模型复合物及其制备和使用的方法
阅读说明：本技术 模型复合物及其制备和使用的方法 (Model composites and methods of making and using the same ) 是由 小林伍德·E·多恩 列弗·茨姆博格 塔尼亚·霍尔 于 2013-04-12 设计创作，主要内容包括：描述了模型复合物及其制备方法。在一些实施方案中,所述模型复合物包含约20重量％至约40重量％的淀粉基粘合剂和分散于所述复合物中的约0.15重量％至约1.2重量％的微球体。在一些实施方案中,所述模型复合物还包含乙烯吡咯烷酮聚合物。(Model complexes and methods of making the same are described. In some embodiments, the model composite comprises from about 20% to about 40% by weight of a starch-based binder and from about 0.15% to about 1.2% by weight of microspheres dispersed in the composite. In some embodiments, the model complex further comprises a vinylpyrrolidone polymer.)
本申请是2013年4月12日提交的发明名称为“模型复合物及其制备和使用的方法”的第201380031171.4号发明专利申请的分案申请，第201380031171.4号发明专利申请对应于国际申请PCT/US2013/036316，所述国际申请于2014年12月12日进入中国国家阶段。
相关申请
本申请要求于2012年4月13日提交的序列号为13/446,413的美国专利申请和于2013年4月12日提交的序列号为XX/XXX,XXX的名称为“模型复合物及制备和使用方法(Modeling Compounds and Methods of Making and Using the Same)”、代理人案号为117000-010301/CIP的美国专利申请的优先权，每个专利申请的全部内容在此通过引用的方式纳入本说明书。
背景技术
1.技术领域
本专利申请涉及组合物、制备模型复合物的方法和使用模型复合物的方法。更具体而言，本专利申请涉及组合物、制备含有微球体的淀粉基模型复合物的方法和使用含有微球体的淀粉基模型复合物的方法。
2.背景技术
基于淀粉和水的面团在儿童和艺术家使用时具有若干缺点。基于淀粉和水的面团通常表现出较差的可塑性和干燥时的大幅收缩性。其他缺点包括较差的可挤出性，这使得挤出工具和可创作出的模型受到限制。
发明内容
本公开的方面涉及一种模型组合物，其包含淀粉基粘合剂、水、回生抑制剂和微球体。根据一些实施方案，所述模型组合物还包含表面活性剂。根据一些实施方案，所述模型组合物还包含润滑剂、盐和防腐剂。
根据本公开的一些方面，所述模型组合物可包含约30重量％至约60重量％的水、约20重量％至约40重量％的淀粉基粘合剂、约2.0重量％至约5.0重量％的润滑剂、约0.5重量％至约4.0重量％的表面活性剂、约5重量％至约20重量％的盐、约0.1重量％至约1重量％的防腐剂、约0.5重量％至约5重量％的回生抑制剂、0重量％至约1重量％的硬化剂、约0.15重量％至约1.2重量％的微球体、0重量％至约10重量％的润湿剂、0重量％至约0.5重量％的香料和0重量％至约5重量％的着色剂。
在本公开的其他方面中，所述模型组合物可包含约30重量％至约60重量％的水、约20重量％至约40重量％的淀粉基粘合剂、约2.0重量％至约8.0重量％的润滑剂、约0.5重量％至约4.0重量％的表面活性剂、约5重量％至约20重量％的盐、约0.1重量％至约1重量％的防腐剂、约0.5重量％至约10重量％的回生抑制剂、约0.15重量％至约1.2重量％的微球体、约0.5重量％至约8重量％的乙烯吡咯烷酮聚合物、0重量％至约15重量％的多元醇、0重量％至约1重量％的硬化剂、0重量％至约0.5重量％的香料和0重量％至约5重量％的着色剂。
根据一些实施方案，所述微球体可选自预胀微球体、玻璃微球体或它们的某些结合中的一种。所述微球体可以是中空微球体、实心微球体或它们的某些结合。所述微球体的尺寸范围可为约20微米至约130微米。
根据一些实施方案，淀粉基粘合剂可包含糊化淀粉。根据一些实施方案，所述淀粉基粘合剂可选自小麦粉、黑麦粉、米粉、木薯粉或它们的某些结合中的一种。
根据一些实施方案，盐可选自氯化钠、氯化钙、氯化钾或它们的某些结合中的一种。
根据一些实施方案，润滑剂可选自矿物油、植物油、植物脂肪、甘油三酯或它们的某些结合中的一种。
根据一些实施方案，回生抑制剂可包含支链淀粉。例如，所述回生抑制剂可选自蜡质玉米淀粉、蜡质米淀粉、蜡质马铃薯淀粉或它们的某些结合中的一种。根据一些实施方案，回生抑制剂可以是交联淀粉、改性淀粉、改***联淀粉或它们的某些结合。例如，回生抑制剂可以是交联蜡质玉米淀粉、改性蜡质玉米淀粉、改***联蜡质玉米淀粉或它们的某些结合。在一些实施方案中，模型组合物可包含最高达8重量％的回生抑制剂，所述回生抑制剂例如交联淀粉、改性淀粉、改***联淀粉。
根据一些实施方案，所述表面活性剂可选自油酸的聚乙二醇酯、硬脂酸的聚乙二醇酯、棕榈酸的聚乙二醇酯、十二烷酸的聚乙二醇酯、乙氧基化醇、环氧乙烷的嵌段共聚物、环氧丙烷的嵌段共聚物、环氧乙烷和环氧丙烷的嵌段共聚物或它们的某些结合中的一种。
根据一些实施方案，所述防腐剂选自丙酸钙、苯甲酸钠、山梨酸钾、尼泊金甲酯、尼泊金乙酯、尼泊金丁酯或它们的某些结合中的一种。
根据一些实施方案，所述硬化剂可选自硫酸铝钠、硫酸铝钾、硫酸铝铵、硫酸铝、硫酸铁铵或它们的某些结合中的一种。
根据一些实施方案，所述酸化剂可选自柠檬酸、明矾、硫酸二氢钾或它们的某些结合中的一种。
