[发明专利]一种增强韧度的三维网状复合交联淀粉

说明书

一种增强韧度的三维网状复合交联淀粉，由淀粉和两亲性接枝高分子通过互相作用交联构成。首先，在水相中加热使淀粉晶区的双螺旋结构完全舒展开；然后，加入适量事先制备好的两亲性接枝高分子材料，充分混匀；最后，在适当的温湿度下使该淀粉原浆缓慢冷却失水，结晶过程中，淀粉链段围绕并包裹两亲性接枝高分子的疏水支链，形成较为稳定的交联点。通过这种方法，能有效提高淀粉的机械韧度，降低淀粉的结晶度和结晶速度，同时还有一定的保水功能，可以广泛应用于食品、医药、材料等化工领域。

技术领域

本发明涉及一种复合交联淀粉，复合材料为两亲性高分子，属于医药制造、食品加工或特种材料领域。

背景技术

淀粉是自然界，特别是植物中最常见的天然高分子材料，广泛存在于各类植物的果实、种子、块状茎以及根部。淀粉通常由α-D-呋喃葡萄糖单体组成，通过α-1，4糖苷键构成多糖链段，通过α-1，6糖苷键形成多糖支链，从而拥有直链淀粉和支链淀粉两种构型。区别于通过β-1，4糖苷键形成纤维素，淀粉可以被动物直接消化吸收而无需借助微生物的分解，使用淀粉作为生物体内使用的材料时其降解性能也更优良。

纤维素一般由的β-D-呋喃葡萄糖通过β-1，4糖苷键组成，由于构型原因结晶型态一般呈直线型；而淀粉是由α-D-呋喃葡萄糖通过α-1，4糖苷键组成，其结晶形态为螺旋形，一般多为两条淀粉单链构成的双螺旋结构。因此，纤维素的结晶区域更为紧凑整齐，这使得纤维素的硬度和强韧度十分巨大，而淀粉由于双螺旋结构之间相互作用力微弱，且存在大量脆弱的非晶区，这使得淀粉硬度不强、失水后容易脆碎。

为了解决这一缺陷，目前一般是通过对淀粉进行物理、化学改性，亦或是添加一些特定辅料来改善淀粉的某些性能。如CN201210516811通过使用高碘酸钠来氧化淀粉，得到改性淀粉交联剂；CN201210131857则是将淀粉分散于水和有机相中，并对其进行超声处理，能有效减少淀粉微粒中的结晶区域，改善淀粉的结晶度和糊化温度；在CN201310004174中提供了一种非药食用复合改性交联淀粉的制作方法，通过酸解、接枝、醚化和酯化制备而成，该改性淀粉拥有粘度低、对棉纤维粘附性强等优点，能广泛用于纺纱、造纸等工业领域。

然而，一般的常规酸解、氧化淀粉对淀粉的改性十分有限，不能达到大幅提升机械性能的效果；而通过复合交联的淀粉一般又会添加各类有毒物质，并且一般较难降解，无法用于生物药用领域。因此，根据淀粉本身的微观特性，通过添加适当的生物亲和材料，使其与淀粉微观结构进行特异性的物理或化学链接，达到改善淀粉宏观物理化学性质的目的。

在淀粉晶区中，淀粉链段双螺旋结构的羟基外露使得螺旋外侧偏向于亲水，内侧偏向于疏水，这使得该双螺旋结构通常会包裹一些脂肪族或芳香族的疏水性小分子。因此，疏水性的大分子链段亦能被完全或部分包裹在淀粉链段的双螺旋结构中，利用这一特性可作为复合淀粉的微观物理交联点，能对淀粉进行有效的物理交联，且该类交联点在特定的外界刺激下能特异性的响应分解。

发明内容

本发明提供了一种复合交联淀粉及其制备方法，该复合交联淀粉能有效增强淀粉的机械强度和韧度，同时在特定条件下能实现交联-解除交联状态反复循环，且添加材料无毒无害，制备工艺简单可行。

该复合交联淀粉所用的复合材料为两亲性接枝高分子，由亲水性的主链和若干疏水性的支链构成。其中的疏水性支链包裹于淀粉的双螺旋结构内，成为稳定的物理交联点，而亲水性主链则作为交联骨架的一部分提供力学支撑。

该复合交联淀粉的交联行为是通过在水相中加热搅拌使淀粉链段自由舒展开来，且与两亲性接枝高分子充分混匀，之后通过冷却失水，使淀粉链段在结晶过程中形成双螺旋结构围绕疏水性支链成形包裹形态完成交联；该类交联行为能通过再次加热、溶胀、超声等物理刺激解除，拥有可逆性的交联-解交联的性能。

所述两亲性接枝高分子优选葡聚糖和聚丙交酯的接枝共聚物、聚乙烯醇和羧端基聚己内酯的接枝共聚物。

本发明的制备过程包括如下步骤：