高分子材料向新材料方向发展（加快高分子材料发展的关键）
高分子材料向新材料方向发展（加快高分子材料发展的关键）【试样制备】采用α-磷酸锆（ 英文名：α-Zirconium Phosphate，以下缩写为α-ZrP） 先通过正丁胺对其进行剥离处理，从而增大α-ZrP的层间距，进一步利用α-ZrP离子交换能力，将α-ZrP添加到阳离子淀粉和玉米淀粉的混合物中，以甘油为增塑剂，制备热塑性淀粉塑料(英文 ：Thermoplastic Starch，以下缩写为TPS)。然而，由于淀粉自身的亲水性，与石油基塑料相比，存在着力学性能以及耐水能不足两大缺点，从而限制了淀粉塑料的进一步应用。●改进措施●【塑料改性】
高分子材料领域的生物降解材料是解决塑料垃圾污染的重要途径，是未来发展的重要趋势，也是当前全球关注的热点和进步很快的一个重要方向。
【关键要素】
创新化的绿色发展已成为高分子材料科技革命和产业结构优化升级的主要方向。
淀粉作为一种价格低廉、来源广泛且能够完全降解的天然高分子，已被广泛应用于可降解塑料、包装制药及农业等领域。因此，淀粉塑料是生物降解塑料中发展最快、最有广阔前景的一大类。
然而，由于淀粉自身的亲水性，与石油基塑料相比，存在着力学性能以及耐水能不足两大缺点，从而限制了淀粉塑料的进一步应用。
●改进措施●
【塑料改性】
采用α-磷酸锆（ 英文名：α-Zirconium Phosphate，以下缩写为α-ZrP） 先通过正丁胺对其进行剥离处理，从而增大α-ZrP的层间距，进一步利用α-ZrP离子交换能力，将α-ZrP添加到阳离子淀粉和玉米淀粉的混合物中，以甘油为增塑剂，制备热塑性淀粉塑料(英文 ：Thermoplastic Starch，以下缩写为TPS)。
【试样制备】
1、α-ZrP的剥离改性
将 α-ZrP按1:2.5物质的量比置于正丁胺中缓慢分散，质量浓度为2g/L 超声处理1h 搅拌24h 取出常温真空干燥。
2、热塑性淀粉塑料的制备
称取 225g 阳离子淀粉、225g 玉米淀粉、150g甘油，然后分别按阳离子淀粉质量的0%、0.2%、0.4%、0.6%、0.8%添加剥离改性后的α-ZrP，经高速搅拌机搅拌均匀，通过双螺旋杆挤出机塑化挤出，各区温度为105、110、116、110℃，转速为150r/min 挤出后冷却造粒，再用注塑机注塑成哑铃状样条，各区温度分别为135、135、125、125、120℃。
【结果与讨论】
1、拉伸性能
加入0.2%、0.4%、0.6%、0.8%的α-ZrP均能使TPS材料的 拉伸强度得到提升 ，而断裂伸长率有所下降。当α-ZrP添加量为0.2%时， 拉伸强度从纯TPS的1.94 MPa提升到4.5 MPa，增强效果十分明显， 此时材料的断裂伸长率则从152%下降到98%。这说明，当α-ZrP添加量为0.2%时，α-ZrP在淀粉基体中分散最均匀，阳离子淀粉分子易于与α-ZrP层间质子发生离子交换，从而插入α-ZrP层间，促进了插层结构的形成，因此拉伸强度明显增强。当α-ZrP的添加量进一步增加到0.4%-0.8%时，拉伸强度有所下降，其原因可能是由于α-ZrP在淀粉基体中出现团聚，使阳离子淀粉分子插层困难，因此，拉伸强度明显下降。
2、冲击性能
与纯TPS相比，添加α-ZrP后的淀粉塑料的冲击强度总体来说是明显增强的，但与不同添加量的关系并无明显规律。同时， 当α-ZrP添加量为0.2%时，淀粉塑料的冲击强度达到最55.32kJ/m2， 这与上述的最大拉伸强度测试结果一致。这说明当α-ZrP的含量为0.2%时，在基体中分布较为均匀，能有效形成插层结构，使α-ZrP与基体淀粉大分子之间形成较强的相互作用，从而可以有效吸收冲击能量，提高淀粉塑料的韧性。
3、耐水性能
通过接触角测定仪测试水滴在淀粉塑料表面的接触角来表征样品的耐水性能，结果如下图所示。从图中可以看出，α-ZrP的添加能够明显改善淀粉塑料的耐水性。纯TPS接触角为46.34º，当α-ZrP添加量为0.2%时，淀粉塑料的接触角增加到最大70.46º。这是因为当α-ZrP的添加量为0.2%时，在淀粉基体中分散较均匀，材料中形成的插层结构较多，插层结构的形成能够在淀粉基体中形成曲折路径，对水分子的扩散有一定的抑制作用。当α-ZrP含量进一步增加时，接触角有所降低，可能与其在淀粉基体中出现团聚，插层效果下降有关。
4、加工性能
α-ZrP的加入使淀粉塑料的峰值扭矩增加明显。
当α-ZrP添加量为0.2%时，淀粉塑料的峰值扭矩最高，达46.72N·m。这是由于此时α-ZrP在淀粉基体中分数比较均匀，易于剥离，二者能迅速形成插层结构，具有较强的相互作用，因此在加工初始阶段，在一定的温度和剪切力作用下。需要较高的扭矩才能完成塑化混合过程，这表明加工性能比TPS明显降低。当α-ZrP的添加量进一步增加时，峰值扭矩下降，其原因可能是由于过多的α-ZrP使阳离子淀粉插层效率降低，熔体黏度降低，从而易于加工。
【反思创新】
以上方法为生物降解材料功能化的发展提供了潜在可行性，而把握新技术趋势是可持续发展的重要方向。不因循守旧，既能从新生事物去预见，又能从平凡的、司空见惯的事物中发现不一样的方面、新颖的特征、灵动的细节，通过不断实践去创新，哪怕开始是棵小树，坚持下去必能茁壮成长。
