高直链淀粉淀粉的化学物质翻译

1、Thermoplasticization高直链淀粉淀粉的化学物质修改使用反应性挤出杰奎琳Stagner瓦内萨迪亚斯阿尔维斯拉马尼纳阿德莱德Beleia发表:2011年6月28日施普林格科学+商业媒体,2011年公司抽象的高直链淀粉改性热塑性淀粉(MTPS)反应挤出合成的存在顺丁烯二酸酐(MA)作为酯化剂双螺杆挤出机。这项工作的目的是制备活性热塑性淀粉的存在的甘油和不同数量的顺丁烯二酸酐(马)和自由基引发剂,以改善加工性能和反应性。马云说的浓度不同2 - 6 wt %(淀粉吗?丙三醇)和自由基引发剂、2 5-bis(过氧化)基2,5-dimethylhexane,也称为Luperox 101年,

2、变化从0.1到0.5 wt %(淀粉?甘油)。马来的表征热塑性淀粉进行了使用动态光散射和热分析。此外,化学的证据修改后的挤出物是由傅里叶变换红外光谱与丙酮萃取和索氏提取法。修改后的高直链淀粉玉米淀粉(20或30%甘油)可能是球状的,给球更透明的热塑性淀粉不修改与顺丁烯二酸酐。可以忽略不计的变化水力半径为顺丁烯二酸酐的比例增加了。然而,随着Luperox 101的百分比增加,水力半径降低了。它可能是推断,分子量下降的百分比自由基引发剂的增加。使用的最大挤压过程的温度165 C135 C引起的水力半径,减少由于高的温度曲线的影响热塑性淀粉的分子量。的MTPS样品相比较高的熔化温度TPS样本。索格利

3、特的研究表明,塑化剂,甘油,是化学与淀粉。使用的最高温度165 C和135 C挤压温度导致更多的互动甘油和淀粉之间。关键词可生物降解的热塑性淀粉Maleation反应性挤出介绍塑料材料广泛用于许多应用程序他们的加工性能和成本效益1。然而,塑料几乎完全是石油,因此,由不可再生资源。许多研究是做生产塑料替代,biobased,材料。这种“环保”的两个条件聚合物有:(1)生产的聚合物可再生资源,(2)生物降解能力1。聚合物因此,可以认为由淀粉“环保”,因为它们满足两个条件。淀粉可能来自许多不同的农业产品。例如,马铃薯、玉米、木薯、和小麦都被用来生产淀粉热塑性淀粉2 - 5。有淀粉的一些变异的基因型玉

4、米、大麦、大米和小麦等,其中包含一个直链淀粉含量增加(即高直链淀粉或“amylostarch”高达70%直链淀粉)或增加支链淀粉含量(即“蜡质淀粉”的99 - 100%支链淀粉)。不同直链/支链淀粉的比率这些导致淀粉颗粒结构的差异,生化的属性和最终用途的产品质量6。不是一个热塑性淀粉材料,但存在的塑化剂(水、甘油、山梨糖醇)、高温(90 - 180 C),剪切,它成为热塑性塑料7。生产的热塑性淀粉(TPS)淀粉失去半结晶粒状结构和获得热塑性的行为。这允许它被使用在注塑,演员和吹膜加工类似的方式对传统塑料8。生产的热塑性淀粉的挤压淀粉和甘油已经演示了2和几个研究人员已经成功地制造淀粉表现得像一个

5、纯粹的热塑性材料(9、10)。另一种方法来改善加工性能,反应性的热塑性淀粉的TPS是修改淀粉的反应与有机二元酸或酸酐在塑化剂的存在,使用自由基引发剂,产生一种化学改性淀粉塑型(cmp)(美国专利7153354)11。通过生物降解,低粘度和良好的活性,展品加工性能。化学修改热塑性淀粉可以防止高粘度等问题,堵塞热塑性淀粉熔体在模,发泡热塑性淀粉融化。同时,CMPS高度无功和能产生与多元酯接枝共聚物。此外,传统的塑料加工设备可以用来处理这些starch-polyester贪污吗共聚物成电影和模制产品,合成产品在机械展品首选的平衡性能,耐水性、加工性能和速度生物降解11。因为马来热塑性淀粉可用于与其他