本公开的方面涉及一种制备淀粉基模型复合物的方法。根据一些实施方案，所述方法包括提供一种混合器，向所述混合器中加入并搅拌下列组分：约30重量％至约60重量％的水、约20重量％至约40重量％的淀粉基粘合剂、约2.0重量％至约5.0重量％的润滑剂、约0.5重量％至约4.0重量％的表面活性剂、约5重量％至约20重量％的盐、约0.1重量％至约1重量％的防腐剂、约0.5重量％至约5重量％的回生抑制剂、0重量％至约1重量％的硬化剂、约0.15重量％至约1.2重量％的微球体、0重量％至约10重量％的润湿剂、0重量％至约0.5重量％的香料和0重量％至约5重量％的着色剂。
根据一些实施方案，在加入水之前，可混合所述组分以形成第一混合物，并且所述水在加入至第一混合物之前可进行加热。
根据一些实施方法，所述方法包括提供一种混合器，将下列组分加入至所述混合器中并混合：约20重量％至约40重量％的淀粉基粘合剂、约5重量％至约20重量％的盐、约0.1重量％至约1重量％的防腐剂、约0.5重量％至约8重量％的回生抑制剂、0重量％至约1重量％的硬化剂，加入下列组分并混合：约2.0重量％至约8.0重量％的润滑剂、约0.5重量％至约4.0重量％的表面活性剂，加入下列组分并混合：约30重量％至约60重量％的水、约0.15重量％至约1.2重量％的微球体，加入下列组分并混合：0重量％至约15重量％的多元醇；并且任选地加入下列组分并混合：重量％至约0.5重量％的香料和0重量％至约5重量％的着色剂，以形成淀粉基模型复合物。
从以下结合附图的详细说明中，将更容易理解其他特征和优势。
附图说明
将通过非限制性的示例性实施方案的实施例，参照所附的多幅附图，进一步更加详细地描述本公开，其中：
图1示出一些实施方案的粘度曲线；
图2示出一些实施方案的粘度曲线；并且
图3示出一些实施方案的模塑物品。
图4A、4B、4C和4D示出存在于一个实施方案的模型复合物中的丙三醇的量和模型复合物的收缩率在环境条件(正方形)、120°F(三角形)下或40％的相对湿度(菱形)下的关系。图4A示出在不存在丙三醇的情况下所述模型复合物的收缩率对时间(天)的函数。图4B示出在5％的丙三醇的存在下所述模型复合物的收缩率对时间(天)的函数。图4C示出在10％的丙三醇的存在下所述模型复合物的收缩率对时间(天)的函数。图4D示出在15％的丙三醇的存在下所述模型复合物的收缩率对时间(天)的函数。
图5A、5B和5C示出使用一些实施方案的模型复合物在基板上创作的艺术品。图5A示出一些实施方案的图案化基板。图5B示出在施用一些实施方案的模型复合物之后的图案化基板。图5C示出使用一些实施方案的模型复合物在基板上创作的艺术品。
图6A、6B和6C示出使用一些实施方案的模型复合物而创作的艺术品。图6A示出一些实施方案的待组装的未组装的鸟巢的不同部分。图6B示出使用一些实施方案的模型复合物组装的鸟巢。图6C示出使用一些实施方案的模型复合物的装饰的鸟巢。
图7示出粘度(Eta)对剪切速率(D)的函数和剪切应力(Tau)对剪切速率(D)的函数。
尽管上述附图示出现已公开的实施方案中，但是，如讨论中所说明的，也考虑其他实施方案。本公开通过描述给出示例性的实施方案，但该实施方案并非限制性的。本领域技术人员能够得到落入现已公开的实施方案的精神原则和范围内的大量其他变型和实施方案。
具体实施方式
以下说明书仅提供示例性的实施方案，且并非旨在限制本公开的范围、应用或配置。以下示例性实施方案中的描述将为本领域技术人员提供实施一个或多个示例性实施方案的可行性描述。应理解，在不偏离所附权利要求中提出的本发明的精神和范围的前提下，可在要素的功能和配置方面作出各种改变。
下面的描述中给出具体细节，以提供实施方案的全面理解。然而，本领域普通技术人员应理解，所述实施方案可无需这些具体细节而实施。例如，本发明中的体系、过程和其他的要素可认为是模块图形式中的组成部分，从而不会以不必要的细节来混淆所述实施方案。在其他情况中，已知的方法、结构和技术可不必详细给出，以避免与实施方案混淆。此外，各个附图中的相同的参考编号和设计标示相同的要素。
同样值得注意的是，各个实施方案可作为一种过程进行描述，所述过程可描绘成流程图、流程示意图、数据流程图、结构图或模块图。尽管流程表可将操作描述成一个持续的过程，但是所述操作的很多方面可以平行或并行的方式进行。此外，所述操作的顺序可以重新排列。当一个过程操作完成后可终止，但是可实施在图中未讨论或未包含的其他步骤。此外，并非在任何具体描述的过程中的所有的操作均在所有实施方案中实施。一个过程可相当于一种方法、一个函数、一个步骤、一个子路线、一个子程序等。当一个过程相当于一种函数时，其终止相当于所述函数返回至调用函数或主函数中。
此外，本发明的实施方案可至少部分人工实施或自动实施。人工实施或自动实施可通过使用机器、硬件、软件、固件、中间件、微码、硬件描述语言或其任意结合来完成或至少借助其来完成。当在硬件、固件、中间件或微码中实施时，用于实施必要任务的程序代码或代码段可在机器可读介质上存储。一个处理程序可执行必要的任务。
本公开的方面涉及淀粉基模型复合物和制备淀粉基模型复合物的方法。本公开的其他方面涉及使用模型复合物的方法。本文中使用的术语“模型复合物”和“模型面团”可互换使用。
定义模型复合物基体的淀粉或淀粉基粘合剂可选自例如小麦粉、黑麦粉、米粉、木薯粉等及其结合。淀粉是谷物中储存能量的主要来源。淀粉主要由直链淀粉和/或支链淀粉组成，所述直链淀粉为相对低分子量的直链碳水化合物，所述支链淀粉为具有较高分子量且在溶液中具有较高粘度的支链碳水化合物。例如，小麦淀粉包含约25％的直链淀粉和约75％的支链淀粉；并且木薯淀粉包含约17％的直链淀粉和约83％的支链淀粉。(除非另有说明，本文中的百分比指重量百分比)。蜡质淀粉包含至少约90％的支链淀粉。例如，蜡质玉米淀粉包含少于约1％的直链淀粉和大于约99％的支链淀粉。
直链淀粉和支链淀粉在自然界中并非以游离状态存在，而是作为松散的(discrete)称为半结晶聚集体的淀粉颗粒的部分存在。结晶区域赋予淀粉颗粒的结构并有助于鉴别生淀粉。
