雙螺桿擠出機(jī)。這項(xiàng)工作的目的是制備活性熱塑性淀粉的存在的甘油和不同數(shù)量的順丁烯二酸酐(馬)和自由基引發(fā)劑,以改善加工性能和反應(yīng)性。馬云說的濃度不同2 - 6 wt %(淀粉嗎?丙三醇)和自由基引發(fā)劑、2 5-bis(過氧化)基2,5-dimethylhexane,也稱為Luperox 101年,

2、變化從0.1到0.5 wt %(淀粉?甘油)。馬來的表征熱塑性淀粉進(jìn)行了使用動(dòng)態(tài)光散射和熱分析。此外,化學(xué)的證據(jù)修改后的擠出物是由傅里葉變換紅外光譜與丙酮萃取和索氏提取法。修改后的高直鏈淀粉玉米淀粉(20或30%甘油)可能是球狀的,給球更透明的熱塑性淀粉不修改與順丁烯二酸酐。可以忽略不計(jì)的變化水力半徑為順丁烯二酸酐的比例增加了。然而,隨著Luperox 101的百分比增加,水力半徑降低了。它可能是推斷,分子量下降的百分比自由基引發(fā)劑的增加。使用的最大擠壓過程的溫度165 C135 C引起的水力半徑,減少由于高的溫度曲線的影響熱塑性淀粉的分子量。的MTPS樣品相比較高的熔化溫度TPS樣本。索格利

3、特的研究表明,塑化劑,甘油,是化學(xué)與淀粉。使用的最高溫度165 C和135 C擠壓溫度導(dǎo)致更多的互動(dòng)甘油和淀粉之間。關(guān)鍵詞可生物降解的熱塑性淀粉Maleation反應(yīng)性擠出介紹塑料材料廣泛用于許多應(yīng)用程序他們的加工性能和成本效益1。然而,塑料幾乎完全是石油,因此,由不可再生資源。許多研究是做生產(chǎn)塑料替代,biobased,材料。這種“環(huán)?！钡膬蓚€(gè)條件聚合物有:(1)生產(chǎn)的聚合物可再生資源,(2)生物降解能力1。聚合物因此,可以認(rèn)為由淀粉“環(huán)?！?因?yàn)樗鼈儩M足兩個(gè)條件。淀粉可能來自許多不同的農(nóng)業(yè)產(chǎn)品。例如,馬鈴薯、玉米、木薯、和小麥都被用來生產(chǎn)淀粉熱塑性淀粉2 - 5。有淀粉的一些變異的基因型玉

4、米、大麥、大米和小麥等,其中包含一個(gè)直鏈淀粉含量增加(即高直鏈淀粉或“amylostarch”高達(dá)70%直鏈淀粉)或增加支鏈淀粉含量(即“蠟質(zhì)淀粉”的99 - 100%支鏈淀粉)。不同直鏈/支鏈淀粉的比率這些導(dǎo)致淀粉顆粒結(jié)構(gòu)的差異,生化的屬性和最終用途的產(chǎn)品質(zhì)量6。不是一個(gè)熱塑性淀粉材料,但存在的塑化劑(水、甘油、山梨糖醇)、高溫(90 - 180 C),剪切,它成為熱塑性塑料7。生產(chǎn)的熱塑性淀粉(TPS)淀粉失去半結(jié)晶粒狀結(jié)構(gòu)和獲得熱塑性的行為。這允許它被使用在注塑,演員和吹膜加工類似的方式對傳統(tǒng)塑料8。生產(chǎn)的熱塑性淀粉的擠壓淀粉和甘油已經(jīng)演示了2和幾個(gè)研究人員已經(jīng)成功地制造淀粉表現(xiàn)得像一個(gè)

