天然高分子混合物

高分子共混物的早期研究对象主要是天然聚合物，其原因是缺乏合成聚合物。在其他应用领域，天然橡胶与合成橡胶共混物得到了应用，并使用纤维素进行改性。对天然聚合物和合成聚合物的生物降解体系、可再生性和经济性进行研究，以实现大批量低成本的生产。天然生物聚合物的描述通常见于共混聚合物的研究，包括淀粉、纤维素、木质素、甲壳素、壳聚糖、丝素蛋白、葡聚糖、胶原蛋白、明胶、透明质酸、藻酸盐、多肽和各种多糖等，上述均为可生物降解材料，同时为生物降解体系和生物相容性的应用提供了有效的保证。生物降解材料不仅可以应用于包装领域，其在可吸收缝合线、药物输送、人造骨骼、组织棚架等方面的应用都引起了广泛的关注。可降解的天然聚合物与合成聚合物进行共混可以获得合适的共混物，有利于实现生物降解领域的应用。

在不同的共混物中研究玉米或马铃薯的淀粉，以获取可生物降解的组分和特殊成分的化合物，该方法已经获得工业化应用。淀粉/聚乙烯共混物已经成功应用于农用地膜。

疏水性聚乙烯和亲水性淀粉的混合物极度不相容，因此极性或反应性乙烯共聚物（如EAA、PE-g-MA、HDPE-g-GMA、POE-g-AA）已被用于提高相容性。实验研究了完全降解的淀粉和聚己内酯共混物。淀粉/聚己内酯共混物通过淀粉-g-聚己内酯共聚物和聚己内酯-g-GMA实现共混增容。有研究报道甘油改性淀粉/聚己内酯共混物的形态和酶解特性，观察发现在高温条件下制备的共混物可以获得更高的降解速率，主要由于粗糙相态结构的影响。3HB-3HV/淀粉共混物在土壤中的降解特性高于聚己内酯/淀粉共混物，添加甘油-水对淀粉/聚己内酯共混物进行改性，提高熔体的可加工性，注射成型级淀粉/EVOH共混物具有良好的力学性能。

甲壳素（聚N-乙酰-D-氧化胺）是一种比较常用的天然生物高分子。主要存在于昆虫和甲壳类动物的壳体及真菌和微生物的细胞壁中。因此，甲壳素是贝类行业的主要废弃物，其在共混聚合物中的应用得到了很好的研究。壳聚糖由N-脱乙酰甲壳素通过培养基制备，获得主要的胺组。甲壳素没有特定的熔点，几乎不溶于传统溶剂，因此制备共混物时需要进行化学改性（脱乙酰基）。壳聚糖与聚酰胺共混物（PA4、PA6、PA612以及对己二胺和对苯/异钛酸基无定形聚酰胺）与PA4部分相容，与其他聚酰胺不相容。红外光谱观察氢键的相互作用研究壳聚糖与五个叔酰胺聚合物（聚乙烯吡咯烷酮、聚N-甲基-N-乙烯基酰胺、聚N,N-二甲基丙烯酰胺、聚2-甲基-2-唑啉和聚2-乙基-2-唑啉）的相容性，甲壳素-g-聚2-甲基-2-唑啉在整个组分范围内与聚己内酯相容，在水溶液中制备交叉网状结构聚己内酯/壳聚糖，并通过紫外线辐射使其产生交联。合成IPNs的吸水性取决于温度和酸碱度pH值小于7的作用。壳聚糖于聚丙烯酸形成聚合电解质配合结构导致混合溶液中产生沉淀。在 pH 值较低的条件下，合成物再次溶解。在丙烯酸存在的条件下，伽马照射发生聚合反应以制备壳聚糖/聚丙烯酸凝胶，壳聚糖是一种pH敏感的药物释放基体。

二甲基乙酰胺（氯化锂含量为5%）中的纤维素/甲壳素共混物被纺成纤维，并使用电子显微镜进行观察，发现模量发生了协同作用，产生了相容的可能性。其他关于甲壳素及其衍生物的研究主要包括甲壳素/聚己内酯/和壳聚糖/丝素蛋白的研究。

纤维素作为应用最广泛的天然生物高分子，具有良好的力学性能和生物降解特性，是自然界结构、可再生材料的主要组成部分。乙酰纤维素（纤维素醋酸、丁酸、葡萄糖等）可用于制备羧甲基纤维素（CMC)、羟乙基纤维素（HEC)、羟丙基纤维素（HPC）等具有实际用途的水溶性聚合物，下面主要讨论纤维素共混物。纤维素可溶于极性的有机溶剂（如含锂盐的甲基吡咯烷酮），有实验研究了纤维素与聚4-乙烯基吡啶纤维素、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇的相容性。加入聚乙烯醇，基于熔点数据的计算结果表明相容性作用参数X₁₂出现较大的负值-0.948～-0.985，均高于相关文献中所提及的大多数其他聚合物共混物。聚乙烯吡咯烷酮/纤维素共混物所获得的玻璃化温度接近于线性，质子自旋晶格松弛测量结果表明，在2.5nm的级别范围内出现相容性。

用于纤维素纤维的木质素、多酚类黏结剂可以从造纸工艺的木材脱木素中大量获取。作为只有燃烧价值的废品，研究其在共混聚合物中的应用。通过酚醛基团的化学反应进行木质素改性，烷基化木质素化合物在拉伸性能方面与聚苯乙烯相似,CH₂/COO比例为2～4时可以观察到脂肪族聚酯与聚酯具有相容性。红外光谱法观察研究发现，聚环氧乙烷/木质素共混物在强氢键的作用下具有相容性，还发现软木牛皮木质素和硬木牛皮木质素均与聚环氧乙烷相容。木质素粉末/聚烯烃共混物的力学性能有所降低。添加丙烯酸共聚物和钛酸酯偶联剂可以改善力学性能，但均低于聚烯烃的力学性能。动力学研究分析发现，羟丙基木质素/聚乙烯醇共混物宏观均匀，至少部分相容。