Reologie en verenigbaarheid vanHPMC/HPSKompleks
Sleutelwoorde: hidroksielmetielsellulose; hidroksipropylstysel; reologiese eienskappe; verenigbaarheid; chemiese modifikasie.
Hydroxypropyl methylcellulose (HPMC) is 'n polisakkaried polimeer wat algemeen gebruik word in die voorbereiding van eetbare films. Dit word wyd gebruik in die veld van voedsel en medisyne. Die film het goeie deursigtigheid, meganiese eienskappe en olieversperringseienskappe. HPMC is egter 'n termies-geïnduseerde jel, wat lei tot sy swak verwerkingsprestasie by lae temperatuur en hoë produksie-energieverbruik; boonop beperk sy duur grondstofprys sy wye toepassing, insluitend die farmaseutiese veld. Hidroksipropylstysel (HPS) is 'n eetbare materiaal wat wyd gebruik word in die veld van voedsel en medisyne. Dit het 'n wye verskeidenheid bronne en 'n lae prys. Dit is 'n ideale materiaal om die koste van HPMC te verminder. Verder kan die koue gel eienskappe van HPS die viskositeit en ander reologiese eienskappe van HPMC balanseer. , to improve its processing performance at low temperature. Daarbenewens het HPS -eetbare film uitstekende suurstofversperringseienskappe, sodat dit die suurstofversperringseienskappe van HPMC -eetbare film aansienlik kan verbeter.
HPS is by HPMC gevoeg vir samestelling, en die HPMC/HPS koue en warm omgekeerde-fase gel verbinding stelsel is saamgestel. Die invloedswet van eienskappe is bespreek, die interaksiemeganisme tussen HPS en HPMC in oplossing, die verenigbaarheid en fase-oorgang van die verbindingsisteem is bespreek, en die verband tussen die reologiese eienskappe en struktuur van die verbindingsisteem is vasgestel. Die resultate toon dat die saamgestelde sisteem 'n kritiese konsentrasie (8%) het, onder die kritiese konsentrasie bestaan HPMC en HPS in onafhanklike molekulêre kettings en fasestreke; bokant die kritieke konsentrasie, word die HPS-fase in die oplossing gevorm as die jelsentrum. Die mikrogelstruktuur, wat verbind word deur die ineenvlegting van HPMC-molekulêre kettings, vertoon 'n gedrag soortgelyk aan dié van 'n polimeersmelt. Die reologiese eienskappe van die saamgestelde sisteem en die saamgestelde verhouding voldoen aan die logaritmiese somreël, en toon 'n sekere mate van positiewe en negatiewe afwyking, wat aandui dat die twee komponente goeie verenigbaarheid het. Die saamgestelde sisteem is 'n kontinue fase-verspreide fase "see-eiland" struktuur by lae temperatuur, en die kontinue fase oorgang vind plaas by 4:6 met die afname van die HPMC/HPS verbinding verhouding.
As 'n belangrike komponent van voedselkommoditeite, kan voedselverpakking verhoed dat voedsel beskadig en besoedel word deur eksterne faktore in die proses van sirkulasie en berging, en sodoende die raklewe en bergingstydperk van voedsel verleng. As a new type of food packaging material that is safe and edible, and even has a certain nutritional value, edible film has broad application prospects in food packaging and preservation, fast food and pharmaceutical capsules, and has become a research hotspot in the current food verpakkingsverwante velde.
Die HPMC/HPS saamgestelde membraan is voorberei deur gietmetode. Die verenigbaarheid en faseskeiding van die saamgestelde sisteem is verder ondersoek deur skandeerelektronmikroskopie, dinamiese termomeganiese eienskapanalise en termogravimetriese analise, en die meganiese eienskappe van die saamgestelde membraan is bestudeer. en suurstof deurlaatbaarheid en ander membraan eienskappe. Die resultate toon dat geen duidelike tweefase-koppelvlak in die SEM-beelde van alle saamgestelde films gevind word nie, daar is slegs een glasoorgangspunt in die DMA-resultate van die meeste van die saamgestelde films, en slegs een termiese degradasiepiek verskyn in die DTG-krommes van die meeste van die saamgestelde films. HPMC het sekere verenigbaarheid met HPS. Die byvoeging van HPS tot HPMC verbeter die suurstofversperringseienskappe van die saamgestelde membraan aansienlik. Die meganiese eienskappe van die saamgestelde membraan verskil grootliks met die samestellingsverhouding en die relatiewe humiditeit van die omgewing, en bied 'n oorkruispunt, wat 'n verwysing kan bied vir produkoptimering vir verskillende toepassingsvereistes.
Die mikroskopiese morfologie, faseverspreiding, fase-oorgang en ander mikrostrukture van die HPMC/HPS-verbindingsisteem is bestudeer deur eenvoudige jodiumverf-optiese mikroskoopanalise, en die deursigtigheid en meganiese eienskappe van die saamgestelde sisteem is bestudeer deur ultravioletspektrofotometer en meganiese eienskaptoetser. Die verband tussen die mikroskopiese morfologiese struktuur en die makroskopiese omvattende werkverrigting van die HPMC/HPS-verbindingsisteem is vasgestel. Die resultate toon dat 'n groot aantal mesofases in die saamgestelde sisteem teenwoordig is, wat goeie verenigbaarheid het. Daar is 'n fase-oorgangspunt in die saamgestelde sisteem, en hierdie fase-oorgangspunt het 'n sekere verbindingsverhouding en oplossingkonsentrasie-afhanklikheid. Die laagste punt van deursigtigheid van die saamgestelde sisteem stem ooreen met die fase-oorgangspunt van HPMC van kontinue fase na verspreide fase en die minimum punt van trekmodulus. Die Young se modulus en verlenging by breek het afgeneem met die toename in die oplossingskonsentrasie, wat 'n oorsaaklike verband gehad het met die oorgang van HPMC vanaf die kontinue fase na die gedispergeerde fase.
'n Reometer is gebruik om die effek van chemiese modifikasie van HPS op die reologiese eienskappe en gel eienskappe van die HPMC/HPS koue en warm omgekeerde-fase gel verbinding sisteem te bestudeer. Kapasiteite en fase-oorgange is bestudeer, en die verband tussen mikrostruktuur en reologiese en jel eienskappe is vasgestel. Die navorsingsresultate toon dat die hidroksipropylering van HPS die viskositeit van die saamgestelde sisteem by lae temperatuur kan verminder, die vloeibaarheid van die saamgestelde oplossing kan verbeter en die verskynsel van skuifverdunning kan verminder; die hidroksipropylering van HPS kan die lineêre viskositeit van die saamgestelde sisteem vernou. In die elastiese gebied word die fase-oorgangstemperatuur van die HPMC/HPS-verbindingstelsel verlaag, en die vastestofagtige gedrag van die saamgestelde stelsel by lae temperatuur en die vloeibaarheid by hoë temperatuur word verbeter. HPMC en HPS vorm kontinue fases by lae en hoë temperature, onderskeidelik, en as gedispergeerde fases bepaal die reologiese eienskappe en gel eienskappe van die saamgestelde sisteem by hoë en lae temperature. Beide die skielike verandering in die viskositeitskromme van die saamgestelde sisteem en die bruin delta-piek in die verliesfaktorkromme verskyn by 45 °C, wat die ko-kontinue fase-verskynsel eggo wat in die jodium-gekleurde mikrograwe by 45 °C waargeneem is.
Die effek van chemiese modifikasie van HP's op die kristallyne struktuur en mikro-afdelingstruktuur van die saamgestelde film is bestudeer deur sinchrotronstraling kleinhoekige röntgenstraal-verspreidingstegnologie, en die meganiese eienskappe, suurstofversperringseienskappe en termiese stabiliteit van die saamgestelde film was het sistematies die invloed van chemiese struktuurveranderinge van saamgestelde komponente op die mikrostruktuur en makroskopiese eienskappe van saamgestelde sisteme bestudeer. Die resultate van sinkrotronbestraling het getoon dat die hidroksipropylering van HPS en die verbetering van die verenigbaarheid van die twee komponente die herkristallisasie van stysel in die membraan aansienlik kan inhibeer en die vorming van 'n losser self-soortgelyke struktuur in die saamgestelde membraan kan bevorder. Die makroskopiese eienskappe soos meganiese eienskappe, termiese stabiliteit en suurstofdeurlaatbaarheid van HPMC/HPS -saamgestelde membraan hou nou verband met die interne kristallyne struktuur en amorfe streekstruktuur. Die gekombineerde effek van die twee effekte.
Hoofstuk Een Inleiding
As 'n belangrike komponent van voedselkommoditeite, kan voedselverpakkingsmateriaal voedsel beskerm teen fisiese, chemiese en biologiese skade en besoedeling tydens sirkulasie en berging, die kwaliteit van voedsel self handhaaf, voedselverbruik vergemaklik en voedsel verseker. Langtermyn berging en bewaring, en gee voedsel voorkoms om verbruik te lok en waarde te verkry bo materiële koste [1-4]. As 'n nuwe soort voedselverpakkingsmateriaal wat veilig en eetbaar is, en selfs 'n sekere voedingswaarde het, het eetbare film wye toepassingsvooruitsigte in voedselverpakking en -preservering, kitskos en farmaseutiese kapsules, en het 'n navorsingsbrandpunt in die huidige voedsel geword. verpakkingsverwante velde.
Eetbare films is films met 'n poreuse netwerkstruktuur, gewoonlik verkry deur natuurlike eetbare polimere te verwerk. Baie natuurlike polimere wat in die natuur bestaan, het gel-eienskappe, en hul waterige oplossings kan onder sekere toestande hidrogels vorm, soos sommige natuurlike polisakkariede, proteïene, lipiede, ens. Natuurlike strukturele polisakkariede soos stysel en sellulose, as gevolg van hul spesiale molekulêre struktuur van langkettingheliks en stabiele chemiese eienskappe, kan geskik wees vir langtermyn en verskeie bergingsomgewings, en is wyd bestudeer as eetbare filmvormende materiale. Eetbare films gemaak van 'n enkele polisakkaried het dikwels sekere beperkings in prestasie. Daarom, om die beperkings van enkele polisakkaried-eetbare films uit te skakel, spesiale eienskappe te verkry of nuwe funksies te ontwikkel, produkpryse te verlaag en hul toepassings uit te brei, word gewoonlik twee soorte polisakkariede gebruik. Or the above natural polysaccharides are compounded to achieve the effect of complementary properties . Vanweë die verskil in molekulêre struktuur tussen verskillende polimere, is daar egter 'n sekere konformasionele entropie, en is die meeste polimeerkomplekse gedeeltelik versoenbaar of onversoenbaar. Die fasemorfologie en verenigbaarheid van die polimeerkompleks sal die eienskappe van die saamgestelde materiaal bepaal. Die vervorming en vloeigeskiedenis tydens verwerking het 'n beduidende impak op die struktuur. Daarom word die makroskopiese eienskappe soos die reologiese eienskappe van die polimeerkompleksstelsel bestudeer. The interrelationship between microscopic morphological structures such as phase morphology and compatibility is important for regulating the performance, analysis and modification of composite materials, processing technology, guiding formula design and processing machinery design, and evaluating production. Die verwerkingsprestasie van die produk en die ontwikkeling en toepassing van nuwe polimeermateriale is van groot belang.
In hierdie hoofstuk word die navorsingstatus en toepassingsvordering van eetbare filmmateriaal in detail hersien; die navorsingsituasie van natuurlike hidrogels; die doel en metode van polimeersamestelling en die navorsingsvordering van polisakkariedsamestelling; die reologiese navorsingsmetode van samestellingsisteem; Die reologiese eienskappe en modelkonstruksie van die koue en warm omgekeerde jelstelsel word ontleed en bespreek, asook die navorsingsbelangrikheid, navorsingsdoel en navorsing van hierdie vraestelinhoud.
1.1 eetbare film
Eetbare film verwys na die byvoeging van weekmakers en kruisbindingsmiddels gebaseer op natuurlike eetbare stowwe (soos strukturele polisakkariede, lipiede, proteïene), deur verskillende intermolekulêre interaksies, deur samestelling, verhitting, coating, droog, ens. Die film met poreuse netwerk struktuur wat deur behandeling gevorm word. Dit kan verskeie funksies verskaf, soos kiesbare versperringseienskappe vir gas, vog, inhoud en eksterne skadelike stowwe, om die sensoriese kwaliteit en interne struktuur van voedsel te verbeter, en die bergingstydperk of raklewe van voedselprodukte te verleng.
1.1.1 Ontwikkelingsgeskiedenis van eetbare films
Die ontwikkeling van eetbare film kan teruggevoer word na die 12de en 13de eeue. Destyds het die Chinese 'n eenvoudige metode van was gebruik om sitrus en suurlemoene te bedek, wat die verlies van water in die vrugte en groente effektief verminder het, sodat die vrugte en groente hul oorspronklike glans behou het en sodoende die raklewe van vrugte en vrugte verleng het. groente, maar oormatige inhibeer van die aërobiese respirasie van vrugte en groente, wat lei tot vrugte fermentatiewe agteruitgang. In die 15de eeu het Asiërs reeds begin om eetbare film van sojamelk te maak, en dit gebruik om voedsel te beskerm en die voorkoms van voedsel te verhoog [20]. In die 16de eeu het die Britte vet gebruik om voedseloppervlaktes te bedek om die verlies aan voedselvog te verminder. In die 19de eeu is sukrose die eerste keer as 'n eetbare laag op neute, amandels en haselneute gebruik om oksidasie en galsterigheid tydens berging te voorkom. In die 1830's het kommersiële warmsmelt-paraffienfilms vir vrugte soos appels en pere verskyn. Aan die einde van die 19de eeu word gelatienfilms op die oppervlak van vleisprodukte en ander kosse gespuit vir voedselpreservering. In die vroeë 1950's is karnauba-was, ens., gemaak in olie-in-water-emulsies vir bedek en preservering van vars vrugte en groente. In die laat 1950's het navorsing oor eetbare films wat op vleisprodukte toegepas is, begin ontwikkel, en die mees uitgebreide en suksesvolle voorbeeld is die enema-produkte wat van diere se dunderm in darmen verwerk is.
Sedert die 1950's kan gesê word dat die konsep van eetbare film net werklik voorgestel is. Sedertdien het baie navorsers 'n sterk belangstelling in eetbare films ontwikkel. In 1991 het Nisperes karboksimetielsellulose (CMC) toegepas op die deklaag en preservering van piesangs en ander vrugte, die vrugterespirasie is verminder en die chlorofilverlies is vertraag. Park et al. in 1994 het die effektiewe versperringseienskappe van zein-proteïenfilm teen O2 en CO2 gerapporteer, wat die waterverlies, verwelking en verkleuring van tamaties verbeter het. In 1995 het Lourdin verdunde alkaliese oplossing gebruik om stysel te behandel, en gliserien bygevoeg om aarbeie te bedek vir varsheid, wat die waterverliestempo van aarbeie verminder het en bederf vertraag het. Baberjee het die eetbare film-eienskappe in 1996 verbeter deur mikro-vervloeiing en ultrasoniese behandeling van die filmvormende vloeistof, so die deeltjiegrootte van die filmvormende vloeistof is aansienlik verminder en die homogene stabiliteit van die emulsie is verbeter. In 1998 het Padegett et al. lisosiem of nisien by sojaboon-proteïen-eetbare film gevoeg en dit gebruik om kos toe te draai, en gevind dat die groei van melksuurbakterieë in voedsel effektief geïnhibeer is [30]. In 1999 het Yin Qinghong et al. het byewas gebruik om 'n filmbedekkingsmiddel te maak vir die bewaring en berging van appels en ander vrugte, wat asemhaling kan inhibeer, krimping en gewigsverlies kan voorkom, en mikrobiese indringing kan inhibeer.
Vir baie jare is mieliebakbekers vir roomysverpakking, klewerige ryspapier vir lekkergoedverpakking en tofu-velle vir vleisgeregte tipiese eetbare verpakkings. Maar kommersiële toepassings van eetbare films was feitlik nie-bestaande in 1967, en selfs wasbedekte vrugtepreservering het baie beperkte kommersiële gebruik gehad. Tot 1986 het 'n paar maatskappye begin om eetbare filmprodukte te verskaf, en teen 1996 het die aantal eetbare filmmaatskappye tot meer as 600 gegroei. Tans neem die toepassing van eetbare film in voedselverpakkingspreservering toe, en het 'n jaarlikse inkomste van meer as 100 miljoen Amerikaanse dollars.
1.1.2 Eienskappe en tipes eetbare films
Volgens relevante navorsing het eetbare film die volgende uitstaande voordele: eetbare film kan die afname en agteruitgang van voedselkwaliteit wat veroorsaak word deur die wedersydse migrasie van verskillende voedselstowwe voorkom; Sommige eetbare filmkomponente self het spesiale voedingswaarde en gesondheidsorgfunksie; Eetbare film het opsionele versperringseienskappe aan CO2, O2 en ander gasse; edible film can be used for microwave, baking, fried food and medicine film and coating; Eetbare film kan gebruik word as antioksidante en preserveermiddels en ander draers, waardeur die rakleeftyd van voedsel verleng word; eetbare film kan gebruik word as 'n draer vir kleurstowwe en voedingsversterkers, ens., om voedselkwaliteit te verbeter en voedselsensoriese eienskappe te verbeter; Eetbare film is veilig en eetbaar en kan saam met kos verteer word; Eetbare verpakkingsfilms kan gebruik word vir die verpakking van klein hoeveelhede of eenhede voedsel, en vorm meerlaag saamgestelde verpakking met tradisionele verpakkingsmateriaal, wat die algehele versperringsprestasie van verpakkingsmateriaal verbeter.
Die rede waarom eetbare verpakkingsfilms bogenoemde funksionele eienskappe het, is hoofsaaklik gebaseer op die vorming van 'n sekere driedimensionele netwerkstruktuur binne hulle, wat dus sekere sterkte- en versperringseienskappe toon. Die funksionele eienskappe van die eetbare verpakkingsfilm word aansienlik beïnvloed deur die eienskappe van sy komponente, en die mate van interne polimeerverknoping, die eenvormigheid en digtheid van die netwerkstruktuur word ook deur verskillende filmvormende prosesse beïnvloed. Daar is duidelike verskille in prestasie [15, 35]. Eetbare films het ook ander eienskappe soos oplosbaarheid, kleur, deursigtigheid, ens. Geskikte eetbare filmverpakkingsmateriaal kan gekies word volgens die verskillende gebruiksomgewings en die verskille in die produkvoorwerpe wat verpak moet word.
Volgens die vormingsmetode van eetbare film kan dit in films en bedekkings verdeel word: (1) Die voorafbereide onafhanklike films word gewoonlik films genoem. (2) Die dun laag wat op die voedseloppervlak gevorm word deur middel van bedekking, doop en bespuiting word bedekking genoem. Films word hoofsaaklik gebruik vir kosse met verskillende bestanddele wat individueel verpak moet word (soos geurpakkies en oliepakkies in geriefskosse), kosse met dieselfde bestanddeel maar afsonderlik verpak moet word (soos klein pakkies koffie, melkpoeier, ens.), en medisyne of gesondheidsorgprodukte. Kapsule materiaal; Bedekking word hoofsaaklik gebruik vir die behoud van vars voedsel soos vrugte en groente, vleisprodukte, medisyne bedek en die samestelling van mikrokapsules met beheerde vrystelling.
Volgens die filmvormende materiaal van eetbare verpakkingsfilm, kan dit verdeel word in: polisakkaried-eetbare film, proteïen-eetbare film, lipied-eetbare film, mikrobiese eetbare film en saamgestelde eetbare film.
1.1.3 Toepassing van eetbare film
As 'n nuwe soort voedselverpakkingsmateriaal wat veilig en eetbaar is, en selfs 'n sekere voedingswaarde het, word eetbare film wyd gebruik in die voedselverpakkingsbedryf, die farmaseutiese veld, die berging en bewaring van vrugte en groente, die verwerking en bewaring van vleis en waterprodukte, die produksie van kitskos, en die produksie van olie. Dit het 'n breë toepassingsvooruitsigte in die bewaring van voedsel soos gebraaide gesnyde kerse.
1.1.3.1 Toepassing in voedselverpakking
Die filmvormende oplossing word op die voedsel wat verpak moet word bedek deur bespuiting, borsel, doop, ens., om die penetrasie van vog, suurstof en aromatiese stowwe te voorkom, wat die verlies aan verpakking effektief kan verminder en die aantal verpakkingslae kan verminder. ; die buitenste laag van die kos aansienlik verminder Die kompleksiteit van die komponente van plastiekverpakking vergemaklik die herwinning en verwerking daarvan, en verminder omgewingsbesoedeling; dit word toegepas op die afsonderlike verpakking van sommige komponente van multi-komponent komplekse voedsel om die onderlinge migrasie tussen verskillende komponente te verminder en sodoende die besoedeling na die omgewing te verminder. Verminder die bederf van voedsel of die afname in voedselkwaliteit. Die eetbare film word direk verwerk in verpakkingspapier of verpakkingsakke vir voedselverpakking, wat nie net veiligheid, netheid en gemak bereik nie, maar ook die druk van wit besoedeling in die omgewing verminder.
Deur mielies, sojabone en koring as die belangrikste grondstowwe te gebruik, kan papieragtige graanfilms voorberei word en vir die verpakking van wors en ander kosse gebruik word. Na gebruik, selfs al word dit in die natuurlike omgewing weggegooi, is dit bioafbreekbaar en kan dit in grondkunsmis omskep word om grond te verbeter. . Deur stysel, chitosan en boontjies as die hoofmateriaal te gebruik, kan eetbare geskenkpapier voorberei word vir die verpakking van kitskos soos kitskosnoedels en patat, wat gerieflik, veilig en baie gewild is; gebruik vir geurpakkies, soliede sop Die verpakking van geriefskosse soos grondstowwe, wat direk in die pot gekook kan word wanneer dit gebruik word, kan voedselbesoedeling voorkom, voedselvoeding verhoog en skoonmaak vergemaklik. Gedroogde avokado, aartappels en gebreekte rys word gefermenteer en in polisakkariede omgeskakel, wat gebruik kan word om nuwe eetbare binneverpakkingsmateriaal te berei wat kleurloos en deursigtig is, goeie suurstofversperringseienskappe en meganiese eienskappe het, en wat gebruik word vir die verpakking van melkpoeier , slaaiolie en ander produkte [19]. Vir militêre voedsel, nadat die produk gebruik is, word die tradisionele plastiekverpakkingsmateriaal in die omgewing weggegooi en word dit 'n merker vir vyandopsporing, wat maklik is om die verblyfplek te openbaar. In multi-komponent spesiale voedsel soos pizza, gebak, ketchup, roomys, jogurt, koeke en nageregte, kan plastiek verpakkingsmateriaal nie direk bygevoeg word om te gebruik nie, en eetbare verpakkingsfilm toon sy unieke voordele, wat die aantal groepe kan verminder. migrasie van geurstowwe verbeter produkkwaliteit en estetika [21]. Eetbare verpakkingsfilm kan gebruik word in mikrogolfvoedselverwerking van beslagstelsel. Vleisprodukte, groente, kaas en vrugte word vooraf verpak deur bespuiting, doop of borsel, ens., gevries en gestoor, en hoef net vir verbruik in die mikrogolfoond te word.
Alhoewel daar min kommersiële eetbare verpakkingspapier en sakke beskikbaar is, is baie patente geregistreer oor die formulering en toepassing van potensiële eetbare verpakkingsmateriaal. Die Franse owerhede vir voedselregulasies het 'n geïndustrialiseerde eetbare verpakkingssak met die naam “Solupan” goedgekeur, wat bestaan uit hidroksipropielmetielcellulose, stysel en natriumsorbaat, en is kommersieel beskikbaar.
1.1.3.2 Toepassing in Geneeskunde
Gelatien, sellulosederivate, stysel en eetbare gom kan gebruik word om sagte en harde kapsuledoppe van medisyne en gesondheidsprodukte voor te berei, wat effektief die doeltreffendheid van medisyne en gesondheidsprodukte kan verseker, en veilig en eetbaar is; some medicines have inherent bitter taste, which is difficult to be used by patients. Aanvaarde, eetbare films kan as smaakmaskerende bedekkings vir sulke middels gebruik word; sommige enteriese polimeer polimere los nie in die maag (pH 1.2) omgewing op nie, maar is oplosbaar in die derm (pH 6.8) omgewing en kan gebruik word in die derm Volgehoue-vrystelling dwelm coating; can also be used as a carrier for targeted drugs.
Blanco-Fernandez et al. het 'n chitosan-geasetyleerde monogliseried saamgestelde film voorberei en dit gebruik vir die volgehoue vrystelling van die antioksidantaktiwiteit van vitamien E, en die effek was merkwaardig. Long-term antioxidant packaging materials . Zhang et al. gemeng stysel met gelatien, bygevoeg poliëtileenglikol weekmaker, en gebruik tradisionele. Die hol, harde kapsules is voorberei deur die dipproses van die saamgestelde film, en die deursigtigheid, meganiese eienskappe, hidrofiliese eienskappe en fase -morfologie van die saamgestelde film is bestudeer. goeie kapsulemateriaal [52]. Lal et al. het kafirien in 'n eetbare laag gemaak vir die enteriese laag van parasetamolkapsules, en die meganiese eienskappe, termiese eienskappe, versperringseienskappe en geneesmiddelvrystellingseienskappe van die eetbare film bestudeer. Die resultate het getoon dat die deklaag van sorghum Verskeie harde kapsules van gliadienfilm nie in die maag gebreek is nie, maar die middel in die ingewande vrygestel het by pH 6.8. Paik et al. het HPMC-ftalaatdeeltjies voorberei wat met indometasien bedek is, en die eetbare filmvormende vloeistof van HPMC op die oppervlak van die geneesmiddeldeeltjies gespuit, en die geneesmiddelvasvangtempo, gemiddelde deeltjiegrootte van geneesmiddeldeeltjies, eetbare film bestudeer. Die resultate het getoon dat die HPMCN-bedekte orale indometasien-medisyne kan die doel bereik om die bitter smaak van die geneesmiddel te masker en die lewering van geneesmiddels te rig. Oladzadabbasabadi et al. gemodifiseerde sago-stysel met karrageen gemeng om 'n eetbare saamgestelde film voor te berei as 'n plaasvervanger vir tradisionele gelatienkapsules, en die droogkinetika, termomeganiese eienskappe, fisies-chemiese eienskappe en versperringseienskappe bestudeer. Die resultate toon dat die saamgestelde eetbare film soortgelyke eienskappe as gelatien het en kan gebruik word in die produksie van farmaseutiese kapsules.
1.1.3.3 Toepassing in vrugte- en groentepreservering
By vars vrugte en groente na pluk is biochemiese reaksies en asemhaling steeds sterk aan die gang, wat die weefselskade van vrugte en groente sal versnel, en dit is maklik om die verlies van vog in vrugte en groente by kamertemperatuur te veroorsaak, wat lei tot die quality of internal tissues and sensory properties of fruits and vegetables. afneem. Daarom het bewaring die belangrikste probleem geword in die opberging en vervoer van vrugte en groente; tradisionele preserveringsmetodes het swak preserveringseffek en hoë koste. Bedekking van bewaring van vrugte en groente is tans die mees doeltreffende metode in kamertemperatuur preservering. Die eetbare filmvormende vloeistof word op die oppervlak van vrugte en groente bedek, wat die inval van mikroörganismes effektief kan voorkom, die asemhaling, waterverlies en voedingstofverlies van vrugte- en groenteweefsel kan verminder, die fisiologiese veroudering van vrugte- en groenteweefsels vertraag, en hou vrugte en groente weefsels Die oorspronklike mollig en glad. Blink voorkoms, om die doel te bereik om vars te hou en die bergingsperiode te verleng. Amerikaners gebruik asetielmonogliseried en kaas wat uit plantaardige olie onttrek word as die belangrikste grondstowwe om eetbare film voor te berei, en gebruik dit om vrugte en groente te sny om vars te hou, dehidrasie, verbruining en die indringing van mikroörganismes te voorkom, sodat dit vir 'n lank. Vars toestand. Japan gebruik afvalsy as rou materiaal om aartappelvarshoufilm voor te berei, wat 'n varshou-effek kan bereik wat vergelykbaar is met dié van koelberging. Amerikaners gebruik groente-olie en vrugte as die belangrikste grondstowwe om 'n deklaagvloeistof te maak, en hou die gesnyde vrugte vars, en het gevind dat die bewaringseffek goed is.
Marquez et al. wei-proteïen en pektien as grondstowwe gebruik, en glutaminase bygevoeg vir kruisbinding om 'n saamgestelde eetbare film voor te berei, wat gebruik is om varsgesnyde appels, tamaties en wortels te bedek, wat die gewigsverliestempo aansienlik kan verminder. , belemmer die groei van mikroörganismes op die oppervlak van varsgesnyde vrugte en groente, en verleng die rakleeftyd op die uitgangspunt van die behoud van die smaak en geur van varsgesnyde vrugte en groente. Shi Lei et al. coated red globe grapes with chitosan edible film, which could reduce the weight loss and rot rate of grapes, maintain the color and brightness of grapes, and delay the degradation of soluble solids . Met behulp van chitosan, natriumalginaat, natriumkarboksimetielsellulose en poliakrilaat as grondstowwe, het Liu et al. eetbare films voorberei deur meerlaagbedekking vir varshou van vrugte en groente, en hul morfologie, wateroplosbaarheid, ens. bestudeer. Die resultate het getoon dat die natriumkarboksimetiel sellulose-chitosan-gliserol saamgestelde film die beste preserveringseffek gehad het. Sun Qingshen et al. bestudeer die saamgestelde film van sojaboonproteïenisolaat, wat gebruik word vir die bewaring van aarbeie, wat die transpirasie van aarbeie aansienlik kan verminder, hul asemhaling kan inhibeer en die tempo van vrot vrugte verminder. Ferreira et al. het vrugte- en groenteresidupoeier en aartappelskilpoeier gebruik om saamgestelde eetbare film voor te berei, die wateroplosbaarheid en meganiese eienskappe van saamgestelde film bestudeer en coatingmetode gebruik om meidoorn te bewaar. Die resultate het getoon dat die raklewe van meidoorn verleng is. 50%, the weight loss rate decreased by 30-57%, and the organic acid and moisture did not change significantly . Fu Xiaowei et al. het die bewaring van vars soetrissies deur chitosan-eetbare film bestudeer, en die resultate het getoon dat dit die respirasie-intensiteit van vars soetrissies tydens berging aansienlik kan verminder en die veroudering van soetrissies kan vertraag. Navarro-Tarazaga et al. het byewas-gemodifiseerde HPMC-eetbare film gebruik om pruime te preserveer. Die resultate het getoon dat byewas die suurstof- en vogversperringseienskappe en meganiese eienskappe van HPMC-films kan verbeter. Die gewigsverliestempo van die pruime is aansienlik verminder, die versagting en bloeding van die vrugte tydens berging is verbeter, en die stoorperiode van die pruime is verleng. Tang Liying et al. gebruik skellak-alkali-oplossing in styselmodifikasie, het eetbare verpakkingsfilm voorberei en die filmeienskappe daarvan bestudeer; terselfdertyd kan die gebruik van sy filmvormende vloeistof om mango's vir varsheid te bedek, asemhaling effektief verminder. Dit kan die verbruining-verskynsel tydens berging voorkom, die gewigsverliestempo verminder en die bergingstydperk verleng.
1.1.3.4 Toepassing in die verwerking en preservering van vleisprodukte
Meat products with rich nutrients and high-water activity are easily invaded by microorganisms in the process of processing, transportation, storage and consumption, resulting in darkening of color and fat oxidation and other spoilage. In order to prolong the storage period and shelf life of meat products, it is necessary to try to inhibit the activity of enzymes in meat products and the invasion of microorganisms on the surface, and prevent the deterioration of color and odor caused by fat oxidation. Op die oomblik is eetbare filmbewaring een van die algemene metodes wat wyd gebruik word in vleisbewaring tuis en in die buiteland. As dit met die tradisionele metode vergelyk word, word gevind dat die indringing van eksterne mikroörganismes, die oksidatiewe herdenking van vet en die verlies aan sap aansienlik verbeter is in vleisprodukte wat in eetbare film verpak is, en die kwaliteit van vleisprodukte aansienlik verbeter is. Shelf life is extended.
Die navorsing oor eetbare film van vleisprodukte het in die laat 1950's begin, en die suksesvolste toepassingsgeval was kollageen-eetbare film, wat wyd in worsproduksie en -verwerking gebruik is. Emiroglu et al. sesamolie by sojaproteïen-eetbare film gevoeg om antibakteriese film te maak, en die antibakteriese effek daarvan op bevrore beesvleis bestudeer. The results showed that the antibacterial film can significantly inhibit the reproduction and growth of Staphylococcus aureus . Wook et al. het 'n proantosianidien-eetbare film voorberei en dit gebruik om verkoelde varkvleis te bedek vir varsheid. Die kleur, pH, TVB-N waarde, tiobarbituursuur en mikrobiese telling van varktjops na berging vir 14 dae is bestudeer. Die resultate het getoon dat die eetbare film van proantosianidiene die vorming van tiobarbituursuur effektief kan verminder, vetsuurbederf kan voorkom, die indringing en voortplanting van mikroörganismes op die oppervlak van vleisprodukte kan verminder, die kwaliteit van vleisprodukte kan verbeter, en die bergingstydperk kan verleng. raklewe. Jiang Shaotong et al. added tea polyphenols and allicin to the starch-sodium alginate composite membrane solution, and used them to preserve the freshness of chilled pork, which could be stored at 0-4 °C for more than 19 days . Cartagena et al. die antibakteriese effek van kollageen-eetbare film bygevoeg met nisien antimikrobiese middel op die bewaring van varkvleisskywe gerapporteer, wat aandui dat kollageen-eetbare film die vogmigrasie van verkoelde varkvleisskywe kan verminder, die galsterigheid van vleisprodukte kan vertraag, en byvoeg 2 Die kollageenfilm met % nisin had the best preservation effect . Wang Rui et al. het die veranderinge van natriumalginaat, chitosan en karboksimetielvesel bestudeer deur vergelykende ontleding van die pH, vlugtige basisstikstof, rooiheid en totale aantal kolonies beesvleis binne 16 dae na berging. Die drie soorte eetbare films van natriumvitamien is gebruik om die varsheid van verkoelde beesvleis te bewaar. Die resultate het getoon dat die eetbare film van natriumalginaat 'n ideale varsheidsbehoud effek gehad het. Caprioli et al. gaar kalkoenbors toegedraai met 'n natriumkaseinaat-eetbare film en dit dan by 4 °C verkoel. Studies het getoon dat die natriumkaseinaat-eetbare film kalkoenvleis kan vertraag tydens verkoeling. van galsterigheid.
1.1.3.5 Toepassing in die bewaring van waterprodukte
Die kwaliteitsdaling van akwatiese produkte word hoofsaaklik gemanifesteer in die vermindering van vrye vog, die agteruitgang van geur en die agteruitgang van akwatiese produktekstuur. Die ontbinding van waterprodukte, oksidasie, denaturasie en droë verbruik wat deur mikrobiese indringing veroorsaak word, is almal belangrike faktore wat die raklewe van waterprodukte beïnvloed. Bevrore berging is 'n algemene metode vir die bewaring van waterprodukte, maar daar sal ook 'n sekere mate van kwaliteit agteruitgang in die proses wees, wat veral ernstig is vir varswatervis.
Die eetbare filmbewaring van waterprodukte het in die laat 1970's begin en is nou wyd gebruik. Eetbare film kan bevrore akwatiese produkte effektief bewaar, waterverlies verminder, en kan ook gekombineer word met antioksidante om vetoksidasie te voorkom, en sodoende die doel bereik om raklewe en raklewe te verleng. Meenatchisundaram et al. prepared a starch-based composite edible film using starch as a matrix and added spices such as clove and cinnamon, and used it for the preservation of white shrimp. Die resultate het getoon dat die eetbare styselfilm die groei van mikroörganismes effektief kan belemmer, die vetoksidasie vertraag, die rakleeftyd van verkoelde wit garnale by 10 ° C en 4 ° C kan verleng, was onderskeidelik so lank as 14 en 12 dae. Cheng Yuanyuan en ander het die preserveermiddel van Pullulan -oplossing bestudeer en die varswatervis uitgevoer. Bewaring kan die groei van mikroörganismes effektief belemmer, die oksidasie van visproteïen en vet vertraag, en het 'n uitstekende bewaringseffek. Yunus et al. Gedekte reënboogforel met 'n gelatien -eetbare film waaraan die essensiële olie bygevoeg is, en die effek van verkoelde bewaring by 4 ° C bestudeer. Die resultate het getoon dat die gelatien -eetbare film effektief was om die kwaliteit van reënboogforel tot 22 dae te handhaaf. vir 'n lang tyd. Wang Siwei et al. Gebruikte natriumalginaat, chitosan en CMC as die belangrikste materiale, het steariensuur bygevoeg om eetbare filmvloeistof voor te berei, en dit gebruik om Penaeus vannamei vir varsheid te bedek. Die studie het getoon dat die saamgestelde film van CMC en Chitosan die vloeistof 'n goeie bewaringseffek het en die raklewe met ongeveer 2 dae kan verleng. Yang Shengping en ander het chitosan-tea polifenol eetbare film gebruik vir die verkoeling en bewaring van vars heffail, wat die reproduksie van bakterieë op die oppervlak van Hairtail effektief kan belemmer, die vorming van vlugtige soutsuur vertraag en die rakleeftyd van Hairtail tot verleng ongeveer 12 dae.