淀粉中大量羟基基团的存在使得淀粉通过氢键发生水合作用。例如，高直链淀粉可通过在140℃下蒸汽喷射蒸煮凝胶化。在热的存在下，所述水合过程使淀粉颗粒结构发生变化。淀粉-淀粉分子的相互作用被破坏，代之以淀粉-水的相互作用。当加热淀粉的水分散体时，发生凝胶化，在这其间淀粉颗粒的晶体结构被破坏，并且所述淀粉颗粒吸收水并水合，生成粘性水胶体溶液。本文中使用的术语“凝胶化”是指破坏淀粉颗粒内的分子序列，体现在特性如颗粒溶胀、原生微晶熔融(native crystallite melting)、双折射损失和淀粉溶解的改变。淀粉凝胶化通常是指在水和热量的存在下破坏淀粉分子结合的过程。吸水(水作为塑化剂)和与水形成的氢键降低了淀粉颗粒结晶区域的数目和尺寸。
在一些实施方案中，淀粉基模型面团包括凝胶化的淀粉。淀粉基模型复合物应具有柔软、有弹性的质地、低粘度，且随着时间而抗回生和抗硬化。
直链部分一冷却便通过氢键或回生而形成晶体聚集体。回生是一种涉及淀粉分子再结合的过程，其在新制备的淀粉凝胶冷却之后发生。在回生过程中，稳定的氢键在直链淀粉的线性部分之间形成，从而生成取决于产物中直链淀粉的浓度的聚集体或凝胶网络。
支链淀粉已知为抗回生的。但是，当支链淀粉和水混合并加热时，其易于形成粘性质地而非柔软凝胶的糊状物，柔软凝胶是模型复合物所需的。模型复合物的粘性质地可使得模型复合物对使用者而言太脏而无法操作，这是因为所述复合物更易粘在手、模具、玩具、家具和地毯上。然而，在一些实施方案中，模型复配组合物设计为粘附于基板而能创作艺术品。
凝胶和回生过程影响含淀粉产物(例如淀粉基模型复合物)的性质。在制造淀粉基模型复合物的过程中，会发生凝胶作用，由于其质地柔软且粘度低，因而形成柔软且易于操作和成形的模型复合物。然而，回生在制备之后立刻发生，并且通常仅在48小时内良好发展。回生导致淀粉基模型复合物显著硬化且粘度增加。模型复合物的硬化和粘度的增加是不希望的，这是由于硬化的复合物更难操作和成形，特别是对幼儿而言。
因此，本公开的一些方面涉及柔软、有弹性且可挤出并具有低粘度且不发粘的淀粉基模型复合物。但是，本公开的其他方面涉及柔软、有弹性并且易挤出的并具有低粘度和粘性的淀粉基模型复合物。
在一些实施方案中，模型复合物包含约20重量％至约50重量％的淀粉基粘合剂。在一些实施方案中，淀粉基粘合剂包含凝胶化淀粉。例如，淀粉基粘合剂可包含至少50％，至少75％或至少95％的凝胶化淀粉。
在一些实施方案中，淀粉基模型复合物包含回生抑制剂。例如，所述模型复合物可包含最高达5重量％或最高达10重量％的回生抑制剂。在一些实施方案中，淀粉基模型复合物包含0.5重量％至7.5重量％的回生抑制剂。所述回生抑制剂可包含支链淀粉。所述回生抑制剂可包含蜡质淀粉。例如，所述回生抑制剂可选自蜡质玉米淀粉、蜡质米淀粉、蜡质马铃薯淀粉、交联淀粉、改性淀粉及其结合。在一些实施方案中，回生抑制剂可包含最高达8重量％的交联玉米淀粉或改***联玉米淀粉。任何能改善粘合性、在低pH(例如pH小于4)下不会水解且在高温下(例如70℃至80℃)具有稳定粘度的交联淀粉均可使用。例如，所述回生抑制剂可包含交联蜡质玉米淀粉、稳定化的且交联的蜡质玉米淀粉、稳定化的且低至中度交联的蜡质玉米淀粉、稳定化的且高度交联的蜡质玉米淀粉或其结合。本领域技术人员应理解，加入交联淀粉可改善粘合性以形成均匀的面团、可提供增稠作用、可在低pH和增加的热条件下提供稳定的粘度、可提供高剪切耐受性、可增加模型复合物的稳定性。因此，所述模型复合物可具有改善的质地。在一些实施方案中，所述回生抑制剂可包含蜡质玉米淀粉、蜡质玉米淀粉、蜡质米淀粉、蜡质马铃薯淀粉、交联淀粉、交联蜡质玉米淀粉、稳定化的和交联的蜡质玉米淀粉、稳定化的和高度交联的蜡质玉米淀粉、支链淀粉或其结合。
一般而言，风干的淀粉基模型复合物一干燥便易于破裂、剥落、破碎和收缩。在面团的潮湿阶段，由于水含量相对较高，一干燥水分便会流失，这导致最终模塑制品中相应体积的损失。此外，由于潮湿的淀粉基模型复合物具有相对低的可塑性和相对高的流变值，对于用户而言，其较难挤出，并且使得用户在设计、可创作的形状范围内受限。
本公开的方面涉及一种淀粉基模型复合物，其在潮湿时具有高度的可塑性、延展性和可挤出性，且在干燥时不易破裂且体积收缩有限。所述模型复合物通常可供小孩和设计师使用。在一些实施方案中，本文中公开的模型复合物可通过使用挤出设备用于形成各种形状、制品或艺术品，例如基板上的图案。
本文中使用的术语“粘度”是指流体内摩擦力的量度，即当流体的一层相对另一层移动时的流体内摩擦力。摩擦力越大，需要引起这种运动(本文中也称为剪切)的作用力就越大。当流体通过倾倒、延展、混合等物理移动时，就会产生剪切作用。一般而言，粘度与需要引起物质流动的力成正比。
应理解，本文中公开的模型复合物可具有假塑性特性。因此，本文中描述的模型复合物随着剪切速率的改变可具有改变表观粘度的能力。例如，当剪切速率降低时，本文中描述的模型复合物粘度增加，反之亦然。
同样应理解的是，本文中描述的模型复合物可以是触变性的，即当剪切速率恒定时，模型复合物的粘度可降低。
可通过改变淀粉粘合剂、填料、回生抑制剂、表面活性剂、水和其他的组分或相关添加剂及其相应的比例实现模型复合物的流变特性。模型复合物希望的流变特性尤其包括柔韧性、可挤出性和降低的粘度。例如，水含量和制备温度可对模型复合物的粘度具有显著的影响。加入微球体、回生抑制剂、表面活性剂和任何前述的任何结合物也对模型复合物的粘度和可挤出性具有显著的影响。
模型复合物的其他希望的特性包括但不限于例如颜色稳定性、长使用时间和储存稳定性。
微球体
根据一些实施方案，模型复合物包含微球体。所述微球体可以是实心的或中空的。例如，所述模型复合物包含中空微球体，所述中空微球体可作为填料分散于含有淀粉作为基体的模型复合物中。在一些实施方案中，所述模型组合物包含约0.15重量％至约1.2重量％的微球体。本文中使用的术语“微球体”涉及球形或基本上呈现球形且直径范围为约1微米至约100微米、或约1至约500微米、或约1至约1,000微米的无毒颗粒。在一些实施方案中，组合物中使用的微球体具有约30微米至约60微米、约30微米至约100微米、约30微米至约150微米、约90微米至约130微米的粒径。根据模型复合物的所需稠度(consistency)，可使用具有较大直径的微球体。
