AlCl3/ZnCl2溶解淀粉制备柔性导电水凝胶材料
摘要：淀粉溶解是对原生淀粉改性的主要途径之一，探讨淀粉在盐溶解过程的影响因素和影响机理对其进行新的开发和应用具有重要的意义。本文介绍了淀粉以及高直链淀粉(HAS)的简单概述，以及列举可溶解淀粉的溶剂，重点分析了关于盐溶液溶解淀粉的相关机理和简单对比，同时具体介绍一种简便、“绿色”方法制造的淀粉基离子导电材料。最后，基于对盐溶解淀粉制备柔性导电水凝胶的归纳总结，提出了有关其力学性能及导电性的研究方向和意义。
关键词：淀粉；水凝胶；溶解体系；导电材料
聚合物基水凝胶是最有前途的水凝胶之一，通常是生物相容性的，柔软的，可拉伸的，透明的。 这些水凝胶是由含有大量水的柔性聚合物网络组成的。聚合物网络使它们呈固体状，而水相使它们具有生物相容性和扩散电荷载流子，从而产生电信号。然而，聚合物水凝胶的应用受到其高价格的高度限制，但天然聚合物（生物聚合物），如纤维素、淀粉、壳聚糖、海藻酸钠和蛋白质不仅是可再生的、可生物降解的、生物相容性的，而且含有丰富的亲水基团，可形成水凝胶。[[1]]其中，淀粉廉价、性质丰富，可加工成功能性材料（如离子导电材料），而高直链淀粉(HAS)比其他类型的淀粉具有更高的线性结构链含量，因此实现食品和材料应用的增强性能或新功能更具有科学意义。[[2]]
1 淀粉概述
淀粉是植物光合作用形成的天然聚合物，是植物储存能量的主要形式之一。它是一种丰富、廉价、可再生和环保的资源。[[3]]天然淀粉具有基于两种主要类型的生物大分子的半晶颗粒结构超分子——直链淀粉和支链淀粉。直链淀粉由alpha;-(1minus;4）-连接组成的线性链d具有有限分支的葡萄糖单位，支链淀粉是一种由alpha;-(1minus;4）连接组成的高度支链d葡萄糖骨架和约5%的alpha;-（1minus;6)连接分支。[[4]]但天然淀粉一般不可以直接拿来使用，通常需要进行改性。
直链淀粉含量较高的淀粉可称为高直链淀粉(HAS)。 在小麦、玉米、水稻和大麦等突变型谷物中可以生物合成HAS，具有耐热性和耐消化性等特殊特性。[[5]]HAS的颗粒结构是被广泛研究过的。它的内心区域主要由松散堆积的支链淀粉生长环和半晶层组成[[6]]，而它的紧凑外围应该是由纠缠组成的直链淀粉链[[7]]。由于其合适的分子量，线性分子结构， 还有密集羟基，有较高的化学反应性，可用于制备改性淀粉，淀粉minus;离子包合物、和淀粉基材料，HAS已广泛应用于营养食品、食品加工、药物释放和生物降解等领域[[8]]。
然而，致密颗粒HAS的结构和高糊化温度限制了其应用。因此，如何破坏HAS颗粒和淀粉链是研究重点。
2 淀粉的溶剂体系
2.1 离子液体(ILS)体系
为了更好的利用淀粉，通常使用离子液体等溶剂对其溶解并进行热处理，破坏天然淀粉的超分子颗粒结构，形成均匀的材料。现已发现一些溶剂，如二甲基亚砜(DMSO)和碱溶液已被发现能够溶解HAS。然而，淀粉需要在90%的DMSO水溶液中加热约24h才能完全溶解，碱性溶液可能导致淀粉解聚或氧化。
最近的研究表明离子液体(ILS)可以溶解提高淀粉的取代度(DS)和反应效率。[[9]]这些变性淀粉的一些例子包括乙酰化淀粉，阳离子淀粉，酯化淀粉，羧甲基淀粉在1-丁基-3甲基咪唑氯化物， 1-乙基-3-甲基咪唑乙酸酯中的脂肪酸淀粉酯，多金属氧酸盐中的氧化淀粉。但是，尚未知晓是否有潜在的毒性，而且高价格也限制了它们的应用。[[10]]
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