1.1.3.6 Toediening in gebraaide kos
Diep gebraaide kos is 'n baie gewilde kos wat gereed is om te eet met 'n groot produksie. Dit is toegedraai met polisakkaried en proteïen eetbare film, wat die kleurverandering van die kos tydens die braaiproses kan voorkom en die olieverbruik kan verminder. toetrede van suurstof en vog [80]. Om gebraaide kos met gellangom te bedek kan olieverbruik met 35%-63% verminder, soos wanneer sashimi gebraai word, kan dit olieverbruik met 63% verminder; wanneer aartappelskyfies gebraai word, kan dit olieverbruik met 35%-63% verminder. Verminder brandstofverbruik met 60%, ens. [81].
Singthong et al. het eetbare films gemaak van polisakkariede soos natriumalginaat, karboksimetielsellulose en pektien, wat gebruik is vir die deklaag van gebraaide piesangrepies, en het die olie-absorpsietempo na braai bestudeer. Die resultate het getoon dat pektien en karboksiel die gebraaide piesangstroke met metielcellulose beter sensoriese kwaliteit getoon het, waaronder die pektien -eetbare film die beste invloed gehad het op die vermindering van olie -absorpsie [82]. Holownia et al. bedekte HPMC- en MC-films op die oppervlak van gebraaide hoenderfilette om die veranderinge in olieverbruik, vrye vetsuurinhoud en kleurwaarde in braaiolie te bestudeer. Voorbedekking kan olie-absorpsie verminder en olielewe verbeter [83]. Sheng Meixiang et al. eetbare films van CMC, chitosan en sojaboonproteïenisolaat, bedekte aartappelskyfies gemaak en dit by hoë temperatuur gebraai om die olie-absorpsie, waterinhoud, kleur, akrielamiedinhoud en sensoriese kwaliteit van aartappelskyfies te bestudeer. , het die resultate getoon dat die sojaboon-proteïen-isolaat-eetbare film 'n beduidende effek het op die vermindering van die olieverbruik van gebraaide aartappelskyfies, en die chitosan-eetbare film het 'n beter effek op die vermindering van die akrielamiedinhoud [84]. Salvador et al. bedek die oppervlak van gebraaide inkvisringe met koringstysel, gemodifiseerde mieliestysel, dekstrien en gluten, wat die skerpheid van die inkvisringe kan verbeter en die olie-absorpsietempo kan verminder [85].
1.1.3.7 Toepassing in gebak
Eetbare film kan as 'n gladde laag gebruik word om die voorkoms van gebak te verbeter; kan gebruik word as 'n versperring teen vog, suurstof, vet, ens. om die raklewe van gebak te verbeter, byvoorbeeld, chitosan-eetbare film word gebruik om brood te bedek. Dit kan ook gebruik word as 'n gom vir kraakvars versnaperinge en versnaperinge, byvoorbeeld, geroosterde grondboontjies word dikwels bedek met kleefmiddels om sout en geurmiddels te bedek [87].
Christos et al. het eetbare films van natriumalginaat en weiproteïen gemaak en dit op die oppervlak van Lactobacillus rhamnosus probiotiese brood bedek. Die studie het getoon dat die oorlewingsyfer van probiotika aansienlik verbeter is, maar die twee soorte brood het getoon Spysverteringsmeganismes stem baie ooreen, sodat die deklaag van die eetbare film nie die tekstuur, geur en termofisiese eienskappe van die brood verander nie [88]. Panuwat et al. Indiese kruisbessie -ekstrak in metiel sellulose -matriks bygevoeg om 'n eetbare saamgestelde film voor te berei, en dit gebruik om die varsheid van geroosterde cashewnewers te bewaar. Die resultate het getoon dat die saamgestelde eetbare film geroosterde cashewnye effektief kon belemmer tydens die berging. Die kwaliteit het agteruitgegaan en die rakleeftyd van geroosterde cashewnye is met tot 90 dae verleng [89]. Schou et al. Het 'n deursigtige en buigsame eetbare film met natriumkaseinaat en gliserien gemaak en die meganiese eienskappe daarvan, waterdeurlaatbaarheid en die verpakkingseffek daarvan op gebakte broodskywe bestudeer. Die resultate het getoon dat die eetbare film van natriumkaseinaat gebakte brood toegedraai het. Na panering kan die hardheid daarvan verminder word binne 6 uur van berging by kamertemperatuur [90]. Du et al. gebruik appel-gebaseerde eetbare film en tamatie-gebaseerde eetbare film bygevoeg met plant essensiële olies om gebraaide hoender toe te draai, wat nie net die groei van mikroörganismes voor die braai van die hoender belemmer het nie, maar ook die geur van die hoender na gebraai het verbeter [91]. Javanmard et al. berei 'n eetbare film van koringstysel voor en gebruik dit om gebakte pistache -pitte te draai. Die resultate het getoon dat die eetbare styselfilm die oksidatiewe galsterigheid van die neute kan voorkom, die kwaliteit van die neute kan verbeter en hul raklewe kan verleng [92]. Majid et al. used whey protein edible film to coat roasted peanuts, which can increase oxygen barrier, reduce peanut rancidity, improve roasted peanut brittleness, and prolong its storage period [93].
1.1.3.8 Toepassing in suikergoedprodukte
Die lekkergoedbedryf het hoë vereistes vir die verspreiding van vlugtige komponente, dus vir sjokolade en kerse met gepoleerde oppervlaktes, is dit nodig om wateroplosbare eetbare films te gebruik om die deklaagvloeistof wat vlugtige komponente bevat, te vervang. Die eetbare verpakkingsfilm kan 'n gladde beskermende film op die oppervlak van die lekkergoed vorm om die migrasie van suurstof en vog te verminder [19]. Die toepassing van wei-proteïen-eetbare films in suikergoed kan die verspreiding van sy vlugtige komponente aansienlik verminder. When chocolate is used to encapsulate oily foods such as cookies and peanut butter, the oil will migrate to the outer layer of chocolate, making the chocolate sticky and causing a “reverse frost” phenomenon, but the inner material will dry out, resulting in a verandering in sy geur. Die byvoeging van 'n laag eetbare filmverpakkingsmateriaal met vetversperringfunksie kan hierdie probleem oplos [94].
Nelson et al. het metielsellulose-eetbare film gebruik om lekkergoed wat veelvuldige lipiede bevat te bedek en het baie lae lipiedpermeabiliteit getoon, waardeur die rypverskynsel in sjokolade inhibeer [95]. Meyers het 'n hidrogel-was dubbellaag-eetbare film op kougom aangebring, wat die adhesie daarvan kan verbeter, waterverdamping kan verminder en die raklewe daarvan kan verleng [21]. Water voorberei deur Fadini et al. Dekollageen-kakaobotter eetbare saamgestelde film is bestudeer vir sy meganiese eienskappe en waterdeurlaatbaarheid, en dit is gebruik as 'n deklaag vir sjokoladeprodukte met goeie resultate [96].
1.1.4 Sellulose-gebaseerde eetbare films
Sellulose-gebaseerde eetbare film is 'n soort eetbare film gemaak van die mees volop sellulose en sy afgeleides in die natuur as die belangrikste grondstowwe. Sellulose-gebaseerde eetbare film is reukloos en smaakloos, en het goeie meganiese sterkte, olieversperringseienskappe, deursigtigheid, buigsaamheid en goeie gasversperringseienskappe. As gevolg van die hidrofiele aard van sellulose, is die weerstand van sellulose-gebaseerde eetbare film egter Waterprestasie is oor die algemeen relatief swak [82, 97-99].
Die sellulose-gebaseerde eetbare film wat van afvalstowwe in die produksie van voedselbedryf gemaak is, kan eetbare verpakkingsfilms met uitstekende werkverrigting verkry, en kan afvalmateriaal hergebruik om die toegevoegde waarde van produkte te verhoog. Ferreira et al. Gemengde vrugte- en groente-residupoeier met aartappelskilpoeier om 'n eetbare saamgestelde film op sellulose te berei, en dit op die deklaag van Hawthorn aangebring om varsheid te bewaar, en goeie resultate behaal [62]. Tan Huizi et al. het die dieetvesel wat uit boontjies onttrek is as die basismateriaal gebruik en 'n sekere hoeveelheid verdikkingsmiddel bygevoeg om 'n eetbare film sojaboonvesel voor te berei, wat goeie meganiese eienskappe en versperringseienskappe het [100], wat hoofsaaklik gebruik word vir die verpakking van Kitskosnoedelgeurmiddels , is dit gerieflik en voedsaam om die materiaalpakket direk in warm water op te los.
Wateroplosbare sellulosederivate, soos metielsellulose (MC), karboksimetielsellulose (CMC) en hidroksipropielmetielsellulose (HPMC), kan 'n aaneenlopende matriks vorm en word algemeen gebruik in die ontwikkeling en navorsing van eetbare films. Xiao Naiyu et al. het MC as die hooffilmvormende substraat gebruik, poliëtileenglikol en kalsiumchloried en ander bykomstighede bygevoeg, MC-eetbare film volgens gietmetode voorberei en dit toegepas op die bewaring van olecranon, wat die olecranon se mond kan verleng. Die raklewe van perske is 4,5 dae [101]. Esmaeili et al. voorbereide MC-eetbare film deur te giet en dit op die deklaag van plant-essensiële olie-mikrokapsules aangebring. Die resultate het getoon dat MC-film 'n goeie olieblokkerende effek het en op voedselverpakking aangewend kan word om vetsuurbederf te voorkom [102]. Tian et al. gemodifiseerde MC-eetbare films met steariensuur en onversadigde vetsure, wat die waterblokkerende eienskappe van MC-eetbare films kan verbeter [103]. Lai Fengying et al. het die effek van oplosmiddeltipe op die filmvormende proses van MC-eetbare film en die versperringseienskappe en meganiese eienskappe van die eetbare film bestudeer [104].
CMC-membrane het goeie versperringseienskappe vir O2, CO2 en olies, en word wyd gebruik in die veld van voedsel en medisyne [99]. Bifani et al. het CMC-membrane voorberei en die effek van blaarekstrakte op die waterversperringseienskappe en gasversperringseienskappe van die membrane bestudeer. Die resultate het getoon dat die toevoeging van blaarekstrakte die vog- en suurstofversperringseienskappe van die membrane aansienlik kan verbeter, maar nie vir CO2 nie. Die versperringseienskappe hou verband met die konsentrasie van die ekstrak [105]. de Moura et al. Berei chitosan -nanodeeltjies voorberei CMC -films en bestudeer die termiese stabiliteit, meganiese eienskappe en wateroplosbaarheid van die saamgestelde films. Die resultate toon dat chitosan-nanopartikels die meganiese eienskappe en termiese stabiliteit van CMC-films effektief kan verbeter. Seks [98]. Ghanbarzadeh et al. het CMC-eetbare films voorberei en die uitwerking van gliserol en oliesuur op die fisies-chemiese eienskappe van CMC-films bestudeer. Die resultate het getoon dat die versperringseienskappe van die films aansienlik verbeter is, maar die meganiese eienskappe en deursigtigheid het afgeneem [99]. Cheng et al. het 'n karboksimetiel sellulose-konjak glucomannan eetbare saamgestelde film voorberei, en die effek van palmolie op die fisies-chemiese eienskappe van die saamgestelde film bestudeer. Die resultate het getoon dat die kleiner lipiedmikrosfere die saamgestelde film aansienlik kan verhoog. Die oppervlakhidrofobisiteit en die kromming van die watermolekule-permeasiekanaal kan die vogversperringsprestasie van die membraan verbeter [106].
HPMC het goeie filmvormende eienskappe, en sy film is buigsaam, deursigtig, kleurloos en reukloos, en het goeie olieversperringseienskappe, maar sy meganiese eienskappe en waterblokkerende eienskappe moet verbeter word. Die studie deur Zuniga et al. het getoon dat die aanvanklike mikrostruktuur en stabiliteit van die HPMC filmvormende oplossing die oppervlak en interne struktuur van die film aansienlik kan beïnvloed, en die manier waarop oliedruppels binnedring tydens die vorming van die filmstruktuur kan die ligoordrag en oppervlakaktiwiteit van die film aansienlik beïnvloed. film. Die byvoeging van die middel kan die stabiliteit van die filmvormende oplossing verbeter, wat op sy beurt die oppervlakstruktuur en optiese eienskappe van die film beïnvloed, maar die meganiese eienskappe en lugdeurlaatbaarheid word nie verminder nie [107]. Klangmuang et al. het organies gemodifiseerde klei en byewas gebruik om HPMC-eetbare film te verbeter en te verander om die meganiese eienskappe en versperringseienskappe van HPMC-film te verbeter. Die studie het getoon dat na byewas en klei modifikasie, die meganiese eienskappe van HPMC eetbare film vergelykbaar was met dié van eetbare film. Die werkverrigting van vogkomponente is verbeter [108]. Dogan et al. het HPMC-eetbare film voorberei, en mikrokristallyne sellulose gebruik om die HPMC-film te verbeter en te wysig, en die waterdeurlaatbaarheid en meganiese eienskappe van die film bestudeer. Die resultate het getoon dat die vogversperringseienskappe van die gemodifiseerde film nie betekenisvol verander het nie. , maar sy meganiese eienskappe is aansienlik verbeter [109]. Choi et al. added oregano leaf and bergamot essential oil into HPMC matrix to prepare edible composite film, and applied it to the coating preservation of fresh plums. Die studie het getoon dat die eetbare saamgestelde film die respirasie van pruime effektief kan inhibeer, die produksie van etileen verminder, die tempo van gewigsverlies verminder en die kwaliteit van pruime verbeter [110]. Esteghlal et al. Gemengde HPMC met gelatien om eetbare saamgestelde films voor te berei en eetbare saamgestelde films te bestudeer. Die fisies-chemiese eienskappe, meganiese eienskappe en verenigbaarheid van HPMC gelatien het getoon dat die trek eienskappe van HPMC gelatien saamgestelde films nie beduidend verander het nie, wat gebruik kan word in die voorbereiding van medisinale kapsules [111]. Villacres et al. studied the mechanical properties, gas barrier properties and antibacterial properties of HPMC-cassava starch edible composite films. The results showed that the composite films had good oxygen barrier properties and antibacterial effects [112]. Byun et al. het skulp-HPMC saamgestelde membrane voorberei, en die uitwerking van die tipe emulgatoren en skulp konsentrasie op die saamgestelde membrane bestudeer. Die emulgator het die waterblokkerende eienskappe van die saamgestelde membraan verminder, maar die meganiese eienskappe daarvan het nie aansienlik afgeneem nie; die byvoeging van skulp het die termiese stabiliteit van die HPMC-membraan aansienlik verbeter, en die effek daarvan het toegeneem met die toename in die skulpkonsentrasie [113].
1.1.5 Stysel-gebaseerde eetbare films
Stysel is 'n natuurlike polimeer vir die voorbereiding van eetbare films. Dit het die voordele van wye bron, lae prys, bioversoenbaarheid en voedingswaarde, en word wyd gebruik in die voedsel- en farmaseutiese industrieë [114-117]. Onlangs het navorsing oor suiwer stysel eetbare films en stysel-gebaseerde eetbare saamgestelde films vir voedselberging en -preservering een na die ander na vore gekom [118]. Hoë amilose stysel en sy hidroksipropileer gemodifiseerde stysel is die belangrikste materiale vir die voorbereiding van stysel-gebaseerde eetbare films [119]. Die retrogradasie van stysel is die hoofrede vir sy vermoë om 'n film te vorm. The higher the amylose content, the tighter the intermolecular bonding, the easier it is to produce retrogradation, and the better the film-forming property, and the final tensile strength of the film. groter. Amylose kan wateroplosbare films met 'n lae suurstofdeurlaatbaarheid maak, en die versperringseienskappe van hoë-amylose-films sal nie onder hoë temperatuuromgewings afneem nie, wat die verpakte voedsel effektief kan beskerm [120].
Stysel-eetbare film, kleurloos en reukloos, het goeie deursigtigheid, wateroplosbaarheid en gasversperringseienskappe, maar dit toon relatief sterk hidrofilisiteit en swak vogversperringseienskappe, dus word dit hoofsaaklik gebruik in voedsel vir suurstof en olieversperrings [121-123]. Daarbenewens is styselgebaseerde membrane geneig tot veroudering en retrogradasie, en hul meganiese eienskappe is relatief swak [124]. Om bogenoemde tekortkominge te oorkom, kan die stysel verander word deur fisiese, chemiese, ensiematiese, genetiese en toevoegingsmetodes om die eienskappe van styselgebaseerde eetbare films te verbeter [114].
Zhang Zhengmao et al. ultrafyn stysel-eetbare film gebruik om aarbeie te bedek en gevind dat dit waterverlies effektief kan verminder, die vermindering van oplosbare suikerinhoud kan vertraag en die stoortydperk van aarbeie effektief kan verleng [125]. Garcia et al. gemodifiseerde stysel met verskillende kettingverhoudings om gemodifiseerde styselfilmvormende vloeistof te verkry, wat gebruik is vir vars aarbeibedekkingsfilmpreservering. Die tempo en vervaltempo was beter as dié van die onbedekte groep [126]. Ghanbarzadeh et al. gemodifiseerde stysel deur sitroensuurverknoping en verkry chemies verknoopte gemodifiseerde styselfilm. Studies het getoon dat na kruiskoppelingsmodifikasie die vogversperringseienskappe en meganiese eienskappe van styselfilms verbeter is [127]. Gao Qunyu et al. uitgevoer ensiematiese hidrolise behandeling van stysel en verkry stysel eetbare film, en sy meganiese eienskappe soos treksterkte, verlenging en vou weerstand toegeneem, en die vog versperring prestasie toegeneem met die toename van ensiem aksie tyd. aansienlik verbeter [128]. Parra et al. 'n kruisbindingsmiddel by tapioka-stysel gevoeg om 'n eetbare film met goeie meganiese eienskappe en 'n lae waterdampoordragtempo voor te berei [129]. Fonseca et al. het natriumhipochloriet gebruik om aartappelstysel te oksideer en 'n eetbare film van geoksideerde stysel voorberei. Die studie het getoon dat sy waterdampoordragtempo en wateroplosbaarheid aansienlik verminder is, wat toegepas kan word op die verpakking van hoëwateraktiwiteitvoedsel [130].
Die samestelling van stysel met ander eetbare polimere en weekmakers is 'n belangrike metode om die eienskappe van styselgebaseerde eetbare films te verbeter. Tans is die algemeen gebruikte komplekse polimere meestal hidrofiliese kolloïede, soos pektien, sellulose, seewier polisakkaried, chitosan, karrageen en xantangom [131].
Maria Rodriguez et al. gebruik aartappelstysel en weekmakers of oppervlakaktiewe stowwe as die hoofmateriaal om styselgebaseerde eetbare films voor te berei, wat wys dat weekmakers filmbuigsaamheid kan verhoog en oppervlakaktiewe filmrekbaarheid kan verminder [132]. Santana et al. gebruik nanovesels om maniok-stysel eetbare films te verbeter en te verander, en stysel-gebaseerde eetbare saamgestelde films met verbeterde meganiese eienskappe, versperringseienskappe en termiese stabiliteit verkry [133]. Azevedo et al. saamgestelde wei-proteïen met termoplastiese stysel om 'n eenvormige filmmateriaal voor te berei, wat aandui dat weiproteïen en termoplastiese stysel sterk grensvlakadhesie het, en weiproteïen kan styselbeskikbaarheid aansienlik verbeter. Waterblokkering en meganiese eienskappe van eetbare films [134]. Edhirej et al. het 'n tapioka-stysel-gebaseerde eetbare film voorberei, en die effek van weekmaker op die fisiese en chemiese struktuur, meganiese eienskappe en termiese eienskappe van die film bestudeer. Die resultate toon dat die tipe en konsentrasie van weekmaker die tapioka-styselfilm aansienlik kan beïnvloed. In vergelyking met ander weekmakers soos ureum en triëtileenglikol, het pektien die beste plastiseringseffek, en die pektien-geplastiseerde styselfilm het goeie waterblokkerende eienskappe [135]. Saberi et al. ertjiestysel, guargom en gliserien gebruik vir die voorbereiding van eetbare saamgestelde films. Die resultate het getoon dat ertjie -stysel 'n groot rol gespeel het in filmdikte, digtheid, samehorigheid, deurlaatbaarheid van water en treksterkte. Guargom Dit kan die treksterkte en elastiese modulus van die membraan beïnvloed, en gliserol kan die buigsaamheid van die membraan verbeter [136]. Ji et al. saamgestelde chitosan- en koringstysel, en kalsiumkarbonaat-nanodeeltjies bygevoeg om 'n styselgebaseerde antibakteriese film voor te berei. Die studie het getoon dat intermolekulêre waterstofbindings tussen stysel en chitosan gevorm is, en die meganiese eienskappe van die film was en antibakteriese eienskappe is verbeter [137]. Meira et al. verbeterde en gemodifiseerde mieliestysel eetbare antibakteriese film met kaolien-nanopartikels, en die meganiese en termiese eienskappe van die saamgestelde film is verbeter, en die antibakteriese effek is nie beïnvloed nie [138]. Ortega-Toro et al. HPMC by stysel gevoeg en sitroensuur bygevoeg om eetbare film voor te berei. Die studie het getoon dat die toevoeging van HPMC en sitroensuur die veroudering van stysel effektief kan belemmer en die waterdeurlaatbaarheid van eetbare film kan verminder, maar dat die suurstofversperring -eienskappe daal [139].
1.2 Polimeer hidrogels
Hidrogels is 'n klas hidrofiele polimere met 'n driedimensionele netwerkstruktuur wat onoplosbaar in water is, maar deur water opgeswel kan word. Makroskopies het 'n hidrogel 'n definitiewe vorm, kan nie vloei nie, en is 'n vaste stof. Mikroskopies kan wateroplosbare molekules in verskillende vorms en groottes in die hidrogel versprei word en teen verskillende diffusietempo's diffundeer, sodat die hidrogel die eienskappe van 'n oplossing vertoon. Die interne struktuur van hidrogels het beperkte sterkte en word maklik vernietig. Dit is in 'n toestand tussen 'n vaste stof en 'n vloeistof. Dit het 'n soortgelyke elastisiteit as 'n vaste stof, en is duidelik anders as 'n regte vaste stof.
1.2.1 Oorsig van polimeer hidrogels
1.2.1.1 Klassifikasie van polimeerhidrogels
Polimeer hidrogel is 'n driedimensionele netwerkstruktuur wat gevorm word deur fisiese of chemiese kruisbinding tussen polimeermolekules [143-146]. Dit absorbeer 'n groot hoeveelheid water in water om self te swel, en terselfdertyd kan dit sy driedimensionele struktuur behou en onoplosbaar in water wees. water.
Daar is baie maniere om hidrogels te klassifiseer. Gebaseer op die verskil in kruisbindingseienskappe, kan hulle in fisiese gels en chemiese gels verdeel word. Fisiese gels word gevorm deur relatief swak waterstofbindings, ioniese bindings, hidrofobiese interaksies, van der Waals kragte en fisiese verstrengeling tussen polimeer molekulêre kettings en ander fisiese kragte, en kan omgeskakel word in oplossings in verskillende eksterne omgewings. Dit word omkeerbare gel genoem; chemiese gel is gewoonlik 'n permanente driedimensionele netwerkstruktuur wat gevorm word deur kruisbinding van chemiese bindings soos kovalente bindings in die teenwoordigheid van hitte, lig, inisieerder, ens. Nadat die gel gevorm is, is dit onomkeerbaar en permanent, ook bekend as Vir die ware kondensaat [147-149]. Fisiese gels benodig oor die algemeen nie chemiese modifikasie nie en het lae toksisiteit, maar hul meganiese eienskappe is relatief swak en dit is moeilik om groot eksterne spanning te weerstaan; chemiese gels het oor die algemeen beter stabiliteit en meganiese eienskappe.
Gebaseer op verskillende bronne, kan hidrogels verdeel word in sintetiese polimeer hidrogels en natuurlike polimeer hidrogels. Sintetiese polimeer hidrogels is hidrogels wat gevorm word deur chemiese polimerisasie van sintetiese polimere, hoofsaaklik insluitend poliakrieliesuur, polivinielasetaat, poliakrielamied, poliëtileenoksied, ens.; natuurlike polimeer hidrogels is Polimeer hidrogels word gevorm deur kruisbinding van natuurlike polimere soos polisakkariede en proteïene in die natuur, insluitend sellulose, alginaat, stysel, agarose, hyaluronzuur, gelatien en kollageen [6, 7, 150], 151]. Natuurlike polimeer hidrogels het gewoonlik die kenmerke van wye bron, lae prys en lae toksisiteit, en sintetiese polimeer hidrogels is oor die algemeen maklik om te verwerk en het groot opbrengste.
Gebaseer op verskillende reaksies op die eksterne omgewing, kan hidrogels ook in tradisionele hidrogels en slim hidrogels verdeel word. Tradisionele hidrogels is relatief onsensitief vir veranderinge in die eksterne omgewing; Slim hidrogels kan klein veranderinge in die eksterne omgewing ervaar en ooreenstemmende veranderinge in fisiese struktuur en chemiese eienskappe veroorsaak [152-156]. Vir temperatuursensitiewe waterstowwe verander die volume met die temperatuur van die omgewing. Gewoonlik bevat sulke polimeerhidrogels hidrofiliese groepe soos hidroksiel, eter en amied of hidrofobiese groepe soos metiel, etiel en propiel. Die temperatuur van die eksterne omgewing kan die hidrofiliese of hidrofobiese interaksie tussen gelmolekules, waterstofbinding en die interaksie tussen watermolekules en polimeerkettings beïnvloed, en sodoende die balans van die gelstelsel beïnvloed. Vir pH-sensitiewe waterstowwe bevat die stelsel gewoonlik suur-basis-modifiserende groepe soos karboksielgroepe, sulfonzuurgroepe of aminogroepe. In 'n veranderende pH -omgewing kan hierdie groepe protone opneem of vrylaat, wat die waterstofbinding in die gel en die verskil tussen die interne en eksterne ioonkonsentrasies verander, wat lei tot 'n volume -verandering van die gel. Vir elektriese veld, magnetiese veld en ligsensitiewe waterstowwe bevat hulle funksionele groepe soos onderskeidelik poliëlektroliete, metaaloksiede en fotosensitiewe groepe. Onder verskillende eksterne stimuli word die stelseltemperatuur of ionisasiegraad verander, en dan word die gelvolume verander deur die beginsel soortgelyk aan temperatuur of pH-sensitiewe hydrogel.
Gebaseer op verskillende jelgedrag, kan hidrogels verdeel word in koue-geïnduseerde gels en termies-geïnduseerde gels [157]. Koue gel, wat kortweg koue gel genoem word, is 'n makromolekule wat in die vorm van ewekansige spoele by hoë temperatuur bestaan. As gevolg van die werking van intermolekulêre waterstofbindings, word spiraalvormige fragmente geleidelik gevorm en sodoende die proses van oplossing voltooi. Die oorgang na gel [158]; termo-geïnduseerde gel, waarna verwys word as termiese gel, is 'n makromolekule in oplossingstoestand by lae temperatuur. Tydens die verhittingsproses word 'n driedimensionele netwerkstruktuur gevorm deur hidrofobiese interaksie, ens., en sodoende die geleringsoorgang voltooi [159], 160].
Hidrogels kan ook verdeel word in homopolimeriese hidrogels, gekopolimeriseerde hidrogels en interpenetrerende netwerk hidrogels gebaseer op verskillende netwerk eienskappe, mikroskopiese hidrogels en makroskopiese hidrogels gebaseer op verskillende gel groottes, en bio-afbreekbare eienskappe. Verskillende verdeel in afbreekbare hidrogels en nie-afbreekbare hidrogels.
1.2.1.2 Toepassing van natuurlike polimeer hidrogels
Natural polymer hydrogels have the characteristics of good biocompatibility, high flexibility, abundant sources, sensitivity to the environment, high water retention and low toxicity, and are widely used in biomedicine, food processing, environmental protection, agriculture and forestry production and It has been widely gebruik in die industrie en ander velde [142, 161-165].
Toepassing van natuurlike polimeer -hidrogels in biomediese verwante velde. Natural polymer hydrogels have good biocompatibility, biodegradability, and no toxic side effects, so they can be used as wound dressings and directly contact human tissues, which can effectively reduce the invasion of microorganisms in vitro, prevent the loss of body fluids, and allow oxygen to pass through. Promotes wound healing; kan gebruik word om kontaklense voor te berei, met die voordele van gemaklike dra, goeie suurstofdeurlaatbaarheid en hulpbehandeling van oogsiektes [166, 167]. Natuurlike polimere is soortgelyk aan die struktuur van lewende weefsels en kan aan die normale metabolisme van die menslike liggaam deelneem, sodat sulke hidrogels gebruik kan word as weefselingenieurswese-steiermateriaal, weefselingenieurswese, ens. gevormde en inspuitingsvormige steiers. Voorafgemaakte stente gebruik water Die spesiale driedimensionele netwerkstruktuur van die gel stel dit in staat om 'n sekere ondersteunende rol in biologiese weefsels te speel, terwyl dit 'n spesifieke en voldoende groeiplek vir selle bied, en kan ook selgroei, onderskeid en afbraak en afbraak en kan veroorsaak absorpsie deur die menslike liggaam [168]. Inspuitgietige stente gebruik die fase-oorgangsgedrag van hidrogels om vinnig gels te vorm nadat dit in 'n vloeiende oplossingstoestand ingespuit is, wat die pyn van pasiënte kan verminder [169]. Sommige natuurlike polimeer-hidrogels is omgewingsgevoelig, dus word dit wyd gebruik as geneesmiddelbeheerde vrystellingsmateriaal, sodat die medisyne wat daarin omring kan word, op 'n tydige en kwantitatiewe wyse aan die vereiste dele van die menslike liggaam vrygestel kan word, wat die giftige en sykant verminder Effekte van die medisyne op die menslike liggaam [170].
Toediening van natuurlike polimeer-hidrogels in voedselverwante velde. Natuurlike polimeer -hidrogels is 'n belangrike deel van mense se drie maaltye per dag, soos sommige nageregte, snoepies, vleisvervangers, jogurt en ys. Dit word dikwels gebruik as voedseladditief in voedselkommoditeite, wat die fisiese eienskappe daarvan kan verbeter en dit 'n gladde smaak kan gee. Dit word byvoorbeeld gebruik as 'n verdikkingsmiddel in sop en souse, as 'n emulgator in sap, en as 'n opskortingsmiddel. In melkdrankies, as 'n gel-middel in poedings en aspieke, as 'n verhelderende middel en skuimstabilisator in bier, as 'n sinerese-remmer in kaas, as 'n bindmiddel in wors, aangesien stysel retrogradasie-remmers in brood en botter gebruik word [171-174 ]. Uit die handboek vir voedseladditiewe kan gesien word dat 'n groot aantal natuurlike polimeer -hidrogels goedgekeur word as voedseladditiewe vir voedselverwerking [175]. Natuurlike polimeer-hidrogels word gebruik as voedingsversterkers in die ontwikkeling van gesondheidsprodukte en funksionele voedsel, soos dieetvesels, wat gebruik word in gewigsverliesprodukte en anti-konfonstipasieprodukte [176, 177]; As prebiotika word dit in kolongesondheidsorgprodukte en -produkte gebruik om kolonkanker te voorkom [178]; Natuurlike polimeer -hidrogels kan gemaak word in eetbare of afbreekbare bedekkings of films, wat op die gebied van voedselverpakkingstowwe, soos vrugte- en groentepreservering, gebruik kan word deur dit op vrugte en groente op die oppervlak te bedek, kan dit die rakleeftyd verleng vrugte en groente en hou vrugte en groente vars en sag; Dit kan ook gebruik word as verpakkingsmateriaal vir gemaklike voedsel soos wors en speserye om skoonmaak te vergemaklik [179, 180].
Toepassings van natuurlike polimeer hidrogels in ander velde. Wat daaglikse benodigdhede betref, kan dit by romerige velsorg of skoonheidsmiddels gevoeg word, wat nie net kan keer dat die produk in stoor uitdroog nie, maar ook die vel blywend bevogtig en bevogtig; dit kan gebruik word vir stilering, bevogtiging en stadige vrystelling van geure in skoonheidsgrimering; Dit kan gebruik word in daaglikse benodigdhede soos papierhanddoeke en doeke [181]. In die landbou kan dit gebruik word om droogte te weerstaan en saailinge te beskerm en arbeidsintensiteit te verminder; as 'n bedekkingsmiddel vir plantsade, kan dit die ontkiemingstempo van sade aansienlik verhoog; wanneer dit in saailingoorplanting gebruik word, kan dit die oorlewingsyfer van saailinge verhoog; plaagdoders, verbeter benutting en verminder besoedeling [182, 183]. Wat die omgewing betref, word dit gebruik as 'n vlokkingsmiddel en adsorbeermiddel vir rioolbehandeling wat dikwels swaarmetaalione, aromatiese verbindings en kleurstowwe bevat om waterbronne te beskerm en die omgewing te verbeter [184]. In die industrie word dit gebruik as ontwateringsmiddel, boorsmeermiddel, kabelwikkelmateriaal, seëlmateriaal en koelstoormiddel, ens. [185].
1.2.2 Hidroksipropylmetielsellulose termogel
Sellulose is 'n natuurlike makromolekulêre verbinding wat die vroegste bestudeer is, het die naaste verwantskap met mense, en is die volopste in die natuur. Dit is wyd teenwoordig in hoër plante, alge en mikroörganismes [186, 187]. Sellulose het geleidelik wydverspreide aandag getrek as gevolg van sy wye bron, lae prys, hernubare, bioafbreekbare, veilige, nie-giftige en goeie bioversoenbaarheid [188].
1.2.2.1 Sellulose en sy eterderivate
Sellulose is 'n lineêre langketting polimeer wat gevorm word deur die verbinding van D-anhidroglukose strukturele eenhede deur β-1,4 glikosidiese bindings [189-191]. Onoplosbaar. Behalwe vir een eindgroep aan elke einde van die molekulêre ketting, is daar drie polêre hidroksielgroepe in elke glukose -eenheid, wat onder sekere toestande 'n groot aantal intramolekulêre en intermolekulêre waterstofbindings kan vorm; en sellulose is 'n polisikliese struktuur, en die molekulêre ketting is semi-rigied. Ketting, hoë kristaliniteit en baie gereeld struktuur, dus het dit die kenmerke van 'n hoë mate van polimerisasie, goeie molekulêre oriëntasie en chemiese stabiliteit [83, 187]. Aangesien die selluloseketting 'n groot aantal hidroksielgroepe bevat, kan dit chemies aangepas word deur verskillende metodes soos verestering, oksidasie en eterifisering om sellulose -afgeleides met uitstekende toepassings eienskappe te verkry [192, 193].
Sellulose-afgeleides is een van die vroegste nagevorsde en vervaardigde produkte op die gebied van polimeerchemie. Dit is polimeer fyn chemiese materiale met 'n wye verskeidenheid gebruike, wat chemies aangepas word van natuurlike polimeer sellulose. Onder hulle word sellulose-eters wyd gebruik. Dit is een van die belangrikste chemiese grondstowwe in industriële toepassings [194].
Daar is baie variëteite van sellulose-eters, wat almal oor die algemeen hul unieke en uitstekende eienskappe het, en is wyd gebruik in baie velde soos voedsel en medisyne [195]. MC is die eenvoudigste soort sellulose-eter met 'n metielgroep. Met die toename in substitusiegraad, kan dit op sy beurt opgelos word in verdunde alkaliese oplossing, water, alkohol en aromatiese koolwaterstofoplosmiddel, wat unieke termiese gel eienskappe toon. [196]. CMC is 'n anioniese sellulose-eter verkry uit natuurlike sellulose deur alkalisering en versuring.