5、純粹的熱塑性材料(9、10)。另一種方法來改善加工性能,反應(yīng)性的熱塑性淀粉的TPS是修改淀粉的反應(yīng)與有機(jī)二元酸或酸酐在塑化劑的存在,使用自由基引發(fā)劑,產(chǎn)生一種化學(xué)改性淀粉塑型(cmp)(美國專利7153354)11。通過生物降解,低粘度和良好的活性,展品加工性能?；瘜W(xué)修改熱塑性淀粉可以防止高粘度等問題,堵塞熱塑性淀粉熔體在模,發(fā)泡熱塑性淀粉融化。同時(shí),CMPS高度無功和能產(chǎn)生與多元酯接枝共聚物。此外,傳統(tǒng)的塑料加工設(shè)備可以用來處理這些starch-polyester貪污嗎共聚物成電影和模制產(chǎn)品,合成產(chǎn)品在機(jī)械展品首選的平衡性能,耐水性、加工性能和速度生物降解11。因?yàn)轳R來熱塑性淀粉可用于與其他

6、生物可降解聚合物不同的混合應(yīng)用,如電影和床單,或注射成型和材料(琉璃),需要理解maleation對淀粉的作用。的maleation淀粉已被證明的分子量降低然而淀粉沒有引發(fā)劑使用時(shí),分子體重增加當(dāng)發(fā)起者11。的分子量下降歸因于這一事實(shí)淀粉水解馬來酸的存在。的分子量的增加是由于分支或交聯(lián)發(fā)生的發(fā)起者12。本文的目的是進(jìn)一步的研究通過原位制備馬來熱塑性淀粉、TPS的活性。具體來說,高直鏈淀粉淀粉是thermoplasticized的甘油使用不同數(shù)量的順丁烯二酸酐和自由基嗎引發(fā)劑和不同擠壓溫度資料以馬來TPS(MTPS)有增強(qiáng)形式反應(yīng)性和減少melt-viscosity。的maleation化學(xué)是伴

7、隨著連鎖的乳溝淀粉骨干提供活性C1組反應(yīng)與甘油形成hemiacetals,從而合并甘油塑化劑,聚合物骨干它無法浸出的增塑的嗎淀粉。材料和方法材料高直鏈淀粉玉米淀粉用于這項(xiàng)工作。玉米從國民淀粉和淀粉是購買的化學(xué)物質(zhì)(印第安納波利斯)。無水甘油,99.9%檢測,從最難理解購買貝克(Phillipsburg NJ)。順丁烯二酐從Sigma-Aldrich購買公司(St。路易,密蘇里州)。發(fā)起者、2 5-bis(過氧化)基2,5 -二甲基己烷,也稱為Luperox 101年從Sigma-Aldrich購買公司(圣路易斯,密蘇里州)。的研究中使用的溶劑二甲亞砜,從最難理解購買貝克(Phillipsbur

8、g NJ)。樣品制備co-rotating改性熱塑性淀粉生產(chǎn)雙螺桿擠出機(jī)。的最高溫度擠出機(jī)溫度曲線(25/95/125/145/160/165/156 /156/150/145 C)是165 C .所有樣品包含80 wt % 20 wt %玉米淀粉和甘油。的數(shù)量順丁烯二酸酐(如淀粉和重量百分比甘油)不同而引發(fā)劑的量常數(shù)為0.25 wt %的淀粉和甘油。的數(shù)量順丁烯二酸酐在樣品2 wt %,4 wt %,或6 wt %。樣本和不同數(shù)量的擠壓發(fā)起者,而舉行了順丁烯二酸酐的數(shù)量穩(wěn)定的維持在2 wt %的淀粉和甘油。這些樣本包含0.1 wt %,0.25 wt %,或0.5 wt %的自由基啟動(dòng)程序。

9、表1顯示了樣本的組成。來比較修改的影響在某些屬性,TPS和MTPS包含30%的甘油生產(chǎn)雙螺桿擠出機(jī)溫度剖面(25/115 /120/125/130/135/135/135/130/130 C)有一個(gè)最大值溫度135 C和特征(6和樣品7)。順丁烯二酸酐的提議反應(yīng)與淀粉計(jì)劃1所示。同時(shí),它已被證明的順丁烯二酸酐,水解和glucosidation淀粉發(fā)生,方案2所示13。測量執(zhí)行一個(gè)Dynapro動(dòng)態(tài)光散射裝置由蛋白質(zhì)的解決方案。本設(shè)備的波長為827.1 nm和散射角嗎90年,溫度在25 C和保持不變所有樣品激光強(qiáng)度設(shè)置為100%。動(dòng)態(tài)光散射設(shè)備計(jì)算每個(gè)示例使用一個(gè)正規(guī)化的水力半徑算法?；谫|(zhì)量分

