淀粉基包装材料因其环保、成本低廉,原料来源广泛等优势,已逐渐成为取代传统石油基塑料制品的新型包装材料,在食品、药品等工业领域中应用前景广阔。然而,淀粉的加工性能较差制约了淀粉基材料的发展,为提高淀粉基材料的性能、扩大应用范围,在材料制备过程中需要一些加工助剂,其中增塑剂在提高材料热塑性能方面效果显著,在开发淀粉基材料中备受重视。然而,如同传统塑料一样,淀粉基食品包装材料在与食品体系接触过程中,其中的增塑剂也不可避免地发生迁移扩散,从而影响食品品质、降低材料包装性能,最终对消费者健康带来安全隐患。因此,实现控制增塑剂迁移是未来新型生物可降解食品包装材料得到合理应用必须要解决的研究焦点。近年来,纳米材料因其在增强材料机械性能、阻隔性能等方面的优势得到广泛关注,纳米填料通过与高分子链段共同形成特定的聚集态结构,从而可以对材料中的小分子迁移运动产生抑制。本论文从淀粉基食品包装材料结构影响增塑剂迁移的角度出发,探讨淀粉分子结构差异对材料多尺度结构的影响,研究由纳米填料/酯化淀粉分子/增塑剂之间的相互作用差异对纳米复合材料的微观结构及增塑剂迁移的作用规律,为合理设计控制淀粉基食品包装材料中增塑剂的迁移奠定理论基础。选择不同链/支比的玉米淀粉(waxy、normal、G50和G80)进行酯化改性,获得高取代度疏水性酯化淀粉(取代度DS分别为:2.61、2.36、2.40、2.50),利用现代分析技术研究淀粉链/支比对酯化淀粉分子不同尺度结构和热稳定性的影响规律。结果表明,酯化反应破坏了原淀粉的颗粒形貌,产生孔洞甚至团聚体,由于线型淀粉分子间更易相互作用,随着直链淀粉含量的升高,对应的酯化淀粉更易产生有序结构,导致热稳定性更高。以上述4种酯化淀粉为材料基体、三乙酸甘油酯为增塑剂制备疏水性淀粉基材料,运用现代分析技术研究在增塑剂的塑化作用下淀粉基材料的微观形貌、结晶结构、微区有序聚集态结构和热机械性能等方面的差异。结果表明,增塑剂可提高材料的断面平整度和均匀性,但随着直链淀粉含量的升高,淀粉分子重排过程中易形成聚集体,平整度相对降低;同时,由于酯化淀粉分子的结构差异导致酯化淀粉分子在成膜过程中重排聚集行为产生差异化。随着增塑剂含量的增加,线型的直链淀粉分子运动性增强,形成更多包括微晶结构在内的有序结构。在微晶形成过程中,相邻无定型区域“增塑剂富集相”中增塑剂塑化作用更加强烈,则此区域中酯化淀粉分子链运动性更强,相转变温度更低;另一方面,对于直链淀粉含量越高的淀粉基材料,微晶结构对无定型区链段的松弛行为产生一定限制,导致相转变行为较弱,在增塑剂塑化作用和温度升高过程中,更强的分子链运动性导致淀粉基材料基体发生玻璃态转变所需的能量更少。在前述研究基础上,进一步以有机改性蒙脱土Dellite 72T为纳米填料制备淀粉基纳米复合材料(增塑剂含量为30%),运用现代分析技术深入研究了基于淀粉分子结构差异的淀粉基纳米复合材料多尺度结构和热机械性能差异。结果表明,加入纳米填料后,酯化支链淀粉枝杈结构多,促进纳米填料更易在材料基体中分布较好,淀粉基材料整体仍呈明显的无定型态,形成剥离型结构且纳米填料的内部结构被破坏;随着直链淀粉含量的升高,材料中纳米填料内部晶面间距增大,在材料中形成插层,而淀粉基材料的微晶结构也被破坏;纳米粒子含量增大时形成尺度更大的纳米颗粒聚集体,产生微相分离,纳米粒子晶格结构保持完整。加入纳米填料后,淀粉基材料的玻璃化转变温度升高,且随直链淀粉含量的升高,相转变温度越低。疏水性淀粉基纳米复合材料与蒸馏水食品模拟体系接触后,4种淀粉基纳米复合材料中增塑剂的迁移释放过程整体符合一级动力学,其中增塑剂的短期迁移均遵循菲克扩散定律;淀粉基纳米复合材料的剥离型、插层型和微相分离结构影响增塑剂的长期迁移,其中,形成剥离型结构的材料中增塑剂的扩散系数最小,形成插层型结构和微相分离结构的材料中增塑剂迁移则相对更快,微晶结构起到一定的阻隔作用;增塑剂的迁移导致淀粉分子间作用力增强而产生链段聚集,材料断面粗糙度增加,随着增塑剂的迁出,纳米填料与淀粉分子间相互作用增强以及淀粉分子链段重排均导致纳米填料在材料中的存在形态逐渐向剥离态转变,4种材料整体趋向于无定型状态。本论文掌握了不同淀粉分子形成淀粉基纳米复合材料的多尺度结构差异以及由此对其中增塑剂迁移扩散行为的影响规律,为今后更好地实现控制淀粉基食品包装材料中增塑剂迁移、合理设计开发淀粉基食品包装材料提供基础数据和理论依据。