Dit is die mees gebruikte en gebruikte sellulose-eter, wat oplosbaar is in water [197]. HPC, 'n hidroksielkielsellulose-eter wat verkry word deur sellulose te alkaliseer en te verether, het goeie termoplastisiteit en vertoon ook termiese jel-eienskappe, en die geltemperatuur daarvan word aansienlik beïnvloed deur die mate van hidroksipropielvervanging [198]. HPMC, 'n belangrike gemengde eter, het ook termiese gel eienskappe, en sy gel eienskappe is verwant aan die twee substituente en hul verhoudings [199].
1.2.2.2 Hidroksipropylmetielsellulose struktuur
Hydroxypropyl methyl sellulose (HPMC), die molekulêre struktuur word in Figuur 1-3 getoon, is 'n tipiese nie-ioniese wateroplosbare sellulose gemengde eter. Die veretheringsreaksie van metielchloried en propileenoksied word uitgevoer om [200,201] te verkry, en die chemiese reaksievergelyking word in Figuur 1-4 getoon.
Daar is terselfdertyd hidroksiepropoksie (-[OCH2CH(CH3)]nOH, metoksie (-OCH3) en ongereageerde hidroksielgroepe op die strukturele eenheid van HPMC, en die prestasie daarvan is die weerspieëling van die gesamentlike aksie van verskeie groepe. [202]. Die verhouding tussen die twee substituente word bepaal deur die massaverhouding van die twee veretheringsmiddels, die konsentrasie en massa van natriumhidroksied, en die massaverhouding van veretheringsmiddels per massa-eenheid sellulose [203]. Hidroksiepropoksie is 'n aktiewe groep, wat verder gealkieleer en hidroksielkieleer kan word; hierdie groep is 'n hidrofiele groep met 'n langvertakte ketting, wat 'n sekere rol speel om binne die ketting te plastiseer. Metoksie is 'n eindbedekkingsgroep, wat lei tot die inaktivering van hierdie reaksieplek na die reaksie; hierdie groep is 'n hidrofobiese groep en het 'n relatief kort struktuur [204, 205]. Ongereageerde en nuut ingevoerde hidroksielgroepe kan steeds vervang word, wat lei tot 'n taamlik komplekse finale chemiese struktuur, en die HPMC-eienskappe verskil binne 'n sekere reeks. Vir HPMC kan 'n klein hoeveelheid substitusie sy fisies-chemiese eienskappe heeltemal anders maak [206], byvoorbeeld, die fisies-chemiese eienskappe van hoë metoksie en lae hidroksipropiel HPMC is naby aan MC; Die prestasie van HPMC is naby dié van HPC.
1.2.2.3 Eienskappe van hidroksipropielmetielcellulose
(1) Termogeleerbaarheid van HPMC
Die HPMC-ketting het unieke hidrasie-dehidrasie-eienskappe as gevolg van die bekendstelling van hidrofobiese-metiel- en hidrofilies-hidroksipropielgroepe. Dit ondergaan geleidelik geleringsomskakeling wanneer dit verhit word, en keer terug na 'n oplossingstoestand na afkoeling. Dit wil sê, dit het termies-geïnduseerde gel-eienskappe, en die geleringsverskynsel is 'n omkeerbare maar nie identiese proses nie.
Wat die geleringsmeganisme van HPMC betref, word dit algemeen aanvaar dat by laer temperature (onder die geleringstemperatuur), HPMC in oplossing en polêre watermolekules deur waterstofbindings saamgebind word om 'n sogenaamde "voëlhok"-agtige supramolekulêre struktuur te vorm. Daar is 'n paar eenvoudige verstrengeling tussen die molekulêre kettings van die gehidreerde HPMC, behalwe dit, is daar min ander interaksies. Wanneer die temperatuur toeneem, absorbeer HPMC eers energie om die intermolekulêre waterstofbindings tussen watermolekules en HPMC-molekules te verbreek, wat die hokagtige molekulêre struktuur vernietig, wat die gebonde water op die molekulêre ketting geleidelik verloor en hidroksipropyl- en metoksygroepe blootstel. Namate die temperatuur aanhou styg (om die gel temperatuur te bereik), vorm HPMC-molekules geleidelik 'n driedimensionele netwerkstruktuur deur hidrofobiese assosiasie, vorm HPMC-gels uiteindelik [160, 207, 208].
Die byvoeging van anorganiese soute het 'n mate van effek op die geltemperatuur van HPMC, sommige verlaag die geltemperatuur as gevolg van uitsoutverskynsel, en ander verhoog die geltemperatuur as gevolg van soutoplossingsverskynsel [209]. Met die byvoeging van soute soos NaCl kom die verskynsel van uitsouting voor en die geltemperatuur van HPMC daal [210, 211]. Nadat soute by HPMC gevoeg is, is watermolekules meer geneig om met souione te kombineer, sodat die waterstofbinding tussen watermolekules en HPMC vernietig word, die waterlaag om die HPMC-molekules verbruik word, en die HPMC-molekules vinnig vrygestel kan word vir hidrofobisiteit. Vereniging, die temperatuur van gelvorming neem geleidelik af. Inteendeel, wanneer soute soos NaSCN bygevoeg word, vind die verskynsel van soutoplossing plaas en die geltemperatuur van HPMC verhoog [212]. Die volgorde van die dalende effek van anione op die geltemperatuur is: SO42− > S2O32− > H2PO4− > F− > Cl− > Br− > NO3−> I− > ClO4− > SCN− , die volgorde van katione op die gel temperatuurverhoging is: Li+ > Na+ > K+ > Mg2+ > Ca2+ > Ba2+ [213].
Wanneer sommige organiese klein molekules soos monohidriese alkohole wat hidroksielgroepe bevat bygevoeg word, neem die geltemperatuur toe met die toename van die byvoegingshoeveelheid, toon 'n maksimum waarde en neem dan af totdat faseskeiding plaasvind [214, 215]. Dit is hoofsaaklik as gevolg van sy klein molekulêre gewig, wat vergelykbaar is met dié van watermolekules in orde van grootte, en kan molekulêre-vlak mengbaarheid bereik na samestelling.
(2) Oplosbaarheid van HPMC
HPMC het warmwater-onoplosbare en koue-wateroplosbare eienskappe soortgelyk aan MC, maar kan volgens verskillende wateroplosbaarheid in koue dispersietipe en warm dispersietipe verdeel word [203]. Koudverspreide HPMC kan vinnig in water in koue water versprei, en die viskositeit daarvan neem na 'n tydperk toe, en dit word werklik in water opgelos; hitte-verspreide HPMC, inteendeel, toon agglomerasie wanneer water by 'n laer temperatuur bygevoeg word, maar dit is moeiliker om by te voeg. In hoë-temperatuur water kan HPMC vinnig versprei word, en die viskositeit neem toe nadat die temperatuur afgeneem het, en word 'n regte HPMC waterige oplossing. Die oplosbaarheid van HPMC in water hou verband met die inhoud van metoksiegroepe, wat onoplosbaar is in warm water bo 85 °C, 65 °C en 60 °C van hoog na laag. Oor die algemeen is HPMC onoplosbaar in organiese oplosmiddels soos asetoon en chloroform, maar oplosbaar in waterige etanoloplossing en gemengde organiese oplossings.
(3) Souttoleransie van HPMC
Die nie-ioniese aard van HPMC maak dit nie in staat om in water geïoniseerd te word nie, sodat dit nie met metaalione reageer om te presipiteer nie. Die toevoeging van sout sal egter die temperatuur waarteen die HPMC -gel gevorm word, beïnvloed. As die soutkonsentrasie toeneem, daal die gel temperatuur van HPMC; As die soutkonsentrasie laer is as die flokkulasiepunt, kan die viskositeit van die HPMC -oplossing verhoog word, dus kan die doel van verdikking bereik word deur 'n toepaslike hoeveelheid sout by te voeg [210, 216].
(4) Suur- en alkali -weerstand van HPMC
Oor die algemeen het HPMC sterk suur-basis stabiliteit en word nie deur pH by pH 2-12 beïnvloed nie. HPMC toon weerstand teen 'n sekere mate van verdunde suur, maar toon 'n neiging tot afname in viskositeit vir gekonsentreerde suur; alkalies het min effek daarop, maar kan effens toeneem en dan stadig die oplossingsviskositeit verlaag [217, 218].
(5) Invloedfaktor van HPMC -viskositeit
HPMC is pseudoplasties, sy oplossing is stabiel by kamertemperatuur, en sy viskositeit word beïnvloed deur molekulêre gewig, konsentrasie en temperatuur. By dieselfde konsentrasie, hoe hoër die HPMC-molekulêre gewig, hoe hoër is die viskositeit; vir dieselfde molekulêre gewigsproduk, hoe hoër die HPMC-konsentrasie, hoe hoër is die viskositeit; die viskositeit van die HPMC-produk neem af met die toename in temperatuur, en bereik die gelvormingstemperatuur, met 'n skielike toename in viskositeit as gevolg van gelering [9, 219, 220].
(6) Ander eienskappe van HPMC
HPMC het 'n sterk weerstand teen ensieme, en die weerstand teen ensieme neem toe met die mate van substitusie. Daarom het die produk 'n meer stabiele kwaliteit tydens berging as ander suikerprodukte [189, 212]. HPMC het sekere emulgerende eienskappe. Hydrophobic methoxy groups can be adsorbed on the surface of the oil phase in the emulsion to form a thick adsorption layer, which can act as a protective layer; wateroplosbare hidroksielgroepe kan met water gekombineer word om die kontinue fase te verbeter. Viskositeit, inhibeer die samesmelting van die gedispergeerde fase, verminder die oppervlakspanning en stabiliseer die emulsie [221]. HPMC kan gemeng word met wateroplosbare polimere soos gelatien, metielsellulose, sprinkaanboontjiegom, karrageen en arabiese gom om 'n eenvormige en deursigtige oplossing te vorm, en kan ook gemeng word met weekmakers soos gliserien en poliëtileenglikol. [200, 201, 214].
1.2.2.4 Probleme wat bestaan in die toepassing van hidroksipropylmetielsellulose
Eerstens beperk die hoë prys die wye toepassing van HPMC. Alhoewel HPMC-film goeie deursigtigheid, vetversperringseienskappe en meganiese eienskappe het. Die hoë prys daarvan (sowat 100 000/ton) beperk egter die wye toepassing daarvan, selfs in farmaseutiese toepassings van hoër waarde soos kapsules. Die rede waarom HPMC so duur is, is eerstens omdat die grondstof sellulose wat gebruik word om HPMC voor te berei relatief duur is. Daarbenewens word twee substituentgroepe, hidroksipropylgroep en metoksigroep, gelyktydig op HPMC geënt, wat die voorbereidingsproses daarvan baie moeilik maak. Kompleks, dus HPMC-produkte is duurder.
Tweedens verminder die lae viskositeit en lae gelsterkte eienskappe van HPMC by lae temperature die verwerkbaarheid daarvan in verskeie toepassings. HPMC is 'n termiese jel, wat in 'n oplossingstoestand met baie lae viskositeit by lae temperatuur bestaan, en 'n viskose vastestofagtige gel by hoë temperatuur kan vorm, dus moet verwerkingsprosesse soos bedekking, bespuiting en doop by hoë temperatuur uitgevoer word . Andersins sal die oplossing maklik afvloei, wat lei tot die vorming van nie-eenvormige filmmateriaal, wat die kwaliteit en werkverrigting van die produk sal beïnvloed. Sulke hoë temperatuur werking verhoog die moeilikheidskoëffisiënt van werking, wat lei tot hoë produksie energieverbruik en hoë produksiekoste.
1.2.3 Hidroksipropylstysel koue gel
Stysel is 'n natuurlike polimeerverbinding wat deur fotosintese van plante in die natuurlike omgewing gesintetiseer word. Die samestellende polisakkariede word gewoonlik in die sade en knolle van plante in die vorm van korrels saam met proteïene, vesels, olies, suikers en minerale gestoor. of in die wortel [222]. Stysel is nie net die hoofbron van energie-inname vir mense nie, maar ook 'n belangrike industriële grondstof. As gevolg van sy wye bron, lae prys, groen, natuurlike en hernubare, is dit wyd gebruik in voedsel en medisyne, fermentasie, papiervervaardiging, tekstiel en petroleum industrieë [223].
1.2.3.1 Stysel en sy afgeleides
Stysel is 'n natuurlike hoë polimeer waarvan die strukturele eenheid α-D-anhidroglukose-eenheid is. Verskillende eenhede word deur glikosidiese bindings verbind, en die molekulêre formule daarvan is (C6H10O5) n. 'n Deel van die molekulêre ketting in styselkorrels word verbind deur α-1,4 glikosidiese bindings, wat lineêre amilose is; 'n ander deel van die molekulêre ketting word op hierdie basis deur α-1,6-glikosidiese bindings verbind, wat vertakte amylopektien [224] is. In styselkorrels is daar kristallyne streke waarin molekules gerangskik is in 'n ordelike rangskikking en amorfe streke waarin molekules wanordelik gerangskik is. Deelsamestelling. Daar is geen duidelike grens tussen die kristallyne streek en die amorfe streek nie, en amylopektienmolekules kan deur verskeie kristallyne streke en amorfe streke beweeg. Gebaseer op die natuurlike aard van styselsintese, verskil die polisakkariedstruktuur in stysel met plantspesies en bronterreine [225].
Alhoewel stysel een van die belangrike grondstowwe vir industriële produksie geword het as gevolg van sy wye bron en hernubare eienskappe, het inheemse stysel oor die algemeen nadele soos swak wateroplosbaarheid en filmvormende eienskappe, lae emulgeer- en geleringsvermoëns en onvoldoende stabiliteit. Om sy toepassingsreeks uit te brei, word stysel gewoonlik fisies-chemies aangepas om dit aan te pas by verskillende toepassingsvereistes [38, 114]. Daar is drie vrye hidroksielgroepe op elke glukose-strukturele eenheid in styselmolekules. Hierdie hidroksielgroepe is hoogs aktief en gee stysel eienskappe soortgelyk aan poliole, wat die moontlikheid bied vir styseldenatureringsreaksie.
Na modifikasie is sommige eienskappe van inheemse stysel tot 'n groot mate verbeter, wat die gebruiksdefekte van inheemse stysel oorkom, so gemodifiseerde stysel speel 'n deurslaggewende rol in die huidige industrie [226]. Goksideerde stysel is een van die mees gebruikte gemodifiseerde stysel met relatief volwasse tegnologie. In vergelyking met inheemse stysel, is geoksideerde stysel makliker om te gelatien. Voordele van hoë hegting. Vernietige stysel is 'n styselderivaat wat gevorm word deur die verestering van hidroksielgroepe in styselmolekules. ’n Baie lae mate van substitusie kan die eienskappe van inheemse stysel aansienlik verander. Die deursigtigheid en filmvormende eienskappe van styselpasta is uiteraard verbeter. Veretherde stysel is die veretheringsreaksie van hidroksielgroepe in styselmolekules om polistysel-eter te genereer, en die retrogradasie daarvan word verswak. Onder die sterk alkaliese toestande dat geoksideerde stysel en veresterde stysel nie gebruik kan word nie, kan die eterbinding ook relatief stabiel bly. vatbaar vir hidrolise. Suurgemodifiseerde stysel, die stysel word met suur behandel om die amilose-inhoud te verhoog, wat lei tot verbeterde retrogradasie en styselpasta. Dit is relatief deursigtig en vorm 'n soliede jel by afkoeling [114].
1.2.3.2 Hidroksipropylstyselstruktuur
Hydroxypropyl-stysel (HPS), waarvan die molekulêre struktuur in Figuur 1-4 getoon word, is 'n nie-ioniese styselether, wat voorberei word deur die eter-reaksie van propeenoksied met stysel onder alkaliese toestande [223, 227, 228], en sy Chemiese reaksievergelyking word in Figuur 1-6 getoon.
Tydens die sintese van HPS, benewens om met stysel te reageer om hidroksipropielstysel te genereer, kan propileenoksied ook reageer met die gegenereerde hidroksipropielstysel om polioksipropylsykettings te genereer. mate van substitusie. Graad van substitusie (DS) verwys na die gemiddelde aantal gesubstitueerde hidroksielgroepe per glukosielgroep. Die meeste van die glukosielgroepe van stysel bevat 3 hidroksielgroepe wat vervang kan word, dus is die maksimum DS 3. Die molêre graad van substitusie (MS) verwys na die gemiddelde massa van substituente per mol glukosielgroep [223, 229]. Die prosestoestande van die hidroksipropyleringsreaksie, die styselkorrelmorfologie en die verhouding van amilose tot amilopektien in die inheemse stysel beïnvloed almal die grootte van die MS.
1.2.3.3 Eienskappe van hidroksipropielstysel
(1) Koue gelering van HPS
Vir die warm HPS-styselpasta, veral die stelsel met 'n hoë amilose-inhoud, tydens die verkoelingsproses, verstrengel die amilose molekulêre kettings in die styselpasta met mekaar om 'n driedimensionele netwerkstruktuur te vorm, en toon duidelike vastestofagtige gedrag. Dit word 'n elastomeer, vorm 'n gel en kan terugkeer na 'n oplossingstoestand na herverhitting, dit wil sê, dit het koue gel -eienskappe, en hierdie gel -verskynsel het omkeerbare eienskappe [228].
Die gegelatineerde amilose word voortdurend opgerol om 'n koaksiale enkelhelikale struktuur te vorm. Die buitekant van hierdie enkele heliese strukture is 'n hidrofiele groep, en die binnekant is 'n hidrofobiese holte. By hoë temperatuur bestaan HPS in waterige oplossing as willekeurige spoele waaruit sommige enkele heliese segmente uitstrek. Wanneer die temperatuur verlaag word, word die waterstofbindings tussen HPS en water gebreek, die strukturele water gaan verlore, en die waterstofbindings tussen molekulêre kettings word voortdurend gevorm, wat uiteindelik 'n driedimensionele netwerkgelstruktuur vorm. Die vulfase in die jelnetwerk van stysel is die oorblywende styselkorrels of -fragmente na gelatienisering, en die vervlegting van sommige amilopektien dra ook by tot die vorming van jel [230-232].
(2) Hidrofilisiteit van HPS
Die bekendstelling van hidrofiliese hidroksielgroepe verswak die sterkte van waterstofbindings tussen styselmolekules, bevorder die beweging van styselmolekules of -segmente, en verlaag die smelttemperatuur van styselmikrokristalle; die struktuur van styselkorrels word verander, en die oppervlak van styselkorrels is grof Soos die temperatuur toeneem, verskyn sommige krake of gate, sodat watermolekules maklik die binnekant van die styselkorrels kan binnedring, wat die stysel makliker maak om te swel en gelatineer, dus neem die gelatieniseringstemperatuur van die stysel af. Soos die graad van substitusie toeneem, daal die gelatieniseringstemperatuur van hidroksipropielstysel, en uiteindelik kan dit in koue water swel. Na hidroksipropylering is die vloeibaarheid, lae temperatuurstabiliteit, deursigtigheid, oplosbaarheid en filmvormende eienskappe van styselpasta verbeter [233-235].
(3) Stabiliteit van HPS
HPS is 'n nie-ioniese styselether met 'n hoë stabiliteit. Tydens chemiese reaksies soos hidrolise, oksidasie en kruisbinding sal die eterbinding nie gebreek word nie en sal die substituente nie afval nie. Daarom word die eienskappe van HPS relatief minder deur elektroliete en pH beïnvloed, wat verseker dat dit in 'n wye reeks suur-basis pH [236-238] gebruik kan word.
1.2.3.4 Toepassing van HPS op die gebied van voedsel en medisyne
HPS is nie-giftig en smaakloos, met goeie verteringsprestasie en relatief lae hidrolisaatviskositeit. Dit word erken as 'n veilige eetbare gemodifiseerde stysel by die huis en in die buiteland. Reeds in die 1950's het die Verenigde State hidroksipropylstysel goedgekeur vir direkte gebruik in voedsel [223, 229, 238]. HPS is 'n gemodifiseerde stysel wat wyd in die voedselveld gebruik word, hoofsaaklik gebruik as 'n verdikkingsmiddel, suspendeermiddel en stabiliseerder.
Dit kan gebruik word in gemaklike kosse en bevrore kosse soos drank, ys en konfyt; Dit kan gedeeltelik hoë pryse eetbare tandvleis soos gelatien vervang; dit kan in eetbare films gemaak word en as voedselbedekkings en -verpakking gebruik word [229, 236].
HPS word gereeld op die gebied van medisyne gebruik as vullers, bindmiddels vir medisinale gewasse, disintegrante vir tablette, materiale vir farmaseutiese sagte en harde kapsules, dwelmbedekkings, anti-kondenserende middels vir kunsmatige rooibloedselle en plasma-verdikkers, ens. [239] .
1.3 Polimeersamestelling
Polimeermateriale word wyd gebruik in alle aspekte van die lewe en is onontbeerlike en belangrike materiale. Die voortdurende ontwikkeling van wetenskap en tegnologie maak mense se vereistes meer en meer uiteenlopend, en dit is oor die algemeen moeilik vir enkelkomponent-polimeermateriale om aan die uiteenlopende toepassingsvereistes van mense te voldoen. Die kombinasie van twee of meer polimere is die mees ekonomiese en doeltreffende metode om polimeermateriaal te verkry met 'n lae prys, uitstekende werkverrigting, gerieflike verwerking en wye toepassing, wat die aandag van baie navorsers getrek het en al hoe meer aandag gegee is [240-242] .
1.3.1 Doel en metode van polimeersamestelling
Die hoofdoel van polimeersamestelling: (l) Om die omvattende eienskappe van materiale te optimaliseer. Verskillende polimere word saamgestel, sodat die finale verbinding die uitstekende eienskappe van 'n enkele makromolekule behou, uit mekaar se sterk punte leer en die swakhede daarvan aanvul en die omvattende eienskappe van polimeermateriaal optimaliseer. (2) Verminder materiaalkoste. Sommige polimeermateriale het uitstekende eienskappe, maar dit is duur. Daarom kan hulle saamgestel word met ander goedkoop polimere om koste te verminder sonder om die gebruik te beïnvloed. (3) Verbeter materiaalverwerkingseienskappe. Sommige materiale het uitstekende eienskappe, maar is moeilik om te verwerk, en geskikte ander polimere kan bygevoeg word om hul verwerkingseienskappe te verbeter. (4) Om 'n sekere eienskap van die materiaal te versterk. Om die werkverrigting van die materiaal in 'n spesifieke aspek te verbeter, word 'n ander polimeer gebruik om dit te verander. (5) Ontwikkel nuwe funksies van materiale.
Algemene polimeer -saamgestelde metodes: (l) Smelt -samestelling. Onder die skeeraksie van die samestellingstoerusting word verskillende polimere verhit tot bo die viskose vloeitemperatuur vir samestelling, en dan afgekoel en gegranuleer na samestelling. (2) Hersamestelling van oplossing. Die twee komponente word geroer en gemeng deur 'n algemene oplosmiddel te gebruik, of die opgeloste verskillende polimeeroplossings word eweredig geroer, en dan word die oplosmiddel verwyder om 'n polimeerverbinding te verkry. (3) Emulsiesamestelling. Nadat verskillende polimeeremulsies van dieselfde emulgatortipe geroer en gemeng is, word 'n stollingsmiddel bygevoeg om die polimeer saam te presipiteer om 'n polimeerverbinding te verkry. (4) Kopolymerisasie en samestelling. Insluitend entkopolimerisasie, blokkopolimerisasie en reaktiewe kopolimerisasie, gaan die samestellingsproses gepaard met chemiese reaksie. (5) Interpenetrerende netwerk [10].
1.3.2 Samestelling van natuurlike polisakkariede
Natuurlike polisakkariede is 'n algemene klas polimeermateriaal in die natuur, wat gewoonlik chemies gemodifiseer is en 'n verskeidenheid uitstekende eienskappe vertoon. Enkel polisakkariedmateriaal het egter dikwels sekere prestasiebeperkings, dus word verskillende polisakkariede dikwels saamgestel om die doel te bereik om die prestasievoordele van elke komponent aan te vul en die omvang van die toepassing uit te brei. So vroeg as die 1980's het navorsing oor die samestelling van verskillende natuurlike polisakkariede aansienlik toegeneem [243]. Die navorsing oor die natuurlike polisakkaried-verbindingsisteem by die huis en in die buiteland fokus meestal op die saamgestelde stelsel van curdlan en nie-curdlan en die saamgestelde sisteem van twee soorte nie-curdlan-polisakkariede.
1.3.2.1 Klassifikasie van natuurlike polisakkaried hidrogels
Natuurlike polisakkariede kan verdeel word in curdlan en nie-curdlan volgens hul vermoë om gels te vorm. Sommige polisakkariede kan gels op sigself vorm, daarom word hulle curdlan genoem, soos karrageen, ens.; ander het self geen geleringseienskappe nie, en word nie-wrongel-polisakkariede genoem, soos xantangom.
Hidrogels kan verkry word deur natuurlike curdlan in 'n waterige oplossing op te los. Gebaseer op die termomkeerbaarheid van die resulterende gel en die temperatuurafhanklikheid van sy modulus, kan dit onderverdeel word in die volgende vier verskillende tipes [244]:
(1) Kryogel, polisakkariedoplossing kan slegs gel by lae temperatuur verkry, soos karrageen.
(2) Termies -geïnduseerde gel, polisakkariedoplossing kan slegs gel by hoë temperatuur verkry, soos glukomannan.
(3) Die polisakkariedoplossing kan nie net gel by laer temperatuur verkry nie, maar ook gel by hoër temperatuur verkry, maar 'n oplossingstoestand by intermediêre temperatuur bied.
(4) Die oplossing kan slegs gel by 'n sekere temperatuur in die middel verkry. Verskillende natuurlike curdlan het sy eie kritieke (minimum) konsentrasie, waarbo jel verkry kan word. Die kritieke konsentrasie van die jel hou verband met die aaneenlopende lengte van die polisakkaried molekulêre ketting; die sterkte van die gel word grootliks beïnvloed deur die konsentrasie en molekulêre gewig van die oplossing, en oor die algemeen neem die sterkte van die gel toe namate die konsentrasie toeneem [245].
1.3.2.2 Saamgestelde stelsel van curdlan en nie-curdlan
Die samestelling van nie-curdlan met curdlan verbeter oor die algemeen die gelsterkte van polisakkariede [246]. Die samestelling van Konjac Gum en Carrageenan verhoog die stabiliteit en gel -elastisiteit van die saamgestelde gelnetwerkstruktuur, en verbeter die gelsterkte daarvan aansienlik. Wei Yu et al. saamgestelde carrageenan en konjac gom, en die gelstruktuur bespreek na samestelling. Die studie het bevind dat 'n sinergistiese effek na die samestelling van Carrageenan en Konjac -gom geproduseer is, en 'n netwerkstruktuur wat deur Carrageenan oorheers is, is gevorm, konjac -tandvleis daarin verspreid is, en sy gelnetwerk is digter as dié van Pure Carrageenan [247]. Kohyama et al. het die saamgestelde sisteem van karrageen/konjakgom bestudeer, en die resultate het getoon dat met die voortdurende toename in die molekulêre gewig van konjakgom, die breukstres van die saamgestelde gel aanhou toeneem het; Konjac -tandvleis met verskillende molekulêre gewigte het soortgelyke gelvorming getoon. temperatuur. In hierdie saamgestelde stelsel word die vorming van die gelnetwerk deur Carrageenan onderneem, en die interaksie tussen die twee Curdlan-molekules lei tot die vorming van swak verknopte streke [248]. Nishinari et al. Die Gellan Gum/Konjac -gom -verbindingstelsel bestudeer, en die resultate het getoon dat die effek van monovalente katione op die saamgestelde gel meer uitgesproke was. Dit kan die stelselmodulus en gelvormingstemperatuur verhoog. Divalente katione kan die vorming van saamgestelde gels tot 'n sekere mate bevorder, maar oormatige hoeveelhede sal faseskeiding veroorsaak en die modulus van die stelsel verminder [246]. Breneer et al. bestudeer die samestelling van carrageenan, sprinkaanboontjiesgom en konjac -tandvleis, en vind dat carrageenan, sprinkaanboontjie en konjac gom sinergistiese effekte kan lewer, en die optimale verhouding is Locust Bean Gum/Carrageen 1: 5.5, Konjac Gum/Carrageenan 1: 7 , en wanneer die drie saamgestig is, is die sinergistiese effek dieselfde as dié van carrageenan/konjac gom, wat daarop dui dat daar geen spesiale samestelling van die drie is nie. interaksie [249].
1.3.2.2 Twee nie-curdlan saamgestelde sisteme
Twee natuurlike polisakkariede wat nie gel-eienskappe het nie, kan gel-eienskappe deur samestelling vertoon, wat tot gelprodukte lei [250]. Die kombinasie van sprinkaanboontjie -tandvleis met Xanthan -tandvleis lewer 'n sinergistiese effek wat die vorming van nuwe gels veroorsaak [251]. ’n Nuwe jelproduk kan ook verkry word deur xantangom by konjac-glukomannan te voeg vir samestelling [252]. Wei Yanxia et al. het die reologiese eienskappe van die kompleks van sprinkaanboontjiegom en xantaangom bestudeer. Die resultate toon dat die verbinding van sprinkaanboontjiegom en xantangom 'n sinergistiese effek produseer. Wanneer die saamgestelde volumeverhouding 4:6 is, is die sterkste sinergistiese effek [253]. Fitzsimons et al. saamgestelde konjac glucomannan met xantangom by kamertemperatuur en onder verhitting. Die resultate het getoon dat alle verbindings gel eienskappe vertoon, wat die sinergistiese effek tussen die twee weerspieël. Die samestellingstemperatuur en die strukturele toestand van xantangom het nie die interaksie tussen die twee beïnvloed nie [254]. Guo Shoujun en ander het die oorspronklike mengsel van varkontlasting boontjiegom en xantangom bestudeer, en die resultate het getoon dat varkontlasting boontjiegom en xantangom 'n sterk sinergistiese effek het. Die optimale samestellingsverhouding van vark ontlasting boontjiegom en xantangom saamgestelde gom is 6/4 (w/w). Dit is 102 keer dié van die enkele oplossing van sojaboongom, en die jel word gevorm wanneer die konsentrasie van die saamgestelde gom 0,4% bereik. Die saamgestelde gom het 'n hoë viskositeit, goeie stabiliteit en reologiese eienskappe, en is 'n uitstekende voedsel-gom [255].
1.3.3 Verenigbaarheid van polimeersamestellings
Verenigbaarheid, vanuit 'n termodinamiese oogpunt, verwys na die bereiking van molekulêre vlak verenigbaarheid, ook bekend as wedersydse oplosbaarheid. Volgens die Flory-Huggins-modelteorie voldoen die vrye energieverandering van die polimeerverbindingsisteem tydens die samestellingsproses aan die Gibbs-vrye energieformule:
△���=△���—T△S (1-1)
Onder hulle, △���is die komplekse vrye energie, △���is die komplekse hitte, is die komplekse entropie; is die absolute temperatuur; die komplekse stelsel is slegs 'n versoenbare stelsel wanneer die vrye energie verander △���tydens die komplekse proses [256].
Die konsep van mengbaarheid spruit uit die feit dat baie min stelsels termodinamiese verenigbaarheid kan bereik. Mengbaarheid verwys na die vermoë van verskillende komponente om homogene komplekse te vorm, en die algemeen gebruikte maatstaf is dat die komplekse 'n enkele glasoorgangspunt vertoon.
Anders as termodinamiese verenigbaarheid, verwys veralgemeende verenigbaarheid na die vermoë van elke komponent in die saamgestelde sisteem om mekaar te akkommodeer, wat vanuit 'n praktiese oogpunt voorgestel word [257].
Op grond van veralgemeende verenigbaarheid, kan polimeerverbindingstelsels verdeel word in volledig versoenbare, gedeeltelik versoenbare en heeltemal onversoenbare stelsels. 'n Ten volle versoenbare sisteem beteken dat die verbinding termodinamies mengbaar is op molekulêre vlak; 'n gedeeltelik versoenbare stelsel beteken dat die verbinding versoenbaar is binne 'n sekere temperatuur of samestellingsbestek; 'N Volledige onversoenbare stelsel beteken dat die verbinding molekulêre vlak-mengbaarheid is, kan nie by enige temperatuur of samestelling bereik word nie.
As gevolg van sekere strukturele verskille en konformasionele entropie tussen verskillende polimere, is die meeste polimeerkompleksstelsels gedeeltelik versoenbaar of onversoenbaar [11, 12]. Afhangende van die faseskeiding van die saamgestelde sisteem en die vlak van vermenging, sal die verenigbaarheid van die gedeeltelik versoenbare sisteem ook baie verskil [11]. Die makroskopiese eienskappe van polimeersamestellings is nou verwant aan hul interne mikroskopiese morfologie en die fisiese en chemiese eienskappe van elke komponent. 240], dus is dit van groot belang om die mikroskopiese morfologie en verenigbaarheid van die saamgestelde sisteem te bestudeer.
Navorsings- en karakteriseringsmetodes vir die verenigbaarheid van binêre verbindings:
(1) Glasoorgangstemperatuur t���vergelykingsmetode. Vergelyk die T���van die verbinding met die T���van sy komponente, indien slegs een T���in die samestelling voorkom, is die saamgestelde sisteem 'n versoenbare sisteem; as daar twee T is���, en die twee T���posisies van die verbinding is in die twee groepe Die middel van die punte T���Dui aan dat die verbindingstelsel 'n gedeeltelik versoenbare stelsel is; As daar twee T is���, en hulle is geleë op die posisies van die twee komponente t���, dui dit aan dat die saamgestelde sisteem 'n onversoenbare sisteem is.
T���Die toetsinstrumente wat dikwels in die vergelykingsmetode gebruik word, is dinamiese termomeganiese ontleder (DMA) en differensiële skanderingkalorimeter (DSC). Hierdie metode kan vinnig die verenigbaarheid van die saamgestelde stelsel beoordeel, maar as die T���van die twee komponente is soortgelyk, 'n enkele T���sal ook na samestelling verskyn, so hierdie metode het sekere tekortkominge [10].
(2) Morfologiese waarnemingsmetode. First, observe the macroscopic morphology of the compound. As die verbinding voor die hand liggende faseskeiding het, kan dit voorlopig beoordeel word dat die saamgestelde stelsel 'n onversoenbare stelsel is. Tweedens word die mikroskopiese morfologie en fasestruktuur van die verbinding deur mikroskoop waargeneem. Die twee komponente wat heeltemal versoenbaar is, vorm 'n homogene toestand. Daarom kan die verbinding met 'n goeie verenigbaarheid eenvormige fase verspreiding en klein verspreide fase deeltjiegrootte waarneem. en vaag koppelvlak.
The test instruments often used in the topography observation method are optical microscope and scanning electron microscope (SEM). Die topografie -waarnemingsmetode kan gebruik word as 'n hulpmetode in kombinasie met ander karakteriseringsmetodes。
(3) Deursigtigheidsmetode. In 'n gedeeltelik versoenbare saamgestelde stelsel kan die twee komponente binne 'n sekere temperatuur- en samestellingsreeks versoenbaar wees, en faseskeiding sal buite hierdie reeks voorkom. In die proses van die transformasie van die saamgestelde stelsel van 'n homogene stelsel na 'n tweefase-stelsel, sal die ligoordrag daarvan verander, sodat die verenigbaarheid daarvan bestudeer kan word deur die deursigtigheid van die verbinding te bestudeer.
Hierdie metode kan slegs as 'n hulpmetode gebruik word, want wanneer die brekingsindekse van die twee polimere dieselfde is, is die verbinding wat verkry word deur die twee onversoenbare polimere saam te stel ook deursigtig.
(4) Reologiese metode. In hierdie metode word die skielike verandering van die viskoelastiese parameters van die verbinding gebruik as die teken van faseskeiding, byvoorbeeld, die skielike verandering van die viskositeit-temperatuurkurwe word gebruik om die faseskeiding te merk, en die skielike verandering van die skynbare Skeerspanningskurwe word gebruik as die teken van faseskeiding. Die samestellingstelsel sonder faseskeiding na samestelling het goeie verenigbaarheid, en dié met faseskeiding is onversoenbare of gedeeltelik versoenbare stelsel [258].
