1. 研究目的与意义（文献综述）

淀粉纳米晶是提取自支链淀粉中的高度结晶性纳米粒子，具有可再生、无毒、可生物降解等众多优点。和其他聚多糖纳米晶不同，淀粉纳米晶以其独特的片层形貌，在改性聚合物基复合材料的研究中，表现出良好的阻隔性能。通过将这种有机纳米粒子用于复合材料,可充分利用其生物可降解、环境友好等优点制备高性能聚合物基纳米复合材料。

在过去十年中，化石能源成本的增加和环境问题促进了可再生资源的生物可降解材料的发展。天然橡胶无交联，其生物降解性和可再循环性难以保持。有研究表明，在橡胶基质中引入少量淀粉纳米晶，可以明显提高复合材料对水汽、氧气的阻隔性，进而改善橡胶材料的抗老化性能。非线性动力学机械实验强调了淀粉纳米晶体的显著增强效应。在线性粘弹性区域中进行的动态力学分析已经表明，在橡胶基质中引入少量淀粉纳米晶后，其松弛模量比未填充基质高，且淀粉纳米晶会引起橡胶基质性能的有效增强而不降低材料的断裂伸长率。

本课题研究的目的是基于片层淀粉纳米晶的力学增强效应，针对淀粉纳米晶的特殊片层结构，以硅烷偶联剂对其进行表面化学修饰，同时引入活性硫元素；基于修饰淀粉纳米晶表面的活性硫元素，实现天然橡胶聚合物链和片层淀粉纳米晶的共价键接，达到反应性复合的目的。最终得到的修饰淀粉纳米晶改性天然橡胶复合材料将同时具备良好的力学性质和阻隔性能。通过此次纳米复合材料的制备工艺及性能研究，可以深入认识纳米复合材料的制备工艺与性能之间的关系，提供一种纳米复合材料的制备方法。

2. 研究的基本内容与方案

基于片层淀粉纳米晶的力学增强效应和特殊片层结构，以硅烷偶联剂对其进行表面化学修饰，同时引入活性硫元素，实现天然橡胶聚合物链和片层淀粉纳米晶的共价键接，制备出具有良好的力学性质和阻隔性能的修饰淀粉纳米晶改性天然橡胶复合材料。通过此次纳米复合材料的制备工艺及性能研究，深入认识到纳米复合材料的制备工艺与性能之间的关系，提供一种纳米复合材料的制备方法。

首先，采用酸水解的方法提取淀粉纳米晶。酸水解的具体实验方案参照angellier, h等在optimization of the preparation of aqueous suspensions of waxy maize starch nanocrystals using a response surface methodology一文中提到的最优过程，将豌豆淀粉在3.16mol/l的硫酸溶液中进行水解制备淀粉纳米晶。

然后，淀粉纳米晶的表面硅烷化修饰。

将淀粉纳米晶和si-69硅烷偶联剂分别在乙醇/水溶剂中溶解并进行预处理，之后将淀粉纳米晶加入到si-69硅烷偶联剂中反应，混合物经乙醇洗涤、摇床、离心、烘干后便得到修饰后的淀粉纳米晶。修饰后的淀粉纳米晶要进行一系列表征。

3. 研究计划与安排

（1）2017-03-10前完成开题报告撰写

（2）2017-04-15前完成表面修饰淀粉纳米晶的制备和复合

（3）2017-05-20前完成复合材料结构与性质的表征和分析

（4）2017-05-30前完成论文撰写

4. 参考文献（12篇以上）

(1) bouthegourd e, rajisha kr, kalarical n, saiter jm, thomas s. natural rubber latex/potato starch nanocrystal nanocomposites: correlation morphology/electrical properties[j]. materials letters, 2011, 65: 3615-3617.

(2) haaj sb, thielemans w, magnin a, boufi s. starch nanocrystals and starch nanoparticles from waxy maizeas nanoreinforcement: a comparative study[j]. carbohydrate polymers, 2016, 143: 310–317.

(3) rajisha kr, maria hj, pothan la, ahmad z, thomas s. preparation and characterization of potato starch nanocrystalreinforced natural rubber nanocomposites[j]. international journal of biological macromolecules, 2014, 67: 147–153.

(4) wang y, tian h, zhang l. role of starch nanocrystals and cellulose whiskers in synergistic reinforcement of waterborne polyurethane[j]. carbohydrate polymers, 2010, 80: 665-671.