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新型塑化剂的合成及其塑化的淀粉膜性能的表征 学 院：专 业：学 号：姓 名:指导教师：职 称： 一 引言 二 实验 三 结论 四 致谢 一 引言 塑料制品 随着工业发展而诞生的塑料制品以其来源丰富、产品美观、质轻、卫生、加工方便、价格便宜、性质稳定而广泛应用于生活中的各个领域。 塑料污染： 但是塑料包装使用后不易分解，会造成“白色污染”，有的塑料包装容易产生有害的气体和异味，对人体具有一定的毒害作用。 因此寻求取代塑料包装材料是“包装与环境”中一个重要的课题。面对污染和安全性等问题，各国都在努力寻找一种“绿色包装”材料。在众多的“绿色包装”材料中，淀粉基材料被认为是最具发展前景的生物降解材料之一，原因是淀粉的来源广泛，价格低廉，是可再生、可生物降解的天然资源。 淀 粉 概 述 天然淀粉通常是由线性大分子（直链淀粉）和枝状大分子（支链淀粉）构成。 直链淀粉中含有数百个由?-1,4糖苷键连接的D-吡喃葡萄糖单元，分子量为5×105～106（如图1所示）。 图1 直链淀粉(A)的结构 图2 支链淀粉(B)的结构 支链淀粉是一种树形的高度支化的大分子，由?-1,4糖苷键连接的D-吡喃葡萄糖单元和?-1,6糖苷键连接的D-吡喃葡萄糖单元共同组成，分子量高达上百万（如图2所示）。 欲制备淀粉膜就必须对淀粉的分子结构进行无序化处理，在有水或其它塑化剂存在下，通过施加热能使小分子渗透到淀粉分子之间，从而塑化剂与淀粉之间形成强烈的氢键作用，取代了淀粉分子内或分子间的氢键，使颗粒淀粉中的结晶结构经剪切作用而解体，从而使得淀粉的加工性能得到改善。 淀 粉 膜 概 述 水也可以作为塑化剂来塑化天然淀粉，但水在环境中 容易挥发，所制备淀粉膜易老化变脆。 甘油是较常用的淀粉塑化剂。以甘油为塑化剂制作的淀粉膜断裂伸长率大，但是淀粉膜的耐水性能和力学性能相对较差，并不能满足人们正常的生活生产需要。 以新型塑化剂N-(1,1-二甲基-2-羟基乙基)甲酰胺为塑化剂渗入到淀粉的分子链间，塑化剂上的羟基和酰氨基与淀粉分子上的羟基形成氢键，取代了淀粉分子内或分子间的氢键，提高了分子链的活动性，促进了分子间相对运动，淀粉膜机械性能得到改善。 塑化剂 N-(1,1-二甲基-2-羟基乙基)甲酰胺的合成 以甲醇为溶剂，2-甲基-2-氨基-1-丙醇与过量 的甲酸甲酯反应合成N-(1,1-二甲基-2-羟基乙基)甲酰胺。 该合成方法使用的溶剂甲醇为有毒物质，甲酸甲酯价格较贵且过量。 我在合成中尽量避免使用溶剂，选择较便宜的反应试剂。 该实验在无溶剂的条件下，采用分批投料的方法地制备N-(1,1-二甲基-2-羟基乙基)甲酰胺，该合成方法避免了传统合成方法中使用大量溶剂，也减少了传统方法中过量原料的用量，更符合绿色化学的要求。 以N-(1,1-二甲基-2-羟基乙基)甲酰胺为新型的淀粉塑化剂，改善淀粉膜的耐水性能和机械性能。 研究目的和意义 N-(1,1-二甲基-2-羟基乙基)甲酰胺的合成 图2 甲酸乙酯和2-甲基-2-氨基-1-丙醇的反应方程式 二 实验 在装有搅拌器、回流冷凝管、滴液漏斗、温度计的四颈瓶中加入88.5g 2-甲基-2-氨基-1-丙醇，冰水浴冷却至30℃ ，缓慢滴加73.4g甲酸乙酯，30min内滴加完毕甲酸乙酯，升温到60℃ ，在60℃搅拌1 h，在60℃减压蒸出副产物乙醇。继续将反应体系冷却，在50℃时滴加甲酸乙酯7.3673g，在60℃加热搅拌0.5h，而后在60℃减压蒸出副产物乙醇。用二氯甲烷洗涤产物，于真空干燥箱中减压干燥2day，得白色固体。产率为88.6%。 实验方法： 用显微熔点测定仪测定产物，熔点68℃ (N-(1,1-二甲基-2-羟基乙基)甲酰胺的熔点为68℃），所以可判定制备产物为N-(1,1-二甲基-2-羟基乙基)甲酰胺。 产品检测： 淀粉膜的制备方法： 采用流延成膜的方法制备淀粉膜。首先将5 g淀粉和塑化剂（N-(1,1-二甲基-2-羟基乙基)甲酰胺或甘油）分散在100 g蒸馏水中。塑化剂N-(1,1-二甲基-2-羟基乙基)甲酰胺或甘油与淀粉的质量比分别为30:100，35:100。在85℃加热搅拌30 min。而后在聚苯乙烯的片基上流延平整，而后干燥成膜。得到以N-(1,1-二甲基-2-羟基乙基)甲酰胺为塑化剂的玉米淀粉膜和以甘油为塑化剂的玉米淀粉膜。 水蒸气吸收性能的测定： 将不同比例的淀粉膜称量后放入120℃烘箱中干燥1 h，取出后迅速称量，计算样品含水率。含水量计算如公式（1）所示，k为样品含水量