(5) Han se kurwe metode. Han se kurwe is lg���'(���) lg G”, as die Han se kurwe van die saamgestelde stelsel geen temperatuurafhanklikheid het nie, en die Han se kurwe by verskillende temperature 'n hoofkurwe vorm, is die saamgestelde stelsel versoenbaar; as die saamgestelde sisteem versoenbaar is Die Han se kurwe is temperatuurafhanklik. As die Han se kurwe by verskillende temperature van mekaar geskei is en nie 'n hoofkurwe kan vorm nie, is die saamgestelde stelsel onversoenbaar of gedeeltelik versoenbaar. Therefore, the compatibility of the compound system can be judged according to the separation of Han's curve.
(6) Oplossingsviskositeitsmetode. Hierdie metode gebruik die verandering van oplossingsviskositeit om die verenigbaarheid van die saamgestelde sisteem te karakteriseer. Onder verskillende oplossingskonsentrasies word die viskositeit van die verbinding teen die samestelling geplot. As dit 'n lineêre verwantskap is, beteken dit dat die saamgestelde sisteem heeltemal versoenbaar is; as dit 'n nie-lineêre verwantskap is, beteken dit dat die saamgestelde sisteem gedeeltelik versoenbaar is; as dit 'n S-vormige kromme is, dan wys dit dat die saamgestelde sisteem heeltemal onversoenbaar is [10].
(7) Infrarooi spektroskopie. Nadat die twee polimere saamgestel is, as die verenigbaarheid goed is, sal daar interaksies soos waterstofbindings wees, en die bandposisies van die kenmerkende groepe op die infrarooi spektrum van elke groep op die polimeerketting sal verskuif. Die afwyking van die kenmerkende groepbande van die kompleks en elke komponent kan die verenigbaarheid van die komplekse stelsel beoordeel.
Daarbenewens kan die verenigbaarheid van die komplekse ook bestudeer word deur termogravimetriese analiseerders, X-straaldiffraksie, kleinhoek X-straalverstrooiing, ligverstrooiing, neutronelektronverstrooiing, kernmagnetiese resonansie en ultrasoniese tegnieke [10].
1.3.4 Navorsingsvordering van hidroksipropielmetielsellulose/hidroksipropielstyselsamestelling
1.3.4.1 Samestelling van hidroksipropylmetielsellulose en ander stowwe
Verbindings van HPMC en ander stowwe word hoofsaaklik gebruik in dwelmbeheerde vrystellingstelsels en eetbare of afbreekbare filmverpakkingsmateriaal. In die toepassing van geneesmiddelbeheerde vrystelling sluit die polimere wat dikwels met HPMC saamgestel word sintetiese polimere in soos polivinielalkohol (PVA), melksuur-glikolsuurkopolimeer (PLGA) en polikaprolaktoon (PCL), sowel as proteïene, Natuurlike polimere soos bv. polisakkariede. Abdel-Zaher et al. het die strukturele samestelling, termiese stabiliteit en hul verband met prestasie van HPMC/PVA-komposiete bestudeer, en die resultate het getoon dat daar 'n mate van mengbaarheid in die teenwoordigheid van die twee polimere is [259]. Zabihi et al. gebruik HPMC/PLGA-kompleks om mikrokapsules voor te berei vir gekontroleerde en volgehoue vrystelling van insulien, wat volgehoue vrystelling in die maag en ingewande kan bereik [260]. Javed et al. compounded hydrophilic HPMC and hydrophobic PCL and used HPMC/PCL complexes as microcapsule materials for drug controlled and sustained release, which could be released in different parts of the human body by adjusting the compounding ratio [261]. Ding et al. bestudeer die reologiese eienskappe soos viskositeit, dinamiese viskoelastisiteit, kruipherstel en tiksotropie van HPMC/kollageenkomplekse wat in die veld van beheerde geneesmiddelvrystelling gebruik word, wat teoretiese leiding vir industriële toepassings verskaf het [262]. Arthanari, Cai en Rai et al. [263-265] Die komplekse van HPMC en polisakkariede soos chitosan, xantangom en natriumalginaat is toegedien in die proses van entstof en geneesmiddel volgehoue vrystelling, en die resultate het 'n beheerbare geneesmiddelvrystelling effek getoon [263-265].
In die ontwikkeling van eetbare of afbreekbare filmverpakkingsmateriaal is die polimere wat dikwels met HPMC saamgestel word hoofsaaklik natuurlike polimere soos lipiede, proteïene en polisakkariede. Karaca, Fagundes en Contreras-Oliva et al. het eetbare saamgestelde membrane met HPMC/lipiedkomplekse voorberei en dit gebruik in die preservering van onderskeidelik pruime, kersietamaties en sitrus. Die resultate het getoon dat HPMC/lipied komplekse membrane goeie die antibakteriese effek van varshou gehad het [266-268]. Shetty, Rubilar en Ding et al. bestudeer die meganiese eienskappe, termiese stabiliteit, mikrostruktuur en interaksies tussen komponente van eetbare saamgestelde films wat onderskeidelik van HPMC, syproteïen, weiproteïenisolaat en kollageen voorberei is [269-271]. Esteeghlal et al. geformuleer HPMC met gelatien om eetbare films voor te berei vir gebruik in bio-gebaseerde verpakkingsmateriaal [111]. Priya, Kondaveeti, Sakata en Ortega-Toro et al. Berei HPMC/Chitosan HPMC/Xyloglucan, HPMC/Ethyl Cellulose en HPMC/Starch Edebare saamgestelde films, en bestudeer hul termiese stabiliteit, meganiese eienskappe, mikrostruktuur en antibakteriese eienskappe [139, 272-274]. Die HPMC/PLA-verbinding kan ook as 'n verpakkingsmateriaal vir voedselkommoditeite gebruik word, gewoonlik deur ekstrusie [275].
In die ontwikkeling van eetbare of afbreekbare filmverpakkingsmateriaal is die polimere wat dikwels met HPMC saamgestel word hoofsaaklik natuurlike polimere soos lipiede, proteïene en polisakkariede. Karaca, Fagundes en Contreras-Oliva et al. het eetbare saamgestelde membrane met HPMC/lipiedkomplekse voorberei en dit gebruik in die preservering van onderskeidelik pruime, kersietamaties en sitrus. Die resultate het getoon dat HPMC/lipied komplekse membrane goeie die antibakteriese effek van varshou gehad het [266-268]. Shetty, Rubilar en Ding et al. bestudeer die meganiese eienskappe, termiese stabiliteit, mikrostruktuur en interaksies tussen komponente van eetbare saamgestelde films wat onderskeidelik van HPMC, syproteïen, weiproteïenisolaat en kollageen voorberei is [269-271]. Esteeghlal et al. geformuleer HPMC met gelatien om eetbare films voor te berei vir gebruik in bio-gebaseerde verpakkingsmateriaal [111]. Priya, Kondaveeti, Sakata en Ortega-Toro et al. Berei HPMC/Chitosan HPMC/Xyloglucan, HPMC/Ethyl Cellulose en HPMC/Starch Edebare saamgestelde films, en bestudeer hul termiese stabiliteit, meganiese eienskappe, mikrostruktuur en antibakteriese eienskappe [139, 272-274]. Die HPMC/PLA-verbinding kan ook as 'n verpakkingsmateriaal vir voedselkommoditeite gebruik word, gewoonlik deur ekstrusie [275].
1.3.4.2 Samestelling van stysel en ander stowwe
Die navorsing oor die samestelling van stysel en ander stowwe het aanvanklik gefokus op verskeie hidrofobiese alifatiese poliësterstowwe, insluitend polimelksuur (PLA), polikaprolaktoon (PCL), polibuteenbarnsteensuur (PBSA), ens. 276]. Muller et al. het die struktuur en eienskappe van stysel/PLA-komposiete en die interaksie tussen die twee bestudeer, en die resultate het getoon dat die interaksie tussen die twee swak was en die meganiese eienskappe van die komposiete swak [277]. Correa, Komur en Diaz-Gomez et al. bestudeer die meganiese eienskappe, reologiese eienskappe, gel eienskappe en verenigbaarheid van die twee komponente van stysel/PCL komplekse, wat toegepas is op die ontwikkeling van bioafbreekbare materiale, biomediese materiale en Weefselingenieurswese-steiermateriale [278-280]. Ohkika et al. het gevind dat die mengsel van koringstert en PBSA baie belowend is. Wanneer die styselinhoud 5-30% is, kan die verhoging van die inhoud van styselkorrels die modulus verhoog en die trekspanning en verlenging by breek verminder [281,282]. Hidrofobe alifatiese poliëster is termodinamies onversoenbaar met hidrofiliese stysel, en verskeie versoenbaarheidsmiddels en bymiddels word gewoonlik bygevoeg om die fase-koppelvlak tussen stysel en poliëster te verbeter. Szadkowska, Ferri, en Li et al. het die effekte van silanol-gebaseerde weekmakers, maleïenanhidried lynsaadolie en gefunksionaliseerde plantolie-derivate op onderskeidelik die struktuur en eienskappe van stysel/PLA-komplekse bestudeer [283-285]. Ortega-Toro, Yu et al. het sitroensuur en difenielmetaan diisocyanaat gebruik om onderskeidelik stysel/PCL-verbinding en stysel/PBSA-verbinding versoenbaar te maak om materiaaleienskappe en stabiliteit te verbeter [286, 287].
In onlangse jare is meer en meer navorsing gedoen oor die samestelling van stysel met natuurlike polimere soos proteïene, polisakkariede en lipiede. Teklehaimanot, Sahin-Nadeen en Zhang et al bestudeer die fisika-chemiese eienskappe van stysel/zein, stysel/wei-proteïen en stysel-/gelatienkomplekse, en die resultate het almal goeie resultate behaal, wat op voedselbiomateriale en kapsules toegepas kan word [52, 288, 289]. Lozanno-Navarro, Talon en Ren et al. het onderskeidelik die ligoordrag, meganiese eienskappe, antibakteriese eienskappe en chitosankonsentrasie van stysel/chitosan saamgestelde films bestudeer en natuurlike ekstrakte, tee polifenole en ander natuurlike antibakteriese middels bygevoeg om die antibakteriese effek van die saamgestelde film te verbeter. Die navorsingsresultate toon dat die stysel/chitosan saamgestelde film groot potensiaal het in die aktiewe verpakking van voedsel en medisyne [290-292]. Kaushik, Ghanbarzadeh, Arvanitoyannis en Zhang et al. het die eienskappe van stysel/sellulose nanokristalle, stysel/karboksimetielsellulose, stysel/metielsellulose, en stysel/hidroksipropylmetielsellulose saamgestelde films onderskeidelik bestudeer, en die hooftoepassings in eetbare/bioafbreekbare verpakkingsmateriaal [293-295]. Dafe, Jumaidin en Lascombes et al. bestudeer stysel/voedselgomverbindings soos stysel/pektien, stysel/agar en stysel/karrageen, hoofsaaklik gebruik in die veld van voedsel- en voedselverpakking [296-298]. Die fisies-chemiese eienskappe van tapioka-stysel/mielie-olie, stysel/lipied komplekse is bestudeer deur Perez, De et al., hoofsaaklik om die produksieproses van geëxtrudeerde voedsel te lei [299, 300].
1.3.4.3 Samestelling van hidroksipropielmetielsellulose en stysel
At present, there are not many studies on the compound system of HPMC and starch at home and abroad, and most of them are adding a small amount of HPMC into the starch matrix to improve the aging phenomenon of starch. Jimenez et al. HPMC gebruik om die veroudering van inheemse stysel te verminder om die deurlaatbaarheid van styselmembrane te verbeter. Die resultate het getoon dat die byvoeging van HPMC die veroudering van stysel verminder en die buigsaamheid van die saamgestelde membraan verhoog. Die suurstofpermeabiliteit van die saamgestelde membraan is aansienlik verhoog, maar die waterdigte werkverrigting het nie. Hoeveel het verander [301]. Villacres, Basch et al. saamgestelde HPMC en tapioka stysel om HPMC/stysel saamgestelde film verpakkingsmateriaal voor te berei, en die plastiseringseffek van gliserien op die saamgestelde film en die effekte van kaliumsorbaat en nisien op die antibakteriese eienskappe van die saamgestelde film bestudeer. Die resultate Dit toon dat met die toename van HPMC-inhoud, die elastiese modulus en treksterkte van die saamgestelde film verhoog word, die verlenging by breek verminder word, en die waterdamppermeabiliteit het min effek; kaliumsorbaat en nisien kan albei die saamgestelde film verbeter. Die antibakteriese effek van twee antibakteriese middels is beter wanneer dit saam gebruik word [112, 302]. Ortega-Toro et al. bestudeer die eienskappe van HPMC/stysel-warmgeperste saamgestelde membrane en bestudeer die effek van sitroensuur op die eienskappe van saamgestelde membrane. Die resultate het getoon dat HPMC in die stysel aaneenlopende fase versprei is, en beide sitroensuur en HPMC het 'n effek op die veroudering van stysel gehad. tot 'n sekere mate van inhibisie [139]. Ayorinde et al. Gebruikte HPMC/Starch Composite Film vir die deklaag van orale amlodipien, en die resultate het getoon dat die disintegrasietyd en vrystellingstempo van die saamgestelde film baie goed was [303].
Zhao Ming et al. het die effek van stysel op die waterretensietempo van HPMC-films bestudeer, en die resultate het getoon dat stysel en HPMC 'n sekere sinergistiese effek gehad het, wat gelei het tot 'n algehele toename in waterretensietempo [304]. Zhang et al. het die film-eienskappe van die HPMC/HPS-verbinding en die reologiese eienskappe van die oplossing bestudeer. Die resultate toon dat die HPMC/HPS -verbindingstelsel 'n sekere verenigbaarheid het, die saamgestelde membraanprestasie goed is, en die reologiese eienskappe van HPS tot HPMC het 'n goeie balansering van [305, 306]. Daar is min studies oor die HPMC/styselverbindingsisteem met 'n hoë HPMC-inhoud, en die meeste daarvan is in die vlak werkverrigtingnavorsing, en die teoretiese navorsing oor die saamgestelde sisteem ontbreek relatief, veral die jel van HPMC/HPS koue-hitte omgekeerde -fase saamgestelde gel. Meganistiese studies is steeds in 'n leë toestand.
1.4 Reologie van polimeerkomplekse
In die proses van verwerking van polimeermateriale sal vloei en vervorming onvermydelik voorkom, en reologie is die wetenskap wat die vloei- en vervormingswette van materiale bestudeer [307]. Vloei is 'n eienskap van vloeibare materiale, terwyl vervorming 'n eienskap van vaste (kristallyne) materiale is. 'n Algemene vergelyking van vloeistofvloei en vastestofvervorming is soos volg:
In praktiese industriële toepassings van polimeermateriale bepaal hul viskositeit en viskoelastisiteit hul verwerkingsprestasie. In die proses van verwerking en giet, met die verandering van skuiftempo, kan die viskositeit van polimeermateriale 'n groot grootte van verskeie ordes van grootte hê. Verander [308]. Reologiese eienskappe soos viskositeit en skuifverdunning beïnvloed die beheer van pomp, perfusie, dispersie en bespuiting direk tydens die verwerking van polimeermateriale, en is die belangrikste eienskappe van polimeermateriale.
1.4.1 Viskoelastisiteit van polimere
Onder die eksterne krag kan die polimeervloeistof nie net vloei nie, maar ook vervorming toon, met 'n soort 'visco-elastisiteit' -prestasie, en die wese daarvan is die naasbestaan van 'soliede-vloeistof-tweefase' [309]. Hierdie visco -elastisiteit is egter nie lineêre viskoelastisiteit by klein vervormings nie, maar nie -lineêre viskoelastisiteit waar die materiaal groot vervormings en langdurige spanning vertoon [310].
Die natuurlike polisakkaried -waterige oplossing word ook hidrosol genoem. In die verdunde oplossing is die polisakkariedmakromolekules in die vorm van spoele wat van mekaar geskei is. Wanneer die konsentrasie tot 'n sekere waarde toeneem, penetreer die makromolekulêre spoele en oorvleuel mekaar. Die waarde word die kritieke konsentrasie genoem [311]. Onder die kritieke konsentrasie is die viskositeit van die oplossing relatief laag, en dit word nie deur die skuiftempo beïnvloed nie, wat Newtonse vloeistofgedrag toon; wanneer die kritieke konsentrasie bereik word, begin die makromolekules wat oorspronklik in isolasie beweeg met mekaar verstrengel, en die oplossingsviskositeit neem aansienlik toe. verhoog [312]; terwyl wanneer die konsentrasie die kritieke konsentrasie oorskry, skuifverdunning waargeneem word en die oplossing vertoon nie-Newtoniaanse vloeistofgedrag [245].
Sommige hidrosole kan gels vorm onder sekere toestande, en hul viskoelastiese eienskappe word gewoonlik gekenmerk deur bergingsmodulus G', verliesmodulus G” en hul frekwensie-afhanklikheid. Die bergingsmodulus stem ooreen met die elastisiteit van die stelsel, terwyl Die verliesmodulus ooreenstem met die viskositeit van die stelsel [311]. In verdunde oplossings is daar geen verstrengeling tussen molekules nie, so oor 'n wye reeks frekwensies is G′ baie kleiner as G″, en het sterk frekwensie-afhanklikheid getoon. Aangesien G′ en G″ onderskeidelik eweredig is aan die frekwensie ω en sy kwadratiese, wanneer die frekwensie hoër is, G′ > G″. Wanneer die konsentrasie hoër is as die kritieke konsentrasie, het G′ en G″ steeds frekwensie-afhanklikheid. Wanneer die frekwensie laer is, G′ < G″, en die frekwensie geleidelik toeneem, sal die twee kruis, en omkeer na G′ > in die hoëfrekwensiegebied G”.
Die kritieke punt waar 'n natuurlike polisakkaried hidrosol in 'n jel omskep word, word die gelpunt genoem. Daar is baie definisies van gelpunt, en die mees gebruikte is die definisie van dinamiese visco -elastisiteit in reologie. Wanneer die bergingsmodulus G′ van die stelsel gelyk is aan die verliesmodulus G″, is dit die gelpunt, en G′ > G″ Gelvorming [312, 313].
Sommige natuurlike polisakkariedmolekules vorm swak assosiasies, en hul gelstruktuur word maklik vernietig, en G' is effens groter as G”, wat 'n laer frekwensie-afhanklikheid toon; terwyl sommige natuurlike polisakkariedmolekules stabiele kruisbindingstreke kan vorm, wat die gelstruktuur sterker is, G′ is baie groter as G″, en het geen frekwensie-afhanklikheid nie [311].
1.4.2 Reologiese gedrag van polimeerkomplekse
Vir 'n volledig versoenbare polimeerverbindingsisteem is die verbinding 'n homogene stelsel, en sy viskoelastisiteit is oor die algemeen die som van die eienskappe van 'n enkele polimeer, en sy viskoelastisiteit kan beskryf word deur eenvoudige empiriese reëls [314]. Die praktyk het bewys dat die homogene stelsel nie bevorderlik is vir die verbetering van sy meganiese eienskappe nie. Inteendeel, sommige komplekse stelsels met fasegeskeide strukture het uitstekende werkverrigting [315].
Die verenigbaarheid van 'n gedeeltelik versoenbare saamgestelde stelsel sal beïnvloed word deur faktore soos stelselverbindingsverhouding, skuiftempo, temperatuur en komponentstruktuur, wat verenigbaarheid of faseskeiding toon, en die oorgang van verenigbaarheid na faseskeiding is onvermydelik. lei tot beduidende veranderinge in die viskoelastisiteit van die sisteem [316, 317]. In onlangse jare was daar talle studies oor die viskoelastiese gedrag van gedeeltelik versoenbare polimeerkompleksstelsels. Die navorsing toon dat die reologiese gedrag van die saamgestelde stelsel in die verenigbaarheidsone die kenmerke van die homogene stelsel toon. In die faseskeidingsone is die reologiese gedrag heeltemal anders as die homogene sone en uiters kompleks.
Die begrip van die reologiese eienskappe van die samestellingstelsel onder verskillende konsentrasies, saamgestelde verhoudings, skuifsnelheid, temperature, ens. Is van groot belang vir die korrekte seleksie van verwerkingstegnologie, rasionele ontwerp van formules, streng beheer van die kwaliteit van die produk en die toepaslike vermindering van die produksie energieverbruik. [309]. Byvoorbeeld, vir temperatuursensitiewe materiale kan die viskositeit van die materiaal verander word deur die temperatuur aan te pas. En verbeter die verwerkingsprestasie; Verstaan die skuifverdunningsone van die materiaal, kies die toepaslike skuiftempo om die verwerkingsprestasie van die materiaal te beheer en die produksiedoeltreffendheid te verbeter.
1.4.3 Faktore wat die reologiese eienskappe van die verbinding beïnvloed
1.4.3.1 Samestelling
Die fisiese en chemiese eienskappe en interne struktuur van die saamgestelde sisteem is 'n omvattende weerspieëling van die gekombineerde bydraes van die eienskappe van elke komponent en die interaksie tussen die komponente. Daarom speel die fisiese en chemiese eienskappe van elke komponent self 'n deurslaggewende rol in die saamgestelde sisteem. Die mate van verenigbaarheid tussen verskillende polimere verskil baie, sommige is baie versoenbaar, en sommige is amper heeltemal onversoenbaar.
1.4.3.2 Die verhouding van saamgestelde sisteem
Die visco -elastisiteit en meganiese eienskappe van die polimeerverbindingstelsel sal aansienlik verander met die verandering van die saamgestelde verhouding. Dit is omdat die saamgestelde verhouding die bydrae van elke komponent tot die saamgestelde sisteem bepaal, en ook elke komponent beïnvloed. interaksie en faseverspreiding. Xie Yajie et al. het chitosan/hidroksipropielsellulose bestudeer en gevind dat die viskositeit van die verbinding aansienlik toegeneem het met die toename in hidroksipropielsellulose inhoud [318]. Zhang Yayuan et al. het die kompleks van xantangom en mieliestysel bestudeer en gevind dat wanneer die verhouding van xantangom 10% was, die konsekwentheidskoëffisiënt, opbrengsspanning en vloeistofindeks van die komplekse sisteem aansienlik toegeneem het. Natuurlik [319].
1.4.3.3 Skuiftempo
Die meeste polimeervloeistowwe is pseudoplastiese vloeistowwe, wat nie aan Newton se vloeiwet voldoen nie. The main feature is that the viscosity is basically unchanged under low shear, and the viscosity decreases sharply with the increase of shear rate [308, 320]. The flow curve of polymer liquid can be roughly divided into three regions: low shear Newtonian region, shear thinning region and high shear stability region. Wanneer die skuiftempo na nul neig, word die spanning en vervorming lineêr, en die vloeigedrag van die vloeistof is soortgelyk aan dié van 'n Newtoniaanse vloeistof. Op hierdie tydstip neig die viskositeit na 'n sekere waarde, wat die nul-skuifviskositeit η0 genoem word. η0 weerspieël die maksimum ontspanningstyd van die materiaal en is 'n belangrike parameter van polimeermateriale, wat verband hou met die gemiddelde molekulêre gewig van die polimeer en die aktiveringsenergie van viskose vloei. In die skuifverdunningsone neem die viskositeit geleidelik af met die verhoging van die skuiftempo, en die verskynsel van "skuifuitdunning" kom voor. Hierdie sone is 'n tipiese vloeisone in die verwerking van polimeermateriale. In the high shear stability region, as the shear rate continues to increase, the viscosity tends to another constant, the infinite shear viscosity η∞, but this region is usually difficult to reach.
1.4.3.4 Temperatuur
Temperatuur beïnvloed die intensiteit van ewekansige termiese beweging van molekules direk, wat intermolekulêre interaksies soos diffusie, molekulêre kettingoriëntasie en verstrengeling aansienlik kan beïnvloed. Oor die algemeen word die beweging van molekulêre kettings tydens die vloei van polimeermateriale in segmente uitgevoer; as the temperature increases, the free volume increases, and the flow resistance of the segments decreases, so the viscosity decreases. However, for some polymers, as the temperature increases, hydrophobic association occurs between the chains, so the viscosity increases instead.
Verskeie polimere het verskillende grade van sensitiwiteit vir temperatuur, en dieselfde hoë polimeer het verskillende effekte op die werkverrigting van sy meganisme in verskillende temperatuurreekse.
1.5 Navorsingsbetekenis, navorsingsdoel en navorsingsinhoud van hierdie onderwerp
1.5.1 Navorsingsbetekenis
Alhoewel HPMC 'n veilige en eetbare materiaal is wat wyd gebruik word in die veld van voedsel en medisyne, het dit goeie filmvormende, verspreidende, verdikkings- en stabiliserende eienskappe. HPMC-film het ook goeie deursigtigheid, olieversperringseienskappe en meganiese eienskappe. Die hoë prys daarvan (sowat 100 000/ton) beperk egter die wye toepassing daarvan, selfs in farmaseutiese toepassings van hoër waarde soos kapsules. Daarbenewens is HPMC 'n termies-geïnduseerde jel, wat in 'n oplossingstoestand met lae viskositeit by lae temperatuur bestaan, en by hoë temperatuur 'n viskose vastestofagtige gel kan vorm, dus verwerkingsprosesse soos bedek, spuit en dip moet Dit word gedra. uit by hoë temperatuur, wat lei tot hoë produksie-energieverbruik en hoë produksiekoste. Eienskappe soos laer viskositeit en gelsterkte van HPMC by lae temperature verminder die verwerkbaarheid van HPMC in baie toepassings.
Daarteenoor is HPS 'n goedkoop (sowat 20 000/ton) eetbare materiaal wat ook wyd gebruik word op die gebied van voedsel en medisyne. Die rede waarom HPMC so duur is, is dat die rou materiaal sellulose wat gebruik word om HPMC te berei duurder is as die rou materiaal stysel wat gebruik word om HPS te berei. Daarbenewens word HPMC geënt met twee substituente, hidroksipropyl en metoksi. As gevolg hiervan is die voorbereidingsproses baie ingewikkeld, so die prys van HPMC is baie hoër as dié van HPS. Hierdie projek hoop om van die duur HPMC's met laeprys-HPS te vervang, en die produkprys te verlaag op grond van die handhawing van soortgelyke funksies.
Daarbenewens is HPS 'n koue jel, wat in 'n viskoelastiese jeltoestand by lae temperatuur bestaan en 'n vloeiende oplossing by hoë temperatuur vorm. Daarom kan die byvoeging van HPS by HPMC die geltemperatuur van HPMC verlaag en die viskositeit daarvan by lae temperatuur verhoog. en gelsterkte, wat die verwerkbaarheid daarvan by lae temperature verbeter. Boonop het HPS-eetbare film goeie suurstofversperringseienskappe, so die toevoeging van HPS by HPMC kan die suurstofversperringseienskappe van eetbare film verbeter.
Samevattend is die kombinasie van HPMC en HPS: Eerstens het dit 'n belangrike teoretiese betekenis. HPMC is 'n warm gel, en HPS is 'n koue gel. Deur die twee saam te voeg, is daar teoreties 'n oorgangspunt tussen warm en koue gels. Die vestiging van die HPMC/HPS koue en warm gel saamgestelde stelsel en sy meganisme navorsing kan 'n nuwe manier bied vir die navorsing van hierdie soort koue en warm omgekeerde fase gel verbinding stelsel, gevestigde teoretiese leiding. Tweedens kan dit produksiekoste verlaag en produkwinste verbeter. Deur die kombinasie van HPS en HPMC kan die produksiekoste verlaag word in terme van grondstowwe en produksie -energieverbruik, en die wins van die produk kan baie verbeter word. Derdens kan dit die verwerkingsprestasie verbeter en die toepassing uitbrei. Die byvoeging van HPS kan die konsentrasie en gelsterkte van HPMC by lae temperatuur verhoog, en die verwerkingsprestasie daarvan by lae temperatuur verbeter. Boonop kan produkprestasie verbeter word. Deur HPS by te voeg om die eetbare saamgestelde film van HPMC/HPS voor te berei, kan die suurstofversperringseienskappe van die eetbare film verbeter word.
Die verenigbaarheid van die polimeerverbindingsisteem kan direk die mikroskopiese morfologie en omvattende eienskappe van die verbinding bepaal, veral die meganiese eienskappe. Daarom is dit baie belangrik om die verenigbaarheid van die HPMC/HPS -verbindingstelsel te bestudeer. Beide HPMC en HPS is hidrofiliese polisakkariede met dieselfde strukturele eenheid-glukose en gemodifiseer deur dieselfde funksionele groep hidroksipropiel, wat die verenigbaarheid van die HPMC/HPS-verbindingstelsel aansienlik verbeter. HPMC is egter 'n koue jel en HPS is 'n warm jel, en die omgekeerde jelgedrag van die twee lei tot die faseskeidingsverskynsel van die HPMC/HPS-verbindingstelsel. Samevattend is die fasemorfologie en fase-oorgang van die HPMC/HPS koue-warm gel saamgestelde sisteem redelik kompleks, so die verenigbaarheid en faseskeiding van hierdie stelsel sal baie interessant wees.
Die morfologiese struktuur en reologiese gedrag van polimeer komplekse sisteme is onderling verwant. Aan die een kant sal die reologiese gedrag tydens verwerking 'n groot impak hê op die morfologiese struktuur van die sisteem; aan die ander kant kan die reologiese gedrag van die sisteem die veranderinge in die morfologiese struktuur van die sisteem akkuraat weerspieël. Daarom is dit van groot belang om die reologiese eienskappe van HPMC/HPS-verbindingsisteem te bestudeer vir die leiding van produksie, verwerking en kwaliteitbeheer.
Die makroskopiese eienskappe soos morfologiese struktuur, verenigbaarheid en reologie van die HPMC/HPS koue en warm gel verbinding sisteem is dinamies, en word beïnvloed deur 'n reeks faktore soos oplossing konsentrasie, samestelling verhouding, skuiftempo en temperatuur. Die verband tussen die mikroskopiese morfologiese struktuur en die makroskopiese eienskappe van die saamgestelde sisteem kan gereguleer word deur die morfologiese struktuur en verenigbaarheid van die saamgestelde sisteem te beheer.
1.5.2 Navorsingsdoel
Die HPMC/HPS koue en warm omgekeerde-fase gel verbindingsisteem is gekonstrueer, die reologiese eienskappe daarvan is bestudeer, en die effekte van die fisiese en chemiese struktuur van die komponente, samestellingsverhouding en prosesseringstoestande op die reologiese eienskappe van die sisteem is ondersoek. Die eetbare saamgestelde film van HPMC/HPS is voorberei, en die makroskopiese eienskappe soos meganiese eienskappe, lugdeurlaatbaarheid en optiese eienskappe van die film is bestudeer, en die beïnvloedende faktore en wette is ondersoek. Bestudeer sistematies die fase-oorgang, verenigbaarheid en faseskeiding van die HPMC/HPS koue en warm omgekeerde-fase gel kompleks sisteem, verken die beïnvloedende faktore en meganismes daarvan, en stel die verband tussen mikroskopiese morfologiese struktuur en makroskopiese eienskappe vas. Die morfologiese struktuur en verenigbaarheid van die saamgestelde sisteem word gebruik om die eienskappe van saamgestelde materiale te beheer.
1.5.3 Navorsingsinhoud
Ten einde die verwagte navorsingsdoel te bereik, sal hierdie vraestel die volgende navorsing doen:
(1) Konstrueer die HPMC/HPS koue en warm omgekeerde-fase gel verbindingsisteem, en gebruik 'n reometer om die reologiese eienskappe van die verbinding oplossing te bestudeer, veral die effek van konsentrasie, samestelling verhouding en skuiftempo op die viskositeit en vloei indeks van die saamgestelde sisteem. Die invloed en wet van reologiese eienskappe soos tiksotropie en tiksotropie is ondersoek, en die vormingsmeganisme van koue en warm saamgestelde jel is voorlopig ondersoek.
(2) HPMC/HPS eetbare saamgestelde film is voorberei, en skandeerelektronmikroskoop is gebruik om die invloed van die inherente eienskappe van elke komponent en die samestellingverhouding op die mikroskopiese morfologie van die saamgestelde film te bestudeer; die meganiese eienskaptoetser is gebruik om die inherente eienskappe van elke komponent te bestudeer, die samestelling van die saamgestelde film Die invloed van die verhouding en omgewings relatiewe humiditeit op die meganiese eienskappe van die saamgestelde film; die gebruik van suurstofoordragtempo-toetser en UV-Vis-spektrofotometer om die effekte van die inherente eienskappe van die komponente en die verbindingsverhouding op die suurstof- en ligtransmissie-eienskappe van die saamgestelde film te bestudeer. Die verenigbaarheid en faseskeiding van die HPMC/HPS koue- warm inverse gel saamgestelde sisteem is bestudeer deur skandeerelektronmikroskopie, termogravimetriese analise en dinamiese termomeganiese analise.
(3) Die verband tussen die mikroskopiese morfologie en meganiese eienskappe van die HPMC/HPS koud-warm inverse gel saamgestelde sisteem is vasgestel. Die eetbare saamgestelde film van HPMC/HPS is voorberei, en die invloed van die verbinding konsentrasie en verbinding verhouding op die fase verspreiding en fase oorgang van die monster is bestudeer deur optiese mikroskoop en jodium kleur metode; Die invloed reël van verbinding konsentrasie en verbinding verhouding op die meganiese eienskappe en lig transmissie eienskappe van die monsters is vasgestel. Die verwantskap tussen die mikrostruktuur en meganiese eienskappe van die HPMC/HPS koud-warm inverse gel saamgestelde sisteem is ondersoek.
(4) Effekte van HPS substitusiegraad op reologiese eienskappe en gel eienskappe van HPMC/HPS koud-warm omgekeerde-fase gel saamgestelde sisteem. Die gevolge van HPS -substitusie -graad, skuiftempo en temperatuur op die viskositeit en ander reologiese eienskappe van die verbindingstelsel, sowel as die gel -oorgangspunt, modulusfrekwensie -afhanklikheid en ander gel -eienskappe en hul wette is bestudeer met behulp van 'n reometer. Die temperatuurafhanklike fase-verspreiding en fase-oorgang van die monsters is deur jodiumkleuring bestudeer, en die gelasiemeganisme van die HPMC/HPS-koud-warm omgekeerde gel-gel-kompleksstelsel is beskryf.
(5) Effekte van chemiese struktuurmodifikasie van HPS op makroskopiese eienskappe en verenigbaarheid van HPMC/HPS koud-warm omgekeerde-fase gel saamgestelde stelsel. Die eetbare saamgestelde film van HPMC/HPS is voorberei, en die effek van HPS-hidroksipropielvervangingsgraad op die kristalstruktuur en mikro-domeinstruktuur van die saamgestelde film is bestudeer deur sinkrotronbestraling kleinhoek X-straalverstrooiingstegnologie. Die invloed wet van HPS hidroksipropiel substitusie graad op die meganiese eienskappe van saamgestelde membraan is bestudeer deur meganiese eienskap toetser; die invloed wet van HPS substitusie graad op die suurstof deurlaatbaarheid van saamgestelde membraan is bestudeer deur suurstof deurlaatbaarheid toetser; die HPS hidroksipropiel Invloed van groepsubstitusiegraad op termiese stabiliteit van HPMC/HPS saamgestelde films.
Natuurlike polimeer-gebaseerde eetbare films kan voorberei word deur 'n relatief eenvoudige nat metode [321]. Eerstens word die polimeer in die vloeistoffase opgelos of gedispergeer om 'n eetbare filmvormende vloeistof of filmvormende suspensie voor te berei, en dan gekonsentreer deur die oplosmiddel te verwyder. Hier word die operasie gewoonlik uitgevoer deur te droog teen 'n effens hoër temperatuur. Hierdie proses word tipies gebruik om voorafverpakte eetbare films te vervaardig, of om die produk direk met 'n filmvormende oplossing te bedek deur te dip, borsel of spuit. Die ontwerp van eetbare filmverwerking vereis die verkryging van akkurate reologiese data van die filmvormende vloeistof, wat van groot belang is vir die produkkwaliteitbeheer van eetbare verpakkingsfilms en -bedekkings [322].
HPMC is 'n termiese kleefmiddel wat 'n jel vorm by hoë temperatuur en in 'n oplossingstoestand by lae temperatuur is. Hierdie termiese jel-eienskap maak sy viskositeit by lae temperatuur baie laag, wat nie bevorderlik is vir die spesifieke produksieprosesse soos dip, borsel en dip nie. werking, wat lei tot swak verwerkbaarheid by lae temperature. Daarteenoor is HPS 'n koue jel, 'n viskose geltoestand by lae temperatuur en 'n hoë temperatuur. 'n Lae viskositeit oplossing toestand. Daarom, deur die kombinasie van die twee, kan die reologiese eienskappe van HPMC soos viskositeit by lae temperatuur tot 'n sekere mate gebalanseer word.
