论文部分内容阅读
双醛淀粉是淀粉经高碘酸盐氧化而得的改性淀粉,作为一种低毒、可生物降解的材料,在医药,包装等方面具有广泛的应用前景。木薯在我国长期被定义为非粮能源作物,由木薯淀粉制备双醛淀粉的方法已有了较多的研究,但对木薯双醛淀粉结构和性质的研究相对较少,缺乏高醛基含量木薯双醛淀粉性质方面的研究。本文使用NaIO4与木薯淀粉制备了从低到高不同醛基含量的双醛淀粉,研究了醛基含量与双醛淀粉分子量、结晶性、糊化以及溶解性等性质之间的关系,并使用木薯双醛淀粉与双端芳氨基改性的聚乙二醇制备了具有自愈合性质和pH响应能力的水凝胶。NaIO4与木薯淀粉的最佳反应条件:温度40℃,pH为2-4,时间2 h,通过控制NaIO4的用量制备了双醛含量5%至85%的双醛淀粉(DAS5DAS85)。木薯淀粉重均分子量高于1千万,DAS5、DAS10、DAS19重均分子量分别为9300、4300和2960,双醛含量继续增加,淀粉分子量变化不大。随双醛含量的增加,淀粉结晶区逐渐被破坏,DAS39完全变为无定型结构。双醛淀粉颗粒表面粗糙,结构塌陷。随双醛含量的增加,淀粉糊化温度升高,糊化焓降低,溶液稳定性下降。25℃下,质量浓度为10%的DAS85、DAS53溶液分别在放置6 h和12 h后出现胶状沉淀,DAS39、DAS19、DAS10溶液48 h后仍澄清透明。DAS85溶液在质量浓度高于5%时易产生沉淀,低于3%时放置48 h仍澄清透明。使用聚乙二醇2000、6000和2万与4-硝基氯苯经醚化和Pd/C甲酸铵还原两步反应制备了三种聚乙二醇二(对氨基苯基)醚(PEGBA-2K、PEGBA-6K、PEGBA-20K)。DAS85与PEGBA-2K、PEGBA-6K、PEGBA-20K溶液混合可形成凝胶,当PEGBA与DAS85总质量浓度为10%时,三种凝胶分别在醛基与氨基摩尔比3:1、7:1、10:1时强度最高,储能模量分别为19 kPa、26.4 kPa、6 kPa。DAS85与PEGBA形成的凝胶具有自愈合的能力,压缩断裂-愈合实验显示:总质量浓度为5%,醛基与氨基摩尔比3:1、5:1、7:1和10:1时的DAS85-PEGBA-6K凝胶,初始压缩断裂强度为40 kPa、170 kPa、226kPa、64 kPa,从中间切断贴合5 min后强度为5 kPa左右;25℃下愈合12 h,凝胶压缩断裂强度恢复率分别为45%、16%、12%、32%;37℃下愈合12 h,压缩断裂强度恢复率为91%、22%、12%、33%。DAS85与PEGBA形成的凝胶在pH为3-9的溶液稳定,在中性和强酸性条件下可实现“凝胶-溶胶”的可逆转变。扫描电镜显示DAS85与PEGBA形成的凝胶冷冻干燥后,呈现多孔的网络结构。