6、生物可降解聚合物不同的混合应用,如电影和床单,或注射成型和材料(琉璃),需要理解maleation对淀粉的作用。的maleation淀粉已被证明的分子量降低然而淀粉没有引发剂使用时,分子体重增加当发起者11。的分子量下降归因于这一事实淀粉水解马来酸的存在。的分子量的增加是由于分支或交联发生的发起者12。本文的目的是进一步的研究通过原位制备马来热塑性淀粉、TPS的活性。具体来说,高直链淀粉淀粉是thermoplasticized的甘油使用不同数量的顺丁烯二酸酐和自由基吗引发剂和不同挤压温度资料以马来TPS(MTPS)有增强形式反应性和减少melt-viscosity。的maleation化学是伴

7、随着连锁的乳沟淀粉骨干提供活性C1组反应与甘油形成hemiacetals,从而合并甘油塑化剂,聚合物骨干它无法浸出的增塑的吗淀粉。材料和方法材料高直链淀粉玉米淀粉用于这项工作。玉米从国民淀粉和淀粉是购买的化学物质(印第安纳波利斯)。无水甘油,99.9%检测,从最难理解购买贝克(Phillipsburg NJ)。顺丁烯二酐从Sigma-Aldrich购买公司(St。路易,密苏里州)。发起者、2 5-bis(过氧化)基2,5 -二甲基己烷,也称为Luperox 101年从Sigma-Aldrich购买公司(圣路易斯,密苏里州)。的研究中使用的溶剂二甲亚砜,从最难理解购买贝克(Phillipsbur

8、g NJ)。样品制备co-rotating改性热塑性淀粉生产双螺杆挤出机。的最高温度挤出机温度曲线(25/95/125/145/160/165/156 /156/150/145 C)是165 C .所有样品包含80 wt % 20 wt %玉米淀粉和甘油。的数量顺丁烯二酸酐(如淀粉和重量百分比甘油)不同而引发剂的量常数为0.25 wt %的淀粉和甘油。的数量顺丁烯二酸酐在样品2 wt %,4 wt %,或6 wt %。样本和不同数量的挤压发起者,而举行了顺丁烯二酸酐的数量稳定的维持在2 wt %的淀粉和甘油。这些样本包含0.1 wt %,0.25 wt %,或0.5 wt %的自由基启动程序。

9、表1显示了样本的组成。来比较修改的影响在某些属性,TPS和MTPS包含30%的甘油生产双螺杆挤出机温度剖面(25/115 /120/125/130/135/135/135/130/130 C)有一个最大值温度135 C和特征(6和样品7)。顺丁烯二酸酐的提议反应与淀粉计划1所示。同时,它已被证明的顺丁烯二酸酐,水解和glucosidation淀粉发生,方案2所示13。测量执行一个Dynapro动态光散射装置由蛋白质的解决方案。本设备的波长为827.1 nm和散射角吗90年,温度在25 C和保持不变所有样品激光强度设置为100%。动态光散射设备计算每个示例使用一个正规化的水力半径算法。基于质量分

10、布计算不同水动力的各种分数的百分比半径。图1显示了一个图获得了DLS测试。傅里叶变换红外光谱学分析TPS的红外光谱谱,MTPS和淀粉进行扫描从650年到4000 cm - 1使用珀金埃尔默频谱一个红外光谱,来演示的反应发生在TPS在与马的反应挤出,在自由基引发剂的存在.热分析(DSC)差示扫描量热法(DSC)进行使用一个高分辨率的DSC 2920 TA仪器。的热转换MTPS测定。净化气体,氮、50毫升/分钟的流量。样品挤压颗粒被冷却到-50摄氏度加热到200摄氏度10 C /分钟的速度,冷却到-50摄氏度然后加热到200 C。采用索氏萃取分析未反应的甘油从热塑性塑料中删除球团采用索氏提取丙酮。

