常琳琳，王芳軍，趙彤瑤，宮玉梅

(大連工業(yè)大學(xué)紡織與材料工程學(xué)院，遼寧 大連 116034)

淀粉是一種綠色、可再生和生物降解的天然高分子多糖，在自然界中產(chǎn)量豐富，廉價(jià)易得，但由于其存在在冷水中不溶，熱穩(wěn)定及抗剪切能力差等問(wèn)題，限制了其在工業(yè)上的應(yīng)用。因此，目前許多改性技術(shù)，如物理、化學(xué)和酶改性等，已用來(lái)增強(qiáng)或抑制天然淀粉的一些固有性能，或賦予其特定的性能，以滿足某些應(yīng)用的要求，由此產(chǎn)生的許多淀粉衍生物被廣泛應(yīng)用于造紙、包裝、醫(yī)藥等領(lǐng)域。淀粉基纖維作為一種以淀粉為原料制備的生物基纖維材料，具有可再生、可生物降解的特性，屬于綠色纖維，在生態(tài)環(huán)境問(wèn)題日益突出及石油資源嚴(yán)重匱乏的背景下，其開(kāi)發(fā)利用成為人們關(guān)注的熱點(diǎn)。作者簡(jiǎn)述了淀粉的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)，結(jié)合目前國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀，綜述了淀粉基纖維的制備方法及其應(yīng)用領(lǐng)域，并對(duì)其發(fā)展前景進(jìn)行了展望。

1 淀粉的結(jié)構(gòu)與性能

1.1 淀粉的結(jié)構(gòu)

淀粉是綠色植物通過(guò)光合作用形成的一種天然多糖聚合物，是植物儲(chǔ)存的養(yǎng)分，也是動(dòng)物與人類重要的食物來(lái)源，在自然界中分布廣泛，含量?jī)H次于纖維素。淀粉的種類很多，它存在于谷類、薯類、豆類等農(nóng)作物中，不同來(lái)源的淀粉，結(jié)構(gòu)和形態(tài)均有差異[1-2]。

淀粉通式是(C6H10O5)n，是由大量葡萄糖分子縮聚而成的高分子[3-4]。淀粉由兩種高分子組成，即直鏈淀粉和支鏈淀粉，不同植物的淀粉中兩者比例不同。直鏈淀粉是由α-(1,4)糖苷鍵首尾相接形成的一種線性大分子，呈螺旋型結(jié)構(gòu)，相對(duì)分子質(zhì)量為5×104～ 2×105；支鏈淀粉由主鏈和支鏈組成，主鏈結(jié)構(gòu)單元連接方式與直鏈淀粉相同，支鏈以α-(1,6)糖苷鍵與主鏈相連，形成雙螺旋結(jié)構(gòu)，是一種結(jié)構(gòu)高度支化的網(wǎng)狀生物大分子, 相對(duì)分子質(zhì)量為2×105～ 6×106[5-6]。

1.2 淀粉的性能

天然淀粉呈白色粉末狀，微觀下觀察呈顆粒狀，大小根據(jù)淀粉的來(lái)源不同而各有差異，直徑為4 ～ 200 μm[7]。淀粉是一種多晶體系，包括主要成分為支鏈淀粉組成的結(jié)晶區(qū)、直鏈淀粉多存在的非晶區(qū)及兩個(gè)分區(qū)之間的半結(jié)晶區(qū)[8-10]。因此，淀粉的結(jié)晶性受到直鏈淀粉與支鏈淀粉比例的影響，不同種類淀粉的結(jié)晶度不同[11-12]。淀粉本質(zhì)上親水，但不溶于冷水。然而，當(dāng)分散在冷水中的淀粉加熱時(shí)，便會(huì)溶解形成凝膠狀糊狀物[13]。而淀粉在大多數(shù)常見(jiàn)有機(jī)溶劑中難以溶解，僅可溶于二甲基亞砜(DMSO)、N,N-二甲基甲酰胺(DMF)、N,N-二甲基乙酰胺(DMAc)和吡啶等極性溶劑，溶劑極性越大，溶解性越好。直鏈淀粉分子由于分子鏈?zhǔn)嬲梗瑯O性基團(tuán)外露，很容易與一些極性物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。而支鏈淀粉分子，由于支鏈呈樹(shù)枝狀，空間上起到阻礙作用，所以與試劑反應(yīng)較慢。另外，淀粉是一種可完全生物降解的生物質(zhì)高分子材料，生物相容性好，不含動(dòng)物源或人源性成分，能被人體內(nèi)的淀粉酶水解，是一種理想的生物醫(yī)用材料，具有資源豐富、價(jià)格低廉的優(yōu)勢(shì)。直鏈淀粉比支鏈淀粉的抗拉伸力更強(qiáng)，可用于制備強(qiáng)度高且柔軟性好的膜和纖維。