10、布計(jì)算不同水動(dòng)力的各種分?jǐn)?shù)的百分比半徑。圖1顯示了一個(gè)圖獲得了DLS測試。傅里葉變換紅外光譜學(xué)分析TPS的紅外光譜譜,MTPS和淀粉進(jìn)行掃描從650年到4000 cm - 1使用珀金埃爾默頻譜一個(gè)紅外光譜,來演示的反應(yīng)發(fā)生在TPS在與馬的反應(yīng)擠出,在自由基引發(fā)劑的存在.熱分析(DSC)差示掃描量熱法(DSC)進(jìn)行使用一個(gè)高分辨率的DSC 2920 TA儀器。的熱轉(zhuǎn)換MTPS測定。凈化氣體,氮、50毫升/分鐘的流量。樣品擠壓顆粒被冷卻到-50攝氏度加熱到200攝氏度10 C /分鐘的速度,冷卻到-50攝氏度然后加熱到200 C。采用索氏萃取分析未反應(yīng)的甘油從熱塑性塑料中刪除球團(tuán)采用索氏提取丙酮。

11、的丸是使用迫擊炮和磨成細(xì)粉杵。一張濾紙,測量10 9 10厘米剪切、折疊和底部釘。大約2 g熱塑性淀粉粉的準(zhǔn)確重量到濾紙折疊然后釘在頂部關(guān)閉。包放入一個(gè)提取頂針持有人。蒸發(fā)溶劑濃縮到數(shù)據(jù)包包含示例。提取是競選72 h。經(jīng)過提煉后的包被和干恒重。最主要的包和示例和濾紙(主食)準(zhǔn)確重量確定的數(shù)量嗎在采用索氏提取材料。統(tǒng)計(jì)分析一個(gè)控制樣本,非轉(zhuǎn)基因熱塑性淀粉TPS,測試評估自由基引發(fā)劑的影響maleation和馬來酸酐的比例高直鏈淀粉玉米淀粉的過程。圖基的意思對比測試(p B 0.05)使用Statistica進(jìn)行軟件(Statsoft Oklahoma-USA)。結(jié)果與討論maleation過程允

12、許配方超過30%的甘油是在雙螺桿擠壓擠出機(jī),導(dǎo)致更加透明的顆粒比熱塑性淀粉與馬不修改。動(dòng)態(tài)光散射分析對于每一個(gè)樣本,水力半徑的值擁有最大的質(zhì)量百分比已經(jīng)使用比較的目的。表2顯示了水動(dòng)力半徑的樣本。隨著順丁烯二酸酐的比例增加,水力半徑的變化可以忽略不計(jì),然而,隨著Luperox 101的比例增加,水動(dòng)力半徑減小。減少水動(dòng)力半徑隨著Luperox 101的比例增加斷鏈的結(jié)果發(fā)生。斷鏈將分子量降低,從而減少水動(dòng)力半徑的樣品。通過比較高直鏈淀粉淀粉的顆粒熱塑性和馬來熱塑性淀粉,我們可以觀察maleation淀粉的影響。當(dāng)2%的順丁烯二酸酐和0.1%的Luperox 101使用水力半徑從11.9下降到9

13、.1納米。這些結(jié)果表明,擠壓和maleation處理降低樣品,可以推斷在分子量下降。當(dāng)比較165年和馬來樣本135 C,我們可以觀察到溫度剖面的影響水力半徑。樣本的值135 C遠(yuǎn)比樣品在165攝氏度。使用165 C可能降低樣品并導(dǎo)致劇烈減少水力半徑(9.1 - -4.2海里)。這些結(jié)果證明這樣一個(gè)事實(shí):溫度高影響馬來熱塑性塑料的分子量淀粉。與其他研究相比,已執(zhí)行了解101 Luperox分子的影響biobased聚合物的重量,沒有一致的趨勢?？柹?。14表明,分支和斷鏈不僅取決于Luperox 101的數(shù)量的過程,但也在擠壓時(shí)的溫度發(fā)生。完成的工作Nabar et al .15表明順丁烯二酸