Hierdie hoofstuk fokus op die effekte van oplossingkonsentrasie, samestellingsverhouding en temperatuur op die reologiese eienskappe soos nul-skuifviskositeit, vloeiindeks en tiksotropie van die HPMC/HPS koud-warm omgekeerde jelverbindingsisteem. Die optelreël word gebruik om die versoenbaarheid van die saamgestelde stelsel voorlopig te bespreek.
2.2 Eksperimentele metode
2.2.1 Bereiding van HPMC/HPS-verbindingsoplossing
Weeg eers HPMC en HPS droë poeier, en meng volgens 15% (w/w) konsentrasie en verskillende verhoudings van 10:0, 7:3, 5:5, 3:7, 0:10; voeg dan 70 °C In C water by, roer vinnig vir 30 min teen 120 rpm/min om HPMC volledig te dispergeer; verhit dan die oplossing tot bo 95 °C, roer vinnig vir 1 uur teen dieselfde spoed om HPS heeltemal te gelatien; gelatienisering is voltooi. Daarna is die temperatuur van die oplossing vinnig verlaag tot 70 °C, en die HPMC is volledig opgelos deur teen 'n stadige spoed van 80 rpm/min vir 40 min te roer. (Alle w/w in hierdie artikel is: droë basismassa van monster/totale oplossingmassa).
2.2.2 Reologiese eienskappe van HPMC/HPS-verbindingsisteem
2.2.2.1 Beginsel van reologiese analise
Die rotasie-reometer is toegerus met 'n paar op en af parallelle klampe, en eenvoudige skuifvloei kan gerealiseer word deur die relatiewe beweging tussen die klampe. Die reometer kan in stapmodus, vloeimodus en ossillasiemodus getoets word: in stapmodus kan die reometer verbygaande spanning op die monster toepas, wat hoofsaaklik gebruik word om die verbygaande karakteristieke reaksie en bestendige tyd van die monster te toets. Evaluering en viskoelastiese reaksie soos stresverslapping, kruip en herstel; in vloeimodus kan die reometer lineêre spanning op die monster toepas, wat hoofsaaklik gebruik word om die afhanklikheid van die viskositeit van die monster op skuiftempo en die afhanklikheid van viskositeit van temperatuur en tiksotropie te toets; in ossillasiemodus kan die reometer sinusvormige alternerende ossillerende spanning genereer, wat hoofsaaklik gebruik word vir die bepaling van die lineêre viskoelastiese gebied, termiese stabiliteit evaluering en geleringstemperatuur van die monster.
2.2.2.2 Vloeimodus -toetsmetode
'N Parallelle plaatarmatuur met 'n deursnee van 40 mm is gebruik, en die plaatafstand is op 0,5 mm gestel.
1. Viskositeit verander met tyd. Die toetstemperatuur was 25 ° C, die skuiftempo was 800 s-1, en die toetstyd was 2500 s.
2. Viskositeit wissel met skuiftempo. Toetstemperatuur 25 °C, voorskuiftempo 800 s-1, voorskuiftyd 1000 s; skuiftempo 10²-10³s.
Die skuifspanning (τ ) en skuiftempo (γ) volg die Ostwald-de Waele-kragwet:
̇τ=K.γ n (2-1)
waar τ die skuifspanning is, Pa;
γ is die skuiftempo, s-1;
n is die likiditeitsindeks;
K is die viskositeitskoëffisiënt, Pa·sn.
Die verband tussen die viskositeit (ŋ) van die polimeeroplossing en die skuiftempo (γ) kan gepas word deur die carren-modulus:
Onder hulle,ŋ0skuifviskositeit, Pa s;
ŋ∞is die oneindige skuifviskositeit, Pa s;
λis die ontspanningstyd, s;
n is die skuifuitdunningsindeks;
3. Drie-stadium tiksotropie toets metode. Die toetstemperatuur is 25 ° C, a. Die stilstaande stadium, die skuiftempo is 1 s-1, en die toetstyd is 50 s; b. Die skuifstadium, die skuiftempo is 1000 s-1, en die toetstyd is 20 s; c. Die struktuurherwinningsproses, die skuiftempo is 1 s-1, en die toetstyd is 250 s.
In die proses van struktuurherstel word die herstelgraad van die struktuur na verskillende hersteltyd uitgedruk deur die hersteltempo van viskositeit:
DSR=ŋt ⁄ ŋ╳100%
Onder hulle,ŋT is die viskositeit tydens die strukturele hersteltyd, PA S;
hŋis die viskositeit aan die einde van die eerste fase, Pa s.
2.3 Resultate en bespreking
2.3.1 Die effek van skuiftyd op die reologiese eienskappe van die saamgestelde sisteem
Teen 'n konstante skuiftempo kan die skynbare viskositeit verskillende neigings toon met toenemende skuiftyd. Figuur 2-1 toon 'n tipiese kromme van viskositeit teenoor tyd in 'n HPMC/HPS saamgestelde sisteem. Uit die figuur kan gesien word dat met die verlenging van die skeertyd die skynbare viskositeit voortdurend afneem. Wanneer die skeertyd ongeveer 500 s bereik, bereik die viskositeit 'n stabiele toestand, wat aandui dat die viskositeit van die saamgestelde stelsel onder hoëspoed-skeer 'n sekere waarde het. Die tydsafhanklikheid van, dit wil sê, tiksotropie word binne 'n sekere tydsbestek vertoon.
Daarom, wanneer die variasiewet van die viskositeit van die saamgestelde stelsel met die skuiftempo bestudeer word, voor die werklike bestendige-toestand skuiftoets, word 'n sekere tydperk van hoëspoed-voorskeertyd vereis om die invloed van tiksotropie op die saamgestelde stelsel uit te skakel . Dus word die wet van viskositeitsvariasie met die skuiftempo as 'n enkele faktor verkry. In hierdie eksperiment het die viskositeit van alle monsters 'n bestendige toestand voor 1000 s bereik teen 'n hoë skuiftempo van 800 1/s met tyd, wat nie hier geplot word nie. Daarom, in die toekomstige eksperimentele ontwerp, is voorskeer vir 1000 s teen 'n hoë skuiftempo van 800 1/s aangeneem om die effek van tiksotropie van alle monsters uit te skakel.
2.3.2 Die effek van konsentrasie op die reologiese eienskappe van die verbindingstelsel
Oor die algemeen neem die viskositeit van polimeeroplossings toe met die toename in oplossingkonsentrasie. Figuur 2-2 toon die effek van konsentrasie op die skuiftempo-afhanklikheid van die viskositeit van HPMC/HPS-formulerings. Uit die figuur kan ons sien dat teen dieselfde skuiftempo, die viskositeit van die saamgestelde sisteem geleidelik toeneem met die toename in die oplossingkonsentrasie. Die viskositeit van HPMC/HPS-verbindingsoplossings met verskillende konsentrasies het geleidelik afgeneem met die toename in skuiftempo, wat duidelike skuifverdunningsverskynsel toon, wat aangedui het dat die saamgestelde oplossings met verskillende konsentrasies aan pseudoplastiese vloeistowwe behoort het. Die skuiftempo-afhanklikheid van viskositeit het egter 'n ander neiging getoon met die verandering van oplossingkonsentrasie. Wanneer die oplossingskonsentrasie laag is, is die skuifverdunningsverskynsel van die saamgestelde oplossing klein; met die verhoging van die oplossingskonsentrasie is die skuifverdunningsverskynsel van die saamgestelde oplossing duideliker.
2.3.2.1 Effek van konsentrasie op nul-skuifviskositeit van saamgestelde sisteem
Die viskositeit-skuiftempo-krommes van die saamgestelde sisteem by verskillende konsentrasies is deur die Carren-model gepas, en die nul-skuif-viskositeit van die saamgestelde oplossing is geëkstrapoleer (0.9960 < R₂< 0.9997). Die effek van konsentrasie op die viskositeit van die saamgestelde oplossing kan verder bestudeer word deur die verband tussen nulskuifviskositeit en konsentrasie te bestudeer. Uit Figuur 2-3 kan gesien word dat die verband tussen die nul-skuifviskositeit en konsentrasie van die saamgestelde oplossing 'n kragwet volg:
waar k en m konstantes is.
In die dubbellogaritmiese koördinaat, afhangende van die grootte van die helling m, kan gesien word dat die afhanklikheid van die konsentrasie twee verskillende tendense aanbied. Volgens Dio-Edwards teorie, by lae konsentrasie, is die helling hoër (m = 11,9, R2 = 0,9942), wat aan verdunde oplossing behoort; terwyl die helling by hoë konsentrasie relatief laag is (m = 2.8, R2 = 0.9822), wat aan sub- Gekonsentreerde oplossing behoort. Daarom kan die kritieke konsentrasie C* van die saamgestelde sisteem bepaal word as 8% deur die aansluiting van hierdie twee streke. Volgens die gemeenskaplike verwantskap tussen verskillende toestande en konsentrasies van polimere in oplossing, word die molekulêre toestand model van HPMC/HPS verbindingsisteem in lae temperatuur oplossing voorgestel, soos getoon in Figuur 2-3.
HPS is 'n koue gel, dit is 'n geltoestand by lae temperatuur, en dit is 'n oplossingstoestand by hoë temperatuur. By die toetstemperatuur (25 °C) is HPS 'n jeltoestand, soos getoon in die blou netwerkarea in die figuur; inteendeel, HPMC is 'n warm gel. By die toetstemperatuur is dit in 'n oplossingstoestand, soos getoon in die rooilynmolekule.
In die verdunde oplossing van C < C* bestaan die HPMC molekulêre kettings hoofsaaklik as onafhanklike kettingstrukture, en die uitgeslote volume maak die kettings van mekaar skei; Boonop is die HPS-gelfase in wisselwerking met 'n paar HPMC-molekules om 'n geheel te vorm. Die vorm en HPMC onafhanklike molekulêre kettings bestaan apart van mekaar, soos aangetoon in Figuur 2-2a.
Met die toenemende konsentrasie het die afstand tussen die onafhanklike molekulêre kettings en fasestreke geleidelik afgeneem. Wanneer die kritieke konsentrasie C* bereik word, neem die HPMC-molekules wat met die HPS-gelfase in wisselwerking tree geleidelik toe, en die onafhanklike HPMC-molekulêre kettings begin met mekaar verbind, wat die HPS-fase as die jelsentrum vorm, en die HPMC-molekulêre kettings is ineengevleg. en met mekaar verbind. Die mikrogel-toestand word in Figuur 2-2b getoon.
Met die verdere verhoging van die konsentrasie, C > C*, word die afstand tussen die HPS-gelfases verder verminder, en die verstrengelde HPMC-polimeerkettings en die HPS-fasegebied word meer kompleks en die interaksie is meer intens, sodat die oplossing gedrag vertoon soortgelyk aan dié van polimeersmelt, soos getoon in Fig. 2-2c.
2.3.2.2 Effek van konsentrasie op vloeistofgedrag van saamgestelde sisteem
Die Ostwald-de Waele-kragwet (sien formule (2-1)) word gebruik om die skuifspanning- en skuiftempo-krommes (nie in die teks getoon nie) van die saamgestelde sisteem met verskillende konsentrasies, en die vloeiindeks n en viskositeitskoëffisiënt te pas. K kan verkry word. , Die pasresultaat is soos aangetoon in Tabel 2-1.
Tabel 2-1 Vloei gedrag indeks (n) en vloeistof konsekwentheid indeks (K) van die HPS/HPMC oplossing met verskillende konsentrasies by 25 °C
Die vloei -eksponent van Newtoniaanse vloeistof is n = 1, die vloei -eksponent van pseudoplastiese vloeistof is n <1, en die verdere n wyk van 1, hoe sterker is die pseudoplastisiteit van die vloeistof, en die vloei -eksponent van dilatante vloeistof is n> 1. Uit Tabel 2-1 kan gesien word dat die N-waardes van die saamgestelde oplossings met verskillende konsentrasies almal minder as 1 is, wat daarop dui dat die saamgestelde oplossings almal pseudoplastiese vloeistowwe is. By lae konsentrasies is die N-waarde van die gerekonstitueerde oplossing naby 0, wat daarop dui dat die oplossing met 'n lae konsentrasie naby die Newtoniaanse vloeistof is, want in die lae-konsentrasie-saamgestelde oplossing bestaan die polimeerkettings onafhanklik van mekaar. Met die toename in die oplossingskonsentrasie het die N -waarde van die verbindingstelsel geleidelik afgeneem, wat aangedui het dat die toename in die konsentrasie die pseudoplastiese gedrag van die saamgestelde oplossing verhoog het. Interaksies soos verstrengeling het tussen en met die HPS-fase plaasgevind, en die vloeigedrag daarvan was nader aan dié van polimeersmeltings.
By lae konsentrasie is die viskositeitskoëffisiënt K van die saamgestelde sisteem klein (C < 8%, K < 1 Pa·sn), en met die toename in konsentrasie neem die K-waarde van die saamgestelde sisteem geleidelik toe, wat aandui dat die viskositeit van die saamgestelde sisteem het afgeneem, wat in ooreenstemming is met die konsentrasie-afhanklikheid van nul skuifviskositeit.
2.3.3 Invloed van samestellingsverhouding op reologiese eienskappe van samestellingsisteem
Fig. 2-4 Viskositeit vs. skuiftempo van HPMC/HPS-oplossing met verskillende mengselverhoudings by 25 °C
Tabel 2-2 Vloeienegsindeks (N) en vloeistofkonsistensie-indeks (K) van die HPS/HPMC-oplossing met verskillende mengverhouding by 25 °
Figure 2-4 toon die effek van samestellingsverhouding op die skuiftempo afhanklikheid van HPMC/HPS saamgestelde oplossing viskositeit. Dit kan uit die figuur gesien word dat die viskositeit van die saamgestelde sisteem met 'n lae HPS-inhoud (HPS < 20%) nie wesenlik verander met die toename in skuiftempo nie, hoofsaaklik omdat in die saamgestelde stelsel met 'n lae HPS-inhoud, HPMC in oplossingstoestand by lae temperatuur is die kontinue fase; die viskositeit van die saamgestelde sisteem met 'n hoë HPS-inhoud neem geleidelik af met die toename in skuiftempo, wat 'n duidelike skuifverdunningsverskynsel toon, wat aandui dat die saamgestelde oplossing pseudoplastiese vloeistof is. Teen dieselfde skuiftempo neem die viskositeit van die saamgestelde oplossing toe met die toename in HPS-inhoud, wat hoofsaaklik is omdat HPS in 'n meer viskose jeltoestand by lae temperatuur is.
Gebruik die Ostwald-de Waele drywingswet (sien formule (2-1)) om die skuifspanning-skuiftempo-krommes (nie in die teks getoon nie) van die saamgestelde sisteme met verskillende samestellingsverhoudings, die vloeieksponent n en die viskositeitskoëffisiënt te pas. K, the fitting results are shown in Table 2-2. Dit kan uit die tabel gesien word dat 0,9869 < R2 < 0,9999, die pasresultaat beter is. Die vloeiindeks n van die saamgestelde sisteem neem geleidelik af met die verhoging van HPS-inhoud, terwyl die viskositeitskoëffisiënt K 'n geleidelik toenemende neiging toon met die verhoging van HPS-inhoud, wat aandui dat die byvoeging van HPS die saamgestelde oplossing meer viskeus maak en moeilik vloeibaar maak. . Hierdie tendens stem ooreen met Zhang se navorsingsresultate, maar vir dieselfde samestellingsverhouding is die n-waarde van die saamgestelde oplossing hoër as Zhang se resultaat [305], wat hoofsaaklik is omdat voorafskeer in hierdie eksperiment uitgevoer is om die effek van tiksotropie uit te skakel word uitgeskakel; die Zhang-resultaat is die resultaat van die gekombineerde werking van tiksotropie en skuiftempo; die skeiding van hierdie twee metodes sal in hoofstuk 5 breedvoerig bespreek word.
2.3.3.1 Invloed van samestellingsverhouding op nul skuifviskositeit van samestellingstelsel
Die verband tussen die reologiese eienskappe van die homogene polimeerverbindingsisteem en die reologiese eienskappe van die komponente in die sisteem voldoen aan die logaritmiese sommeringsreël. Vir 'n twee-komponent saamgestelde stelsel, kan die verhouding tussen die saamgestelde stelsel en elke komponent uitgedruk word deur die volgende vergelyking:
Onder hulle is F die reologiese eienskapsparameter van die komplekse stelsel;
F1, F2 is die reologiese parameters van onderskeidelik komponent 1 en komponent 2;
∅1 en ∅2 is die massabreuke van onderskeidelik komponent 1 en komponent 2, en ∅1 ∅2.
Daarom kan die nul-skuifviskositeit van die saamgestelde sisteem na samestelling met verskillende samestellingsverhoudings volgens die logaritmiese sommeringsbeginsel bereken word om die ooreenstemmende voorspelde waarde te bereken. Die eksperimentele waardes van die saamgestelde oplossings met verskillende verbindingsverhoudings is steeds geëkstrapoleer deur 'n carren-passing van die viskositeit-skuiftempo-kurwe. Die voorspelde waarde van die nulskuifviskositeit van die HPMC/HPS-verbindingstelsel met verskillende verbindingsverhoudings word vergelyk met die eksperimentele waarde, soos in Figuur 2-5 getoon.
Die stippellyngedeelte in die figuur is die voorspelde waarde van die nulskuifviskositeit van die saamgestelde oplossing verkry deur die logaritmiese somreël, en die stippellyngrafiek is die eksperimentele waarde van die saamgestelde stelsel met verskillende samestellingsverhoudings. Dit kan uit die figuur gesien word dat die eksperimentele waarde van die saamgestelde oplossing 'n sekere positief-negatiewe-afwyking toon relatief tot die samestellingsreël, wat aandui dat die saamgestelde sisteem nie termodinamiese verenigbaarheid kan bereik nie, en die saamgestelde sisteem is 'n kontinue fase-dispersie by lae temperatuur Die "see-eiland"-struktuur van die tweefase-stelsel; en met die voortdurende vermindering van die HPMC/HPS-samestellingsverhouding, het die kontinue fase van die samestellingstelsel verander nadat die samestellingsverhouding 4:6 was. Die hoofstuk bespreek die navorsing in detail.
Dit kan duidelik gesien word uit die figuur dat wanneer die HPMC/HPS verbindingsverhouding groot is, die saamgestelde sisteem 'n negatiewe afwyking het, wat kan wees omdat die hoë viskositeit HPS in die gedispergeerde fasetoestand in die laer viskositeit HPMC kontinue fase middel versprei word . Met die toename van HPS-inhoud is daar 'n positiewe afwyking in die saamgestelde sisteem, wat aandui dat die aaneenlopende fase-oorgang in die saamgestelde sisteem op hierdie tydstip plaasvind. HPS met hoë viskositeit word die kontinue fase van die saamgestelde sisteem, terwyl HPMC in die kontinue fase van HPS in 'n meer eenvormige toestand versprei word.
2.3.3.2 Invloed van samestellingsverhouding op vloeistofgedrag van samestellingsisteem
Figure 2-6 toon die vloeiindeks n van die saamgestelde stelsel as 'n funksie van HPS-inhoud. Aangesien die vloei-indeks n van 'n log-logaritmiese koördinaat aangebring is, is N hier 'n lineêre som. Dit kan uit die figuur gesien word dat met die toename van HPS-inhoud, die vloeiindeks n van die saamgestelde sisteem geleidelik afneem, wat aandui dat HPS die Newtonse vloeistof eienskappe van die saamgestelde oplossing verminder en die pseudoplastiese vloeistofgedrag daarvan verbeter. Die onderste deel is die gel toestand met hoër viskositeit. Dit kan ook gesien word uit die figuur dat die verband tussen die vloeiindeks van die saamgestelde sisteem en die inhoud van HPS ooreenstem met 'n lineêre verwantskap (R2 is 0,98062), dit wys dat die saamgestelde sisteem goeie verenigbaarheid het.
2.3.3.3 Invloed van samestellingsverhouding op viskositeitskoëffisiënt van samestellingstelsel
Figuur 2-7 toon die viskositeitskoëffisiënt K van die saamgestelde oplossing as 'n funksie van HPS-inhoud. Uit die figuur kan gesien word dat die K-waarde van suiwer HPMC baie klein is, terwyl die K-waarde van suiwer HPS die grootste is, wat verband hou met die jel-eienskappe van HPMC en HPS, wat onderskeidelik in oplossing en jeltoestand is by lae temperatuur. Wanneer die inhoud van die lae-viskositeit-komponent hoog is, dit wil sê wanneer die inhoud van HPS laag is, is die viskositeitskoëffisiënt van die saamgestelde oplossing naby aan dié van die lae-viskositeit-komponent HPMC; terwyl wanneer die inhoud van die hoë-viskositeit-komponent hoog is, die K-waarde van die saamgestelde oplossing toeneem met die toename in HPS-inhoud aansienlik, wat aangedui het dat HPS die viskositeit van HPMC by lae temperatuur verhoog het. Dit weerspieël hoofsaaklik die bydrae van die viskositeit van die kontinue fase tot die viskositeit van die saamgestelde sisteem. In verskillende gevalle waar die lae-viskositeit komponent die kontinue fase is en die hoë-viskositeit komponent die kontinue fase is, is die bydrae van die kontinue fase viskositeit tot die viskositeit van die saamgestelde sisteem natuurlik verskillend. Wanneer lae-viskositeit HPMC die kontinue fase is, weerspieël die viskositeit van die saamgestelde sisteem hoofsaaklik die bydrae van die viskositeit van die kontinue fase; en wanneer die hoë-viskositeit HPS die kontinue fase is, sal die HPMC as die gedispergeerde fase die viskositeit van die hoë-viskositeit HPS verminder. effek.
2.3.4 Tiksotropie
Tixotropie kan gebruik word om die stabiliteit van stowwe of veelvuldige sisteme te evalueer, omdat tiksotropie inligting oor die interne struktuur en die mate van skade onder skuifkrag kan verkry [323-325]. Tixotropie kan gekorreleer word met tydelike effekte en skuifgeskiedenis wat lei tot mikrostrukturele veranderinge [324, 326]. Die drie-stadium tiksotropiese metode is gebruik om die effek van verskillende samestellingsverhoudings op die tiksotropiese eienskappe van die samestellingsisteem te bestudeer. Soos uit Figure 2-5 gesien kan word, het alle monsters verskillende grade van tiksotropie getoon. By lae skuiftempo's het die viskositeit van die saamgestelde oplossing aansienlik toegeneem met die toename in HPS inhoud, wat ooreenstem met die verandering van nul-skuif viskositeit met HPS inhoud.
Die strukturele herstelgraad DSR van die saamgestelde monsters by verskillende hersteltyd word bereken deur formule (2-3), soos in Tabel 2-1 getoon. Indien DSR < 1, het die monster lae skuifweerstand, en die monster is tiksotroop; Omgekeerd, as DSR> 1, het die monster anti-tixotropie. Uit die tabel kan ons sien dat die DSR-waarde van suiwer HPMC baie hoog is, amper 1, dit is omdat die HPMC-molekule 'n rigiede ketting is, en sy ontspanningstyd is kort, en die struktuur word vinnig herstel onder hoë skuifkrag. Die DSR-waarde van HPS is relatief laag, wat sy sterk tiksotropiese eienskappe bevestig, hoofsaaklik omdat HPS 'n buigsame ketting is en sy ontspanningstyd lank is. Die struktuur het nie volledig binne die toetstydraamwerk herstel nie.
Vir die saamgestelde oplossing, in dieselfde hersteltyd, wanneer die HPMC-inhoud groter as 70% is, neem die DSR vinnig af met die toename van die HPS-inhoud, omdat die HPS-molekulêre ketting 'n buigsame ketting is, en die aantal rigiede molekulêre kettings in die saamgestelde sisteem neem toe met die byvoeging van HPS. As dit verminder word, word die ontspanningstyd van die algehele molekulêre segment van die saamgestelde sisteem verleng, en die tiksotropie van die saamgestelde sisteem kan nie vinnig herstel word onder die werking van hoë skuifwerk nie. Wanneer die inhoud van HPMC minder as 70% is, neem die DSR toe met die toename in die inhoud van HPS, wat aandui dat daar 'n interaksie tussen die molekulêre kettings van HPS en HPMC in die saamgestelde sisteem is, wat die algehele rigiditeit van molekulêre stelsel verbeter. segmente in die saamgestelde stelsel en verkort die ontspanningstyd van die saamgestelde stelsel word verminder, en die tiksotropie word verminder.
Daarbenewens was die DSR-waarde van die saamgestelde sisteem aansienlik laer as dié van suiwer HPMC, wat aangedui het dat die tiksotropie van HPMC aansienlik verbeter is deur samestelling. Die DSR-waardes van meeste van die monsters in die saamgestelde sisteem was groter as dié van suiwer HPS, wat aandui dat die stabiliteit van HPS tot 'n sekere mate verbeter is.
Dit kan ook uit die tabel gesien word dat by verskillende hersteltye, die DSR-waardes almal die laagste punt toon wanneer die HPMC-inhoud 70% is, en wanneer die styselinhoud groter as 60% is, is die DSR-waarde van die kompleks hoër as dié van suiwer HPS. Die DSR-waardes binne 10 s van alle monsters is baie naby aan die finale DSR-waardes, wat aandui dat die struktuur van die saamgestelde sisteem basies die meeste van die take van struktuurherstel binne 10 s voltooi het. Dit is opmerklik dat die saamgestelde monsters met 'n hoë HPS-inhoud 'n neiging getoon het om eers toe te neem en dan af te neem met die verlenging van hersteltyd, wat aangedui het dat die saamgestelde monsters ook 'n sekere mate van tiksotropie getoon het onder die werking van lae skuif, en hul struktuur meer onstabiel.
Die kwalitatiewe analise van die drie-fase-tixotropie stem ooreen met die gerapporteerde tixotropiese ringtoetsresultate, maar die kwantitatiewe ontledingsresultate is strydig met die tixotropiese ringtoetsresultate. Die tixotropie van HPMC/HPS -verbindingstelsel is gemeet volgens die tixotropiese ringmetode met die toename in HPS -inhoud [305]. Degenerasie het eers afgeneem en toe toegeneem. Die tixotropiese ringtoets kan slegs die bestaan van tixotropiese verskynsel bespiegel, maar dit kan nie bevestig nie, want die tixotropiese ring is die resultaat van die gelyktydige werking van die skuiftyd en skuifsnelheid [325-327].
2.4 Opsomming van hierdie hoofstuk
In hierdie hoofstuk is die termiese gel HPMC en die koue gel HPS as die hoof grondstowwe gebruik om 'n tweefase saamgestelde sisteem van koue en warm gel te konstrueer. Invloed van reologiese eienskappe soos viskositeit, vloeipatroon en tixotropie. Volgens die gemeenskaplike verwantskap tussen verskillende toestande en konsentrasies van polimere in oplossing, word die molekulêre toestand model van HPMC/HPS verbindingsisteem in lae temperatuur oplossing voorgestel. Volgens die logaritmiese opsommingsbeginsel van die eienskappe van verskillende komponente in die saamgestelde sisteem, is die verenigbaarheid van die saamgestelde sisteem bestudeer. Die hoofbevindings is soos volg:
- Samegestelde monsters met verskillende konsentrasies het almal 'n sekere mate van skuifuitdunning getoon, en die graad van skuifuitdunning het toegeneem met die toename in konsentrasie.
- Met die toename in konsentrasie het die vloei-indeks van die saamgestelde sisteem afgeneem, en die nul-skuifviskositeit en viskositeitskoëffisiënt het toegeneem, wat aandui dat die vastestofagtige gedrag van die saamgestelde sisteem verbeter is.
- Daar is 'n kritieke konsentrasie (8%) in die HPMC/HPS-verbindingsisteem, onder die kritieke konsentrasie is die HPMC-molekulêre kettings en die HPS-gelfase-gebied in die verbindingsoplossing van mekaar geskei en bestaan onafhanklik; wanneer die kritieke konsentrasie bereik word, word in die saamgestelde oplossing 'n Mikrogel-toestand gevorm met die HPS-fase as die jelsentrum, en die HPMC-molekulêre kettings is vervleg en aan mekaar verbind; bo die kritiese konsentrasie is die oorvol HPMC makromolekulêre kettings en hul verweefdheid met die HPS fase streek meer kompleks, en die interaksie is meer kompleks. meer intens, sodat die oplossing gedra soos 'n polimeersmelt.
- Die samestellingsverhouding het 'n beduidende impak op die reologiese eienskappe van die HPMC/HPS-verbindingsoplossing. Met die toename in HPS-inhoud is die skuifverdunningsverskynsel van die saamgestelde stelsel duideliker, die vloeiindeks neem geleidelik af, en die nul-skuifviskositeit en -viskositeitskoëffisiënt neem geleidelik toe. verhoog, wat aandui dat die vastestofagtige gedrag van die kompleks aansienlik verbeter word.
- Die nul-skuif-viskositeit van die saamgestelde sisteem vertoon 'n sekere positief-negatiewe-afwyking relatief tot die logaritmiese optelreël. Die verbindingstelsel is 'n tweefase-stelsel met 'n deurlopende fase-verspreide fase “Sea-Island” -struktuur by lae temperatuur, en namate die HPMC/HPS-samestellingsverhouding na 4: 6 afgeneem het, het die deurlopende fase van die saamgestelde stelsel verander.
- Daar is 'n lineêre verwantskap tussen die vloeiindeks en die samestellingsverhouding van die saamgestelde oplossings met verskillende samestellingsverhoudings, wat aandui dat die samestellingstelsel goeie verenigbaarheid het.
- Vir die HPMC/HPS saamgestelde stelsel, wanneer die lae-viskositeit komponent die kontinue fase is en die hoë-viskositeit komponent is die kontinue fase, is die bydrae van die kontinue fase viskositeit tot die viskositeit van die saamgestelde stelsel aansienlik verskil. Wanneer die HPMC met 'n lae viskositeit die deurlopende fase is, weerspieël die viskositeit van die saamgestelde stelsel hoofsaaklik die bydrae van die viskositeit van die deurlopende fase; terwyl wanneer die hoë-viskositeit HPS die kontinue fase is, sal die HPMC as die disperse fase die viskositeit van die hoë-viskositeit HPS verminder. effek.
- Drie-stadium tiksotropie is gebruik om die effek van samestellingsverhouding op die tiksotropie van die saamgestelde sisteem te bestudeer. Die tiksotropie van die saamgestelde sisteem het 'n neiging getoon om eers af te neem en dan toe te neem met die afname van die HPMC/HPS-samestellingsverhouding.
- Bogenoemde eksperimentele resultate toon dat deur die samestelling van HPMC en HPS, die reologiese eienskappe van die twee komponente, soos viskositeit, skuifverdunningsverskynsel en tiksotropie, tot 'n sekere mate gebalanseer is.
Hoofstuk 3 Voorbereiding en eienskappe van HPMC/HPS eetbare saamgestelde films
Polimeersamestelling is die mees effektiewe manier om multi-komponent prestasie komplementariteit te bereik, nuwe materiale met uitstekende werkverrigting te ontwikkel, produkpryse te verlaag en die toepassingsreeks van materiale uit te brei [240-242, 328]. Dan, as gevolg van sekere molekulêre struktuur verskille en konformasie entropie tussen verskillende polimere, is die meeste polimeer samestelling stelsels onversoenbaar of gedeeltelik versoenbaar [11, 12]. Die meganiese eienskappe en ander makroskopiese eienskappe van die polimeerverbindingsisteem is nou verwant aan die fisies-chemiese eienskappe van elke komponent, die samestellingsverhouding van elke komponent, die verenigbaarheid tussen die komponente, en die interne mikroskopiese struktuur en ander faktore [240, 329].
Uit die oogpunt van die chemiese struktuur is beide HPMC en HPS hidrofiele curdlan, het dieselfde strukturele eenheid – glukose, en word deur dieselfde funksionele groep – hidroksipropielgroep gemodifiseer, dus behoort HPMC en HPS 'n goeie fase te hê. Kapasitansie. HPMC is egter 'n termies-geïnduseerde jel, wat in 'n oplossingstoestand is met baie lae viskositeit by lae temperatuur, en 'n kolloïed by hoë temperatuur vorm; HPS is 'n koud-geïnduseerde gel, wat 'n lae temperatuurgel is en in 'n oplossingstoestand by hoë temperatuur is; Die geltoestande en gedrag is heeltemal teenoorgesteld. Die samestelling van HPMC en HPS is nie bevorderlik vir die vorming van 'n homogene stelsel met 'n goeie verenigbaarheid nie. Met inagneming van beide chemiese struktuur en termodinamika, is dit van groot teoretiese betekenis en praktiese waarde om HPMC met HPS te verbind om 'n koue-warm jelverbindingstelsel te vestig.
Hierdie hoofstuk fokus op die studie van die inherente eienskappe van die komponente in die HPMC/HPS koue en warm gel verbindingsisteem, die samestellingsverhouding en die relatiewe humiditeit van die omgewing op die mikroskopiese morfologie, verenigbaarheid en faseskeiding, meganiese eienskappe, optiese eienskappe , en termiese druppel eienskappe van die saamgestelde sisteem. En die invloed van makroskopiese eienskappe soos suurstofversperringseienskappe.
3.1 Materiale en Toerusting
3.1.1 Hoof eksperimentele materiale
3.1.2 Hoofinstrumente en toerusting
3.2 Eksperimentele metode
3.2.1 Voorbereiding van HPMC/HPS eetbare saamgestelde film
Die 15% (w/w) droë poeier van HPMC en HPS is met 3% (w/w) gemeng. Die poliëtileenglikol-weekmaker is saamgestel in gedeïoniseerde water om die saamgestelde filmvormende vloeistof te verkry, en die eetbare saamgestelde film van HPMC/ HPS is volgens die gietmetode voorberei.
Bereidingsmetode: weeg eers HPMC en HPS droë poeier, en meng dit volgens verskillende verhoudings; Voeg dan by 70 ° C water en roer vinnig by 120 opm/min vir 30 minute om HPMC volledig te versprei; verhit dan die oplossing tot Bo 95 °C, roer vinnig teen dieselfde spoed vir 1 uur om HPS heeltemal te gelatien; Nadat gelatinisering voltooi is, word die temperatuur van die oplossing vinnig verlaag tot 70 ° C, en word die oplossing vir 40 min met 'n stadige snelheid van 80 r/min geroer. HPMC volledig oplos. Gooi 20 g van die gemengde filmvormende oplossing in 'n polistireenpetri-bak met 'n deursnee van 15 cm, gooi dit plat en droog dit by 37 °C. Die gedroogde film word van die skyf afgeskil om 'n eetbare saamgestelde membraan te verkry.
Eetbare films is almal vir meer as 3 dae teen 57% humiditeit geëkwilibreer voor toetsing, en die eetbare filmgedeelte wat vir meganiese eienskaptoetsing gebruik is, is vir meer as 3 dae teen 75% humiditeit geëquilibreer.
3.2.2 Mikromorfologie van die eetbare saamgestelde film van HPMC/HPS
3.2.2.1 Analisebeginsel van skandeerelektronmikroskoop
Die elektrongeweer bo-op die skandeerelektronmikroskopie (SEM) kan 'n groot hoeveelheid elektrone uitstraal. Nadat dit verminder en gefokus is, kan dit 'n elektronstraal met 'n sekere energie en intensiteit vorm. Aangedryf deur die magnetiese veld van die skandeerspoel, volgens 'n sekere tyd- en ruimteorde Skandeer die oppervlak van die monster puntsgewys. As gevolg van die verskil in die eienskappe van die oppervlakmikro-area, sal die interaksie tussen die monster en die elektronstraal sekondêre elektronseine met verskillende intensiteite genereer, wat deur die detektor versamel word en in elektriese seine omgeskakel word, wat deur die video versterk word. en insette na die rooster van die prentbuis, na die aanpassing van die helderheid van die prentbuis, kan 'n sekondêre elektronbeeld verkry word wat die morfologie en kenmerke van die mikro-streek op die oppervlak van die monster kan weerspieël. In vergelyking met tradisionele optiese mikroskope, is die resolusie van SEM relatief hoog, ongeveer 3nm-6nm van die oppervlaklaag van die monster, wat meer geskik is vir die waarneming van mikrostruktuurkenmerke op die oppervlak van materiale.