微球体的实例包括但不限于陶瓷微球体、硅铝合金微球体、塑料微球体、玻璃微球体及其结合。玻璃微球体的实例可包括由钠钙硅酸硼玻璃所制备的那些等，例如购自3M公司的ScotchliteTM K型或S型，如K-25。陶瓷微球体的实例可包括粉煤灰微球体等，例如购自3M公司的Zeospheres。热塑性微球体的实例包括购自Akzo-Nobel的由丙烯腈/偏二氯乙烯共聚物制备的那些，例如
中空塑料微球体可由多种材料制备，并且直径在10至1000微米尺寸范围内且密度在0.022至0.2g/cc范围内的中空塑料微球体通常是市售可得的。为了实现特性的特定结合的目的，可使用这些材料中的任意一种或所述材料的结合。
在一些实施方案中，使用具有丙烯腈共聚物壳封装挥发性烃的预胀微球体。所述共聚物壳可包含选自但不限于聚偏二氯乙烯、丙烯腈和丙烯酸酯的各种共聚物。所述微球体可具有约20至约200微米的尺寸和0.022的绝对比重。
中空微球体的低密度可降低含有中空微球体的面团的总密度，这是由于水和剩余的组分具有更高的密度。微球体在制备过程中保持完整，这是因为混合和泵设备不会施加足够的力来使其破裂。
在一些实施方案中，模型复配组合物具有浓度为约0.15重量％至约1.2重量％的微球体。在一些实施方案中，具有最高达2重量％，最高达3重量％，最高达4重量％，最高达5重量％，最高达6重量％的微球体。在一些实施方案中，中空微球体的重量含量可根据模型复合物需要的特性来最优化，所述特性例如易于成型、易于挤出、粘性、保形性等。根据一些实施方案，由于水的实际部分体积(actual partial volume)小，所述微球体可构成模型复合物的约20体积％至约25体积％。尽管模型复合物中水的重量分数可以是高的(例如约30％至约60％)，然而由于水的相对高密度(1.0g/cc)和微球体的低密度，使得水的实际部分体积相对较低。例如，所述微球体可占据模型复合物体积的约22％。因此，在干燥步骤中，水一蒸发，用微球体制备的模型面团比没有用微球体制备的模型面团收缩更少，从而使得模塑形状具有改善的保形性和尺寸稳定性。
在一些实施方案中，含有微球体的模型组合物可改变其机械性质，从而使得淀粉基模型复合物更柔软、更具弹性、更易挤出和具有低粘度。例如，与常规的包含回生抑制剂但不包含微球体的淀粉基复合物——其可具有例如约1,300帕·秒至约1,500帕·秒的粘度——相比，一些实施方案中的含有微球体和回生抑制剂的淀粉基模型复合物可具有例如约250帕·秒至约500帕·秒的粘度(参见图1)。
由于微球体的形状和尺寸，所述微球体可提供滚珠轴承效应(ball-bearingeffect)，并且不被微球体所占据的空间可容纳水和模型复配混合物的其他组分，从而可在模塑过程中移动。
此外，所述组合物使得模型复合物更易使用。例如，当使用挤出装置时，可显著降低需要用户施加的挤出力。所述模型复合物可用于形成各种形状(例如几何和非几何形状，线性和非线性形状等)、制品或艺术品。所述模型复合物可使用工具、用手、用模具或使用挤出装置模塑以形成上述提及的各种形状、制品或艺术品。艺术家可使用挤出装置以将模型复合物成型为各种需要的形状如动物、花以及艺术品，或形成奇特的图案等。工具的实例包括但不限于装修用的枪、带状挤出机工具、手持式食品挤出机等，用于创作图案和装饰如蛋糕装饰。此外，模型复合物可在笔式装置或能够将模型复合物施用至基板如纸上的任何装置中使用，以产生艺术效果。
在一些实施方案中，微球体呈现白色以至于不会干扰模型复合物的着色。
模型复配组合物
根据一些实施方案，所述淀粉基模型复合物可包含(1)约30重量％至约60重量％的水；(2)约5重量％至约20重量％的盐；(3)约2.0重量％至约5重量％的润滑剂；(4)0.5重量％至约4.0重量％的表面活性剂；(5)约20重量％至约40重量％的淀粉基粘合剂；(6)0.5重量％至约5重量％的回生抑制剂；(7)0.1重量％至约1重量％的防腐剂和(8)约0.15重量％至约1.2重量％的微球体。
根据其他实施方案，所述淀粉基模型复合物可包含(1)约30重量％至约60重量％的水，(2)约5重量％至约20重量％的盐，(3)约2.0重量％至约8重量％的润滑剂，(4)0.5重量％至约4.0重量％的表面活性剂，(5)约20重量％至约40重量％的淀粉基粘合剂，(6)0.5重量％至约10重量％的回生抑制剂，(7)0.1重量％至约1重量％的防腐剂和(8)约0.15重量％至约1.2重量％的微球体。
在一些实施方案中，所述组合物可包含最高达约1重量％的硬化剂。在一些实施方案中，所述组合物可包含最高达约10重量％或最高达约15重量％的润湿剂。在一些实施方案中，所述组合物可包含最高达约0.5重量％的香料。在一些实施方案中，所述组合物可包含最高达约3.5重量％的着色剂。
所述水通常满足国家一级饮用水标准。在一些实施方案中，所述模型复合物包含约30重量％至约60重量％的水。水可作为一种塑化剂来增强所述模型复合物的可塑性。
所述盐可选自例如氯化钠、氯化钙和氯化钾。盐的存在可降低淀粉水合所需的水量。在一些实施方案中，所述盐可为模型复合物提供抗微生物特性。在一些实施方案中，所述模型复合物包含约5重量％至约20重量％的盐。
也可添加防腐剂以增加所述模型复合物的保存期。所述防腐剂可选自例如丙酸钙、苯甲酸钠、山梨酸钾、尼泊金甲酯、尼泊金乙酯、尼泊金丁酯及其结合。所述防腐剂也可是本领域技术人员所知的任何其他合适的防腐剂，例如在小于约4.5的pH下抑制霉菌生长的一种或多种防腐剂化合物，其可单独或结合使用。应理解。盐的存在也可抑制微生物的生长。
润滑剂可选自例如矿油精、矿物油、植物油、植物脂肪及其结合。所述矿物油可以是源自植物油的甘油三酸酯或辛酸/癸酸的甘油三酸酯。在一些实施方案中，所述润滑剂是矿物油和甘油三酸酯的结合物。根据一些实施方案，所述润滑剂结合物提供一种少油腻的模型复合物。所述润滑剂可防止面团变粘，并且可赋予面团柔软性和平滑性。这种组分的另一个功能是有助于从用于模塑的工具中分离模塑制品。在一些实施方案中，所述模型复合物包含约2重量％至约5重量％的润滑剂或约2重量％至约8重量％的润滑剂。
