利用天然纤维素制备生物降解塑料主要有三种方法:共混法、化学巴性法和微生物法,共混法是指纤维素与其他有机物或无机物共混改性,是制条维素基生物降解望料最简单的方法。其中,共混物可以选择天然原料,如淀粉甲壳素,壳聚糖、蛋白质等;也可以选择人工改性纤维素,乙烯-乙酸乙烯共聚(EVA)和聚乙烯醇(PVA)等。化学改性法主要是指纤维素接枝物高分子单体聚,也是制备纤维素基生物塑料的一项技术手段,目前此项技术在日本和欧美究较为深入。丙烯腈是纤维素醚化的常用化学改性方法。微生物法合成的聚合物一般称为生物聚合物(biopolymer),具有完全生物降解性。生物聚合物是指由微生物合成的聚酯,它是不同于蛋白质、核酸、淀粉的一类新的天然高分子物质,微生物合成的聚酯,因其既具有生物可降解性,又具有通用高分子材料的可加]性而受到人们的关注。
对淀粉基降解塑料的研究最早可追溯至20世纪50年代的美国。历经数十年发展,科研人员已成功培育出直链淀粉含量高达100%的玉米品种,并将其投入工业化生产与加工。我国邱礼平和温其标(2004)对高直链交联变性淀粉结构及糊化性质进行逐步分析。结果表明,直链淀粉含量越高,分子间越易结合,糊化越难,而经交联形成的交联变性淀粉分子量要比高直链淀粉大得多,剪切力更强,更易凝沉、不易膨胀。
在材料性能方面,学术界对高直链交联变性淀粉的结构及糊化性质进行了深入分析。研究表明:
高结合力与难糊化性:淀粉中的直链淀粉含量越高,分子间就越容易结合,进而导致其糊化更加困难。
优异的物理性能:经过交联反应形成的交联变性淀粉,其分子量远大于普通高直链淀粉。这使得它具备更强的剪切力、更容易凝沉且不易膨胀。
核心优势:基于上述独特的物理与化学特性,高直链交联淀粉在工业上能够显著改善降解材料的耐水性,加之其原料成本远低于传统通用塑料,因此在可降解材料领域具有巨大的应用价值。

淀粉基降解塑料的技术演进
目前,淀粉型降解塑料的研究与开发大致经历了两个主要发展阶段:
1. 第一代淀粉基产品(改性共混)
早期主要通过向淀粉中加入10%~95%的聚烯烃(如聚乙烯等)进行混合改性。这一阶段的产品主要被衍生并应用于土壤环境,制成新型的农业可生物降解薄膜。
2. 第二代淀粉基产品(接枝与全降解共混)
现代研究则更多通过淀粉的接枝共聚,或将其与其他具有优良性能的材料进行共混制成。Noomhorm和Tokiwa(2006)的研究表明,由木薯淀粉/PCL共混制成的材料,其生物降解性在一定范围内随共混物中淀粉含量的增加而增强,并且发现共混物的这一特征与淀粉在PCL基质中的分散度无关。

三、 当前主流研究方向
当前,淀粉降解塑料的研究主要聚焦于以下两大方向:
| 研究方向 | 制备方法与原理 | 环保特性 |
| 淀粉与可降解聚酯共混材料 | 将淀粉与聚己内酯(PCL)、聚乙烯醇(PVA)、聚羟基丁酸酯(PHB)或天然高分子纤维素等进行共混。 | 由于所选用的聚酯类化合物本身即具备生物降解能力,因此这类共混材料能够实现完全降解,对环境零污染。 |
| 全淀粉塑料 | 采用共混法,选择淀粉、甲壳素、壳聚糖、蛋白质等纯天然原料,或结合人工改性纤维素、EVA、PVA等进行全生物质造粒。 | 具有极高的生物基含量和极佳的完全生物降解性。 |
作为生物降解塑料的重要分支,淀粉基材料通过“共混法”这一最简单的纤维素与有机/无机物共混改性手段,正逐步走向成熟。随着交联变性技术和全降解聚酯共混技术的不断突破,淀粉基生物降解塑料必将在未来的绿色包装、农业地膜等领域发挥举足轻重的作用。