3.2.2.2 Toetsmetode
Die eetbare film is in 'n uitdroger geplaas vir droog, en 'n gepaste grootte van eetbare film is gekies, op die SEM spesiale monster stadium geplak met geleidende gom, en dan vergul met 'n vakuum coater. Tydens die toets is die monster in die SEM geplaas, en die mikroskopiese morfologie van die monster is waargeneem en gefotografeer teen 300 keer en 1000 keer vergroting onder die elektronstraalversnellingsspanning van 5 kV.
3.2.3 Ligtransmissie van HPMC/HPS eetbare saamgestelde film
3.2.3.1 Analise beginsel van UV-Vis spektrofotometrie
Die UV-Vis-spektrofotometer kan lig met 'n golflengte van 200~800nm uitstraal en dit op die voorwerp bestraal. Sommige spesifieke golflengtes van lig in die invallende lig word deur die materiaal geabsorbeer, en molekulêre vibrasie-energievlakoorgang en elektroniese energievlakoorgang vind plaas. Aangesien elke stof verskillende molekulêre, atoom- en molekulêre ruimtelike strukture het, het elke stof sy spesifieke absorpsiespektrum, en die inhoud van die stof kan bepaal of bepaal word volgens die vlak van absorpsie by sommige spesifieke golflengtes op die absorpsiespektrum. Daarom is UV-Vis spektrofotometriese analise een van die effektiewe maniere om die samestelling, struktuur en interaksie van stowwe te bestudeer.
Wanneer 'n ligstraal 'n voorwerp tref, word 'n deel van die invallende lig deur die voorwerp geabsorbeer, en die ander deel van die invallende lig word deur die voorwerp oorgedra; Die verhouding van die oordraagbare ligintensiteit tot die ligintensiteit van die voorval is die oordrag.
Die formule vir die verband tussen absorpsie en transmissie is:
Onder hulle is A die absorpsie;
T is die transmissie, %.
Die finale absorpsie is eenvormig gekorrigeer deur absorpsie × 0.25 mm/dikte.
3.2.3.2 Toetsmetode
Berei 5% HPMC- en HPS-oplossings voor, meng dit volgens verskillende verhoudings, gooi 10 g van die filmvormende oplossing in 'n polistireenpetri-bak met 'n deursnee van 15 cm, en droog dit by 37 °C om 'n film te vorm. Sny die eetbare film in 'n 1 mm×3 mm reghoekige strook, sit dit in die kuvet en maak die eetbare film naby die binnewand van die kuvet. 'n WFZ UV-3802 UV-vis spektrofotometer is gebruik om die monsters te skandeer by die volle golflengte van 200-800 nm, en elke monster is 5 keer getoets.
3.2.4 Dinamiese termomeganiese eienskappe van HPMC/HPS eetbare saamgestelde films
3.2.4.1 Beginsel van dinamiese termomeganiese analise
Dinamiese termomeganiese analise (DMA) is 'n instrument wat die verhouding tussen die massa en temperatuur van die monster onder 'n sekere skoklading en geprogrammeerde temperatuur kan meet, en kan die meganiese eienskappe van die monster toets onder die werking van periodieke wisselende spanning en tyd, temperatuur en temperatuur. frekwensie verhouding.
Hoë molekulêre polimere het viskoelastiese eienskappe, wat meganiese energie soos 'n elastomeer aan die een kant kan stoor, en energie soos slym aan die ander kant kan verbruik. Wanneer die periodieke wisselende krag toegepas word, skakel die elastiese deel die energie in potensiële energie om en stoor dit; terwyl die viskose deel die energie in hitte-energie omskakel en dit verloor. Polimeermateriaal vertoon gewoonlik twee toestande van 'n lae temperatuur glastoestand en 'n hoë temperatuur rubbertoestand, en die oorgangstemperatuur tussen die twee toestande is die glasoorgangstemperatuur. Die glasoorgangstemperatuur beïnvloed direk die struktuur en eienskappe van materiale, en is een van die belangrikste kenmerkende temperature van polimere.
Deur die dinamiese termomeganiese eienskappe van polimere te ontleed, kan die viskoelastisiteit van polimere waargeneem word, en belangrike parameters wat die werkverrigting van polimere bepaal, kan verkry word, sodat dit beter op die werklike gebruiksomgewing toegepas kan word. Boonop is dinamiese termomeganiese analise baie sensitief vir glasoorgang, faseskeiding, kruisbinding, kristallisasie en molekulêre beweging op alle vlakke van molekulêre segmente, en kan baie inligting oor die struktuur en eienskappe van polimere verkry. Dit word dikwels gebruik om die molekules van polimere te bestudeer. bewegingsgedrag. Deur die temperatuursweepmodus van die DMA te gebruik, kan die voorkoms van fase-oorgange soos die glasoorgang getoets word. In vergelyking met DSC, het DMA hoër sensitiwiteit en is meer geskik vir die ontleding van materiale wat werklike gebruik simuleer.
3.2.4.2 Toetsmetode
Kies skoon, eenvormige, plat en onbeskadigde monsters en sny dit in 10mm×20mm reghoekige stroke. Die monsters is in die trekmodus getoets met behulp van Pydris Diamond Dynamic Thermomeganical Analyzer van Perkinelmer, VSA. Die toetstemperatuurreeks was 25~150 °C, die verhittingstempo was 2 °C/min, die frekwensie was 1 Hz, en die toets is twee keer vir elke monster herhaal. Tydens die eksperiment is die opbergmodulus (E ') en verliesmodulus (E ”) van die monster aangeteken, en die verhouding van die verliesmodulus tot die opbergmodulus, dit wil sê die raakhoekbruin Δ, kan ook bereken word.
3.2.5 Termiese stabiliteit van HPMC/HPS eetbare saamgestelde films
3.2.5.1 Beginsel van termogravimetriese analise
Termiese gravimetriese ontleder (TGA) kan die verandering van die massa van 'n monster met temperatuur of tyd by 'n geprogrammeerde temperatuur meet, en kan gebruik word om die moontlike verdamping, smelting, sublimasie, dehidrasie, ontbinding en oksidasie van stowwe tydens die verhittingsproses te bestudeer . en ander fisiese en chemiese verskynsels. Die verbandkromme tussen die massa van materie en temperatuur (of tyd) wat verkry word direk nadat die monster getoets is, word termogravimetriese (TGA-kromme) genoem. gewigsverlies en ander inligting. Afgeleide termogravimetriese kromme (DTG-kromme) kan verkry word na die eerste-orde afleiding van die TGA-kromme, wat die verandering van die gewigsverliestempo van die getoetste monster met temperatuur of tyd weerspieël, en die piekpunt is die maksimum punt van die konstante koers.
3.2.5.2 Toetsmetode
Kies die eetbare film met eenvormige dikte, sny dit in 'n sirkel met dieselfde deursnee as die termogravimetriese analiseerder -toetsskyf, en lê dit dan plat op die toetsskyf en toets dit in 'n stikstofatmosfeer met 'n vloeitempo van 20 ml/min . Die temperatuurbereik was 30-700 ° C, die verwarmingstempo was 10 ° C/min, en elke monster is twee keer getoets.
3.2.6.1 Beginsel van trekeienskapontleding
3.2.6 Trek eienskappe van HPMC/HPS eetbare saamgestelde films
Die meganiese eienskaptoetser kan 'n statiese trekbelasting op die spline langs die lengte-as toepas onder spesifieke temperatuur, humiditeit en spoedtoestande totdat die spline gebreek is. Tydens die toets is die las wat op die spline toegepas is en die vervormingshoeveelheid daarvan deur die meganiese eienskaptoetser aangeteken, en die spanning-vervormingskurwe tydens die trekvervorming van die spline is geteken. Uit die spannings-spanningskurwe kan die treksterkte (ζT), verlenging by breek (εB) en elastiese modulus (e) bereken word om die trek eienskappe van die film te evalueer.
Die spanning-vervorming verhouding van materiale kan oor die algemeen in twee dele verdeel word: elastiese vervorming gebied en plastiese vervorming gebied. In die elastiese vervormingsone het die spanning en vervorming van die materiaal 'n lineêre verwantskap, en die vervorming op hierdie tydstip kan heeltemal herstel word, wat in lyn is met Cook se wet; in die plastiese vervormingsone is die spanning en vervorming van die materiaal nie meer lineêr nie, en die vervorming wat op hierdie tydstip plaasvind is onomkeerbaar, uiteindelik breek die materiaal.
Treksterkte berekening formule:
Waar: is treksterkte, MPA;
p is die maksimum las of breeklas, N;
b is die monsterwydte, mm;
d is die dikte van die monster, mm.
Die formule vir die berekening van verlenging by breek:
Waar: εb is die verlenging by pouse, %;
L is die afstand tussen die merklyne wanneer die monster breek, mm;
L0 is die oorspronklike maatlengte van die monster, mm.
Elastiese modulus berekeningsformule:
Onder hulle: E is die elastiese modulus, MPa;
ζ is stres, MPa;
ε is die spanning.
Kies skoon, eenvormige, plat en onbeskadigde monsters, verwys na die nasionale standaard GB13022-91, en sny dit in haltervormige splines met 'n totale lengte van 120 mm, 'n aanvanklike afstand tussen bevestigings van 86 mm, 'n afstand tussen merke van 40 mm, en 'n breedte van 10 mm. The splines were placed at 75% and 57% (in an atmosphere of saturated sodium chloride and sodium bromide solution) humidity, and equilibrated for more than 3 days before measuring. In hierdie eksperiment word die ASTM D638, 5566 meganiese eienskaptoetser van Instron Corporation van die Verenigde State en sy 2712-003 pneumatiese klem gebruik vir toetsing. Die trekspoed was 10 mm/min, en die monster is 7 keer herhaal, en die gemiddelde waarde is bereken.
3.2.7 Suurstofpermeabiliteit van HPMC/HPS eetbare saamgestelde film
3.2.7.1 Beginsel van suurstofdeurlaatbaarheidsanalise
Nadat die toetsmonster geïnstalleer is, word die toetsholte in twee dele verdeel, A en B; 'n suurstofvloei met 'n hoë suiwerheid met 'n sekere vloeitempo word in die A-holte oorgedra, en 'n stikstofvloei met 'n sekere vloeitempo word in die B-holte oorgedra; Tydens die toetsproses word die suurstof deur die monster in die B -holte deurgedring, en die suurstof wat in die B -holte geïnfiltreer is, word deur die stikstofvloei gedra en die B -holte verlaat om die suurstofsensor te bereik. Die suurstofsensor meet die suurstofinhoud in die stikstofvloei en lewer 'n ooreenstemmende elektriese sein, waardeur die monster suurstof bereken word. oordrag.
3.2.7.2 Toetsmetode
Kies onbeskadigde eetbare saamgestelde films, sny dit in 10,16 x 10,16 cm diamantvormige monsters, bedek die randoppervlaktes van die klampe met vakuumvet, en klamp die monsters aan die toetsblok vas. Getoets volgens ASTM D-3985, het elke monster 'n toetsarea van 50 cm2.
3.3 Resultate en bespreking
3.3.1 Mikrostruktuuranalise van eetbare saamgestelde films
Die interaksie tussen die komponente van die filmvormende vloeistof en die droogomstandighede bepaal die finale struktuur van die film en beïnvloed verskillende fisiese en chemiese eienskappe van die film [330, 331]. Die inherente gel -eienskappe en saamgestelde verhouding van elke komponent kan die morfologie van die verbinding beïnvloed, wat die oppervlakstruktuur en die finale eienskappe van die membraan verder beïnvloed [301, 332]. Daarom kan mikrostrukturele analise van die films relevante inligting verskaf oor die molekulêre herrangskikking van elke komponent, wat ons op sy beurt kan help om die versperringseienskappe, meganiese eienskappe en optiese eienskappe van die films beter te verstaan.
Die oppervlakskanderingselektronmikroskoop-mikrografieë van HPS/HPMC eetbare films met verskillende verhoudings word in Figuur 3-1 getoon. Soos in Figuur 3-1 gesien kan word, het sommige monsters mikrokrawe op die oppervlak getoon, wat veroorsaak kan word deur die vermindering van vog in die monster tydens die toets, of deur die aanval van die elektronstraal in die mikroskoopholte [122 , 139]. In die figuur, suiwer HPS-membraan en suiwer HPMC. Die membrane het relatief gladde mikroskopiese oppervlaktes getoon, en die mikrostruktuur van suiwer HPS -membrane was meer homogeen en gladder as suiwer HPMC -membrane, wat hoofsaaklik te wyte is aan styselmakromolekules (amylosemolekules en amylopektienmolekules) tydens die afkoelingsproses. in waterige oplossing. Baie studies het getoon dat die amylose-amylopektien-water-stelsel in die verkoelingsproses
Daar kan 'n mededingende meganisme wees tussen gelvorming en faseskeiding. As die tempo van fase -skeiding laer is as die tempo van gelvorming, sal fase -skeiding nie in die stelsel plaasvind nie, anders sal fase -skeiding in die stelsel plaasvind [333, 334]. Verder, wanneer die amylose -inhoud 25%oorskry, kan die gelatinisering van amylose en die deurlopende amylose -netwerkstruktuur die voorkoms van faseskeiding aansienlik belemmer [334]. The amylose content of HPS used in this paper is 80%, much higher than 25%, thus better illustrating the phenomenon that pure HPS membranes are more homogeneous and smoother than pure HPMC membranes.
Uit die vergelyking van die figure kan gesien word dat die oppervlaktes van al die saamgestelde films relatief grof is, en sommige onreëlmatige bulte is versprei, wat aandui dat daar 'n sekere mate van onmengbaarheid tussen HPMC en HPS is. Boonop het die saamgestelde membrane met 'n hoë HPMC-inhoud 'n meer homogene struktuur getoon as dié met 'n hoë HPS-inhoud. HPS-gebaseerde kondensasie by 37 °C filmvormingstemperatuur
Gebaseer op die jel-eienskappe het HPS 'n viskose gel-toestand aangebied; terwyl HPMC gebaseer is op die termiese gel eienskappe van HPMC, het HPMC 'n wateragtige oplossingstoestand aangebied. In die saamgestelde membraan met 'n hoë HPS-inhoud (7:3 HPS/HPMC), is die viskose HPS die kontinue fase, en die wateragtige HPMC word in die hoë-viskositeit HPS kontinue fase gedispergeer as die gedispergeerde fase, wat nie bevorderlik is nie tot die eenvormige verspreiding van die gedispergeerde fase; In die saamgestelde film met 'n hoë HPMC-inhoud (3: 7 HPS/HPMC) verander die lae-viskositeit HPMC in die deurlopende fase, en die viskose HPS word in die HPMC-fase met 'n lae viskositeit versprei as die verspreide fase, wat bevorderlik is vir die vorming van 'n homogene fase. saamgestelde stelsel.
3.3.2 Optiese eienskappe-analise van eetbare saamgestelde films
Die ligoordrag eienskappe van die eetbare saamgestelde films van HPMC/HPS met verskillende verhoudings is getoets deur UV-vis spektrofotometer, en die UV spektra word in Figuur 3-2 getoon. Hoe groter die lig -oordragwaarde, hoe meer eenvormig en deursigtig is die film; omgekeerd, hoe kleiner die ligoordragwaarde, hoe meer ongelyk en ondeursigtig is die film. Dit kan gesien word uit Figuur 3-2(a) dat al die saamgestelde films 'n soortgelyke neiging toon met die toename van die skandeergolflengte in die volle golflengte skanderingsreeks, en die ligoordrag neem geleidelik toe met die toename van die golflengte. By 350nm neig die krommes na plato.
Kies die transmissie by die golflengte van 500nm vir vergelyking, soos getoon in Figuur 3-2(b), die deurlaatbaarheid van suiwer HPS-film is laer as dié van suiwer HPMC-film, en met die toename in HPMC-inhoud, neem die transmissie eers af, en dan verhoog nadat die minimum waarde bereik is. Toe die HPMC-inhoud tot 70% toegeneem het, was die ligoordrag van die saamgestelde film groter as dié van suiwer HPS. Dit is welbekend dat 'n homogene stelsel beter ligoordrag sal vertoon, en sy UV-gemete deurlaatbaarheidswaarde is oor die algemeen hoër; inhomogene materiale is oor die algemeen meer ondeursigtig en het laer UV-oordragwaardes. Die transmissiewaardes van die saamgestelde films (7:3, 5:5) was laer as dié van suiwer HPS- en HPMC-films, wat aandui dat daar 'n sekere mate van faseskeiding tussen die twee komponente van HPS en HPMC was.
Fig. 3-2 UV-spektra by alle golflengtes (a), en by 500 nm (b), vir HPS/HPMC-versnitfilms. Die staaf verteenwoordig gemiddelde ±standaardafwykings. ac: verskillende letters verskil aansienlik met verskillende versnitverhoudings (p < 0.05), toegepas in die volledige proefskrif
3.3.3 Dinamiese termomeganiese analise van eetbare saamgestelde films
Figuur 3-3 toon die dinamiese termomeganiese eienskappe van eetbare films van HPMC/HPS met verskillende formulerings. Dit kan gesien word uit Fig. 3-3(a) dat die bergingsmodulus (E') afneem met die toename in HPMC-inhoud. Daarbenewens het die bergingsmodulus van alle monsters geleidelik afgeneem met toenemende temperatuur, behalwe dat die bergingsmodulus van suiwer HPS (10:0) film effens toegeneem het nadat die temperatuur tot 70 °C verhoog is. By hoë temperatuur, vir die saamgestelde film met 'n hoë HPMC-inhoud, het die bergingsmodulus van die saamgestelde film 'n duidelike afwaartse neiging met die toename in temperatuur; terwyl vir die monster met 'n hoë HPS-inhoud, die bergingsmodulus slegs effens afneem met die toename in temperatuur.
Fig. 3-3 Stoormodulus (E ′) (A) en verlies Tangent (Tan Δ) (B) van HPS/HPMC-mengfilms
Dit kan uit Figuur 3-3(b) gesien word dat die monsters met HPMC-inhoud hoër as 30% (5:5, 3:7, 0:10) almal 'n glasoorgangspiek toon, en met die toename in HPMC-inhoud, die glasoorgang het die oorgangstemperatuur na hoë temperatuur verskuif, wat aandui dat die buigsaamheid van die HPMC-polimeerketting afgeneem het. Aan die ander kant vertoon die suiwer HPS -membraan 'n groot koevertpiek rondom 67 ° C, terwyl die saamgestelde membraan met 70% HPS -inhoud geen duidelike glasoorgang het nie. Dit kan wees omdat daar 'n sekere mate van interaksie tussen HPMC en HPS is, wat dus die beweging van die molekulêre segmente van HPMC en HPS beperk.
3.3.4 Termiese stabiliteitsanalise van eetbare saamgestelde films
Fig. 3-4 TGA-krommes (a) en hul afgeleide (DTG)-krommes (b) van HPS/HPMC-versnitfilms
Die termiese stabiliteit van die eetbare saamgestelde film van HPMC/HPS is deur termogravimetriese ontleder getoets. Figuur 3-4 toon die termogravimetriese kurwe (TGA) en sy gewigsverliestempo-kurwe (DTG) van die saamgestelde film. Uit die TGA-kromme in Figuur 3-4(a) kan gesien word dat die saamgestelde membraanmonsters met verskillende verhoudings twee duidelike termogravimetriese veranderingstadia met die toename in temperatuur toon. Die vervlugting van die water wat deur die polisakkaried-makromolekule geadsorbeer word, lei tot 'n klein fase van gewigsverlies by 30–180 °C voordat die werklike termiese degradasie plaasvind. Vervolgens is daar 'n groter fase van gewigsverlies by 300~450 °C, hier is die termiese degradasiefase van HPMC en HPS.
Vanuit die DTG-krommes in Figuur 3-4 (b), kan gesien word dat die termiese afbraakpiektemperature van suiwer HPS en suiwer HPMC onderskeidelik 338 ° C en 400 ° C is, en die termiese afbraakpiektemperatuur van suiwer HPMC is hoër as dié van HPS, wat aandui dat HPMC Beter termiese stabiliteit as HPS. Toe die HPMC -inhoud 30% (7: 3) was, het 'n enkele piek op 347 ° C verskyn, wat ooreenstem met die kenmerkende piek van HPS, maar die temperatuur was hoër as die termiese afbraakpiek van HPS; wanneer die HPMC-inhoud 70% (3:7) was, het slegs die kenmerkende piek van HPMC by 400 °C verskyn; wanneer die inhoud van HPMC 50% was, het twee termiese degradasiepieke op die DTG-kurwe verskyn, onderskeidelik 345 °C en 396 °C. Die pieke stem ooreen met die kenmerkende pieke van HPS en HPMC, onderskeidelik, maar die termiese degradasiepiek wat ooreenstem met HPS is kleiner, en beide pieke het 'n sekere verskuiwing. Dit kan gesien word dat die meeste van die saamgestelde membrane slegs 'n kenmerkende enkele piek toon wat ooreenstem met 'n sekere komponent, en hulle is verreken in vergelyking met die suiwer komponent membraan, wat aandui dat daar 'n sekere verskil tussen die HPMC en HPS komponente is. graad van verenigbaarheid. Die termiese afbraakpiektemperatuur van die saamgestelde membraan was hoër as dié van suiwer HPS, wat daarop dui dat HPMC die termiese stabiliteit van HPS -membraan tot 'n sekere mate kon verbeter.
3.3.5 Meganiese eienskappe-analise van eetbare saamgestelde film
Die trek -eienskappe van HPMC/HPS -saamgestelde films met verskillende verhoudings is gemeet deur meganiese eienskappe -ontleder by 25 ° C, relatiewe humiditeit van 57% en 75%. Figure 3-5 shows the elastic modulus (a), elongation at break (b) and tensile strength (c) of HPMC/HPS composite films with different ratios under different relative humidity. Dit kan uit die figuur gesien word dat wanneer die relatiewe humiditeit 57% is, die elastiese modulus en treksterkte van suiwer HPS-film die grootste is, en die suiwer HPMC die kleinste. Met die toename in HPS -inhoud het die elastiese modulus en die treksterkte van die saamgestelde films voortdurend toegeneem. Die verlenging by breek van suiwer HPMC-membraan is baie groter as dié van suiwer HPS-membraan, en albei is groter as dié van saamgestelde membraan.
Wanneer die relatiewe humiditeit hoër was (75%) in vergelyking met 57% relatiewe humiditeit, het die elastiese modulus en treksterkte van alle monsters afgeneem, terwyl die verlenging by breek aansienlik toegeneem het. Dit is hoofsaaklik omdat water, as 'n algemene weekmaker, HPMC- en HPS-matriks kan verdun, die krag tussen polimeerkettings kan verminder en die mobiliteit van polimeersegmente kan verbeter. By hoë relatiewe humiditeit was die elastiese modulus en treksterkte van suiwer HPMC-films hoër as dié van suiwer HPS-films, maar die verlenging by breek was laer, 'n resultaat wat heeltemal anders was as die resultate by lae humiditeit. Dit is opmerklik dat die variasie van die meganiese eienskappe van die saamgestelde films met komponentverhoudings by 'n hoë humiditeit van 75% heeltemal teenoorgesteld is van dié by 'n lae humiditeit in vergelyking met die geval by 'n relatiewe humiditeit van 57%. Onder hoë humiditeit neem die voginhoud van die film toe, en water het nie net 'n sekere plastiseringseffek op die polimeermatriks nie, maar bevorder ook die herkristallisasie van stysel. In vergelyking met HPMC het HPS 'n sterker neiging om te herkristalliseer, dus is die effek van relatiewe humiditeit op HPS baie groter as dié van HPMC.
Fig. 3-5 Trek-eienskappe van HPS/HPMC-films met verskillende HPS/HPMC-verhoudings wat onder verskillende relatiewe nederigheid (RH) toestande geëquilibreer is. *: verskillende syferletters verskil aansienlik met verskeie RH, toegepas in die volledige proefskrif
3.3.6 Ontleding van suurstofdeurlaatbaarheid van eetbare saamgestelde films
Eetbare saamgestelde film word as voedselverpakkingsmateriaal gebruik om die raklewe van voedsel te verleng, en die suurstofversperringsprestasie daarvan is een van die belangrike aanwysers. Daarom is die suurstof-oordragstempo van eetbare films met verskillende verhoudings van HPMC/HPS gemeet by 'n temperatuur van 23 ° C, en die resultate word in Figuur 3-6 getoon. Dit kan uit die figuur gesien word dat die suurstofdeurlaatbaarheid van suiwer HPS-membraan aansienlik laer is as dié van suiwer HPMC-membraan, wat aandui dat HPS-membraan beter suurstofversperringseienskappe het as HPMC-membraan. As gevolg van die lae viskositeit en die bestaan van amorfe streke, is HPMC maklik om 'n relatief los laedigtheid netwerkstruktuur in die film te vorm; In vergelyking met HPS, het dit 'n groter neiging om te herkristalliseer, en dit is maklik om 'n digte struktuur in die film te vorm. Baie studies het getoon dat styselfilms goeie suurstofversperringseienskappe het in vergelyking met ander polimere [139, 301, 335, 336].
Fig. 3-6 Suurstofdeurlaatbaarheid van HPS/HPMC-mengselfilms
Die byvoeging van HPS kan die suurstofdeurlaatbaarheid van HPMC-membrane aansienlik verminder, en die suurstofdeurlaatbaarheid van saamgestelde membrane neem skerp af met die toename in HPS-inhoud. Die byvoeging van die suurstof-ondeurdringbare HPS kan die tortuositeit van die suurstofkanaal in die saamgestelde membraan verhoog, wat weer lei tot 'n afname in die suurstofpermeasietempo en uiteindelik laer suurstofdeurlaatbaarheid. Soortgelyke resultate is gerapporteer vir ander inheemse stysels [139,301].
3.4 Opsomming van hierdie hoofstuk
In hierdie hoofstuk, met die gebruik van HPMC en HPS as die belangrikste grondstowwe, en die byvoeging van poliëtileenglikol as 'n weekmaker, is die eetbare saamgestelde films van HPMC/HP's met verskillende verhoudings volgens die gietmetode voorberei. Die invloed van die inherente eienskappe van die komponente en die samestellingsverhouding op die mikroskopiese morfologie van die saamgestelde membraan is deur skandeerelektronmikroskopie bestudeer; die meganiese eienskappe van die saamgestelde membraan is bestudeer deur die meganiese eienskappe toetser. Die invloed van die inherente eienskappe van die komponente en die saamgestelde verhouding op die suurstofversperringseienskappe en ligoordrag van die saamgestelde film is bestudeer deur suurstofoordragtoetser en UV-Vis-spektrofotometer. Skandeerelektronmikroskopie, termogravimetriese analise en dinamiese termiese analise is gebruik. Meganiese analise en ander analitiese metodes is gebruik om die verenigbaarheid en faseskeiding van die koue-warm jelverbindingsisteem te bestudeer. Die hoofbevindings is soos volg:
- In vergelyking met suiwer HPMC, is suiwer HPS makliker om 'n homogene en gladde mikroskopiese oppervlakmorfologie te vorm. Dit is hoofsaaklik as gevolg van die beter molekulêre herrangskikking van styselmakromolekules (amilosemolekules en amylopektienmolekules) in die styselwaterige oplossing tydens die afkoelproses.
- Verbindings met 'n hoë HPMC-inhoud is meer geneig om homogene membraanstrukture te vorm. Dit is hoofsaaklik gebaseer op die jel eienskappe van HPMC en HPS. By die filmvormende temperatuur toon HPMC en HPS 'n lae-viskositeit oplossing toestand en 'n hoë-viskositeit gel toestand, onderskeidelik. Die hoë-viskositeit gedispergeerde fase word in die lae-viskositeit kontinue fase versprei. , is dit makliker om 'n homogene sisteem te vorm.
- Relatiewe humiditeit het 'n beduidende effek op die meganiese eienskappe van HPMC/HPS saamgestelde films, en die mate van die effek daarvan neem toe met die toename in HPS inhoud. By laer relatiewe humiditeit het beide die elastiese modulus en treksterkte van die saamgestelde films toegeneem met die toename in HPS inhoud, en die verlenging by breek van die saamgestelde films was aansienlik laer as dié van die suiwer komponent films. Met die toename in relatiewe humiditeit het die elastiese modulus en treksterkte van die saamgestelde film afgeneem, en die verlenging by breek het aansienlik toegeneem, en die verhouding tussen die meganiese eienskappe van die saamgestelde film en die samestellingsverhouding het 'n heeltemal teenoorgestelde veranderingspatroon onder verskillende relatiewe humiditeit. Die meganiese eienskappe van saamgestelde membrane met verskillende samestellingsverhoudings toon 'n kruising onder verskillende relatiewe humiditeitstoestande, wat die moontlikheid bied om produkprestasie volgens verskillende toepassingsvereistes te optimaliseer.
- Die byvoeging van HPS het die suurstofversperringseienskappe van die saamgestelde membraan aansienlik verbeter. Die suurstofdeurlaatbaarheid van die saamgestelde membraan het skerp afgeneem met die toename in HPS-inhoud.
- In die HPMC/HPS koue en warm jel saamgestelde stelsel is daar 'n sekere verenigbaarheid tussen die twee komponente. Geen duidelike tweefase-koppelvlak is gevind in die SEM-beelde van al die saamgestelde films nie, die meeste van die saamgestelde films het slegs een glasoorgangspunt in die DMA-resultate gehad, en slegs een termiese afbraakpiek verskyn in die DTG-krommes van die meeste van die saamgestelde films. Dit toon dat daar 'n sekere beskrywendheid tussen HPMC en HPS is.
Bogenoemde eksperimentele resultate toon dat die samestelling van HPS en HPMC nie net die produksiekoste van HPMC-eetbare film kan verlaag nie, maar ook die werkverrigting daarvan kan verbeter. Die meganiese eienskappe, suurstofversperringseienskappe en optiese eienskappe van die eetbare saamgestelde film kan bereik word deur die samestellingsverhouding van die twee komponente en die relatiewe humiditeit van die eksterne omgewing aan te pas.
Hoofstuk 4 Verwantskap tussen mikromorfologie en meganiese eienskappe van HPMC/HPS saamgestelde stelsel
In vergelyking met die hoër mengentropie tydens vermenging van metaallegerings, is die mengentropie tydens polimeersamestelling gewoonlik baie klein, en die hitte van samestelling tydens samestelling is gewoonlik positief, wat lei tot polimeersamestellingsprosesse. Die Gibbs vrye energie verandering in is positief (���>), daarom is polimeerformulerings geneig om fasegeskeide tweefasestelsels te vorm, en ten volle versoenbare polimeerformulerings is baie skaars [242].
Mengbare verbindingsisteme kan gewoonlik molekulêre-vlak mengbaarheid in termodinamika bereik en homogene verbindings vorm, dus is die meeste polimeerverbindingsisteme onmengbaar. Baie polimeerverbindingsisteme kan egter onder sekere toestande 'n versoenbare toestand bereik en saamgestelde stelsels word met sekere verenigbaarheid [257].
Die makroskopiese eienskappe soos meganiese eienskappe van polimeer saamgestelde sisteme hang in 'n groot mate af van die interaksie en fasemorfologie van hul komponente, veral die verenigbaarheid tussen komponente en die samestelling van kontinue en verspreide fases [301]. Daarom is dit van groot belang om die mikroskopiese morfologie en makroskopiese eienskappe van die saamgestelde sisteem te bestudeer en die verband daartussen vas te stel, wat van groot belang is om die eienskappe van saamgestelde materiale te beheer deur die fasestruktuur en verenigbaarheid van die saamgestelde sisteem te beheer.
In die proses om die morfologie en fasediagram van die komplekse sisteem te bestudeer, is dit baie belangrik om gepaste middele te kies om verskillende komponente te onderskei. Die onderskeid tussen HPMC en HPS is egter redelik moeilik, want albei het goeie deursigtigheid en soortgelyke brekingsindeks, dus is dit moeilik om die twee komponente deur optiese mikroskopie te onderskei; boonop, omdat albei organiese koolstof-gebaseerde materiaal is, dus het die twee soortgelyke energie-absorpsie, dus is dit ook moeilik vir skandeerelektronmikroskopie om die paar komponente akkuraat te onderskei. Fourier transform infrarooi spektroskopie kan die veranderinge in die morfologie en fasediagram van die proteïen-stysel komplekse sisteem weerspieël deur die oppervlakteverhouding van die polisakkariedband by 1180-953 cm-1 en die amiedband by 1750-1483 cm-1 [52, 337], maar hierdie tegniek is baie kompleks en vereis tipies sinchrotron bestraling Fourier transform infrarooi tegnieke om voldoende kontras vir HPMC/HPS hibriede stelsels te genereer. Daar is ook tegnieke om hierdie skeiding van komponente te bereik, soos transmissie-elektronmikroskopie en kleinhoek X-straalverstrooiing, maar hierdie tegnieke is gewoonlik kompleks [338]. In hierdie vak word die eenvoudige jodiumverf-optiese mikroskoop-analisemetode gebruik, en die beginsel dat die eindgroep van die amilose-heliese struktuur met jodium kan reageer om insluitingskomplekse te vorm, word gebruik om die HPMC/HPS-verbindingstelsel deur jodiumverf te kleur, so dat HPS Die komponente is van die HPMC-komponente onderskei deur hul verskillende kleure onder die ligmikroskoop. Daarom is jodiumverf optiese mikroskoop analise metode 'n eenvoudige en effektiewe navorsingsmetode vir die morfologie en fasediagram van stysel-gebaseerde komplekse stelsels.
In hierdie hoofstuk is die mikroskopiese morfologie, faseverspreiding, fase-oorgang en ander mikrostrukture van die HPMC/HPS-verbindingsisteem bestudeer deur middel van jodiumverf optiese mikroskoopanalise; en meganiese eienskappe en ander makroskopiese eienskappe; en deur die korrelasie-analise van die mikroskopiese morfologie en makroskopiese eienskappe van verskillende oplossingkonsentrasies en samestellingsverhoudings, is die verband tussen die mikrostruktuur en makroskopiese eienskappe van die HPMC/HPS saamgestelde sisteem vasgestel, ten einde die HPMC/HPS te beheer. Verskaf die basis vir die eienskappe van saamgestelde materiale.
4.1 Materiale en Toerusting
4.1.1 Hoof eksperimentele materiale
4.2 Eksperimentele metode
4.2.1 Bereiding van HPMC/HPS-verbindingsoplossing
Berei HPMC-oplossing en HPS-oplossing teen 3%, 5%, 7% en 9% konsentrasie voor, sien 2.2.1 vir voorbereidingsmetode. Meng HPMC-oplossing en HPS-oplossing volgens 100:0, 90:10, 80:20, 70:30, 60:40, 50:50, 45:55, 40:60, 30:70, 20:80, 0: 100 Verskillende verhoudings is gemeng teen 'n spoed van 250 rmp/min by 21 °C vir 30 min, en gemengde oplossings met verskillende konsentrasies en verskillende verhoudings is verkry.
4.2.2 Voorbereiding van HPMC/HPS saamgestelde membraan
Sien 3.2.1.
4.2.3 Voorbereiding van HPMC/HPS saamgestelde kapsules
Verwys na die oplossing wat deur die metode in 2.2.1 voorberei is, gebruik 'n vlekvrye staal vorm vir dip, en droog dit by 37 °C. Trek die gedroogde kapsules uit, sny die oormaat af en sit dit saam om 'n paar te vorm.
4.2.4 HPMC/HPS saamgestelde film optiese mikroskoop
4.2.4.1 Beginsels van optiese mikroskopie-analise
Die optiese mikroskoop gebruik die optiese beginsel om beeldvorming deur 'n konvekse lens te vergroot, en gebruik twee konvergerende lense om die openingshoek van die nabygeleë klein stowwe na die oë uit te brei, en die grootte van die klein stowwe wat nie deur die menslike oog onderskei kan word nie, te vergroot totdat die grootte van die stowwe deur die menslike oog onderskei kan word.
4.2.4.2 Toetsmetode
Die HPMC/HPS-verbindingsoplossings van verskillende konsentrasies en samestellingsverhoudings is by 21 °C uitgehaal, op 'n glasskyfie gegooi, in 'n dun laag gegiet en teen dieselfde temperatuur gedroog. Die films is gekleur met 1% jodiumoplossing (1 g jodium en 10 g kaliumjodied is in 'n 100-ml volumetriese fles geplaas en in etanol opgelos), in die ligmikroskoop geplaas vir waarneming en gefotografeer.
4.2.5 Ligtransmissie van HPMC/HPS saamgestelde film
4.2.5.1 Analise beginsel van UV-vis spektrofotometrie
Dieselfde as 3.2.3.1.