2 淀粉的改性

由于淀粉大分子中含有大量羥基，分子內(nèi)和分子間氫鍵作用較強(qiáng)而形成微晶結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致其耐水能力差，不溶于冷水，強(qiáng)度低，應(yīng)用受到限制。人們根據(jù)淀粉的結(jié)構(gòu)和理化性質(zhì)對(duì)其進(jìn)行改性，改性后的淀粉在親水性、糊體透明度、熱穩(wěn)定性、疏水性、凍融穩(wěn)定性及抗逆性等方面都得到一定程度的改善，其應(yīng)用范圍得到了拓寬。淀粉的改性可分為四類：物理改性[6,14-15]、化學(xué)改性[16-18]、酶法改性[19-21]及復(fù)合改性[22]等。

物理改性即利用熱量、機(jī)械力、電場(chǎng)等物理手段對(duì)淀粉進(jìn)行改性，使淀粉的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)發(fā)生變化，常用的物理改性手段包括超高壓、球磨、擠壓、濕熱、輻照和超聲波處理等。與其他技術(shù)相比，這種改性過(guò)程不使用化學(xué)試劑，得到的改性淀粉環(huán)保安全，而且相對(duì)便宜，引起了人們研究的興趣。王青林等[23]對(duì)不同種類淀粉顆粒采用濕熱處理，研究其對(duì)形貌、顆粒大小、糊化特性及抗消化特性的影響，結(jié)果顯示不同來(lái)源淀粉經(jīng)過(guò)濕熱處理后淀粉糊的溶解度、膨脹度和透明度均降低, 降低幅度因淀粉種類的不同而異，濕熱處理能夠提高抗消化特性淀粉的含量。

淀粉的化學(xué)改性是重要且常用的改性方法，通常對(duì)淀粉側(cè)基官能團(tuán)的改性，使淀粉保持鏈完整性的同時(shí)，賦予其理想的物理和化學(xué)性質(zhì)，擴(kuò)大其應(yīng)用范圍。由于淀粉中含有豐富活潑的羥基，改性的方法簡(jiǎn)單高效。依據(jù)改性前后淀粉相對(duì)分子質(zhì)量的變化可以分為兩種：一種是氧化、酸解等改性后淀粉相對(duì)分子質(zhì)量降低的方法；另一種是交聯(lián)、酯化、醚化和接枝等使淀粉相對(duì)分子質(zhì)量增大的方法，最終得到不同類型的變性淀粉。L.H.GARRID等[24]用不同濃度的次氯酸鈉(NaClO)對(duì)木薯淀粉進(jìn)行改性，發(fā)現(xiàn)氧化淀粉的羧基含量隨氧化劑濃度的增加而增加，表現(xiàn)出較高的水穩(wěn)定性。

酶法改性是通過(guò)改變淀粉的黏度、溶解度和凝膠特性等來(lái)修飾淀粉，該方法具有綠色環(huán)保、安全健康的優(yōu)勢(shì)。酶法改性的淀粉在食品、造紙、紡織等行業(yè)有廣泛的應(yīng)用。據(jù)報(bào)道，B.S.KIM等[25]研究發(fā)現(xiàn)經(jīng)淀粉-蔗糖酶處理的淀粉與天然淀粉相比具有較低的溶脹能力和溶解度，較低的糊化黏度和較高的熔點(diǎn)峰值溫度。因此，淀粉-蔗糖酶處理的預(yù)糊化淀粉具有取代工業(yè)抗消化性淀粉生產(chǎn)的潛力。