14、酐的增加的影響馬來聚丁烯adipate-co-terephthalate)(PBAT),biobased聚酯,是減少的固有粘度(我的樣品。艾凡:降低分子量)增加引發(fā)劑,Luperox 101減少樣品的特性粘度(即:降低分子量)。結(jié)果Nabar et al。對馬來酸酐對分子量的影響沒有顯示相同的趨勢數(shù)據(jù)提出了,然而,是馬來PBAT的材料,不是高直鏈淀粉玉米淀粉。其他工作由Nabar12當(dāng)使用普通玉米淀粉,特性粘度TPS的固有粘度低于淀粉、和當(dāng)?shù)矸垴R來,特性粘度降低更多。這是符合我們的工作。然而,使用普通玉米淀粉,沒有引發(fā)劑,特性粘度降低了馬的內(nèi)容增加了。這一趨勢與我們的研究結(jié)果并不一致,然而,沒

15、有定期使用引發(fā)劑和淀粉玉米淀粉,而不是高直鏈淀粉玉米淀粉13?？赡艿慕忉屛覀兊慕Y(jié)果顯示可以忽略不計(jì)馬水動(dòng)力半徑變化的百分比增加而不是減少水力半徑是,隨著馬的百分比增加更多腫脹的分子在DMSO,或聚合的分子發(fā)生。此外,討論了羅杰et al。16,測量淀粉在DMSO的水力半徑導(dǎo)致一些不確定性的測量純直鏈淀粉淀粉。時(shí)必須考慮查看從DLS水力半徑數(shù)據(jù)測量。在這項(xiàng)研究中所有測量在同等條件下,由于溶劑/任何錯(cuò)誤淀粉溶液會(huì)持續(xù)測量。在這種方式,DLS數(shù)據(jù)給了我們一個(gè)了解由于不同水力半徑改變了馬和Luperox 101,以及不同擠壓溫度和甘油的內(nèi)容。傅里葉變換紅外光譜學(xué)分析TPS的紅外光譜譜,MTPS和高直鏈

16、淀粉玉米淀粉是圖2所示。TPS和MTPS的光譜非常相似,然而,馬來接證明嗎酐淀粉骨干所展示的事實(shí),MTPS大約在1700 cm - 1顯示了一個(gè)樂隊(duì),這對應(yīng)于順丁烯二酸酐的羰基。這不是出現(xiàn)在高直鏈淀粉玉米淀粉或TPS。使用甘油作為增塑劑,兩個(gè)額外的峰值為2928和2886 cm - 1由于出現(xiàn)國際米蘭和分子內(nèi)羥基形成組樂隊(duì)之間的淀粉和甘油。此外,MTPS樣品沒有顯示在1787 cm - 1對應(yīng)的峰值環(huán)酐,表明順丁烯二酸酐戒指是完全開放的。在圖3中,可以看到羰基的相對強(qiáng)度峰的MTPS樣本。這個(gè)峰值更激烈順丁烯二酸酐包含4的樣品和6%樣品(樣品4和5,分別),但樣品含有2%的馬來酸酐(樣品1、樣品

