摘要
玉米是中国主要的粮食作物之一，2020年产量高达2.60亿吨，其中约36.5%被用于工业生产。加工副产物玉米醇溶蛋白因具有良好的成膜性已被应用于食品保鲜涂层及粮食包装运输材料等领域。但是纯的玉米醇溶蛋白膜力学性能很差无法单独作为包装材料使用，因此通常需要加入其他高分子共混改性来改善其力学性能。聚乳酸又被称为“玉米塑料”是一种由玉米淀粉发酵而来的可用于食品包装的环境友好型绿色高分子聚合物，已被应用于食品及医药领域，但是由于生产效率不够高及其在聚合过程中立构选择性不够明确等原因，导致生产成本高结构性能不稳定，这成为阻碍聚乳酸在市场上推广的主要因素。针对以上问题本论文首先对聚乳酸聚合过程控制因素进行分析，然后再将两种构型的聚乳酸与玉米醇溶蛋白溶液湿法共混，并在高压电场的作用下将共混液制成纤维膜，最后对复合膜材料的性能进行表征，旨在提高玉米副产物玉米醇溶蛋白的附加价值，具体研究结果如下： (1)按照开环聚合的机理探索了聚乳酸的聚合反应路径，找到关键过渡态和中间体结构，并对其进行能量计算和分解。结果发现大部分聚合反应的决速步骤为亲核攻击过程，考虑了温度及溶剂化效应等问题后，计算出的活化能可以与实验报道的反应速率较好的吻合，相关系数0.93。将不同旋光性丙交酯共聚所带来的能量差考虑进去，并用玻尔兹曼方程计算聚合产物生成概率，并得到外消旋丙交酯的实验能垒与计算能垒的Pearson相关系数达到0.94。最后将能量进行分解，发现影响反应速率的主要因素是分子链的扭曲能相关系数0.81，而扭曲能要是由分子链间相互作用带来的，适当改变分子链柔性将有可能控制反应速率，立体选择性则是动力学和热力学共同影响的，在本研究体系中动力学因素所引起的链端控制是立体选择性的主导因素。 (2)将市售的?PLA和实验室聚合得来的PLLA这两种构型的聚乳酸分别与玉米醇溶蛋白按不同比例混合,在相同条件下用静电纺丝的方法制备成共混纤维膜，并对这些膜材料的微观结构、表观形貌、力学及热力学性能等进行测试表征。结果表明聚乳酸的加入明显增加了玉米醇溶蛋白的可纺性，纺丝液黏度从0.2Pa/S最高提升至2.1Pa/S，玉米醇溶蛋白由带状纤维结构变成均匀的圆柱状，随着聚乳酸的加入玉米醇溶蛋白基纤维膜的热加工温度最高能提升20℃，断裂伸长率由6.8%最高可提升至110%，且由于聚合物本身结构和分子量的差异PLLA的改善效果要优于?PLA。
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