11、的丸是使用迫击炮和磨成细粉杵。一张滤纸,测量10 9 10厘米剪切、折叠和底部钉。大约2 g热塑性淀粉粉的准确重量到滤纸折叠然后钉在顶部关闭。包放入一个提取顶针持有人。蒸发溶剂浓缩到数据包包含示例。提取是竞选72 h。经过提炼后的包被和干恒重。最主要的包和示例和滤纸(主食)准确重量确定的数量吗在采用索氏提取材料。统计分析一个控制样本,非转基因热塑性淀粉TPS,测试评估自由基引发剂的影响maleation和马来酸酐的比例高直链淀粉玉米淀粉的过程。图基的意思对比测试(p B 0.05)使用Statistica进行软件(Statsoft Oklahoma-USA)。结果与讨论maleation过程允

12、许配方超过30%的甘油是在双螺杆挤压挤出机,导致更加透明的颗粒比热塑性淀粉与马不修改。动态光散射分析对于每一个样本,水力半径的值拥有最大的质量百分比已经使用比较的目的。表2显示了水动力半径的样本。随着顺丁烯二酸酐的比例增加,水力半径的变化可以忽略不计,然而,随着Luperox 101的比例增加,水动力半径减小。减少水动力半径随着Luperox 101的比例增加断链的结果发生。断链将分子量降低,从而减少水动力半径的样品。通过比较高直链淀粉淀粉的颗粒热塑性和马来热塑性淀粉,我们可以观察maleation淀粉的影响。当2%的顺丁烯二酸酐和0.1%的Luperox 101使用水力半径从11.9下降到9

13、.1纳米。这些结果表明,挤压和maleation处理降低样品,可以推断在分子量下降。当比较165年和马来样本135 C,我们可以观察到温度剖面的影响水力半径。样本的值135 C远比样品在165摄氏度。使用165 C可能降低样品并导致剧烈减少水力半径(9.1 - -4.2海里)。这些结果证明这样一个事实:温度高影响马来热塑性塑料的分子量淀粉。与其他研究相比,已执行了解101 Luperox分子的影响biobased聚合物的重量,没有一致的趋势。卡尔森等。14表明,分支和断链不仅取决于Luperox 101的数量的过程,但也在挤压时的温度发生。完成的工作Nabar et al .15表明顺丁烯二酸

14、酐的增加的影响马来聚丁烯adipate-co-terephthalate)(PBAT),biobased聚酯,是减少的固有粘度(我的样品。艾凡:降低分子量)增加引发剂,Luperox 101减少样品的特性粘度(即:降低分子量)。结果Nabar et al。对马来酸酐对分子量的影响没有显示相同的趋势数据提出了,然而,是马来PBAT的材料,不是高直链淀粉玉米淀粉。其他工作由Nabar12当使用普通玉米淀粉,特性粘度TPS的固有粘度低于淀粉、和当淀粉马来,特性粘度降低更多。这是符合我们的工作。然而,使用普通玉米淀粉,没有引发剂,特性粘度降低了马的内容增加了。这一趋势与我们的研究结果并不一致,然而,没

15、有定期使用引发剂和淀粉玉米淀粉,而不是高直链淀粉玉米淀粉13。可能的解释我们的结果显示可以忽略不计马水动力半径变化的百分比增加而不是减少水力半径是,随着马的百分比增加更多肿胀的分子在DMSO,或聚合的分子发生。此外,讨论了罗杰et al。16,测量淀粉在DMSO的水力半径导致一些不确定性的测量纯直链淀粉淀粉。时必须考虑查看从DLS水力半径数据测量。在这项研究中所有测量在同等条件下,由于溶剂/任何错误淀粉溶液会持续测量。在这种方式,DLS数据给了我们一个了解由于不同水力半径改变了马和Luperox 101,以及不同挤压温度和甘油的内容。傅里叶变换红外光谱学分析TPS的红外光谱谱,MTPS和高直链