復(fù)合改性是指采用兩種及兩種以上方法對(duì)淀粉進(jìn)行處理，一般采用兩種改性手段分別處理，將淀粉的優(yōu)點(diǎn)結(jié)合在一起。成世杰等[26]先將淀粉氧化處理制備氧化淀粉，然后采用無(wú)皂乳液聚合方法，在氧化淀粉上接枝苯乙烯和丙烯酸丁酯進(jìn)行接枝共聚，制備的苯丙淀粉膠乳可以改善涂布紙及其印刷光澤度，紙平滑度和干強(qiáng)度等。

3 淀粉基纖維的制備方法及用途

淀粉基纖維是一種十分重要的生物基纖維材料，在造紙、過(guò)濾、食品包裝、生物醫(yī)學(xué)、農(nóng)產(chǎn)品、紡織及衛(wèi)生材料等領(lǐng)域擁有良好的發(fā)展前景。但由于淀粉自身成球、水溶、熱不穩(wěn)定和強(qiáng)韌性差等問(wèn)題，使其難以成纖，限制了其在工業(yè)中的廣泛應(yīng)用。因此，為了改善淀粉的成纖性，需要對(duì)淀粉進(jìn)行改性，再利用靜電紡絲、離心紡絲、濕法紡絲、熔融紡絲等技術(shù)制備淀粉基纖維。

3.1 靜電紡絲

靜電紡絲是一種簡(jiǎn)單、通用，且具成效的紡絲技術(shù)，通過(guò)靜電紡絲可以制備微納米纖維。靜電紡絲技術(shù)是指聚合物溶液或熔體在靜電場(chǎng)中噴射，通過(guò)溶劑蒸發(fā)或冷卻將連續(xù)紡成的纖維固化并沉積在收集器上。淀粉在利用靜電紡絲制備納米纖維方面具有顯著潛力，越來(lái)越多研究論文和專利集中在淀粉基納米纖維的制備，并探索其在藥物傳遞、組織工程和傷口敷料中的應(yīng)用。L.Y.KONG等[27-28]采用靜電紡絲技術(shù)以DMSO/水為溶劑成功制備了純淀粉纖維，并研究了不同種類淀粉的流變性和靜電可紡性。然而，純淀粉纖維通常機(jī)械性能差且對(duì)水敏感，加工困難，限制了其應(yīng)用。一般情況下，需要對(duì)淀粉纖維在紡絲后采用熱處理和氣相交聯(lián)，以提高淀粉纖維的機(jī)械強(qiáng)度和水穩(wěn)定性，或者將淀粉進(jìn)行改性，然后通過(guò)靜電紡絲制備納米纖維，使其具有優(yōu)異的性能[9]。例如，WANG W Y等[29]同樣以DMSO/水為溶劑通過(guò)靜電紡絲紡制淀粉纖維，以氣相戊二醛對(duì)纖維進(jìn)行交聯(lián)，得到強(qiáng)度好、水穩(wěn)定性好、無(wú)細(xì)胞毒性的納米纖維膜。A.LANCUKI等[30]將高直鏈淀粉(質(zhì)量分?jǐn)?shù)為17%)溶于不同濃度的甲酸/水溶液中，靜電紡絲制備了直徑為80 ～ 300 nm的淀粉纖維。在以純甲酸和質(zhì)量分?jǐn)?shù)為90%甲酸/水為溶劑時(shí)，所得到的纖維均勻；而當(dāng)甲酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)為80%時(shí)，得到的纖維含有少量串珠。研究還發(fā)現(xiàn)，纖維的力學(xué)性能會(huì)隨著溶劑濃度增加而增加，在選用純甲酸作為溶劑時(shí)，靜電紡絲制得的淀粉納米纖維氈具有最大的應(yīng)力(9.38 MPa)、斷裂伸長(zhǎng)率(26%)和楊氏模量(264 MPa)。