所述表面活性剂可选自例如油酸的聚乙二醇酯(例如吐温80)、硬脂酸的聚乙二醇酯(例如吐温60)、棕榈酸的聚乙二醇酯(例如吐温40)、月桂酸的聚乙二醇酯(例如吐温20)、乙氧基化醇(例如，Neodol 23-6.5，Shell Chemicals)、环氧乙烷或环氧丙烷的嵌段共聚物。在一些实施方案中，所述表面活性剂具有约12至20的亲水亲油平衡值(HLB)。在一些实施方案中，所述表面活性剂可以是能够润湿微球体和亲水的任意的双官能嵌段共聚物表面活性剂。例如，所述表面活性剂可以是具有约1至约7的HLB的双官能嵌段共聚物表面活性剂。这种特性可以使模型复合物塑化，并且有助于微球体保持嵌入至模型复合物中。在一些实施方案中，所述模型复合物包含最高达1重量％、最高达2重量％、最高达3重量％或最高达约4重量％的表面活性剂。例如，所述模型复合物可包含1.2％的双官能嵌段共聚物表面活性剂。在一些实施方案中，表面活性剂的存在可降低所述模型复合物的粘度。例如，含有表面活性剂(例如，1.2％的双官能嵌段共聚物表面活性剂)的模型复合物的粘度可为不包含表面活性剂的相同复合物的粘度的一半(图2)。此外，表面活性剂可有助于模型复合物的挤出。
在一些实施方案中，润滑剂和表面活性剂的结合可降低淀粉基模型复合物的粘性。在一些实施方案中，所述润滑剂具有足够低的粘度使得所述模型复合物不会有令人不快的油腻感。
在一些实施方案中，所述模型复合物可包含硬化剂。例如，所述模型复合物可包含最高达1重量％的硬化剂。所述硬化剂可选自例如硫酸铝钠、硫酸铝钾、硫酸铝铵、硫酸铝和硫酸铁铵等。
在一些实施方案中，所述模型复合物还可包含酸化剂。所述酸化剂可选自例如柠檬酸、明矾、硫酸二氢钾或它们的某种结合。但是，也可使用任何已知的非毒性酸。所述模型复合物可具有约3.5至约4.5的pH。所述模型复合物可具有约3.8至约4.2的pH。
在一些实施方案中，所述模型复合物可包含润湿剂或吸湿添加剂。吸湿添加剂通过吸收或吸附作用而能够吸引和保留水分子，由此增加模型复合物的粘合物理特性。在一些实施方案中，模型复合物可包含多元醇。例如，所述模型复合物可包含丙三醇、山梨醇、丙二醇或任何其他的多元醇或其结合。润湿剂也可降低干燥面团的脆性，降低艺术品的收缩率和减速干燥以增加操作时间。一些润湿剂也可作为塑化剂来增加模型复合物的可塑性。
香料可以是例如任何水分散性或油分散性的非毒性香料，其中所述香料对人类嗅觉而言，可以是令人愉悦的(例如花、食物等)或令人不愉悦的(例如苦味等)。
所述模型复合物可包含着色剂。所述着色剂可包括例如任何非毒性染料、颜料、磷光颜料或大尺寸的颗粒如闪光或珠光材料。
在一些方面，模型复合物的某些需要的特性包括足以用手持式挤出机进行挤出的流动性和柔韧性、足以施用于基板上以形成三维图案的湿轨迹(wet track)和对基板的足够的粘附性。在一些实施方案中，所述模型复合物具有足够的抗流挂性，从而使得通过挤出模型复合物而获得的施用的三维艺术品不会流挂。在一些实施方案中，所述模型复合物具有足够的可挤出性，以致其可均匀挤出而在基板或表面上形成均匀的三维图案(线、珠等)。
在一些实施方案中，模型复合物可具有粘合特性和抗流动特性，使得所述模型复合物在施用之后可保持在原处和/或能够在垂直基板上施用所述模型复合物。在一些实施方案中，所述模型复合物可包括使其可作为粘合剂的添加剂，尤其当创作三维艺术品时(参见图5B、图5C、图6A和图6B)。
一些添加剂可用于提供所述模型复合物需要的粘合特性。在一些实施方案中，所述模型复合物可包括水溶性的乙烯吡咯烷酮聚合物、水溶性的乙烯吡咯烷酮共聚物或其结合。在一些实施方案中，所述乙烯吡咯烷酮聚合物可以是乙烯吡咯烷酮均聚物、乙烯吡咯烷酮共聚物及它们的某种结合。可使用分子量为40,000至3,000,000的乙烯吡咯烷酮聚合物。在一些实施方案中，可使用分子量为从约900,000到1,500,000的乙烯吡咯烷酮聚合物。乙烯吡咯烷酮聚合物和/或共聚物具有粘合力和结合力、增稠特性和对亲水和疏水表面的吸引力。在一些实施方案中，所述模型复合物包括多元醇和乙烯吡咯烷酮聚合物和/或共聚物的结合物。例如，所述模型复合物可包含丙三醇、山梨醇、丙二醇或任何其他多元醇或其结合。在一些实施方案中，所述模型复合物可包括丙三醇、乙烯吡咯烷酮聚合物和/或共聚物或其结合。不囿于某一理论，现认为多元醇的结合物如丙三醇和乙烯吡咯烷酮聚合物和/或共聚物有助于所述模型复合物的抗流变和所述模型复合物对基板的粘合性。向模型复合物中添加多元醇如丙三醇被认为是可增强含有乙烯吡咯烷酮聚合物和/或共聚物的复合物对基板的粘合特性，并且可降低干燥图案的收缩率。此外，模型复合物中丙三醇的存在可通过保持模型复合物的水含量而增强模型复合物在干燥条件下例如当在室内使用时的功能。
在一些方面，含有丙三醇和乙烯吡咯烷酮聚合物和/或共聚物的结合物的模型复合物具有粘合特性，从而使得所述模型复合物能够粘附于各种基板上。例如，在一些实施方案中，所述模型复合物可包含约30重量％至约60重量％的水、约20重量％至约40重量％的淀粉基粘合剂、约2.0重量％至约8.0重量％的润滑剂、约0.5重量％至约4.0重量％的表面活性剂、约5重量％至约20重量％的盐、约0.1重量％至约1重量％的防腐剂、约0.5重量％至约10重量％的回生抑制剂、约0.15重量％至约1.2重量％的微球体、约0.5重量％至约8重量％的乙烯吡咯烷酮聚合物、0％至约15％的多元醇、0重量％至约1重量％的硬化剂、0重量％至约0.5重量％的香料和0重量％至约5重量％的着色剂。所述基板可以是例如纸、硬纸板、塑料、玻璃、木材、橡胶、织物等。所述粘合特性允许用户装饰各种物品或在绘制有预定条目(例如花、动物等)的印制图案上沉积所述模型复合物(参见图5A、图5B和图6C)。在一些实施方案中，所述模型复合物无需使用其他的粘合剂或胶水就可创作三维艺术品(参见图6B和图6C)。
制备方法
根据本公开的一些方面，制备淀粉基模型复合物的方法包括下列步骤：(a)提供一种混合器；和(b)向所述混合器中添加下列组分：(1)约30重量％至约60重量％的水、(2)约5重量％至约20重量％的盐、(3)约2.0重量％至约5重量％的润滑剂、(4)约0.5重量％至约4.0重量％的表面活性剂、(5)约20重量％至约40重量％的淀粉基粘合剂、(6)约0.5重量％至约5重量％的回生抑制剂、(7)约0.1重量％至约1重量％的防腐剂和(8)约0.15重量％至约1.2重量％的微球体；和(c)混合所述组分。