16、淀粉玉米淀粉是图2所示。TPS和MTPS的光谱非常相似,然而,马来接证明吗酐淀粉骨干所展示的事实,MTPS大约在1700 cm - 1显示了一个乐队,这对应于顺丁烯二酸酐的羰基。这不是出现在高直链淀粉玉米淀粉或TPS。使用甘油作为增塑剂,两个额外的峰值为2928和2886 cm - 1由于出现国际米兰和分子内羟基形成组乐队之间的淀粉和甘油。此外,MTPS样品没有显示在1787 cm - 1对应的峰值环酐,表明顺丁烯二酸酐戒指是完全开放的。在图3中,可以看到羰基的相对强度峰的MTPS样本。这个峰值更激烈顺丁烯二酸酐包含4的样品和6%样品(样品4和5,分别),但样品含有2%的马来酸酐(样品1、样品

17、2、样品3、和示例6)不会变化羰基峰的强度。这表明,当更顺丁烯二酸酐,然后更多的反应挤压过程。这是maleation的明确证据,这取决于顺丁烯二酸酐的数量在生产MTPS补充道。热分析(DSC)。在DSC分析,第一个加热恒温动物转换而第二加热没有。这是由于存在一些淀粉结晶度离开结构后挤压或年龄在一段时间后之前被挤压和DSC测试运行。这允许时间材料向晶体结构改革。然而,在第一和第二热之间,没有足够的时间结晶发生,和因此没有结晶放热曲线或后续电热第二次加热融化。因此所有DSC的观察这里讨论参考第一加热。温谱图的MTPS和TPS样本(图4)我们可以观察到一个广泛的TPS中的电热融化,而两肩融化在MTP

18、S观察。这是由于淀粉的maleation导致部分有稍微不同的熔化特性12。的第一个电热与淀粉的凝胶化/甘油/水马,而第二个是恒温动物更由于嫁接已经发生的事实。虽然有融化的温度变化的样品(表3),可以看出MTPS样本提出了熔化温度大约10-40 C高于TPS。MTPS多样的熔化温度从118.42到152.69摄氏度而熔化温度TPS的观察112 c .融化就越高马来样品温度是一个特点将允许MTPS与聚合物混合,如解放军,较高的熔化温度。另一个电热转换是观察到的MTPS和TPS样本接近0 C与积极的值(从0.27到5.43摄氏度)加热和接近0 C与负数(从-4.56到-0.28 C)在第二加热。这种

19、转变看起来像一个一阶过渡(小型电热峰值),可能与融合的水,可以吗出现在球团矿。采用索氏萃取分析索氏提取的结果与丙酮的MTPS和TPS如表4所示。计算比例的甘油接枝淀粉的列表每个样品。平均四个索氏提取的值的痛苦。基于索氏提取数据,一些顺丁烯二酸酐顺丁烯二酸水解,由于平衡吗水分含量的淀粉(大约12%),促进甘油的反应与终端C1淀粉的功能骨干,化学连接淀粉和甘油。马来的热塑性淀粉挤压165 C,索氏提取后,原来的28.0到44.1%甘油的样本。这些结果表明一定数量的甘油不能3天后删除由于甘油的事实与淀粉的骨干和表明无功发生挤压。在这个温度,观察到Luperox 101有更多的内容对甘油量提取的影响。

20、当Luperox101含量从0.1改为0.5%,的数量甘油与淀粉的变化从38.4到28.0%。比较样品2和3,当Luperox 101的内容增加到0.5%,甘油与淀粉较少。这可能归因于相对的减少淀粉的分子量,导致一些分数变性淀粉是溶于丙酮。的影响顺丁烯二酸酐的比例在索氏提取并不明显。当马内容改变从2到6%,丙三醇提取的数量没有礼物显著差异。马来的热塑性淀粉挤压135 C,索氏提取后,只有9.2%的甘油添加到样本,而TPS在同一温度曲线提取几乎所有的原始甘油的样品,只留下1.3%。这个结果表明在马来样品化学交互作用发生淀粉和甘油之间阻碍的提取甘油,在TPS,这些交互礼物。比较MTPS挤压在165年和135年C样品挤压在更高的温度下有更多的甘油与淀粉(44.1%至28.0)比样品135 C(9.2%)。这些结果表明,交互增塑剂(甘油)之间,淀粉、提升反应性挤出使用马,是更有效的更高的温度曲线。观察到的另一个区别是这颜色。样品