17、2、樣品3、和示例6)不會(huì)變化羰基峰的強(qiáng)度。這表明,當(dāng)更順丁烯二酸酐,然后更多的反應(yīng)擠壓過程。這是maleation的明確證據(jù),這取決于順丁烯二酸酐的數(shù)量在生產(chǎn)MTPS補(bǔ)充道。熱分析(DSC)。在DSC分析,第一個(gè)加熱恒溫動(dòng)物轉(zhuǎn)換而第二加熱沒有。這是由于存在一些淀粉結(jié)晶度離開結(jié)構(gòu)后擠壓或年齡在一段時(shí)間后之前被擠壓和DSC測試運(yùn)行。這允許時(shí)間材料向晶體結(jié)構(gòu)改革。然而,在第一和第二熱之間,沒有足夠的時(shí)間結(jié)晶發(fā)生,和因此沒有結(jié)晶放熱曲線或后續(xù)電熱第二次加熱融化。因此所有DSC的觀察這里討論參考第一加熱。溫譜圖的MTPS和TPS樣本(圖4)我們可以觀察到一個(gè)廣泛的TPS中的電熱融化,而兩肩融化在MTP

18、S觀察。這是由于淀粉的maleation導(dǎo)致部分有稍微不同的熔化特性12。的第一個(gè)電熱與淀粉的凝膠化/甘油/水馬,而第二個(gè)是恒溫動(dòng)物更由于嫁接已經(jīng)發(fā)生的事實(shí)。雖然有融化的溫度變化的樣品(表3),可以看出MTPS樣本提出了熔化溫度大約10-40 C高于TPS。MTPS多樣的熔化溫度從118.42到152.69攝氏度而熔化溫度TPS的觀察112 c .融化就越高馬來樣品溫度是一個(gè)特點(diǎn)將允許MTPS與聚合物混合,如解放軍,較高的熔化溫度。另一個(gè)電熱轉(zhuǎn)換是觀察到的MTPS和TPS樣本接近0 C與積極的值(從0.27到5.43攝氏度)加熱和接近0 C與負(fù)數(shù)(從-4.56到-0.28 C)在第二加熱。這種

19、轉(zhuǎn)變看起來像一個(gè)一階過渡(小型電熱峰值),可能與融合的水,可以嗎出現(xiàn)在球團(tuán)礦。采用索氏萃取分析索氏提取的結(jié)果與丙酮的MTPS和TPS如表4所示。計(jì)算比例的甘油接枝淀粉的列表每個(gè)樣品。平均四個(gè)索氏提取的值的痛苦?；谒魇咸崛?shù)據(jù),一些順丁烯二酸酐順丁烯二酸水解,由于平衡嗎水分含量的淀粉(大約12%),促進(jìn)甘油的反應(yīng)與終端C1淀粉的功能骨干,化學(xué)連接淀粉和甘油。馬來的熱塑性淀粉擠壓165 C,索氏提取后,原來的28.0到44.1%甘油的樣本。這些結(jié)果表明一定數(shù)量的甘油不能3天后刪除由于甘油的事實(shí)與淀粉的骨干和表明無功發(fā)生擠壓。在這個(gè)溫度,觀察到Luperox 101有更多的內(nèi)容對甘油量提取的影響。

20、當(dāng)Luperox101含量從0.1改為0.5%,的數(shù)量甘油與淀粉的變化從38.4到28.0%。比較樣品2和3,當(dāng)Luperox 101的內(nèi)容增加到0.5%,甘油與淀粉較少。這可能歸因于相對的減少淀粉的分子量,導(dǎo)致一些分?jǐn)?shù)變性淀粉是溶于丙酮。的影響順丁烯二酸酐的比例在索氏提取并不明顯。當(dāng)馬內(nèi)容改變從2到6%,丙三醇提取的數(shù)量沒有禮物顯著差異。馬來的熱塑性淀粉擠壓135 C,索氏提取后,只有9.2%的甘油添加到樣本,而TPS在同一溫度曲線提取幾乎所有的原始甘油的樣品,只留下1.3%。這個(gè)結(jié)果表明在馬來樣品化學(xué)交互作用發(fā)生淀粉和甘油之間阻礙的提取甘油,在TPS,這些交互禮物。比較MTPS擠壓在165年和135年C樣品擠壓在更高的溫度下有更多的甘油與淀粉(44.1%至28.0)比樣品135 C(9.2%)。這些結(jié)果表明,交互增塑劑(甘油)之間,淀粉、提升反應(yīng)性擠出使用馬,是更有效的更高的溫度曲線。觀察到的另一個(gè)區(qū)別是這顏色。樣品