多孔淀粉的成孔技术及应用研究进展

在分析多孔淀粉成孔机理的基础上,对目前多孔淀粉的通用成孔方法、改进成孔方法及多孔淀粉的性质研究现状进行综述和分析,并对多孔淀粉的应用原理与技术进展进行归纳和总结。最后,对多孔淀粉的制备和应用研究作出了展望。

玉米淀粉造孔剂对富铝煤矸石合成轻质莫来石料的影响

为了综合利用煤矸石,以天然富铝煤矸石矿为原料,聚乙烯醇(PVA)为结合剂,玉米淀粉为造孔剂,于1 500℃保温3 h反应烧结合成轻质莫来石料,研究了造孔剂加入量(其质量分数分别为10%、20%、30%、40%、50%)对轻质莫来石烧结性能以及显微结构的影响。结果表明:随着玉米淀粉加入量的增大,合成的轻质莫来石料体积密度明显降低,显气孔率和线收缩率显著增大,玉米淀粉的添加量以40%(w)为宜,此时合成的轻质莫来石料的体积密度和显气孔率分别为1.21 g·cm-3和62%;合成的轻质莫来石料的主晶相为莫来石,次晶相为刚玉,莫来石晶体呈柱状发育,刚玉晶粒被莫来石晶粒包裹,构成了疏松的空间网络结构。

纳米多孔玉米淀粉的研制及吸附性能研究

为制备纳米级孔径多孔淀粉，提高多孔淀粉的比表面积和吸附性能，本研究设计了新型生物酶水解淀粉制备多孔淀粉的方法，制备出孔径50～300nm的纳米多孔淀粉。其最佳反应条件为：酶与原玉米淀粉质量比为1：100，a-淀粉酶与糖化酶质量比为10：1，反应36h。研制出的纳米级孔径多孔玉米淀粉，与传统多孔淀粉相比，比表面积和吸油率显著提高。

淀粉及改性淀粉在高性能陶瓷制备中的应用

淀粉具有较好的增稠、稳定、成膜和形成凝胶的能力,近年来有关在高性能陶瓷制备中将淀粉用作粘结剂、造孔剂等添加剂方面的报道日益增多。综述了淀粉及其变性产物的性质以及它们在高性能陶瓷制备中的应用,讨论了淀粉凝固成型的机理,同时展望了淀粉及改性淀粉在陶瓷工业中的应用前景。

酸变性微孔淀粉的制备工艺研究

微孔淀粉是具有重大应用价值的新型变性淀粉,根据淀粉酸变性的反应机理,采用一次回 归正交试验,研究了硫酸用量、反应温度、反应时间、尿素用量等因素对酸变性微孔淀粉性能的影 响,并用红外光谱对产品的结构进行了表征。以产品对酶变性微孔淀粉样品的流度偏差为指标,得 到了酸法制备微孔淀粉的最优化工艺条件:5％的稀硫酸用量为2mL／g淀粉,反应温度为40℃,反 应时间为4h,尿素用量为0．75g／g淀粉。

大孔型NaCS-PDMDAAC生物微胶囊的制备

利用淀粉酶降解淀粉制备了大孔型的纤维素硫酸钠-聚二甲基二烯丙基氯化铵(NaCS-PDMDAAC)生物微胶囊,改善了该体系胶囊的扩散性能。通过对淀粉预处理方法、淀粉种类、淀粉添加方法以及浓度等制备因素的研究,得到制备大孔膜胶囊的条件为:将1.2%的木薯淀粉糊化3min,冷却得到糊化淀粉的胶体溶液加入NaCS搅拌均匀,滴入PDMDAAC溶液中,待反应结束后洗涤,置于淀粉酶溶液中降解膜上淀粉以形成相应孔径。制备得到的胶囊膜的孔径和孔隙率都有了很大的提高。

变性淀粉在陶瓷中的应用

变性淀粉具有性能良好、价格低廉、无污染、环保等优点被广泛用于各种行业。本文简述了在陶瓷应用中的几种变性淀粉的研究和变性淀粉作为黏合剂、分散剂、造孔剂在陶瓷工业中的应用现状,并对其发展方向提出了展望。