4.2.5.1 Toetsmetode
Sien 3.2.3.2.
4.2.6 Trek eienskappe van HPMC/HPS saamgestelde films
4.2.6.1 Beginsel van trekeienskapontleding
Dieselfde as 3.2.3.1.
4.2.6.1 Toetsmetode
Die monsters is getoets nadat dit vir 48 uur by 73% humiditeit geëkwilibreerd is. Sien 3.2.3.2 vir die toetsmetode.
4.3 Resultate en bespreking
4.3.1 Waarneming deur produkdeursigtigheid
Figuur 4-1 toon eetbare films en kapsules wat voorberei is deur HPMC en HPS saam te stel in 'n verhouding van 70:30. Soos uit die figuur gesien kan word, het die produkte goeie deursigtigheid, wat daarop dui dat HPMC en HPS soortgelyke brekingsindekse het, en 'n homogene verbinding kan verkry word nadat die twee saamgestel is.
4.3.2 Optiese mikroskoopbeelde van HPMC/HPS-komplekse voor en na kleuring
Figuur 4-2 toon die tipiese morfologie voor en na kleuring van HPMC/HPS-komplekse met verskillende samestellingsverhoudings wat onder 'n optiese mikroskoop waargeneem is. Soos uit die figuur gesien kan word, is dit moeilik om die HPMC -fase en die HPS -fase in die onbevlekte figuur te onderskei; Die geverfde suiwer HPMC en suiwer HPS toon hul eie unieke kleure, dit is omdat die reaksie van HPS en jodium deur die kleur van jodiumvlekke donkerder word. Daarom word die twee fases in die HPMC/HPS -verbindingstelsel eenvoudig en duidelik onderskei, wat verder bewys dat HPMC en HPS nie gemerk is nie en nie 'n homogene verbinding kan vorm nie. Soos uit die figuur gesien kan word, soos wat die HPS-inhoud toeneem, bly die area van die donker area (HPS-fase) in die figuur toeneem soos verwag word, en bevestig dus dat tweefase-herrangskikking tydens hierdie proses plaasvind. Wanneer die inhoud van HPMC hoër as 40% is, bied HPMC die toestand van kontinue fase aan, en HPS word in die kontinue fase van HPMC as die gedispergeerde fase versprei. In teenstelling hiermee, wanneer die inhoud van HPMC laer is as 40%, bied HPS 'n toestand van deurlopende fase, en HPMC word versprei in die deurlopende fase van HPS as 'n verspreide fase. Daarom, in die 5% HPMC/HPS-verbindingsoplossing, met die toenemende HPS-inhoud, het die teenoorgestelde gebeur wanneer die verbindingsverhouding HPMC/HPS 40:60 was. Die aaneenlopende fase verander van die aanvanklike HPMC-fase na die latere HPS-fase. Deur die fase -vorm waar te neem, kan gesien word dat die HPMC -fase in die HPS -matriks sferies is na verspreiding, terwyl die verspreide vorm van die HPS -fase in die HPMC -matriks meer onreëlmatig is.
Boonop, deur die verhouding van die oppervlakte van die ligkleurige gebied (HPMC) tot die donkerkleurige gebied (HPS) in die HPMC/HPS-kompleks te bereken na die kleur (sonder om die mesofase-situasie in ag te neem), is dit gevind dat die oppervlakte van HPMC (ligkleur)/HPS (donker kleur) In die figuur is die verhouding altyd groter as die werklike HPMC/HPS -verbindingverhouding. Byvoorbeeld, in die vlekdiagram van HPMC/HPS -verbinding met 'n saamgestelde verhouding van 50:50, word die oppervlakte van HPS in die interfase -gebied nie bereken nie, en die verhouding van lig/donker area is 71/29. Hierdie resultaat bevestig die bestaan van 'n groot aantal mesofases in die HPMC/HPS -saamgestelde stelsel.
Dit is welbekend dat ten volle versoenbare polimeersamestellingstelsels redelik skaars is, want tydens die polimeersamestellingsproses is die hitte van samestelling gewoonlik positief en die entropie van samestelling verander gewoonlik min, wat dus lei tot vrye energie tydens samestelling verander na 'n positiewe waarde. In die HPMC/HPS -verbindingstelsel is HPMC en HPS egter steeds belowend om 'n groter mate van verenigbaarheid te toon, omdat HPMC en HPS beide hidrofiliese polisakkariede is, dieselfde strukturele eenheid het - glukose, en slaag dieselfde funksionele groep word verander met met dieselfde funksionele groep met dieselfde funksionele groep. hidroksipropiel. Die verskynsel van veelvuldige mesofases in die HPMC/HPS-verbindingstelsel dui ook aan dat HPMC en HPS in die verbinding 'n sekere mate van verenigbaarheid het, en dat 'n soortgelyke verskynsel in die stysel-polyviniel-alkoholmengsel voorkom met weekmaker. also appeared [339].
4.3.3 Die verband tussen die mikroskopiese morfologie en die makroskopiese eienskappe van die saamgestelde sisteem
Die verband tussen die morfologie, faseskeidingsverskynsel, deursigtigheid en meganiese eienskappe van die HPMC/HPS saamgestelde sisteem is in detail bestudeer. Figuur 4-3 toon die effek van HPS-inhoud op die makroskopiese eienskappe soos deursigtigheid en trekmodulus van HPMC/HPS-verbindingstelsel. Dit kan uit die figuur gesien word dat die deursigtigheid van suiwer HPMC hoër is as dié van suiwer HPS, hoofsaaklik omdat die herkristallisasie van stysel die deursigtigheid van HPS verminder, en die hidroksipropielmodifikasie van stysel is ook 'n belangrike rede vir die vermindering van deursigtigheid van HPS [340, 341]. Daar kan uit die figuur gevind word dat die transmissie van die HPMC/HPS saamgestelde stelsel 'n minimum waarde sal hê met die verskil van die HPS inhoud. Die transmissie van die saamgestelde sisteem, in die reeks van HPS-inhoud onder 70%, neem toe metiT neem af met die toename in HPS -inhoud; wanneer die HPS-inhoud 70% oorskry, neem dit toe met die toename in HPS-inhoud. This phenomenon means that the HPMC/HPS compound system is immiscible, because the phase separation phenomenon of the system leads to the decrease of light transmittance. Inteendeel, die Young se modulus van die saamgestelde sisteem het ook 'n minimum punt verskyn met die verskillende proporsies, en die Young se modulus het aanhou afneem met die toename in HPS inhoud, en het die laagste punt bereik toe die HPS inhoud 60% was. Die modulus het aanhou toeneem, en die modulus het effens toegeneem. Die Young se modulus van die HPMC/HPS saamgestelde sisteem het 'n minimum waarde getoon, wat ook aangedui het dat die saamgestelde sisteem 'n onmengbare sisteem was. Die laagste punt van ligoordrag van HPMC/HPS saamgestelde stelsel stem ooreen met die faseoorgangspunt van HPMC kontinue fase na verspreide fase en die laagste punt van Young se moduluswaarde in Figuur 4-2.
4.3.4 Die effek van oplossingkonsentrasie op die mikroskopiese morfologie van die saamgestelde sisteem
Figuur 4-4 toon die effek van oplossingkonsentrasie op die morfologie en fase-oorgang van die HPMC/HPS-verbindingsisteem. Soos gesien kan word uit die figuur, die lae konsentrasie van 3% HPMC/HPS saamgestelde stelsel, in die verbinding verhouding van HPMC/HPS is 40:60, die voorkoms van mede-kontinue struktuur kan waargeneem word; Alhoewel dit in die hoë konsentrasie van 7% oplossing is, word hierdie mede-kontinue struktuur waargeneem in die figuur met 'n saamgestelde verhouding van 50:50. Hierdie resultaat toon dat die fase-oorgangspunt van die HPMC/HPS-verbindingsisteem 'n sekere konsentrasie-afhanklikheid het, en die HPMC/HPS-verbindingsverhouding van die fase-oorgang neem toe met die toename in die saamgestelde oplossingkonsentrasie, en HPS is geneig om 'n kontinue fase te vorm . . Daarbenewens het die HPS-domeine wat in die HPMC kontinue fase versprei is, soortgelyke vorms en morfologieë getoon met die verandering van konsentrasie; terwyl die HPMC-verspreide fases wat in die HPS-kontinue fase versprei is, verskillende vorms en morfologieë by verskillende konsentrasies getoon het. en met die toename in oplossingkonsentrasie het die verspreidingsgebied van HPMC al hoe meer onreëlmatig geword. Die hoofrede vir hierdie verskynsel is dat die viskositeit van die HPS-oplossing baie hoër is as dié van die HPMC-oplossing by kamertemperatuur, en die neiging van die HPMC-fase om 'n netjiese sferiese toestand te vorm word onderdruk as gevolg van die oppervlakspanning.
4.3.5 Effek van oplossingkonsentrasie op meganiese eienskappe van saamgestelde sisteem
Ooreenstem met die morfologieë van Fig. 4-4, Fig. 4-5 toon die trekeienskappe van die saamgestelde films wat onder verskillende konsentrasie-oplossings gevorm word. Dit kan uit die figuur gesien word dat die Young se modulus en verlenging by breek van die HPMC/HPS saamgestelde sisteem geneig is om af te neem met die toename in oplossing konsentrasie, wat ooreenstem met die geleidelike transformasie van HPMC van kontinue fase na verspreide fase in Figuur 4 -4. Die mikroskopiese morfologie is konsekwent. Aangesien die Young se modulus van HPMC homopolimeer hoër is as dié van HPS, word daar voorspel dat die Young se modulus van HPMC/HPS saamgestelde stelsel verbeter sal word wanneer HPMC die kontinue fase is.
4.4 Opsomming van hierdie hoofstuk
In hierdie hoofstuk is HPMC/HPS -saamgestelde oplossings en eetbare saamgestelde films met verskillende konsentrasies en saamgestelde verhoudings berei, en die mikroskopiese morfologie en fase -oorgang van die HPMC/HPS -verbindingstelsel is waargeneem deur optiese mikroskoopanalise van jodiumkleuring om starch -phases te onderskei. Die ligoordrag en meganiese eienskappe van die eetbare saamgestelde film van HPMC/HPS is bestudeer deur UV-vis spektrofotometer en meganiese eienskap toetser, en die effekte van verskillende konsentrasies en samestelling verhoudings op die optiese eienskappe en meganiese eienskappe van die samestelling sisteem is bestudeer. The relationship between the microstructure and macroscopic properties of the HPMC/HPS compound system was established by combining the microstructure of the composite system, such as microstructure, phase transition and phase separation, and macroscopic properties such as optical properties and mechanical properties. Die hoofbevindings is soos volg:
- Die optiese mikroskoop-ontledingsmetode om styselfases deur jodiumkleuring te onderskei, is die eenvoudigste, direkte en doeltreffendste metode om die morfologie en fase-oorgang van styselgebaseerde saamgestelde sisteme te bestudeer. Met jodiumkleuring lyk die styselfase donkerder en donkerder onder ligmikroskopie, terwyl HPMC nie gekleur word nie en dus ligter van kleur voorkom.
- Die HPMC/HPS-verbindingsisteem is nie mengbaar nie, en daar is 'n fase-oorgangspunt in die saamgestelde stelsel, en hierdie fase-oorgangspunt het 'n sekere verbindingverhouding-afhanklikheid en oplossingkonsentrasie-afhanklikheid.
- Die HPMC/HPS-verbindingstelsel het goeie verenigbaarheid, en 'n groot aantal mesofases is in die saamgestelde stelsel teenwoordig. In die tussenfase word die deurlopende fase in die verspreide fase in die deeltjies versprei.
- Die gedispergeerde fase van HPS in HPMC matriks het soortgelyke sferiese vorm by verskillende konsentrasies getoon; HPMC het onreëlmatige morfologie in HPS matriks getoon, en die onreëlmatigheid van die morfologie het toegeneem met die toename in konsentrasie.
- The relationship between the microstructure, phase transition, transparency and mechanical properties of the HPMC/HPS composite system was established. a. Die laagste punt van deursigtigheid van die verbindingstelsel stem ooreen met die fase -oorgangspunt van HPMC van die deurlopende fase na die verspreide fase en die minimum punt van die afname in die trekmodulus. b. Die Young se modulus en verlenging by onderbreking neem af met die toename in oplossingskonsentrasie, wat oorsaaklik verband hou met die morfologiese verandering van HPMC van deurlopende fase tot verspreide fase in die verbindingstelsel.
Samevattend, die makroskopiese eienskappe van die HPMC/HPS saamgestelde sisteem is nou verwant aan sy mikroskopiese morfologiese struktuur, fase-oorgang, faseskeiding en ander verskynsels, en die eienskappe van die samestellings kan gereguleer word deur die fasestruktuur en verenigbaarheid van die saamgestelde te beheer. stelsel.
Hoofstuk 5 Invloed van HPS -hidroksipropielvervangingsgraad op reologiese eienskappe van HPMC/HPS -verbindingstelsel
Dit is welbekend dat klein veranderinge in die chemiese struktuur van stysel kan lei tot dramatiese veranderinge in die reologiese eienskappe daarvan. Daarom bied chemiese modifikasie die moontlikheid om die reologiese eienskappe van styselgebaseerde produkte te verbeter en te beheer [342]. Op sy beurt kan die bemeestering van die invloed van stysel se chemiese struktuur op sy reologiese eienskappe die strukturele eienskappe van styselgebaseerde produkte beter verstaan, en bied 'n basis vir die ontwerp van gemodifiseerde stysels met verbeterde stysel funksionele eienskappe [235]. Hydroxypropylstysel is 'n professionele gemodifiseerde stysel wat wyd gebruik word in die veld van voedsel en medisyne. Dit word gewoonlik berei deur die veretheringsreaksie van inheemse stysel met propileenoksied onder alkaliese toestande. Hidroksipropyl is 'n hidrofiele groep. Die inbring van hierdie groepe in die styselmolekulêre ketting kan die intramolekulêre waterstofbindings wat die styselkorrelstruktuur handhaaf, breek of verswak. Daarom is die fisies-chemiese eienskappe van hidroksipropielstysel verwant aan die graad van substitusie van hidroksipropielgroepe op sy molekulêre ketting [233, 235, 343, 344].
Baie studies het die effek van hidroksipropielvervangingsgraad op die fisies-chemiese eienskappe van hidroksipropielstysel ondersoek. Han et al. Bestudeer die effekte van hidroksipropielwasagtige stysel en hidroksipropiel koringster op die struktuur en retrogradasie -eienskappe van Koreaanse glutineuse ryskoeke. Die studie het bevind dat hidroksipropilering die gelatiniseringstemperatuur van stysel kan verminder en die waterhouvermoë van stysel kan verbeter. prestasie, en het die verouderingsverskynsel van stysel in Koreaanse glutinous ryskoeke aansienlik geïnhibeer [345]. Kaur et al. het die effek van hidroksipropielvervanging op die fisies-chemiese eienskappe van verskillende variëteite van aartappelstysel bestudeer, en gevind dat die graad van hidroksipropielvervanging van aartappelstysel gewissel het met verskillende variëteite, en die effek daarvan op die eienskappe van stysel met groot deeltjiegrootte Meer betekenisvol; die hidroksipropyleringsreaksie veroorsaak baie fragmente en groewe op die oppervlak van styselkorrels; Hydroxypropyl -substitusie kan die swellingseienskappe, wateroplosbaarheid en oplosbaarheid van stysel in dimetielsulfoksied aansienlik verbeter en die deursigtigheid van die pasta stysel verbeter [346]. Lawal et al. het die effek van hidroksipropielvervanging op die eienskappe van patatsstysel bestudeer. Die studie het getoon dat na hidroksipropielmodifikasie, die vryswelvermoë en wateroplosbaarheid van stysel verbeter is; die herkristallisasie en retrogradasie van inheemse stysel is geïnhibeer; Verteerbaarheid word verbeter [347]. Schmitz et al. voorbereide hidroksipropiel tapioka-stysel en gevind dat dit 'n hoër swelvermoë en viskositeit, laer verouderingstempo en hoër vries-ontdooi-stabiliteit het [344].
Daar is egter min studies oor die reologiese eienskappe van hidroksipropielstysel, en die effekte van hidroksipropielmodifikasie op die reologiese eienskappe en jel-eienskappe van stysel-gebaseerde verbindingsisteme is tot dusver selde gerapporteer. Chun et al. het die reologie van lae-konsentrasie (5%) hidroksipropylrysstyseloplossing bestudeer. The results showed that the effect of hydroxypropyl modification on the steady-state and dynamic viscoelasticity of starch solution was related to the degree of substitution, and a small amount of hydroxypropyl Propyl substitution can significantly change the rheological properties of starch solutions; Die viskositeitskoëffisiënt van styseloplossings neem af met die toename in substitusiegraad, en die temperatuurafhanklikheid van sy reologiese eienskappe neem toe met die toename in hidroksipropielvervangingsgraad. Die hoeveelheid neem af met toenemende mate van substitusie [342]. Lee et al. studied the effect of hydroxypropyl substitution on the physical properties and rheological properties of sweet potato starch, and the results showed that the swelling ability and water solubility of starch increased with the increase of the degree of hydroxypropyl substitution; Die entalpiewaarde neem af met die toename in die hidroksipropielvervangingsgraad; Die viskositeitskoëffisiënt, komplekse viskositeit, opbrengstres, komplekse viskositeit en dinamiese modulus van styseloplossing neem alles af met die toename in hidroksipropielvervangingsgraad, vloeistofindeks en verliesfaktor wat dit toeneem met die mate van hidroksipropielubstitusie; Die gelsterkte van styselgom neem af, die vries-ontdooi-stabiliteit neem toe, en die sinerese-effek neem af [235].
In hierdie hoofstuk is die effek van HPS hidroksipropiel substitusie graad op die reologiese eienskappe en gel eienskappe van HPMC/HPS koue en warm gel verbinding sisteem bestudeer. Die oorgangsituasie is van groot belang vir 'n diepgaande begrip van die verband tussen struktuurvorming en reologiese eienskappe. Daarbenewens is die geleringsmeganisme van die HPMC/HPS omgekeerde-verkoeling-verbindingsisteem voorlopig bespreek, ten einde 'n mate van teoretiese leiding vir ander soortgelyke omgekeerde-hitte-verkoeling-jelstelsels te verskaf.
5.1 Materiale en Toerusting
5.1.1 Hoof eksperimentele materiale
5.1.2 Hoofinstrumente en toerusting
5.2 Eksperimentele metode
5.2.1 Bereiding van saamgestelde oplossings
15% HPMC/HPS -saamgestelde oplossings met verskillende saamgestelde verhoudings (100/0, 50/50, 0/100) en HPS met verskillende hidroksipropielvervangingsgrade (G80, A939, A1081) is voorberei. Die voorbereidingsmetodes van A1081, A939, HPMC en hul saamgestelde oplossings word in 2.2.1 getoon. G80 en sy saamgestelde oplossings met HPMC word gelatiniseer deur te roer onder die toestande van 1500psi en 110 ° C in 'n outoklaaf, omdat G80 inheemse stysel 'n hoë amylose is (80%), en die gelatiniseringstemperatuur is hoër as 100 ° C, wat nie kan wees nie bereik volgens die oorspronklike metode van die waterbad gelatiniseringsmetode [348].
5.2.2 Reologiese eienskappe van HPMC/HPS-verbindingsoplossings met verskillende grade van HPS-hidroksipropielvervanging
5.2.2.1 Beginsel van reologiese analise
Dieselfde as 2.2.2.1
5.2.2.2 Vloeimodustoetsmetode
'n Parallelle plaatklem met 'n deursnee van 60 mm is gebruik, en die plaatspasiëring is op 1 mm gestel.
- Daar is 'n voor-skuifvloeitoetsmetode en 'n drie-stadium tiksotropie. Dieselfde as 2.2.2.2.
- Vloeitoetsmetode sonder voor-skuif en Thixotropic Ring Thixotropy. Die toetstemperatuur is 25 ° C, a. Skeer met toenemende snelheid, skuifsnelheid 0-1000 S-1, skeertyd 1 min; b. Konstante skeer, skeertempo 1000 s-1, skeertyd 1 min; c. Verlaagde spoedskeer, die skuifspoedbereik is 1000-0S-1, en die skuiftyd is 1 min.
5.2.2.3 Ossillasiemodustoetsmetode
'n Parallelle plaatbevestiging met 'n deursnee van 60 mm is gebruik, en die plaatspasiëring is op 1 mm gestel.
- Vervorming veranderlike sweep. Toetstemperatuur 25 °C, frekwensie 1 Hz, vervorming 0,01-100 %.
- Temperatuurskandering. Frekwensie 1 Hz, vervorming 0,1 %, a. Verhittingsproses, temperatuur 5-85 ° C, verwarmingstempo 2 ° C/min; b. Koelproses, temperatuur 85-5 ° C, koeltempo 2 ° C/min. 'N Silikoonolie -seël word rondom die monster gebruik om vogverlies tydens toetsing te vermy.
- Frekwensie-sweep. Variasie 0,1 %, frekwensie 1-100 rad/s. Die toetse is onderskeidelik by 5 ° C en 85 ° C uitgevoer en vir 5 minute voor die toetsing by die toetstemperatuur ewewig.
Die verwantskap tussen die bergingsmodulus G′ en verliesmodulus G″ van die polimeeroplossing en die hoekfrekwensie ω volg 'n drywingswet:
waar n′ en n″ die hellings van onderskeidelik log G′-log ω en log G″-log ω is;
G0′ en G0″ is die afsnitte van onderskeidelik log G′-log ω en log G″-log ω.
5.2.3 Optiese mikroskoop
5.2.3.1 Instrumentbeginsel
Dieselfde as 4.2.3.1
5.2.3.2 Toetsmetode
Die 3% 5:5 HPMC/HPS-verbindingsoplossing is by verskillende temperature van 25 °C, 45 °C en 85 °C uitgehaal, op 'n glasskyfie wat op dieselfde temperatuur gehou is, gegooi en in 'n dun film gegiet. laag oplossing en gedroog teen dieselfde temperatuur. Die films is met 1% jodiumoplossing gekleur, in die veld van ligmikroskoop geplaas vir waarneming en gefotografeer.
5.3 Resultate en bespreking
5.3.1 Viskositeit- en vloeipatroonanalise
5.3.1.1 Vloeitoetsmetode sonder voorskuif en tiksotropiese ringtiksotropie
Deur gebruik te maak van die vloeitoetsmetode sonder voorafskeer en die tiksotropiese ring-tiksotropiese metode, is die viskositeit van HPMC/HPS-verbindingsoplossing met verskillende grade van hidroksipropielvervanging HPS bestudeer. Die resultate word in Figuur 5-1 getoon. Dit kan uit die figuur gesien word dat die viskositeit van alle monsters 'n dalende neiging toon met die toename in skuiftempo onder die werking van skuifkrag, wat 'n sekere mate van skuifverdunningsverskynsel toon. Die meeste hoë-konsentrasie polimeer oplossings of smelt ondergaan sterk ontknoping en molekulêre herrangskikking onder skuif, en vertoon dus pseudoplastiese vloeistof gedrag [305, 349, 350]. Die skuifverdunningsgrade van HPMC/HPS-verbindingsoplossings van HPS met verskillende hidroksipropielvervangingsgrade verskil egter.
Fig. 5-1 Viskositeite vs. skuiftempo van die HPS/HPMC-oplossing met verskillende hidropropylvervangingsgraad van HPS (sonder voorskeer, bied die soliede en hol simbole onderskeidelik toenemende tempo en dalende tempo-proses aan)
Dit kan uit die figuur gesien word dat die viskositeit en skuifverdunningsgraad van die suiwer HPS-monster hoër is as dié van die HPMC/HPS-samestellingmonster, terwyl die skuifverdunningsgraad van die HPMC-oplossing die laagste is, hoofsaaklik omdat die viskositeit van HPS by lae temperatuur is aansienlik hoër as dié van HPMC. Daarbenewens, vir die HPMC/HPS verbinding oplossing met dieselfde verbinding verhouding, verhoog die viskositeit met die HPS hidroksipropiel substitusie graad. Dit kan wees omdat die byvoeging van hidroksipropielgroepe in styselmolekules die intermolekulêre waterstofbindings breek en dus lei tot die disintegrasie van styselkorrels. Hidroksipropylering het die skuifverdunningsverskynsel van stysel aansienlik verminder, en die skuifuitdunningsverskynsel van inheemse stysel was die duidelikste. Met die voortdurende toename van die hidroksipropielsubstitusiegraad, het die skuifverdunningsgraad van HPS geleidelik afgeneem.
Al die monsters het tixotropiese ringe op die skuifspanningskurwe van die skuifspanning, wat daarop dui dat alle monsters 'n sekere mate van tixotropie het. Die tixotropiese sterkte word voorgestel deur die grootte van die tixotropiese ringarea. Hoe meer tixotropies die monster is [351]. Die vloei-indeks N- en viskositeitskoëffisiënt k van die monsteroplossing kan bereken word deur die ostwald-de waele-kragwet (sien vergelyking (2-1)).
Tabel 5-1 Vloeigedrag-indeks (n) en vloeistofkonsekwentheidsindeks (K) tydens toenemende tempo en dalende tempo proses en tiksotropie lus area van die HPS/HPMC oplossing met verskillende hidropropyl substitusie graad van HPS by 25 °C
Tabel 5-1 toon die vloeiindeks n, viskositeitskoëffisiënt K en tiksotropiese ringoppervlakte van HPMC/HPS-verbindingsoplossings met verskillende grade van hidroksipropielvervanging HPS in die proses van verhoging van skeer en vermindering van skeer. Dit kan uit die tabel gesien word dat die vloeiindeks n van alle monsters minder as 1 is, wat aandui dat alle monsteroplossings pseudoplastiese vloeistowwe is. Vir die HPMC/HPS-verbindingsisteem met dieselfde HPS-hidroksipropielvervangingsgraad, neem die vloeiindeks n toe met die toename in HPMC-inhoud, wat aandui dat die byvoeging van HPMC die saamgestelde oplossing sterker Newtonse vloeistofkenmerke laat vertoon. However, with the increase of HPMC content, the viscosity coefficient K decreased continuously, indicating that the addition of HPMC reduced the viscosity of the compound solution, because the viscosity coefficient K was proportional to the viscosity. Die n-waarde en K-waarde van suiwer HPS met verskillende hidroksipropielvervangingsgrade in die stygende skuifstadium het albei afgeneem met die toename in hidroksipropielvervangingsgraad, wat aandui dat hidroksipropielasiemodifikasie die pseudoplastisiteit van stysel kan verbeter en die Viskositeit van styseloplossings kan verminder. Inteendeel, die waarde van n neem toe met die toename van die substitusiegraad in die dalende skuifstadium, wat aandui dat die hidroksipropilering die Newtonse vloeistofgedrag van die oplossing na hoëspoed-skeerwerk verbeter. Die n-waarde en K-waarde van die HPMC/HPS-verbindingsisteem is beïnvloed deur beide HPS-hidroksipropylering en HPMC, wat die gevolg was van hul gekombineerde werking. In vergelyking met die toenemende skeerstadium het die n-waardes van alle monsters in die dalende skeerstadium groter geword, terwyl die K-waardes kleiner geword het, wat aandui dat die viskositeit van die saamgestelde oplossing verminder is na hoëspoed-skeer, en die Newtoniese vloeistofgedrag van die saamgestelde oplossing is verbeter. .
Die area van tiksotropiese ring het afgeneem met die toename in HPMC-inhoud, wat aandui dat die byvoeging van HPMC die tiksotropie van die saamgestelde oplossing verminder het en die stabiliteit daarvan verbeter het. Vir die HPMC/HPS-verbindingsoplossing met dieselfde samestellingsverhouding, neem die area van tiksotropiese ring af met die toename in HPS-hidroksipropielvervangingsgraad, wat aandui dat hidroksipropylering die stabiliteit van HPS verbeter.
5.3.1.2 Skeermetode met voorsny en drie-stadium tiksotropiese metode
Die skuifmetode met voor-skuif is gebruik om die verandering van die viskositeit van HPMC/HPS-saamgestelde oplossing met verskillende grade van hidroksipropielvervanging HPS met die skuifsnelheid te bestudeer. Die resultate word in Figuur 5-2 getoon. Uit die figuur kan gesien word dat die HPMC -oplossing byna geen skuifdunner toon nie, terwyl die ander monsters skuifdunner toon. Dit stem ooreen met die resultate wat met die skeermetode verkry is sonder om vooraf te skeer. Uit die figuur kan ook gesien word dat die hoogs hydroxypropyl -gesubstitueerde monster teen lae skuifsnelheid 'n plato -streek vertoon.
Fig. 5-2 Viskositeite vs. skuiftempo van die HPS/HPMC-oplossing met verskillende hidropropylvervangingsgraad van HPS (met voorskeer)
Die nul-skuif-viskositeit (h0), vloei-indeks (n) en viskositeitskoëffisiënt (K) verkry deur passing word in Tabel 5-2 getoon. Uit die tabel kan ons sien dat vir die suiwer HPS-monsters, die n-waardes verkry deur beide metodes toeneem met die mate van substitusie, wat aandui dat die vastestofagtige gedrag van die styseloplossing afneem soos die substitusiegraad toeneem. Met die toename in HPMC-inhoud het die n-waardes almal 'n afwaartse neiging getoon, wat aandui dat HPMC die vastestofagtige gedrag van die oplossing verminder het. Dit toon dat die kwalitatiewe ontledingsresultate van die twee metodes konsekwent is.
Vergelyk die data wat verkry is vir dieselfde monster onder verskillende toetsmetodes, word gevind dat die waarde van N wat na voorverskuiwing verkry is, altyd groter is as wat verkry is deur die metode sonder vooraf skeer, wat aandui dat die saamgestelde stelsel wat deur die PRE verkry is -Hehing-metode is 'n soliede agtige. Die gedrag is laer as wat gemeet word deur die metode sonder om vooraf te skeer. Dit is omdat die finale resultaat wat in die toets sonder vooraf skuif verkry is, eintlik die resultaat is van die gekombineerde werking van die skuiftempo en die skuiftyd, terwyl die toetsmetode met vooraf skuif eers die tixotropiese effek uitskakel deur 'n hoë skuif vir 'n sekere periode van tyd. Daarom kan hierdie metode die skuifverdunner en vloei -eienskappe van die verbindingstelsel meer akkuraat bepaal.
Uit die tabel kan ons ook sien dat vir dieselfde samestellingsverhouding (5:5), die n-waarde van die samestellingstelsel naby aan 1 is, en die voorafgeskeerde n neem toe met die graad van hidroksipropielvervanging. Dit wys dat HPMC is a continuous phase in the compound system, and HPMC has a stronger effect on starch samples with low hydroxypropyl substitution degree, which is consistent with the result that the n value increases with the increase of substitution degree without pre-shearing on the contrary. Die K-waardes van die saamgestelde stelsels met verskillende grade van substitusie in die twee metodes is soortgelyk, en daar is geen besondere voor die hand liggende neiging nie, terwyl die viskositeit van die nulskoot 'n duidelike afwaartse neiging toon, omdat die viskositeit van die nul skuif onafhanklik van die skuif is koers. Die intrinsieke viskositeit kan die eienskappe van die stof self akkuraat weerspieël.
Fig. 5-3 Drie-interval tiksotropie van die HPS/HPMC mengsel oplossing met verskillende hidropropyl substitusie graad van HPS
Die drie-stadium tiksotropiese metode is gebruik om die effek van verskillende grade van hidroksipropielvervanging van hidroksipropielstysel op die tiksotropiese eienskappe van die saamgestelde sisteem te bestudeer. Dit kan gesien word uit Figuur 5-3 dat in die lae skuifstadium, die oplossingsviskositeit afneem met die toename in HPMC inhoud, en afneem met die verhoging van substitusiegraad, wat in ooreenstemming is met die wet van nulskuifviskositeit.
Die graad van strukturele herstel na verskillende tyd in die herstelstadium word uitgedruk deur die viskositeit hersteltempo DSR, en die berekeningsmetode word in 2.3.2 getoon. Dit kan uit Tabel 5-2 gesien word dat binne dieselfde hersteltyd die DSR van suiwer HPS aansienlik laer is as dié van suiwer HPMC, wat hoofsaaklik is omdat die HPMC-molekule 'n rigiede ketting is, en sy ontspanningstyd kort is, en die struktuur kan in 'n kort tyd herstel word. herstel. Terwyl HPS 'n buigsame ketting is, is sy ontspanningstyd lank, en die herstel van die struktuur neem 'n lang tyd. Met die verhoging van substitusiegraad neem die DSR van suiwer HPS af met die verhoging van substitusiegraad, wat aandui dat hidroksipropylering die buigsaamheid van styselmolekulêre ketting verbeter en die ontspanningstyd van HPS langer maak. Die DSR van die saamgestelde oplossing is laer as dié van suiwer HPS en suiwer HPMC monsters, maar met die verhoging van die substitusiegraad van HPS hidroksipropiel, neem die DSR van die saamgestelde monster toe, wat aandui dat die tiksotropie van die saamgestelde sisteem toeneem met die toename in HPS-hidroksipropielvervanging. Dit neem af met toenemende mate van radikale vervanging, wat ooreenstem met die resultate sonder voorafskeer.
Tabel 5-2 Geen skuifviskositeit (h0), vloeigedrag-indeks (n), vloeistofkonsekwentheidsindeks (K) tydens toenemende tempo en die mate van struktuurherstel (DSR) na 'n sekere hersteltyd vir die HPS/HPMC-oplossing met verskillende hidropropyl substitusiegraad van HPS by 25 °C
Samevattend kan die bestendige-toestandtoets sonder voorafskeer en die tiksotropiese ring-tiksotropie-toets monsters met groot prestasieverskille kwalitatief ontleed, maar vir die verbindings met verskillende HPS-hidroksipropielvervangingsgrade met klein prestasieverskille Die navorsingsresultate van die oplossing is in stryd met Die werklike resultate, omdat die gemete data die uitgebreide resultate is van die invloed van die skuiftempo en die skuiftyd, en nie die invloed van 'n enkele veranderlike kan weerspieël nie.
5.3.2 Lineêre viskoelastiese streek
Dit is algemeen bekend dat die opbergmodulus G ′ vir hidrogels bepaal word deur die hardheid, sterkte en aantal effektiewe molekulêre kettings, en die verliesmodulus G ′ ′ word bepaal deur die migrasie, beweging en wrywing van klein molekules en funksionele groepe . Dit word bepaal deur wrywing energieverbruik soos vibrasie en rotasie. Bestaan teken van die kruising van die bergingsmodulus G ′ en verliesmodulus G ″ (dws tan Δ = 1). Die oorgang van oplossing na gel word die gelpunt genoem. Die opbergmodulus G ′ en die verliesmodulus G ″ word dikwels gebruik om die gelasiegedrag, die vormingstempo en strukturele eienskappe van die gelnetwerkstruktuur [352] te bestudeer. Dit kan ook die interne struktuurontwikkeling en molekulêre struktuur weerspieël tydens die vorming van die gelnetwerkstruktuur. interaksie [353].
Figuur 5-4 toon die spanningsveegkurwes van HPMC/HPS-verbindingsoplossings met verskillende grade van hidroksipropielvervanging HPS teen 'n frekwensie van 1 Hz en 'n spanningsreeks van 0.01%-100%. Uit die figuur kan gesien word dat in die onderste vervormingsarea (0,01-1%), alle monsters behalwe HPMC G ′> G ″ is, wat 'n geltoestand toon. Vir HPMC is G′ in die hele vorm. Die veranderlike reeks is altyd minder as G”, wat aandui dat HPMC in oplossingstoestand is. Daarbenewens is die vervormingsafhanklikheid van viskoelastisiteit van verskillende monsters verskillend. Vir die G80-steekproef is die frekwensie-afhanklikheid van viskoelastisiteit duideliker: wanneer die vervorming groter as 0.3% is, kan gesien word dat G' geleidelik afneem, gepaardgaande met 'n beduidende toename in G”. toename, sowel as 'n aansienlike toename in tan δ; en sny wanneer die vervormingshoeveelheid 1.7% is, wat aandui dat die jelnetwerkstruktuur van G80 ernstig beskadig is nadat die vervormingshoeveelheid 1.7% oorskry het, en dit in 'n oplossingstoestand is.