B.OKTAY等[31]利用淀粉與聚乙烯-馬來(lái)酸酐(PE-co-MA)反應(yīng)，使淀粉中的羥基發(fā)生酯化反應(yīng)，并通過(guò)靜電紡絲成功制備了淀粉基網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)納米纖維，這些靜電紡的淀粉/PE-co-MA納米纖維具有很高的比表面積和均勻的納米孔，在組織工程和藥物傳遞方面具有潛在的應(yīng)用前景。H.JUKOLA等[32]將淀粉-聚己內(nèi)酯(SPCL)共混物用醋酸和氯仿兩種溶劑分別溶解，并通過(guò)靜電紡絲技術(shù)制備了SPCL多孔納米纖維, 研究發(fā)現(xiàn)這些纖維高度多孔，纖維直徑為130 ～ 180 nm，具有作為多孔三維支架的潛在用途，可以為細(xì)胞附著和增殖提供較高的比表面。

3.2 離心紡絲

離心紡絲是一種新型的納米纖維制備技術(shù)，具有對(duì)紡絲原料無(wú)極性要求、高效率、低成本、低能耗及安全環(huán)保等優(yōu)勢(shì)。離心紡絲主要是利用噴絲器(或噴絲板)高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力使聚合物溶液或熔體甩離噴嘴并形成射流，射流經(jīng)快速拉伸細(xì)化，同時(shí)伴隨溶劑的揮發(fā)或溫度降低后固化，形成微納米纖維[33-34]。盡管支鏈淀粉的存在會(huì)對(duì)紡絲過(guò)程和纖維強(qiáng)度產(chǎn)生不利影響[35]，但最近LI X L等[36-39]在含支鏈淀粉的離心紡絲方面做了大量研究，表明支鏈淀粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)超過(guò)65%時(shí)仍可成功制備純淀粉基纖維。他們將富含支鏈的玉米淀粉(支鏈淀粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)68.89%)和馬鈴薯淀粉(支鏈淀粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)73.35%)溶解在質(zhì)量分?jǐn)?shù)2%的燒堿溶液中，通過(guò)離心紡絲制備了平均直徑為亞微米的淀粉纖維，當(dāng)?shù)矸廴芤簼舛冗_(dá)臨界濃度(c*)以上時(shí)(c*與臨界纏結(jié)濃度(ce)之比值c*/ce，其中直鏈淀粉、玉米淀粉以及馬鈴薯淀粉的c*/ce值分別為2.5，3.5～ 4和4.5～7)仍能制備良好的淀粉基纖維[36]。同時(shí)，他們還通過(guò)調(diào)整淀粉中支鏈淀粉/直鏈淀粉的比例，結(jié)合熱風(fēng)溫度來(lái)控制離心紡淀粉基纖維的表面形態(tài)；采用離心紡絲技術(shù)制備超細(xì)淀粉/聚氧乙烯纖維，并用其負(fù)載難溶性藥物布洛芬和酮洛芬，結(jié)果證明可以在很大程度上延長(zhǎng)藥物釋放期；并可以用檸檬酸交聯(lián)淀粉，以提高離心紡淀粉基纖維的水穩(wěn)定性[37-39]。

