第一章 绪 论
目前消除废弃塑料带来的污染问题的主要方法包括掩埋和焚烧。掩埋只是暂时处理方法，因为随着时间延长，塑料制品中的助剂、填料等有毒物质会分解，导致严重的土壤污染问题[3]。而焚烧过程中释放的包括二氧化硫在内的多种有毒害作用的气体又会形成新的污染。另一方面，大多数塑料包装制品来源于不可再生的石油资源。同时摆脱对石油基材料的过度依赖。为此，采用可再生的生物质资源为原料，研制具有降解性能的生物质包装材料与制品成为近年来各国的研究热点[4]。蔗髓的组织结构随着甘蔗品种、产地、生长时间、土壤以及甘蔗部位等因素的不同而存在一定差异。但其细胞基本结构都是腔大、壁薄，在干燥状态下呈海绵状。因此，髓质部的密度较甘蔗其他部分低。Rasul 等人的研究结果表明[15]，甘蔗表皮部分密度为0.55 g/cm3，而髓质部的密度只有 0.22 g/cm3，还不到表皮部分的一半。这说明，蔗髓非常适合制备轻质包装材料。另一方面，蔗髓组织结构的光学显微镜照片显示薄壁细胞呈海绵状规律排列，大大增加了蔗髓的孔隙率和比表面积[16]，这种结构能够提高蔗髓与聚合物基体或者胶黏剂之间的接触面积。 作为蔗渣组织结构的一部分，蔗髓的主要化学成分是纤维素、半纤维素和木素。Jahan 等人[12]的研究结果表明蔗髓中的 α-纤维素含量为 40.4%，Klason 木素含量为15.4%，木糖和半乳糖含量都高于蔗渣纤维。这在成分上说明蔗髓可以与其化学结构同质的聚合物基体形成良好的相容性。 上述分析表明，利用蔗髓这种量大、价廉、质轻的生物质制备生物质包装材料是具有可行性的。
..............
第二章 热塑性淀粉的制备及其性能研究
2.1 引言
淀粉的玻璃化转变温度与分解温度接近[107]，不利于加工成型。为了使淀粉具有可加工性能，常采用添加增塑剂的方法，例如水、多羟基的醇、含氨基的化合物（尿素、甲酰胺）和其他糖类等[52,108-110]，在高温和剪切应力的作用下，增塑剂进入淀粉分子链间与淀粉之间形成较强的氢键作用，削弱了淀粉分子间和分子内的氢键，分子链的运动能力提高，玻璃化转变温度降低，淀粉表现出热可塑性[111]。热塑性淀粉（TPS）主要采用甘油作为增塑剂，这种材料在放置过程中容易出现老化变脆的现象，进而失去使用性能，主要是由淀粉的重结晶造成的，称为回生现象。研究表明含有酰胺基团的增塑剂如甲酰胺、乙醇胺等可以抑制淀粉的回生作用，但因其具有毒性，所以不适合用作热塑性淀粉包装材料的增塑[108,112]。而Ogawa K等[53]人研究发现尿素可以有效抑制凝胶淀粉的回生，而且尿素对环境无任何副作用。
2.2 实验原料及设备
玉米淀粉，食用级，含水率 13.36%，直链淀粉含量 25%，长春大成玉米开发有限公司； 甘油，分析纯，天津市百世化工有限公司； 尿素，分析纯，天津市福晨化学试剂厂； 硬脂酸，分析纯，天津市大茂化学试剂厂。电子天平，YP5002 型，上海越平科学仪器有限公司； 电热恒温鼓风干燥箱，DHG-9070A，上海飞越实验仪器有限公司；高速混合机，SHR-10A型，张家港格兰机械有限公司；转矩流变仪，PolyLab QC 型，美国赛默飞世尔科技公司，如图2-1和2-2所示； 平板硫化机，50T型，广州市飞力橡胶设备有限公司；微机控制电子万能试验机，CMT4204，深圳新三思材料检测有限公司；型材制样机，XXZ-Ⅱ型，承德金建检测仪器有限公司；哑铃型制样机，XYZ-10型，承德金建检测仪器有限公司；扫描电子显微镜（SEM），S-3700N，日本日立公司；热重分析仪，Q500 型，美国TA公司；差示扫描量热仪，Q200型，美国TA公司；X射线衍射仪，D8 ADVANCE，德国Bruker公司。
第三章 蔗髓增强热塑性淀粉包装材料的制备及其性能研究...............37
3.1 引言.................................37
3.2实验原料及设备.......................38