在一些实施方案中，所述组分也可任选地包含最高达约1重量％的硬化剂；最高达约10重量％的润湿剂；最高达约0.5重量％的香料；和最高达约5重量％的着色剂。
在一些实施方案中，可混合盐、润滑剂、表面活性剂、淀粉基粘合剂、防腐剂、回生抑制剂、微球体和任选的香料、着色剂、硬化剂和润湿剂，以形成第一混合物。水在加入至第一混合物之前，可将其加热，以使淀粉充分凝胶化，从而形成第二混合物。之后，可将温度冷却至室温。
可使用本领域技术人员已知的任何合适的混合器，例如常规的面包店和面机或任何合适的不锈钢混合器。
根据本公开的其他方面，制备淀粉基模型复合物的方法包括下列步骤：(a)提供一种混合器；和(b)向所述混合器中添加下列组分：(1)约30重量％至约60重量％的水、(2)约5重量％至约20重量％的盐、(3)约2.0重量％至约8重量％的润滑剂、(4)约0.5重量％至约4.0重量％的表面活性剂、(5)约20重量％至约40重量％的淀粉基粘合剂、(6)约0.5重量％至约10重量％的回生抑制剂、(7)约0.1重量％至约1重量％的防腐剂、(8)约0.15重量％至约1.2重量％的微球体、(9)约0.5％至约8％的乙烯吡咯烷酮聚合物或共聚物、(10)最高达约15％的多元醇和(11)最高达约1重量％的硬化剂；和(c)混合所述组分。
在一些实施方案中，所述组分也可任选地包含最高达约0.5重量％的香料；和最高达约5重量％的着色剂。
在一些实施方案中，可混合盐、淀粉基粘合剂、防腐剂、回生抑制剂、微球体和任选的硬化剂以及乙烯吡咯烷酮聚合物和/或共聚物，以形成第一混合物。随后，可加入嵌段共聚物表面活性剂和润滑剂，以形成第二混合物。之后可向第二混合物中加入微球体，以形成第三混合物。在水加入至第三混合物形成第四混合物之前，可将其加热。之后可向第四混合物中加入多元醇。可使用本领域技术人员已知的任何合适的混合器，例如常规的面包店和面机或任何合适的不锈钢混合器。
根据本公开的其他方面，制备淀粉基模型复合物的方法包括下列步骤：(a)提供一种混合器，(b)向所述混合器中添加下列组分：盐、硬化剂、防腐剂、淀粉基粘合剂、回生抑制剂、乙烯吡咯烷酮聚合物和/或共聚物，(c)混合所述组分，(d)添加嵌段共聚物表面活性剂和润滑剂，(e)混合所述组分，(f)加入微球体，(g)加入水，(h)混合所述组分，(i)加入丙三醇，(j)混合所述组分，和(k)任选地加入香料并混合。在一些实施方案中，在加入所述组分之前，所述混合器可预热至例如70℃。在一些实施方案中，在加入至混合物之前，水可在例如80℃下加热。在一些实施方案中，所述组分可在步骤(c)和步骤(e)时混合3分钟，在步骤(h)时混合4分钟，并且在步骤(j)和(k)混合1分钟。
使用方法
应理解，本公开内容的化合物的组合物使得所述模型复合物更易使用。例如，当使用挤出设备时，需要通过用户施加的挤出压力可显著降低，这使得其更易被儿童和艺术家使用。所述模型复合物可用于形成各种形状(例如几何和非几何形状、线性和非线性形状等)、制品或艺术品。如上所述，这些模型复合物可使用工具、用手、用模具或使用挤出装置进行模塑，以形成各种形状、制品或艺术品。艺术家可使用挤出设备将模型复合物做成各种需要的形状，例如动物、花和艺术品，或形成奇特的图案等。工具的实例包括但不限于修饰枪、带状挤出工具、手持式食品挤出机等，以创作图案和装饰品，如蛋糕装饰品。此外，所述模型复合物可用于笔式装置或能将模型复合物施用于某一表面(如纸)之上的任何装置中以产生艺术效果。
在一些实施方案中，所述模型复合物可沉积在基板上，并且在合适的一段时间内未受干扰，从而使得所述模型复合物干燥并粘附于基板上。在一些实施方案中，所述模型复合物可作为粘合剂。在一些方面，所述模型复合物具有粘合特性，使得所述模型复合物能够粘附于各种基板上或胶合在一起以形成三维艺术品。所述基板可以是例如纸、硬纸板、塑料、玻璃、木材、橡胶、织物等。所述粘合特性允许用户装饰各种物品或在绘制有预定条目(例如花、动物等)的印制图案上沉积所述模型复合物(图5A)。在一些实施方案中，所述模型复合物可作为粘合剂或胶水使用以接合艺术品的不同部分而形成三维艺术品(图6A和图6B)。
在一些方面，所述模型复合物可使用涂胶机进行操作，所述涂胶机例如压模(例如用于将印制图案压至复合物中)、辊切机、雕塑工具、压滚刮扫器(例如用于将复合物压滚刮至凹/凸的图案中，或仅仅从表面清除复合物)、压花磨(例如用于将图案辊压至复合物中)或笔式装置。在一些方面，所述模型复合物可使用挤出机、捻缝枪式挤出机(例如泵作用的挤出机)或半模压挤出机(例如用于在表面上挤出和模塑花、蝴蝶、心、饰品等)而进行挤出。
在一些实施方案中，模型复合物可用于形成三维艺术品。在一些实施方案中，如果所述化合物是氖，则所述模型复合物可用于形成一个可在LED光下发光的黑光艺术品显示器。
实施例
将参考以下实施例描述本公开，但是，本公开不限于这些实施例。
实施例1：模型复合物的示例性配方
下面的表1至表5提供本公开第一方面的淀粉基模型复合物以总复合物的重量百分数计的示例性配方。
表1提供即配淀粉基模型复合物以总复合物的重量百分数计的示例性配方，所述淀粉基模型复合物包含淀粉基粘合剂、回生抑制剂如蜡质玉米淀粉、双官能嵌段共聚物表面活性剂和预胀微球体。
表1：模型复合物1的配方
模型复合物1
表2提供即配淀粉基模型复合物以总复合物的重量百分数计的示例性配方，所述淀粉基模型复合物包含淀粉基粘合剂、回生抑制剂如蜡质玉米淀粉、常规非毒性表面活性剂和预胀微球体。
表2：模型复合物2的配方
模型复合物2
表3提供即配淀粉基模型复合物以总复合物的重量百分数计的示例性配方，所述淀粉基模型复合物包含淀粉基粘合剂、回生抑制剂如蜡质玉米淀粉、双官能嵌段共聚物表面活性剂和玻璃微球体。
表3：模型复合物3的配方
模型复合物3
表4提供即配淀粉基模型复合物以总复合物的重量百分数计的示例性配方，所述淀粉基模型复合物包含淀粉基粘合剂、回生抑制剂如蜡质玉米淀粉、双官能嵌段共聚物表面活性剂和直径为35至55μm及真密度为0.025g/cc至0.25g/cc的预胀微球体。
表4：模型复合物4的配方
模型复合物4