3.3 溶液紡絲

溶液紡絲是常用的紡絲方法之一，依據(jù)凝固方式的不同可分為濕法紡絲和干法紡絲兩種。

3.3.1 濕法紡絲

濕法紡絲是將高聚物溶解在某種溶劑后通過(guò)噴絲孔噴出細(xì)流，在凝固浴中固化成絲條的紡絲方法。該法適用于耐熱性差、不易熔化而易溶于某種廉價(jià)溶劑的聚合物的紡絲成形。早期對(duì)淀粉纖維的研究試圖利用直鏈淀粉的線性特性及其排列和聚集的能力制備直鏈淀粉纖維[40-42]。在一定條件下，將直鏈淀粉溶解在氫氧化鈉水溶液中，在酸性凝固浴中擠出，但通過(guò)這種手段得到的淀粉纖維強(qiáng)度很低。H.PIETER[43]申請(qǐng)了一項(xiàng)改性直鏈淀粉纖維的專利，該方法將溶解在氫氧化鈉水溶液中的直鏈淀粉在濃硫酸銨溶液中擠出，發(fā)現(xiàn)絲條立即凝固，成功制備了強(qiáng)度較高的彈性纖維。如前所述，淀粉纖維通常脆，對(duì)水比較敏感，而且直鏈淀粉僅占天然淀粉的一部分，想要直接進(jìn)行濕法紡絲比較困難。因此，為了緩解以上限制，人們研究將淀粉與其他聚合物共混紡絲。WANG Q等[44-45]分別將淀粉溶液與用不同溶劑溶解后的殼聚糖溶液和海藻酸鈉溶液按一定比例混合，采用濕法紡絲制備了復(fù)合纖維，纖維形貌和力學(xué)性能良好，且由于纖維對(duì)pH值和離子強(qiáng)度敏感，使其在藥物傳遞中具有潛在的應(yīng)用。

3.3.2 干法紡絲

干法紡絲是指聚合物溶液經(jīng)噴絲形成細(xì)流，溶劑被加熱介質(zhì)揮發(fā)帶走，高聚物逐漸凝固成絲的紡絲方法。干法紡絲具有連續(xù)生產(chǎn)、紡絲速度高、產(chǎn)量大、污染少等優(yōu)點(diǎn)，但技術(shù)難度較大，生產(chǎn)成本相對(duì)較高。柴雅凌等[46]指出皂化后的聚乙烯醇與淀粉按一定比例共混后配成紡絲液，經(jīng)干法或濕法紡絲，在120 ℃空氣中拉伸，制備可生物降解的淀粉基纖維。L.WOLFF等[47]將玉米淀粉用吡啶和乙酸酐進(jìn)行三乙酰化，將得到三醋酸直鏈淀粉用氯仿溶解，利用干法紡絲技術(shù)制備了三醋酸直鏈淀粉纖維，并在不同堿液濃度、處理時(shí)間、堿液種類及溫度下處理后獲得了純凈的直鏈淀粉纖維。實(shí)驗(yàn)結(jié)果還顯示用三醋酸支鏈淀粉制備的纖維力學(xué)性能比三醋酸直鏈淀粉纖維差。

3.4 熔融紡絲

熔融紡絲是指將聚合物加熱熔融后通過(guò)噴絲孔擠出，在空氣中冷卻固化形成纖維的紡絲方法。該法適用于加熱后能熔化、易流動(dòng)，但不易分解的聚合物。熔融紡絲法無(wú)需溶劑和沉淀劑，也不用回收和循環(huán)系統(tǒng)，設(shè)備簡(jiǎn)單，工藝流程短，是一種經(jīng)濟(jì)、方便和高效的纖維成形方法。淀粉分子含有豐富的羥基，分子間及分子內(nèi)氫鍵作用很強(qiáng)，使分子鏈運(yùn)動(dòng)困難，且由于淀粉的分解溫度低于熔融溫度，導(dǎo)致其不能通過(guò)熔體紡絲加工成形[48-49]。為了提高淀粉的加工能力，一些學(xué)者開(kāi)始通過(guò)某些處理方法將天然淀粉轉(zhuǎn)化為熱塑性淀粉。V.A.BAILEY[35]在其專利中提出利用熱塑性淀粉制備淀粉纖維的方法。另外，通過(guò)將熱塑性淀粉與具有成纖性的聚合物共混也可制備淀粉基纖維。沈彪[50]通過(guò)熔融共混擠出法，制備了聚乳酸與改性淀粉及聚乙二醇共混材料，然后把共混材料通過(guò)熔融紡絲得到纖維，強(qiáng)度達(dá)2.9 cN/dtex。馬艷霞等[51]以淀粉、聚乳酸及聚己內(nèi)酯(PCL)為原料，采用熔融紡絲法制備了淀粉基可生物降解纖維, 研究發(fā)現(xiàn)纖維具有較高的斷裂強(qiáng)度與斷裂伸長(zhǎng)率，且當(dāng)生物降解的時(shí)間為100 d時(shí)，纖維完全降解，表明淀粉基纖維具有優(yōu)異的可生物降解性。E.B.BOND[52]在專利中介紹了一種制造淀粉分裂纖維的方法，表示由淀粉與聚合物共混可制備分裂多組分纖維，能夠用于生產(chǎn)非織造布和其他基材。

