研究背景：

石油基不可降解塑料对环境的污染日益严重，开发可持续的可降解生物塑料引起了人们极大的研究兴趣。淀粉是制备生物塑料最有前景的生物聚合物之一。然而，开发高强度、低水敏性和优良耐水性的淀粉生物塑料仍然是一个巨大的挑战。

研究内容：

开发了一种简便的化学改性方法，用于合成新型淀粉生物塑料。在此过程中，使用基于动态亚胺化学的二胺交联易于获得的淀粉衍生物双醛淀粉（DAS），以制备基于DAS的聚亚胺（DAS-PI）。这种DAS-PI具有良好的热延展性，不使用任何增塑剂即可轻松热成型为新型淀粉生物塑料。所得淀粉生物塑料具有高机械强度（40.6 MPa）、高热稳定性、优异的水/化学耐受性以及热诱导自愈能力。此外，它很容易被化学降解和回收。本研究提供了一种不使用增塑剂生产高性能淀粉生物塑料的新方法。

主要研究结果：

1.DAS-PI的合成路线和化学结构表征。（a） DAS-PI的合成路线。（b） DAS-PI的FT-IR光谱。（c） DAS-PI-C8的c 1s的XPS光谱。（d）DAS-PI-C8的N 1s的XPS

2.DAS-PI薄膜的微观形态和力学性能。（a） DAC表面的SEM图像−PI-C8薄膜。（b） DAS-PI-C8薄膜横截面的SEM图像。（c） 拉伸应变−DAS-PI薄膜的应力曲线。（d） DAS-PI、生物塑料（TPS、PHB和PLA）的机械性能比较和石油基塑料（LPDE、HPDE、PP、PU、PMMA和EP）

3.DAS-PI膜的DMA分析。（a） 储能模量和损耗模量曲线。（b） tanδ曲线。（c） DMA应力−DAS-PI-C8薄膜的松弛曲线。（d） 松弛时间对Arrhenius方程和Ea的拟合

4.DAS-PI膜的再愈合和大面积修复能力。（a） 再固化15分钟前后受损DAS-PI-C8膜的SEM图像。（b）拉伸应力−再固化DAS-PI-C8薄膜的应变曲线。（c） DAS-PI-C8薄膜的大面积修复工艺。（d） 拉伸应力−修复后DAS-PI-C8薄膜的应变曲线

5.DAS-PI膜的稳定性和降解性。（a） DAS-PI薄膜的热重分析曲线。（b） DAS-PI薄膜的DTG曲线。（c） DAS-PI薄膜的吸水率。（d） DAS-PI-C8膜的耐水性和耐有机溶剂性。（e） DAS-PI-C8膜在乙酸溶液和1,8-二氨基辛烷中的化学降解性

研究结论：

展示了一种使用动态亚胺化学制造新型淀粉塑料的简单而高效的方法。通过使用Schiff碱反应在DAS分子链之间引入动态亚胺网络，获得了高度交联和可塑性的DAS-PI。这种DAS-PI可以很容易地使用简单的热压技术加工成淀粉生物塑料膜。所得淀粉生物塑料的机械强度（40.6 MPa）和杨氏模量（1.48 GPa）高于传统TPS生物塑料和一些石油基塑料。它在各个方面还表现出其他高性能，例如高Tg（107−190°C）、超高热稳定性（降解温度>140°C）、低吸水率、高耐水性/耐化学性和优异的热诱导自愈能力。此外，由于其易于降解和回收，因此环境污染较低。这种高性能淀粉塑料是一种很有前途的可持续石油基塑料替代材料，在许多应用领域，如“绿色”包装。

参考文献：

Starch-Based Rehealable and Degradable Bioplastic Enabled by Dynamic Imine Chemistry

原文链接：

https://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/acssuschemeng.2c02537