表5提供即配淀粉基模型复合物以总复合物的重量百分数计的示例性配方，所述淀粉基模型复合物包含淀粉基粘合剂、回生抑制剂如蜡质玉米淀粉、双官能嵌段共聚物表面活性剂、预胀微球体和润湿剂。
表5：模型复合物5的配方
模型复合物5
实施例2：模型复合物的流变特性
在此实施例中，比较公开内容第一方面的含有微球体F-80DE
表6：模型复合物样品A和样品B的配方
样品A 样品B
通过本文中描述的手段和方法评价模型复合物的各种性能。
粘度
在一些实施方案中，流变仪用于测量即配模型复合物(样品A)和不包含微球体的模型复合物(样品B)的粘度。所述流变仪是转速和应力控制的流变仪。测量材料填充在底部固定板和上部旋转锥之间的空间并且测量流动行为。在控制的剪切应力下，在变化的剪切速率(1/秒)下以帕*秒记录粘度测量值。所述测试按照DIN 53018进行，并且所述测量在22℃下进行。将结果绘制为粘度曲线，其中在整个剪切速率范围内记录流动特性(图1)。如图1所示，在变化的剪切速率(以秒-1[1/s]量度)下的样品B的粘度(以帕斯卡·秒[帕*秒，PA-S]量度)高于样品A的粘度。
研究了模型复合物中表面活性剂浓度的影响。制备了含有0重量％、1.2重量％、2.4重量％、3.5重量％的双官能嵌段共聚物表面活性剂和含有相同浓度的淀粉基粘合剂、回生抑制剂和微球体的模型复合物。每种样品的粘度按照上述方式测量。将所得结果绘制为粘度曲线示于图2中，其中在整个剪切速率范围内记录流动特性。如图2所示，与不包含表面活性剂的相同复合物的853帕*秒的粘度相比，含有1.2％的双官能嵌段共聚物表面活性剂的模型复合物具有约370帕*秒的粘度。
质地分析
使用质构仪测量即配模型复合物(样品A)和样品B的质地。质构仪可以压缩模式或拉伸模式操作。压缩模式用于测试样品A和样品B的硬度或粘弹性特性。在压缩模式中，探头以预测的速度缓慢向下移动直至达到阈值(触发器)(5g)。之后，探头以设定速度(0.5毫米/秒)移动设定距离(10mm)进入至放置并固定在基板上的样品材料中。持续监测作为时间和距离的函数的变形应力直至探头再次回到其起始位置。在10mm的距离处记录最大应力。发现样品B的最大应力是约417.65g，而发现样品A的最大应力是约289.3g。基于质地分析可知，即配模型复合物比样品B柔软1.44倍。
挤出
通过将模型复合物挤出穿过喷嘴而测量挤出速度和挤出时间，并且测量样品A和样品B的挤出时间和挤出速度。基于挤出数据可知，样品A比样品B容易挤出4.6倍。
模型复合物外表的干燥效果
图3示出使用样品A和样品B进行模塑的具有6x 4x 2cm的尺寸的两个模塑形状的图片。模塑形状在室温下干燥48小时。如图3所示，用样品B制备的模塑形状显示出裂缝，而所述裂缝在用本公开公开的模型复合物制备的模塑形式中并不明显。
实施例3：模型复合物的示例性配方
下表7提供本公开第二方面的淀粉基模型复合物以总复合物的重量百分数计的示例性配方。
表7：模型复合物6(样品C)的配方
模型复合物6
在一些实施方案中，可添加香料和着色剂至配方中以改善外观和气味。
实施例4：模型复合物样品C的流变特性
在此实施例中，比较了本公开第二方面的含有丙三醇和乙烯吡咯烷酮聚合物的结合物的模型复合物(样品C)、不包含微球体F-80DE并且不含有丙三醇或乙烯吡咯烷酮聚合物的模型复合物(样品B)和包含微球体F-80DE
表8：模型复合物样品A、样品B和样品C的配方
样品A 样品B 样品C
通过此处描述的手段和方法对所述模型复合物的各种特性进行评价。
粘度
在一些实施方案中，流变仪用于测量本公开第一方面的模型复合物(样品A)、本公开第二方面的模型复合物(样品C)和不包含微球体的模型复合物(样品B)的粘度。所述流变仪是转速和应力控制的流变仪。如此例中使用的，仅控制剪切速率；所述仪器测量运动阻力(即τ)并且粘度是dy/dx。测量材料填充在底部固定板和上部旋转锥之间的空间并且测量流动特性。在测量的剪切应力下，在变化的剪切速率(1/秒)下以帕*秒记录粘度测量值。所述测试按照DIN 53018进行，并且所述测量在22℃下进行。以dτ/d(1/s)制图，以得到粘度曲线，其中在整个剪切速率范围内记录流动特性，作为剪切应力曲线(图7)。
图7示出样品A、样品B和样品C的粘度(η，以帕斯卡·秒[PA-S]量度)对剪切速率(D，以秒-1[1/s]量度)的函数，以及剪切应力(τ，以帕量度)对剪切速率(D)的函数。样品A、样品B和样品C的粘度曲线表明，在变化的剪切速率下，样品C比样品B具有更低的粘度。图7示出，以剪切速率为函数，样品C的粘度比样品B的粘度下降得更快。如图7所示，样品A、样品B和样品C具有假塑性特性，即表观粘度能够随着剪切速率的改变改变。当剪切速率下降时，测试的不同模型复合物的粘度增加。剪切应力曲线表明，在剪切速率高于0.05秒-1时，必须对样品B施加大于两倍的功，以使其以与样品A或样品C同样的速率流动。不囿于某一理论，认为样品A和样品C的改善的流动性归因于存在于复合物中的微球体的滚珠轴承效应、表面活性剂和增塑油。
质地分析
使用质构仪测量本公开第一方面的模型复合物(样品A)、本公开第二方面的模型复合物(样品C)和不包含微球体的模型复合物(样品B)的质地。质地测量值为操作或成形模型复合物所需的力的指征。质构仪可以压缩模式或拉伸模式进行操作。压缩模式用于测试样品A、样品B和样品C的硬度或粘弹性特性。在压缩模式中，探头以预测的速度缓慢向下移动直至达到阈值(触发器)(5g)。之后，探头以设定速度(0.5毫米/秒)移动设定距离(10mm)进入至放置并固定在基板上的样品材料中。持续监测作为时间和距离的函数的变形应力直至探头再次回到其起始位置。在10mm的距离处记录最大应力。
样品B的最大应力是约417.65g，而样品A的最大应力是约289.3g且样品C的最大应力是约200g。基于质地分析可知，本公开第二方面的模型复合物(样品C)比样品A柔软0.7倍。
挤出
通过将模型复合物挤出穿过喷嘴而测量挤出速度和挤出时间，并且测量样品A、样品B和样品C的挤出时间和挤出速度。样品C的平均挤出速度是约1.6克/秒，而样品A的平均挤出速度是约0.52克/秒，并且样品B的平均挤压速度是约0.12克/秒。基于挤压数据可知，样品C比样品A容易挤出3倍，并且比常规的淀粉基复合物(样品B)容易挤出13倍。