淀粉造孔剂对多孔碳化硅木陶瓷微观结构及性能影响

为解决现有模板法制备多孔碳化硅木陶瓷材质呈各向异性、孔结构不可控的问题,实现多孔碳化硅木陶瓷的功能化利用,利用聚碳硅烷(PCS)将杨木木粉通过浸渍改性为木陶瓷粉体,采用粉末烧结法制备多孔碳化硅木陶瓷,并通过施加淀粉造孔剂对木陶瓷的孔结构进行调节。采用热重?红外联用手段(TG?FTIR)分析了木陶瓷粉体的裂解特性,采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和压汞仪(MIP)表征了木陶瓷的物相组成、微观形貌及孔径分布,利用阿基米德法和同轴环施力法测定了木陶瓷的开口孔隙率及抗弯强度,分析了不同种类淀粉造孔剂对其开口孔隙率及力学性能的影响规律。结果表明,淀粉造孔剂的加入基本不影响木陶瓷的烧结过程及物相组成。木陶瓷的成分主要是β?SiC,材质呈各向同性。3种淀粉造孔剂的成孔趋势类似,当淀粉的添加量较低时(5%~10%),由分散的淀粉颗粒可形成直径10μm左右的形状较为规则的开孔。造孔剂添加量高于10%后,团聚的淀粉颗粒将形成直径达30~40μm的大孔。随着造孔剂添加量的增加,木陶瓷开口孔隙率由68%提高到80%,但抗弯强度逐渐降低,由5 MPa左右下降至3 MPa左右。从实用角度考虑,淀粉造孔剂应选为红薯淀粉,理想添加量应为10%~15%,此时,木陶瓷开口孔隙率为71%~77%,并且具有4.0~4.7 MPa的抗弯强度。

多孔淀粉微球的制备及应用

对淀粉微球致孔方法及多孔淀粉微球的应用性能进行了研究,首先确定了微球制备的基本条件并且进行了优化。用于制备淀粉微球的最佳条件为:玉米淀粉质量分数为5%,交联剂用量0.28g/g,乳化剂用量为0.05g/mL,油水相体积比3∶1,机械搅拌速度600r/min,由这些因素组成了油包水反相乳液体系。在此基础上,对微球致孔方法进行了研究,分别使用冷冻干燥法和加入致孔剂法对微球致孔,得到了具有多孔结构的微球,通过扫描电子显微镜观察了成孔效果并且研究了不同PEG6000添加量对微球孔隙率的影响。以亚甲基蓝作为模拟药物,研究了多孔微球的药物负载性能,在PEG6000添加量为淀粉质量的30%时,多孔微球的孔隙率为89%,载药量为158mg/g。

膜表面孔结构对PVDF超滤膜耐污染性能的影响

本文通过改变纺丝制膜工艺得到两种不同表面结构的聚偏氟乙烯(PVDF)中空纤维超滤膜,一种中空纤维膜外表面光滑,膜孔颈在膜表面,一种中空纤维膜表面相对粗糙,膜孔颈位于膜外表面层下,它们的泡点压力和水通量相当;通过用这两种外表面结构不同的膜过滤卵清蛋白、淀粉、SiO2悬浮液、柴油4种典型体系进行实验,实验结果发现过滤卵清蛋白体系时,这两种不同表面结构的膜耐污染性能基本上相当,过滤其它3种体系时,表面粗糙的膜耐污染性能明显好于表面较光滑的膜。

淀粉造孔剂对氧化铝基陶瓷膜支撑体性能的影响

为了探究淀粉的成孔机理及其添加量对支撑体成品性能的影响,以α-Al_(2)O_(3)为材料,淀粉为造孔剂,采用挤压成型法制备单管式Al_(2)O_(3)陶瓷膜支撑体。通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、质量损失法及三点弯曲法等方法分别对晶相组成、表面微观形貌、酸碱腐蚀率及抗折强度等物化性能进行表征。结果表明:淀粉添加量越多,抗折强度越小,纯水通量越大。当淀粉添加量为8%时,支撑体平均孔喉半径为1.552μm、孔隙率为32%、纯水通量为5003(L/m^(2)·h·MPa)、抗折强度为37.88 MPa、酸(碱)质量腐蚀为0.64%(0.41%)。

淀粉基发泡材料制备及性能优化研究进展

淀粉基发泡材料被认为是取代石油基泡沫塑料最具有潜力和发展前景的环境友好型材料,调控材料内部泡孔分布和性能优化是开发淀粉基发泡材料的重中之重。基于近年来对淀粉基发泡材料的制备及性能优化的研究,分析淀粉基发泡材料主要组分的作用及研究热点,总结发泡材料的制备工艺特点和工艺条件,探讨发泡过程及影响因素,提出了淀粉基发泡材料存在的问题,并指出与其他材料共混或复合优化材料综合性能是其未来的研究方向。

干热处理辅助酶法制备多孔淀粉及其对淀粉微观结构和理化性质的影响

为了探讨干热处理对酶解制得多孔淀粉颗粒结构和理化性质的影响,采用扫描电子显微镜、傅里叶变换红外光谱仪、X射线衍射仪、比表面及空隙度测试仪、热重分析仪等对不同处理的淀粉进行测定,分析比较了干热处理(Dry heat treatment,DHT)对天然淀粉及多孔淀粉的影响。结果表明,经DHT的淀粉表面出现破损,相对结晶度减小;而经DHT制得的多孔淀粉颗粒表面孔洞数量增多,淀粉结晶度提高,耐热性增强;DHT提高了多孔淀粉的比表面积和总孔容,分别从1.16 m^(2)/g和21.22×10^(-3)cm^(3)/g增大至3.14 m^(2)/g和31.41×10^(-3)cm^(3)/g,使得吸附能力增强。研究结果表明干热处理结合酶解可以改善多孔淀粉的性能。