3.5 淀粉基纖維的用途

3.5.1 造紙

淀粉傳統(tǒng)上可作為干強(qiáng)劑和表面增效劑使用，但在堿法抄紙中淀粉是濕部的關(guān)鍵組成部分，能起到增強(qiáng)、助濾、助留等作用[53]。將變性淀粉作為涂布施膠劑，可代替價(jià)格昂貴的合成樹(shù)脂、干酪素,能明顯降低涂布加工紙的生產(chǎn)成本，若將其應(yīng)用于紙張上，不僅能夠提高紙張的耐水性，還能增加紙的抗破度、抗折損程度及抗壓程度。當(dāng)改性后的帶電荷的淀粉應(yīng)用在紙張的制作中，其可以降低生產(chǎn)中所產(chǎn)生的廢水的污染程度，進(jìn)而降低凈化設(shè)備及人工成本。J.R.HART[54]在專利中介紹了淀粉纖維及其制備方法，結(jié)果顯示淀粉纖維加入到紙張中時(shí)，可以使紙張表面施膠量減少且紙張強(qiáng)度增加。另外，當(dāng)?shù)矸劾w維摻入非織造布中后，強(qiáng)度也會(huì)增加。

3.5.2 吸附材料

采用靜電紡絲技術(shù)制備的淀粉納米纖維由于具有高比面積、高孔隙率，因而具備較好的吸附能力，能夠?qū)︺~、鉻、鉛等重金屬離子進(jìn)行有效的過(guò)濾與吸附。張忠慶[55]以木薯淀粉(CS)和魔芋葡甘聚糖(KGM)為原料，通過(guò)酸水解制備不同相對(duì)分子質(zhì)量的淀粉，然后通過(guò)自由基聚合反應(yīng)制備了淀粉接枝苯乙烯共聚物，采用靜電紡絲技術(shù)制備了接枝共聚物的納米纖維；此外，還利用同軸靜電紡絲技術(shù)制備了以接枝共聚物為殼層，PCL為核層的核殼納米纖維，該種纖維對(duì)鈾離子具有良好的吸附性能。SUN Z M等[56]以淀粉、丙烯腈為原料，先制備淀粉接枝聚丙烯腈(St-g-PAN)共聚物，然后采用靜電紡絲技術(shù)制備St-g-PAN納米纖維，發(fā)現(xiàn)該纖維強(qiáng)度與同條件下制備的純PAN纖維強(qiáng)度相當(dāng)，經(jīng)偕胺肟化后制備的淀粉接枝聚偕胺肟(St-g-PAO)纖維對(duì)鉻離子有較強(qiáng)的原位吸附還原作用。

3.5.3 生物醫(yī)學(xué)及衛(wèi)生材料

同樣由于納米纖維較高的比表面積、孔隙率、滲透性和良好的連通孔隙結(jié)構(gòu)，使其為藥物、生物活性化合物、生長(zhǎng)因子，以及細(xì)胞黏附和增殖的支架提供了理想的載體[57]。V.S.WAGHMARE等[58]采用靜電紡絲法制備淀粉基納米纖維，采用聚乙烯醇(增塑劑)和戊二醛(交聯(lián)劑)調(diào)節(jié)納米纖維支架的機(jī)械強(qiáng)度，使其具有足夠的皮膚組織工程耐久性。TANG S S等[59]采用靜電紡絲法成功制備了氨芐西林/淀粉/聚合物復(fù)合納米纖維，發(fā)現(xiàn)納米纖維具有高效、可控的釋藥性能。淀粉與丙烯酸類接枝共聚制備超強(qiáng)吸水劑，其吸水可達(dá)自身質(zhì)量的數(shù)千倍，可以加工成嬰兒或成人的紙尿褲、女性衛(wèi)生巾等衛(wèi)生材料[60-62]。