3.3 实验方法............................39
第四章 蔗髓粒径与木素含量对蔗髓增强热塑性淀粉包装材料性能的影响研究............73
4.1 引言.............73
4.2实验原料及设备.................74
第五章 白炭黑增强蔗髓缓冲包装材料的制备及其性能研究.............93
5.1 引言.............................93
5.2实验原料及设备.......94
5.3 实验方法............95
第六章 蔗髓生物质包装材料的降解性能研究
6.1 引言
本研究前期已经对蔗髓缓冲包装材料（BPCPMs）进行了土壤掩埋实验，在不同时段挖出样品进行观测，结果显示 BPCPMs 表面有空隙增大、体积减小等明显被自然降解的痕迹产生。这种现象说明自然界中肯定存在着一种或几种微生物，细菌、真菌或放线菌等能够通过发酵产酶来降解蔗髓生物质包装材料，但介于自然降解周期长，为加快包装材料降解速度，所以开展微生物降解性研究。本章将以蔗髓缓冲包装材料（BPCPMs）为唯一碳源进行降解菌株的筛选，并对菌株的降解性能进行比较测定，筛选出一株 BPCPMs 高效降解菌株，对其进行鉴定。然后利用该菌株在实验室条件下对BP/TPS 复合包装材料进行生物降解，测定降解率。
6.2实验原料及设备
生物质包装材料样品：蔗髓缓冲包装材料（pith-HL200-10）；蔗髓/热塑性淀粉包装材料（BP/TPS），具体配方见表 6-1所示； 土壤：曾经掩埋过蔗髓缓冲包装材料（BPCPMs）并使材料发生明显降解的土壤； 微生物 PCR 裂解液，上海生工生物工程有限公司； Tris、Na2 EDTA?2H2 O、琼脂糖等其它试剂均为国产分析纯。 培养基（W/V） （1）驯化菌种用培养基[207] MSM 培养基(g/L)：BPCPMs 1.0g，K2HPO4•3H2O 1.0g，MgSO4 1.0g，NaCl 1.0g，(NH4)2SO4 2.0g，CaCO3 2.0g，FeSO4•7H2O 0.001g，MnCl2•7H2O 0.001g，ZnSO4•7H2O 0.001g 固体培养基为上述培养基中加入 1.5%的琼脂。 （2）鉴定菌种用培养基[208] 改良查氏培养基(g/L)：BPCPMs 1.0g，NaNO3 3g，K2HPO4•3H2O 1g，MgSO4•7H2O 5g，KCl 0.5g，FeSO4•7H2O 0.01g 固体培养基为上述培养基中加入 1.5%的琼脂。 （3）透明圈测定培养基(g/L)[209]：BPCPMs 20g，K2HPO4 2.0g，NH4NO3 2.0g，MgSO4•7H2O 0.2g，酵母膏5.0g，琼脂15g，pH7.2。 （4）BP/TPS 包装材料液体培养基：BP/TPS 材料 1%、(NH4)2SO4 0.25%、K2HPO4•3H2O 0.25%。
............
结论与展望
本研究为蔗髓在包装领域的应用提供了依据，研究成果符合国家的资源循环利用和环保政策，具有显著的社会效益、经济效益和环保效益。主要结论如下： （1）采用新型增塑剂-甘油和尿素混合共增塑玉米淀粉，在二者的质量比为1:1 时，制备的的热塑性淀粉（TPS）基体具有优良的拉伸强度、断裂伸长率和耐回生性。在此基础上，通过研究蔗髓/热塑性淀粉共混体系的流变性和所制备的BP/TPS 复合包装材料的拉伸强度、拉伸弹性模量和断裂伸长率，确定适宜的增塑剂总量为淀粉用量的45wt%。（2）采用熔融共混法制备 BP/TPS 包装材料，实验室适宜的工艺条件是：蔗髓用量10wt%（绝干淀粉质量计），增塑剂用量45 wt%（绝干淀粉质量计），甘油：尿素=1:1，转速 40r/min，加工温度 140°C，共混时间 12min。在此工艺条件下可制得拉伸强度16.71MPa，断裂伸长率15.18%，弯曲强度21.91 MPa，弯曲模量1267.55MPa 的包装材料。
..........
参考文献（略）