改性淀粉聚合物溶液在孔隙介质中的不可入孔隙体积效应

不可入孔隙体积影响聚合物在孔隙介质中的流动性,设计注聚时需考虑不可入孔隙体积效应。实验考察了改性淀粉聚合物溶液通过岩心的IPV值,结果表明,改性淀粉聚合物溶液分子线团最大半径主要分布在0.2～1.2μm,吸附层厚度越大,IPV值就越大。由岩心孔隙分布拟合计算出的IPV值略低于双段塞法的实验值,其原因是部分聚合物分子回旋半径虽然小于孔喉半径,但可能在孔隙外部滞留产生了不可入孔隙体积。不可入孔隙体积的存在主要有2个原因:聚合物溶液分子线团尺寸与岩心孔喉尺寸不完全匹配,聚合物分子线团尺寸越小、孔喉尺寸越大,越利于其通过孔隙喉道,产生的不可入孔隙体积就越小,反之越大;孔隙介质中的边界层效应和聚合物溶液滞留吸附作用,相当于降低了孔喉的有效半径,而增大了IPV值。

环氧氯丙烷改性玉米淀粉生物炭的制备及其对水中吡虫啉的吸附性能

吡虫啉是一种常用的新烟碱类农药,因使用量大、水溶性高、半衰期长而普遍存在于水环境中,对生态安全和人体健康构成潜在威胁。生物炭是生物质热解后的固体产物,具备来源广、能耗低、再生容易、环境友好等特点,在吸附领域得到广泛关注。本研究以玉米淀粉为原料,通过环氧氯丙烷交联改性,制备了环氧氯丙烷改性玉米淀粉生物炭(ECSB)。采用扫描电子显微镜等对其结构表征,考察其对吡虫啉的吸附性能,并探究其吸附机理。结果表明:ECSB表面有丰富的孔结构,比表面积为285 m^(2)/g,孔体积为0.162 cm^(3)/g,与未改性的玉米淀粉生物炭(CSB)相比,分别提高了46.5和31.4倍。ECSB对吡虫啉的最大吸附量为70.9 mg/g,其吸附效果比CSB提高了112倍。ECSB对吡虫啉的吸附过程符合准二级动力学和Langmuir等温吸附模型,是一个吸热、熵增的自发反应。ECSB对吡虫啉的吸附机理推断主要归功于孔填充作用,经5次超声波协同乙醇脱吸附技术再生后ECSB的吸附能力仍可达原始吸附能力的96.6%。本研究可为环境中吡虫啉污水的治理及玉米淀粉开发应用提供研究思路和理论基础。

双波长分光光度法测定玉米微孔淀粉的直链淀粉、支链淀粉含量

采用双波长分光光度法同时测定玉米和玉米微孔淀粉中直链和支链淀粉的含量。由直链淀粉-碘、支链淀粉-碘复合物的吸收光谱,确定直链和支链淀粉的最大波长分别为607、534nm,选取参比波长分别为433、729nm,将样品的吸光度差值代入回归方程,可求出样品中直链和支链淀粉的含量。通过测定玉米淀粉的直链、支链含量,以期为微孔淀粉的致孔机理研究提供理论参考。

淀粉含量对钙长石复相多孔陶瓷气孔率和孔径分布的影响

用煤矸石、氢氧化铝和碳酸钙为原料,玉米淀粉作为粘结剂和造孔剂制备了气孔率和孔径尺寸可控的钙长石复相多孔陶瓷。用SEM观察了不同淀粉含量生坯和烧后试样的显微结构,研究了淀粉含量对材料性能,尤其是气孔率和孔径分布的影响。结果发现:随着淀粉含量的增加,素坯气孔率由38.3%增加至46%,素坯的强度变化不大,均在1MPa左右;随着淀粉含量的增加,烧后材料的显气孔率从58.2%增加至69%,与淀粉含量呈线性关系,耐压强度由27.2MPa降至3.5 MPa左右;淀粉含量的增加,颗粒之间孔尺寸逐渐变大,0~10μm和10~30μm范围内对应的孔含量不断下降,50~80μm范围内的孔含量不断上升;同时当淀粉含量≤28%(质量分数),材料的平均孔径和淀粉含量呈线性关系,淀粉含量超过28%后,孔径迅速变大。