3.5.4 食品包裝

為了減少包裝垃圾給環(huán)境帶來(lái)的污染和不可再生資源消耗問(wèn)題，以及近些年人們對(duì)延長(zhǎng)食品保質(zhì)期、產(chǎn)品安全、環(huán)境問(wèn)題和成本效益的要求越來(lái)越高，以往難以生物降解和再回收的塑料食品包裝袋已逐漸被新型包裝袋所代替。例如，利用靜電紡絲技術(shù)制備的纖維擁有高比表面積和結(jié)構(gòu)可調(diào)性的優(yōu)勢(shì)，可以設(shè)計(jì)用來(lái)為食品提供營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，還可作為為食品提供抗氧化劑、抗菌或抗真菌保護(hù)的活性包裝材料[63]。劉鵬[64]以植物纖維為骨架增強(qiáng)體、淀粉為主要基質(zhì)，同時(shí)添加一定的輔助試劑，開(kāi)發(fā)出新型的植物纖維增強(qiáng)生物質(zhì)緩沖包裝材料。M.J.MARíA等[65]以淀粉、β-胡蘿卜素和PCL為原料，采用靜電紡絲技術(shù)制備了一種以熱塑性玉米淀粉為基料的具有抗氧化多層結(jié)構(gòu)的包裝材料。

3.5.5 紡織品

淀粉基纖維在紡織品方面也取得了一定的成果。J.LORCKS[66]在專利中介紹了熱塑性淀粉與另一種生物可降解的熱塑性聚合物混合，以熔體加工的方式制備了具有優(yōu)異機(jī)械性能的螺紋線。Star-Tex團(tuán)隊(duì)[67]目前正在將淀粉化學(xué)改性后再與其他聚合物共混，然后通過(guò)熔融紡絲的方法加工成長(zhǎng)絲，用于服裝、嬰兒尿布等衛(wèi)生用紡織品和非織造土工材料等。

4 結(jié)語(yǔ)

在石油、天然氣等不可再生資源面臨枯竭危機(jī)和合成聚合物基纖維的大量使用帶來(lái)嚴(yán)重環(huán)境污染等背景下，以淀粉、纖維素等生物多糖為基礎(chǔ)的生物基聚合物纖維的開(kāi)發(fā)逐漸受到關(guān)注。淀粉作為一種產(chǎn)量豐富、可再生、可生物降解、價(jià)格低廉且水溶的天然多糖高分子，其纖維成形也將越來(lái)越吸引人們的研究興趣。目前對(duì)淀粉纖維的研究已經(jīng)取得了一定的進(jìn)展，但是由于淀粉自身的結(jié)構(gòu)使得所制備的纖維強(qiáng)度和韌性均較低，限制了淀粉基纖維在某些領(lǐng)域的使用。目前的研究結(jié)果表明，為了讓淀粉活躍在諸多工業(yè)領(lǐng)域需要對(duì)其進(jìn)行改性，且改性方法中應(yīng)用較多的是化學(xué)改性。將淀粉進(jìn)行化學(xué)改性時(shí)，可引入一些具有特殊功能的基團(tuán)，例如，苯環(huán)的加入可以提高變性淀粉的強(qiáng)度，多酯基的加入可以提高變性淀粉的韌性。這種具有可選擇的某種特定功能的可降解聚合物可應(yīng)用在不同產(chǎn)業(yè)。另外，淀粉基纖維制備方法中，雖然靜電紡絲和離心紡絲是目前研究較多的制備手段，但仍可推測(cè)若將改性后的淀粉和具有某種功能性質(zhì)的添加劑應(yīng)用于濕法紡絲和熔融紡絲中，所制得的纖維無(wú)論產(chǎn)量還是研究開(kāi)發(fā)方面均具有很大的發(fā)展?jié)摿?，可以?yīng)用在如服裝，屋內(nèi)裝飾材料等紡織品領(lǐng)域。因此，高性能和功能淀粉基纖維的開(kāi)發(fā)及應(yīng)用仍將吸引科研工作者的研究熱情，其發(fā)展?jié)摿薮蟆?/p>