模型复合物的外表的干燥效果
在不同的环境条件下，测量丙三醇的百分数和随时间的收缩百分数之间的关系。图4A示出，不存在丙三醇时，模型复合物的收缩率对时间(天)的函数。图4B示出，在5％的丙三醇的存在下，模型复合物的收缩率对时间(天)的函数。图4C示出，在10％的丙三醇的存在下，模型复合物的收缩率对时间(天)的函数。图4D示出，在15％的丙三醇的存在下，模型复合物的收缩率对时间(天)的函数。如图4A和图4C所示，在冬天的环境条件下(正方形)，无丙三醇的模型复合物收缩10％，而含有10％的丙三醇的模型复合物仅收缩5％。当相对湿度较高时(菱形)，无丙三醇的模型复合物收缩8％，而含有10％的丙三醇的模型复合物仅收缩3％。
根据一些实施方案，所述模型组合物包含淀粉基粘合剂、水、回生抑制剂和微球体。根据一些实施方案，所述模型组合物还可包含表面活性剂。根据一些实施方案，所述模型组合物还可包含润滑剂、盐和防腐剂。
根据一些实施方案，所述模型组合物可包含约30重量％至约60重量％的水、约20重量％至约40重量％的淀粉基粘合剂、约2.0重量％至约5.0重量％的润滑剂、约0.5重量％至约4.0重量％的表面活性剂、约5重量％至约20重量％的盐、约0.1重量％至约1重量％的防腐剂、约0.5重量％至约5重量％的回生抑制剂、0重量％至约1重量％的硬化剂、约0.15重量％至约1.2重量％的微球体、0重量％至约10重量％的润湿剂、0重量％至约0.5重量％的香料和0重量％至约5重量％的着色剂。
根据一些实施方案，所述模型组合物可包含约30重量％至约60重量％的水、约20重量％至约40重量％的淀粉基粘合剂、约2.0重量％至约8.0重量％的润滑剂、约0.5重量％至约4.0重量％的表面活性剂、约5重量％至约20重量％的盐、约0.1重量％至约1重量％的防腐剂、约0.5重量％至约10重量％的回生抑制剂、约0.15重量％至约1.2重量％的微球体、约0.5重量％至约8重量％的乙烯吡咯烷酮聚合物、0重量％至约15重量％的多元醇、0重量％至约1重量％的硬化剂、0重量％至约0.5重量％的香料和0重量％至约5重量％的着色剂。
根据一些实施方案，所述微球体可选自预胀微球体、玻璃微球体或它们的某种结合中的一种。所述微球体可以是中空微球体、实心微球体或它们的某种结合。在一些实施方案中，所述微球体可具有约20微米至约130微米的尺寸。
根据一些实施方案，所述淀粉基粘合剂可包含糊化淀粉。根据一些实施方案，淀粉基粘合剂可选自小麦粉、黑麦粉、米粉、木薯粉或它们的某种结合中的一种。
根据一些实施方案，所述盐可选自氯化钠、氯化钙、氯化钾或它们的某种结合中的一种。
根据一些实施方案，所述润滑剂可选自矿物油、植物油、植物脂肪、甘油三酯或它们的某种结合中的一种。
根据一些实施方案，所述回生抑制剂可包含支链淀粉。例如，所述回生抑制剂可选自蜡质玉米淀粉、蜡质米淀粉、蜡质马铃薯淀粉或它们的某些结合中的一种。根据一些实施方案，所述回生抑制剂可以是交联淀粉、改性淀粉、改***联淀粉或它们的某种结合。例如，所述回生抑制剂可以是交联蜡质玉米淀粉、改性蜡质玉米淀粉、改***联蜡质玉米淀粉或它们的某种结合。在一些实施方案中，所述模型组合物可包含最高达8重量％的回生抑制剂，例如交联淀粉、改性淀粉、改***联淀粉。
根据一些实施方案，所述表面活性剂可选自油酸的聚乙二醇酯、硬脂酸的聚乙二醇酯、棕榈酸的聚乙二醇酯、十二烷酸的聚乙二醇酯、乙氧基化醇、环氧乙烷的嵌段共聚物、环氧丙烷的嵌段共聚物、环氧乙烷和环氧丙烷的嵌段共聚物或它们的某种结合中的一种。
根据一些实施方案，所述防腐剂可选自丙酸钙、苯甲酸钠、山梨酸钾、其他食品级防腐剂或它们的某种结合中的一种。
根据一些实施方案，所述硬化剂可选自硫酸铝钠、硫酸铝钾、硫酸铝铵、硫酸铝、硫酸铁铵或它们的某些结合中的一种。
根据一些实施方案，所述酸化剂可选自柠檬酸、明矾、硫酸二氢钾或它们的某些结合中的一种。
根据一些实施方案，制备淀粉基模型复合物的方法包括提供一种混合器，在所述混合器中加入并混合下列组分：约30重量％至约60重量％的水、约20重量％至约40重量％的淀粉基粘合剂、约2.0重量％至约5.0重量％的润滑剂、约0.5重量％至约4.0重量％的表面活性剂、约5重量％至约20重量％的盐、约0.1重量％至约1重量％的防腐剂、约0.5重量％至约5重量％的回生抑制剂、0重量％至约1重量％的硬化剂、约0.15重量％至约1.2重量％的微球体、0重量％至约10重量％的润湿剂、0重量％至约0.5重量％的香料和0重量％至约5重量％的着色剂。
根据一些实施方案，在加入水之前，可混合上述组分以形成第一混合物，并且水可在其加入至第一混合物之前进行加热。
根据一些实施方法，制备淀粉基模型复合物的方法包括提供一种混合器，在所述混合器中加入并混合下列组分：约20重量％至约40重量％的淀粉基粘合剂、约5重量％至约20重量％的盐、约0.1重量％至约1重量％的防腐剂、约0.5重量％至约8重量％的回生抑制剂、0重量％至约1重量％的硬化剂，加入下列组分并混合：约2.0重量％至约8.0重量％的润滑剂、约0.5重量％至约4.0重量％的表面活性剂，加入下列组分并混合：约30重量％至约60重量％的水、约0.15重量％至约1.2重量％的微球体，加入0重量％至约15重量％的多元醇并混合；并且任选地，加入重量％至约0.5重量％的香料和0重量％至约5重量％的着色剂并混合，以形成所述淀粉基模型复合物。
参考特别优选的实施方案对本公开进行了描述，但是本领域技术人员可作出本公开内容的精神和范围之内的变型。应理解，上述实施例仅为解释的目的而提供，并且不应理解成对本公开的限制。当参考示例性的实施方案对本公开进行描述时，应理解，本文中使用的词语是描述性和说明性的词语，而非限制性的词语。在不偏离本公开的方面的范围和精神的情况下，按照现已描述以及修改的，可以在所附权利要求的范围内作出变化。尽管本文中参考具体的方式、材料和实施方案对本公开进行了描述，但本公开并非旨在局限于本文中公开的细节；相反，本公开延及所附权利要求的范围内的所有功能上等同的结构、方法和用途。
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