Fig. 5-4 Bergingsmodulus (G′) en verliesmodulus (G″) vs. spanning vir HPS/HPMC-mengsels met die verskillende hidroïpropielsubstitusiegraad van HPS (Die soliede en hol simbole bied onderskeidelik G′ en G″ aan)
Fig. 5-5 tan δ vs. stam vir HPMC/HPS mengsel oplossing met die verskillende hidropropyl substitusie graad van HPS
Dit kan gesien word uit die figuur dat die lineêre viskoelastiese gebied van suiwer HPS natuurlik vernou word met die afname van hidroksielopiesubstitusiegraad. Met ander woorde, namate die HPS-hidroksipropielgraad van substitusie toeneem, is die beduidende veranderinge in die tan δ-kromme geneig om in die hoër vervormingshoeveelheidsreeks te verskyn. In die besonder, die lineêre viskoelastiese gebied van G80 is die smalste van alle monsters. Daarom word die lineêre viskoelastiese gebied van G80 gebruik om te bepaal
Kriteria vir die bepaling van die waarde van die vervormingsveranderlike in die volgende reeks toetse. Vir die HPMC/HPS-verbindingsisteem met dieselfde samestellingsverhouding vernou die lineêre viskoelastiese gebied ook met die afname in die hidroksielastiese graad van HPS, maar die krimpende effek van die hidroksielastiese graad op die lineêre viskoelastiese gebied is nie so duidelik nie.
5.3.3 Viskoelastiese eienskappe tydens verhitting en verkoeling
Die dinamiese viskoelastiese eienskappe van HPMC/HPS-verbindingsoplossings van HPS met verskillende grade van hidroksielastiese vervanging word in Figuur 5-6 getoon. Soos uit die figuur gesien kan word, vertoon HPMC vier fases tydens die verwarmingsproses: 'n aanvanklike plato-streek, twee struktuurvormende stadiums en 'n finale plato-streek. In die aanvanklike plato stadium, G′ < G″, is die waardes van G′ en G″ klein, en is geneig om effens af te neem met die toename in temperatuur, wat die algemene vloeistof viskoelastiese gedrag toon. Die termiese gelering van HPMC het twee duidelike stadiums van struktuurvorming wat begrens word deur die kruising van G′ en G″ (dit is die oplossing-gel-oorgangspunt, rondom 49 °C), wat ooreenstem met vorige verslae. Konsekwent [160, 354]. By hoë temperatuur, as gevolg van hidrofobiese assosiasie en hidrofiliese assosiasie, vorm HPMC geleidelik 'n kruisnetwerkstruktuur [344, 355, 356]. In die plato-gebied van die stert is die waardes van G′ en G″ hoog, wat aandui dat die HPMC-gelnetwerkstruktuur ten volle gevorm is.
Hierdie vier stadiums van HPMC verskyn opeenvolgend in omgekeerde volgorde soos die temperatuur daal. Die kruising van G′ en G″ skuif na die lae temperatuur gebied by ongeveer 32 ° C tydens die afkoelstadium, wat kan wees as gevolg van histerese [208] of die kondensasie effek van die ketting by lae temperatuur [355]. Soortgelyk aan HPMC, ander monsters tydens die verhittingsproses Daar is ook vier stadiums in, en die omkeerbare verskynsel vind plaas tydens die verkoelingsproses. Dit kan egter uit die figuur gesien word dat G80 en A939 'n vereenvoudigde proses toon met geen kruising tussen G' en G", en die kurwe van G80 verskyn nie eers nie. Die platform area aan die agterkant.
Vir suiwer HPS kan 'n hoër mate van hydroxypropyl -substitusie beide die aanvanklike en finale temperatuur van gelvorming verskuif, veral die aanvanklike temperatuur, wat onderskeidelik 61 ° C is vir G80, A939 en A1081. , 62 ° C en 54 ° C. Boonop, vir HPMC/HPS -monsters met dieselfde samestellingsverhouding, namate die mate van substitusie toeneem, is die waardes van G ′ en G ″ beide geneig om te daal, wat ooreenstem met die resultate van vorige studies [357, 358]. Namate die mate van substitusie toeneem, word die tekstuur van die gel sag. Daarom breek die hidroksipropylering die geordende struktuur van inheemse stysel en verbeter die hidrofilisiteit daarvan [343].
Vir die HPMC/HPS-verbindingsmonsters het beide G′ en G″ afgeneem met die verhoging van die HPS-hidroksipropielvervangingsgraad, wat ooreenstem met die resultate van suiwer HPS. Verder, met die toevoeging van HPMC, het die substitusiegraad 'n beduidende effek op G′ Die effek met G" word minder uitgesproke.
Die viskoelastiese kurwes van alle HPMC/HPS saamgestelde monsters het dieselfde neiging getoon, wat ooreenstem met HPS by lae temperatuur en HPMC by hoë temperatuur. Met ander woorde, by lae temperatuur oorheers HPS die viskoelastiese eienskappe van die saamgestelde sisteem, terwyl HPMC by hoë temperatuur die viskoelastiese eienskappe van die saamgestelde sisteem bepaal. Hierdie resultaat is hoofsaaklik toe te skryf aan HPMC. In die besonder is HPS 'n koue gel, wat verander van 'n geltoestand na 'n oplossingstoestand wanneer dit verhit word; inteendeel, HPMC is 'n warm jel, wat geleidelik 'n jel vorm met toenemende temperatuurnetwerkstruktuur. Vir die HPMC/HPS saamgestelde sisteem, by lae temperatuur, word die gel eienskappe van die saamgestelde sisteem hoofsaaklik bygedra deur die HPS koue jel, en by hoë temperatuur, by warm temperature, oorheers die gelering van HPMC in die saamgestelde sisteem.
Fig. 5-6 Bergingsmodulus (G′), verliesmodulus (G″) en tan δ vs. temperatuur vir HPS/HPMC-mengseloplossing met die verskillende hidroïpropielvervangingsgraad van HPS
Die modulus van die HPMC/HPS -saamgestelde stelsel, soos verwag, is tussen die moduli van suiwer HPMC en suiwer HPS. Boonop vertoon die komplekse stelsel G ′> G ″ in die hele temperatuurskanderingsreeks, wat daarop dui dat beide HPMC en HPS intermolekulêre waterstofbindings met watermolekules onderskeidelik kan vorm, en ook intermolekulêre waterstofbindings met mekaar kan vorm. Daarbenewens, op die verliesfaktorkurwe, het alle komplekse stelsels 'n TAN -piek op ongeveer 45 ° C, wat daarop dui dat die deurlopende fase -oorgang in die komplekse stelsel plaasgevind het. Hierdie fase -oorgang word in die volgende 5.3.6 bespreek. Gaan voort met die bespreking.
5.3.4 Effek van temperatuur op saamgestelde viskositeit
Om die effek van temperatuur op die reologiese eienskappe van materiale te verstaan, is belangrik as gevolg van die wye reeks temperature wat tydens verwerking en berging mag voorkom [359, 360]. In die reeks van 5 °C – 85 °C word die effek van temperatuur op die komplekse viskositeit van HPMC/HPS-verbindingsoplossings met verskillende grade van hidroksipropielvervanging HPS in Figuur 5-7 getoon. Vanaf Figuur 5-7 (a) kan gesien word dat die komplekse viskositeit van suiwer HPS aansienlik afneem met die toename in temperatuur; Die viskositeit van suiwer HPMC neem effens af van die aanvanklike tot 45 ° C met die toename in temperatuur. verbeter.
Die viskositeitskurwes van alle saamgestelde monsters het soortgelyke neigings met temperatuur getoon, wat eers met toenemende temperatuur gedaal het en dan met toenemende temperatuur toeneem. Daarbenewens is die viskositeit van die saamgestelde monsters nader aan dié van HPS by lae temperatuur en nader aan dié van HPMC by hoë temperatuur. Hierdie resultaat hou ook verband met die eienaardige gelasiegedrag van beide HPMC en HPS. Die viskositeitskurwe van die saamgestelde monster het 'n vinnige oorgang by 45 ° C getoon, waarskynlik as gevolg van 'n fase -oorgang in die HPMC/HPS -saamgestelde stelsel. Dit is egter opmerklik dat die viskositeit van die G80/HPMC 5: 5 -saamgestelde monster by hoë temperatuur hoër is as dié van suiwer HPMC, wat hoofsaaklik te wyte is aan die hoër intrinsieke viskositeit van G80 by hoë temperatuur [361]. Onder dieselfde saamgestelde verhouding neem die saamgestelde viskositeit van die samestellingstelsel af met die toename in die HPS -hidroksipropielvervangingsgraad. Daarom kan die bekendstelling van hidroksipropielgroepe in styselmolekules lei tot die breek van intramolekulêre waterstofbindings in styselmolekules.
Fig. 5-7 Komplekse viskositeit vs. temperatuur vir HPS/HPMC-mengsels met die verskillende hidroïpropielvervangingsgraad van HPS
Die effek van temperatuur op die komplekse viskositeit van die HPMC/HPS -verbindingstelsel voldoen aan die Arrhenius -verhouding binne 'n sekere temperatuurbereik, en die komplekse viskositeit het 'n eksponensiële verwantskap met temperatuur. Die Arrhenius -vergelyking is soos volg:
Onder hulle is η* die komplekse viskositeit, Pa s;
A is 'n konstante, Pa s;
T is die absolute temperatuur, k;
R is die gaskonstante, 8,3144 J·mol–1·K–1;
E is die aktiveringsenergie, J · mol - 1.
Fitted according to formula (5-3), the viscosity-temperature curve of the compound system can be divided into two parts according to the tan δ peak at 45 °C; the compound system at 5 °C – 45 °C and 45 °C – 85 ° The values of activation energy E and constant A obtained by fitting in the range of C are shown in Table 5-3. Die berekende waardes van die aktiveringsenergie E is tussen −174 kJ · mol - 1 en 124 kJ · mol - 1, en die waardes van die konstante A is tussen 6,24 × 10-11 pa · s en 1,99 × 1028 pa · s. Binne die pasreeks was die toegeruste korrelasiekoëffisiënte hoër (R2 = 0.9071 –0.9892), behalwe vir die G80/HPMC -monster. Die G80/HPMC -monster het 'n laer korrelasiekoëffisiënt (R2 = 0.4435) in die temperatuurbereik van 45 ° C - 85 ° C, wat kan wees as gevolg van die inherent hoër hardheid van G80 en die vinniger gewig in vergelyking met ander HPS -kristallisasietempo [ 362]. Hierdie eienskap van G80 maak dit meer geneig om nie-homogene verbindings te vorm as dit met HPMC saamgestel is.
In die temperatuurreeks van 5 °C – 45 °C is die E-waarde van die HPMC/HPS saamgestelde monster effens laer as dié van suiwer HPS, wat as gevolg van die interaksie tussen HPS en HPMC kan wees. Verminder die temperatuurafhanklikheid van viskositeit. Die E-waarde van suiwer HPMC is hoër as dié van die ander monsters. Die aktiveringsenergieë vir alle styselbevattende monsters was lae positiewe waardes, wat daarop dui dat die afname in viskositeit met temperatuur by laer temperature minder uitgespreek was en die formulerings 'n styselagtige tekstuur vertoon het.
Tabel 5-3 Arrhenius Vergelykingparameters (E: Aktiveringsenergie; A: Konstant; R 2: Bepalingskoëffisiënt) vanaf Vgl. (1) vir die HPS/HPMC-mengsels met verskillende grade van hidroksipropilering van HPS
In die hoër temperatuurbereik van 45 ° C - 85 ° C het die E -waarde egter kwalitatief verander tussen suiwer HPS en HPMC/HPS -saamgestelde monsters, en die E -waarde van suiwer HPS's was 45,6 kJ · mol - in die omgewing van 124 kJ · mol -1, die E -waardes van die komplekse is in die omgewing van -3,77 kJ · mol -1–72,2 kJ · mol -1. Hierdie verandering demonstreer die sterk effek van HPMC op die aktiveringsenergie van die komplekse stelsel, aangesien die E -waarde van suiwer HPMC -174 kJ mol -1 is. Die E-waardes van suiwer HPMC en die saamgestelde stelsel is negatief, wat daarop dui dat die viskositeit by hoër temperature toeneem met toenemende temperatuur, en die verbinding vertoon HPMC-agtige gedragstruktuur.
Die effekte van HPMC en HPS op die komplekse viskositeit van HPMC/HPS saamgestelde sisteme by hoë temperatuur en lae temperatuur stem ooreen met die bespreekte viskoelastiese eienskappe.
5.3.5 Dinamiese meganiese eienskappe
Figuur 5-8 toon die frekwensie-sweepkrommes by 5 ° C van HPMC/HPS-saamgestelde oplossings van HPS met verskillende grade van hidroksipropielvervanging. Uit die figuur kan gesien word dat suiwer HPS tipiese soliede gedrag (G ′> G ″) vertoon, terwyl HPMC vloeistofagtige gedrag is (G ′ <G ″). Alle HPMC/HPS-formulerings het soliede gedrag getoon. Vir die meeste monsters neem beide G ′ en G ″ met toenemende frekwensie toe, wat daarop dui dat die vaste gedrag van die materiaal sterk is.
Suiwer HPMC's toon 'n duidelike frekwensie-afhanklikheid wat moeilik is om te sien in suiwer HPS-monsters. Soos verwag, het die HPMC/HPS komplekse stelsel 'n sekere mate van frekwensie-afhanklikheid getoon. Vir alle HPS-bevattende monsters is n′ altyd laer as n″, en G″ vertoon 'n sterker frekwensie-afhanklikheid as G′, wat aandui dat hierdie monsters meer elasties as viskeus is [352, 359, 363]. Daarom word die werkverrigting van die saamgestelde monsters hoofsaaklik deur HPS bepaal, wat hoofsaaklik is omdat HPMC 'n laer viskositeit oplossingstoestand by lae temperatuur bied.
Tabel 5-4 n′, n″, G0′ en G0″ vir HPS/HPMC met verskillende hidropropylsubstitusiegraad van HPS by 5 °C soos bepaal uit Vgl. (5-1) en (5-2)
Fig. 5-8 Bergingsmodulus (G′) en verliesmodulus (G″) teenoor frekwensie vir HPS/HPMC-versnitte met die verskillende hidroïpropielvervangingsgraad van HPS by 5 °C
Suiwer HPMC's vertoon 'n duidelike frekwensie -afhanklikheid wat moeilik is om te sien in suiwer HPS -monsters. Soos verwag vir die HPMC/HPS -kompleks, het die ligandstelsel 'n sekere mate van frekwensie -afhanklikheid vertoon. Vir alle HPS-bevattende monsters is N ′ altyd laer as N ″, en G ″ vertoon 'n sterker frekwensie-afhanklikheid as G ′, wat daarop dui dat hierdie monsters meer elasties is as viskos [352, 359, 363]. Therefore, the performance of the compounded samples is mainly determined by HPS, which is mainly because HPMC presents a lower viscosity solution state at low temperature.
Figure 5-9 toon die frekwensie-sweepkrommes van HPMC/HPS-verbindingsoplossings van HPS met verskillende grade van hidroksipropielvervanging by 85°C. Soos uit die figuur gesien kan word, het alle ander HPS-monsters behalwe A1081 tipiese vastestofagtige gedrag getoon. Vir A1081 is die waardes van G' en G" baie naby, en G' is effens kleiner as G", wat aandui dat A1081 as 'n vloeistof optree.
Dit kan wees omdat A1081 'n koue gel is en 'n gel-tot-oplossing-oorgang by hoë temperatuur ondergaan. Aan die ander kant, vir monsters met dieselfde saamgestelde verhouding, het die waardes van N ′, N ″, G0 ′ en G0 ″ (Tabel 5-5) almal afgeneem met die toename in hidroksipropielvervangingsgraad, wat daarop dui dat hidroksipropilering die vaste stof verlaag het soos gedrag van stysel by hoë temperatuur (85 ° C). In particular, the n′ and n″ of G80 are close to 0, showing strong solid-like behavior; in contrast, the n′ and n″ values of A1081 are close to 1, showing strong fluid behavior. These n' and n” values are consistent with the data for G' and G”. In addition, as can be seen from Figures 5-9, the degree of hydroxypropyl substitution can significantly improve the frequency dependence of HPS at high temperature.
Fig. 5-9 Bergingsmodulus (G′) en verliesmodulus (G″) vs. frekwensie vir HPS/HPMC-mengsels met die verskillende hidroïpropielvervangingsgraad van HPS by 85 °C
Figuur 5-9 toon dat HPMC tipiese vaste-agtige gedrag (G ′> G ″) by 85 ° C vertoon, wat hoofsaaklik toegeskryf word aan die termogel-eienskappe. Daarbenewens wissel die G ′ en G ″ van HPMC met frekwensie. Die toename het nie veel verander nie, wat daarop dui dat dit nie 'n duidelike frekwensie -afhanklikheid het nie.
Vir die HPMC/HPS-verbindingstelsel is die waardes van N ′ en N ″ beide naby 0, en G0 ′ is aansienlik hoër as G0 (tabel ″ 5-5), wat die vaste agtige gedrag bevestig. Aan die ander kant kan hoër hydroxypropyl-substitusie HPS verskuif van soliede na vloeistofagtige gedrag, 'n verskynsel wat nie in die saamgestelde oplossings voorkom nie. Daarbenewens het die verbindingstelsel bygevoeg met HPMC, met die toename in frekwensie, beide G 'en G ”relatief stabiel gebly, en die waardes van N' en N” was naby dié van HPMC. Al hierdie resultate dui daarop dat HPMC die viskoelastisiteit van die saamgestelde stelsel by 'n hoë temperatuur van 85 ° C oorheers.
Tabel 5-5 n′, n″, G0′ en G0″ vir HPS/HPMC met verskillende hidropropylvervanging van HPS by 85 °C soos bepaal uit Vgl. (5-1) en (5-2)
5.3.6 Morfologie van HPMC/HPS -saamgestelde stelsel
The phase transition of HPMC/HPS compound system was studied by iodine staining optical microscope. The HPMC/HPS compound system with a compound ratio of 5:5 was tested at 25 °C, 45 °C and 85 °C. Die bevlekte ligmikroskoopbeelde hieronder word in Figuur 5-10 getoon. It can be seen from the figure that after dyeing with iodine, the HPS phase is dyed into a darker color, and the HPMC phase shows a lighter color because it cannot be dyed by iodine. Therefore, the two phases of HPMC/HPS can be are clearly distinguished. By hoër temperature neem die oppervlakte van donker streke (HPS -fase) toe en neem die oppervlakte van helder streke (HPMC -fase) af. In particular, at 25 °C, HPMC (bright color) is the continuous phase in the HPMC/HPS composite system, and the small spherical HPS phase (dark color) is dispersed in the HPMC continuous phase. In teenstelling hiermee, by 85 ° C, het HPMC 'n baie klein en onreëlmatig gevormde verspreide fase geword wat in die HPS -deurlopende fase versprei is.
Fig. 5-8 Morfologieë van gekleurde 1:1 HPMC/HPS-mengsels by 25 °C, 45 °C en 85 °C
Met die toename in temperatuur, moet daar 'n oorgangspunt wees van die fase -morfologie van die deurlopende fase van HPMC na HPS in die HPMC/HPS -verbindingstelsel. In teorie moet dit voorkom wanneer die viskositeit van HPMC en HPS dieselfde of baie dieselfde is. Soos gesien kan word uit die 45 ° C-mikrografieë in Figuur 5-10, verskyn die tipiese “Sea-Island” -fase-diagram nie, maar 'n mede-kontinue fase word waargeneem. This observation also confirms the fact that a phase transition of the continuous phase may have occurred at the tan δ peak in the dissipation factor-temperature curve discussed in 5.3.3.
Dit kan ook uit die figuur gesien word dat by lae temperatuur (25 °C), sommige dele van die donker HPS-verspreide fase 'n sekere mate van helder kleur toon, wat kan wees omdat 'n deel van die HPMC-fase in die HPS-fase in die vorm van 'n verspreide fase. middel. Toevallig, by hoë temperatuur (85 °C), word sommige klein donker deeltjies in die helderkleurige HPMC verspreide fase versprei, en hierdie klein donker deeltjies is die kontinue fase HPS. Hierdie waarnemings dui daarop dat 'n sekere mate van mesofase in die HPMC-HPS-verbindingsisteem bestaan, wat dus ook aandui dat HPMC 'n sekere versoenbaarheid met HPS het.
5.3.7 Skematiese diagram van fase-oorgang van HPMC/HPS saamgestelde sisteem
Gebaseer op die klassieke reologiese gedrag van polimeeroplossings en saamgestelde gelpunte [216, 232] en die vergelyking met die komplekse wat in die referaat bespreek word, word 'n beginselmodel vir die strukturele transformasie van HPMC/HPS-komplekse met temperatuur voorgestel, soos in Fig. 5-11.
Fig. 5-11 Skematiese strukture van die sol-gel-oorgang van HPMC (a); HPS (B); en HPMC/HPS (C)
Die jelgedrag van HPMC en sy verwante oplossing-gel oorgangsmeganisme is baie bestudeer [159, 160, 207, 208]. Een van die algemeen aanvaarde is dat die HPMC-kettings in oplossing bestaan in die vorm van saamgevoegde bondels. Hierdie trosse is onderling verbind deur sommige ongesubstitueerde of min-oplosbare sellulosestrukture te omvou, en word aan dig gesubstitueerde streke verbind deur hidrofobiese aggregasie van metielgroepe en hidroksielgroepe. By lae temperatuur vorm watermolekules hokagtige strukture buite metielhidrofobiese groepe en waterdopstrukture buite hidrofiele groepe soos hidroksielgroepe, wat verhoed dat HPMC tussenkettingwaterstofbindings by lae temperature vorm. Soos die temperatuur toeneem, absorbeer HPMC energie en hierdie waterhok- en waterdopstrukture word gebreek, wat die kinetika van die oplossing-gel-oorgang is. Die breuk van die waterhok en waterdop stel die metiel- en hidroksipropielgroepe bloot aan die waterige omgewing, wat 'n aansienlike toename in vrye volume tot gevolg het. By hoër temperatuur, as gevolg van die hidrofobiese assosiasie van hidrofobiese groepe en die hidrofiele assosiasie van hidrofiele groepe, word die driedimensionele netwerkstruktuur van die jel uiteindelik gevorm, soos getoon in Figuur 5-11(a).
Na styselgelatinisering los amilose uit styselkorrels op om 'n hol enkele heliese struktuur te vorm, wat voortdurend gewikkel word en uiteindelik 'n toestand van ewekansige spoele bied. Hierdie enkelheliksstruktuur vorm 'n hidrofobiese holte aan die binnekant en 'n hidrofiele oppervlak aan die buitekant. Hierdie digte struktuur van stysel gee dit beter stabiliteit [230-232]. Daarom bestaan HPS in die vorm van veranderlike ewekansige spoele met sommige uitgestrekte heliese segmente in waterige oplossing by hoë temperatuur. Soos die temperatuur daal, word die waterstofbindings tussen HPS en watermolekules gebreek en gebonde water gaan verlore. Laastens word 'n driedimensionele netwerkstruktuur gevorm as gevolg van die vorming van waterstofbindings tussen molekulêre kettings, en 'n jel word gevorm, soos getoon in Figuur 5-11(b).
Gewoonlik, wanneer twee komponente met baie verskillende viskositeite saamgestel word, is die hoë viskositeitskomponent geneig om 'n verspreide fase te vorm en word dit versprei in die deurlopende fase van die lae viskositeitskomponent. By lae temperature is die viskositeit van HPMC aansienlik laer as dié van HPS. Daarom vorm HPMC 'n deurlopende fase rondom die HPS-fase met 'n hoë viskositeit. At the edges of the two phases, the hydroxyl groups on the HPMC chains lose part of the bound water and form intermolecular hydrogen bonds with the HPS molecular chains. Tydens die verhittingsproses het die HPS -molekulêre kettings beweeg as gevolg van genoeg energie opgeneem en waterstofbindings met watermolekules gevorm het, wat gelei het tot die skeuring van die gelstruktuur. Terselfdertyd is die waterhokstruktuur en die waterskulpstruktuur op die HPMC-ketting vernietig en geleidelik gebreek om hidrofiliese groepe en hidrofobiese groepe bloot te lê. By hoë temperatuur vorm HPMC 'n gel-netwerkstruktuur as gevolg van intermolekulêre waterstofbindings en hidrofobiese assosiasie, en word dit dus 'n verspreide fase met 'n hoë viskositeit wat versprei is in die HPS-deurlopende fase van ewekansige spoele, soos aangetoon in Figuur 5-11 (c). Daarom het HPS en HPMC die reologiese eienskappe, gel -eienskappe en fase -morfologie van die saamgestelde gels by lae en hoë temperature oorheers.
The introduction of hydroxypropyl groups into starch molecules breaks its internal ordered intramolecular hydrogen bond structure, so that the gelatinized amylose molecules are in a swollen and stretched state, which increases the effective hydration volume of the molecules and inhibits the tendency of starch molecules to entangle randomly in waterige oplossing [362]. Daarom maak die lywige en hidrofiliese eienskappe van hidroksipropiel die rekombinasie van amylose molekulêre kettings en die vorming van verknopingsstreke moeilik [233]. Daarom, met die afname in temperatuur, in vergelyking met inheemse stysel, is HPS geneig om 'n losser en sagter jelnetwerkstruktuur te vorm.
Met die verhoging van die hidroksipropielsubstitusiegraad is daar meer gestrekte heliese fragmente in die HPS-oplossing, wat meer intermolekulêre waterstofbindings met die HPMC-molekulêre ketting by die grens van die twee fases kan vorm, en sodoende 'n meer eenvormige struktuur vorm. Daarbenewens verminder hidroksipropylering die viskositeit van die stysel, wat die viskositeitsverskil tussen HPMC en HPS in die formulering verminder. Daarom skuif die fase-oorgangspunt in HPMC/HPS komplekse stelsel na lae temperatuur met die toename in HPS hidroksipropiel substitusie graad. Dit kan bevestig word deur die skielike verandering in viskositeit met temperatuur van die hersaamgestelde monsters in 5.3.4.
5.4 Hoofstukopsomming
In hierdie hoofstuk is saamgestel met verskillende HPMC/HPS -saamgestelde oplossings met verskillende HPS -hydroxypropyl -substitusiegrade, en die effek van HPS -hidroksipropielvervangingsgraad op die reologiese eienskappe en gel -eienskappe van die HPMC/HPS -koue en warm gel -saamgestelde stelsel is met 'n re -meter ondersoek. Die faseverspreiding van HPMC/HPS -koue en warm gel -saamgestelde stelsel is bestudeer deur jodiumvlekende optiese mikroskoopanalise. Die hoofbevindings is soos volg:
- By kamertemperatuur het die viskositeit en skuifverdunning van HPMC/HPS-verbindingsoplossing afgeneem met die toename in HPS-hidroksipropielvervangingsgraad. This is mainly because the introduction of hydroxypropyl group into the starch molecule destroys its intramolecular hydrogen bond structure and improves the hydrophilicity of starch.
- By kamertemperatuur word die nul-skuif-viskositeit h0, vloeiindeks n en viskositeitskoëffisiënt K van HPMC/HPS-verbindingsoplossings beïnvloed deur beide HPMC en hidroksipropylering. Met die toename van HPMC-inhoud neem die nul-skuifviskositeit h0 af, die vloeiindeks n neem toe, en die viskositeitskoëffisiënt K verminder; die nulskuifviskositeit h0, vloeiindeks n en viskositeitskoëffisiënt K van suiwer HPS neem almal toe met die hidroksiel Met die toename van die graad van propielsubstitusie word dit kleiner; maar vir die saamgestelde sisteem neem die nulskuif-viskositeit h0 af met die toename van die substitusiegraad, terwyl die vloeiindeks n en die viskositeitskonstante K toeneem met die toename in die substitusiegraad.
- Die skuifmetode met voorverskuiwing en die drie-fase-tixotropie kan die viskositeit, vloei-eienskappe en tixotropie van die saamgestelde oplossing meer akkuraat weerspieël.
- Die lineêre viskoelastiese gebied van die HPMC/HPS-verbindingsisteem vernou met die afname in die hidroksiele-substitusiegraad van HPS.
- In hierdie koue-warm jelverbindingstelsel kan HPMC en HPS aaneenlopende fases vorm by onderskeidelik lae en hoë temperature. Hierdie fasestruktuurverandering kan die komplekse viskositeit, visko-elastiese eienskappe, frekwensie-afhanklikheid en gel-eienskappe van die komplekse gel aansienlik beïnvloed.
- As dispersed phases, HPMC and HPS can determine the rheological properties and gel properties of HPMC/HPS compound systems at high and low temperatures, respectively. Die viskoelastiese kurwes van die HPMC/HPS saamgestelde monsters was in ooreenstemming met HPS by lae temperatuur en HPMC by hoë temperatuur.
- Die verskillende mate van chemiese modifikasie van styselstruktuur het ook 'n beduidende effek op die jel eienskappe gehad. Die resultate toon dat die komplekse viskositeit, bergingsmodulus en verliesmodulus almal afneem met die toename in HPS hidroksipropiel substitusie graad. Daarom kan hidroksipropylering van inheemse stysel die geordende struktuur daarvan ontwrig en die hidrofilisiteit van stysel verhoog, wat 'n sagte geltekstuur tot gevolg het.
- Hydroxypropylation can reduce the solid-like behavior of starch solutions at low temperature and the liquid-like behavior at high temperature. By lae temperatuur het die waardes van N ′ en N ″ groter geword met die toename in HPS -hidroksipropielvervangingsgraad; By hoë temperatuur het N ′ en N ″ waardes kleiner geword met die toename in HPS -hidroksipropielvervangingsgraad.
- Die verband tussen die mikrostruktuur, reologiese eienskappe en gel eienskappe van HPMC/HPS saamgestelde sisteem is vasgestel. Beide die skielike verandering in die viskositeitskromme van die saamgestelde sisteem en die tan δ-piek in die verliesfaktorkromme verskyn by 45 °C, wat ooreenstem met die ko-kontinue fase-verskynsel wat in die mikrograaf waargeneem is (by 45 °C).
Hoofstuk 6 Uitwerking van HPS-vervangingsgraad op eienskappe en stelselversoenbaarheid van HPMC/HPS-saamgestelde membrane
Uit Hoofstuk 5 kan gesien word dat die verandering van die chemiese struktuur van die komponente in die saamgestelde sisteem die verskil in die reologiese eienskappe, jel eienskappe en ander verwerkingseienskappe van die saamgestelde sisteem bepaal. Algehele prestasie het 'n beduidende impak.
Hierdie hoofstuk fokus op die invloed van die chemiese struktuur van die komponente op die mikrostruktuur en makroskopiese eienskappe van die HPMC/HPS saamgestelde membraan. Gekombineer met die invloed van Hoofstuk 5 op die reologiese eienskappe van die saamgestelde sisteem, is die reologiese eienskappe van die HPMC/HPS saamgestelde sisteem vasgestel-verwantskap tussen film eienskappe.
6.1 Materiaal en Toerusting
6.1.1 Hoof eksperimentele materiale
6.1.2 Hoofinstrumente en toerusting
6.2 Eksperimentele metode
6.2.1 Bereiding van HPMC/HPS saamgestelde membrane met verskillende HPS -hidroksipropielvervangingsgrade
Die totale konsentrasie van die saamgestelde oplossing is 8% (w/w), die HPMC/HPS-verbindingsverhouding is 10:0, 5:5, 0:10, die weekmaker is 2,4% (w/w) poliëtileenglikol, Die eetbare saamgestelde film van HPMC/HPS is voorberei deur gietmetode. Vir die spesifieke voorbereidingsmetode, sien 3.2.1.
6.2.2 Mikrodomeinstruktuur van HPMC/HPS saamgestelde membrane met verskillende HPS hidroksipropiel substitusie grade
6.2.2.1 Die beginsel van mikrostruktuuranalise van sinchrotronstraling kleinhoek X-straalverstrooiing
Klein Engel X-straalverstrooiing (SAXS) verwys na die verstrooiingsverskynsel wat veroorsaak word deur die X-straalstraal wat die monster wat getoets word binne 'n klein hoek naby die X-straalstraal bestraal. Gebaseer op die nanoskaal elektrondigtheidsverskil tussen die verstrooier en die omliggende medium, word kleinhoek X-straalverstrooiing algemeen gebruik in die studie van vaste, kolloïdale en vloeibare polimeermateriale in die nanoskaalreeks. In vergelyking met wyehoek X-straaldiffraksie tegnologie, kan SAXS strukturele inligting op 'n groter skaal verkry, wat gebruik kan word om die konformasie van polimeer molekulêre kettings, langperiode strukture en die fasestruktuur en faseverspreiding van polimeer komplekse stelsels te ontleed. . Synchrotron X-straal ligbron is 'n nuwe tipe hoëprestasie ligbron, wat die voordele van hoë suiwerheid, hoë polarisasie, smal pols, hoë helderheid en hoë kollimasie het, sodat dit die nanoskaal strukturele inligting van materiale vinniger kan verkry. en akkuraat. Deur die SAXS-spektrum van die gemete stof te ontleed, kan kwalitatief die eenvormigheid van elektronwolkdigtheid, die eenvormigheid van enkelfase elektronwolkdigtheid (positiewe afwyking van Porod of Debye se stelling) en die duidelikheid van tweefase-koppelvlak (negatiewe afwyking van Porod) verkry word. of Debye se stelling). ), verstrooier-selfooreenkoms (of dit fraktale kenmerke het), verstrooierverspreiding (monodispersie of polidispersie bepaal deur Guinier) en ander inligting, en die verstrooier-fraktale dimensie, slingerradius en gemiddelde laag van herhalende eenhede kan ook kwantitatief verkry word. Dikte, gemiddelde grootte, verspreidingsvolume -fraksie, spesifieke oppervlakte en ander parameters.
6.2.2.2 Toetsmetode
By die Australian Synchrotron Radiation Centre (Clayton, Victoria, Australië) is die wêreld se gevorderde derdegenerasie sinchrotronstralingsbron (vloed 1013 fotone/s, golflengte 1,47 Å) gebruik om die mikro-domeinstruktuur en ander verwante inligting van die samestelling te bepaal film. Die tweedimensionele verstrooiingspatroon van die toetsmonster is deur die Pilatus 1M detektor (169 × 172 μm area, 172 × 172 μm pixelgrootte) versamel en die gemete monster was in die reeks van 0.015 < q < 0.15 Å−1 ( q is die verstrooiingsvektor) Die binneste eendimensionele kleinhoek X-straalverstrooiingskromme word verkry uit die tweedimensionele verstrooiingspatroon deur ScatterBrain sagteware, en die verstrooiingsvektor q en die verstrooiingshoek 2 word omgeskakel deur die formule i / , waar is die X-straal golflengte. Alle data is voor data-ontleding vooraf genormaliseer.
6.2.3 Termogravimetriese analise van HPMC/HPS -saamgestelde membrane met verskillende grade van HPS -hidroksipropiel substitusie
6.2.3.1 Beginsel van termogravimetriese analise
Dieselfde as 3.2.5.1
6.2.3.2 Toetsmetode
Sien 3.2.5.2
6.2.4 Trek-eienskappe van HPMC/HPS-saamgestelde films met verskillende grade van HPS-hidroksipropielvervanging
6.2.4.1 Beginsel van die ontleding van die trekseiendom
Dieselfde as 3.2.6.1
6.2.4.2 Toetsmetode
Sien 3.2.6.2
Deur ISO37-standaard te gebruik, word dit in haltervormige splines gesny, met 'n totale lengte van 35 mm, 'n afstand tussen die merklyne van 12 mm en 'n breedte van 2 mm. Alle toetsmonsters is vir meer as 3 dae teen 75% humiditeit geëquilibreer.
6.2.5 Suurstofdeurlaatbaarheid van HPMC/HPS saamgestelde membrane met verskillende grade van HPS hidroksipropielvervanging
6.2.5.1 Beginsel van suurstofdeurlaatbaarheidsanalise
Dieselfde as 3.2.7.1
6.2.5.2 Toetsmetode
Sien 3.2.7.2
6.3 Resultate en bespreking
6.3.1 Kristalstruktuuranalise van HPMC/HPS saamgestelde films met verskillende grade van HPS hidroksipropielvervanging
Figuur 6-1 toon die kleinhoek X-straalverstrooiingsspektra van HPMC/HPS saamgestelde films met verskillende grade van HPS hidroksipropielvervanging. Uit die figuur kan gesien word dat in die relatiewe grootskaalse reeks van Q> 0,3 Å (2θ> 40) voor die hand liggende kenmerkende pieke in alle membraanmonsters verskyn. Uit die X-straalverstrooiingspatroon van die suiwer komponentfilm (Fig. 6-1a), het suiwer HPMC 'n sterk X-straalverstrooiing kenmerkende piek by 0.569 Å, wat aandui dat HPMC 'n X-straalverstrooiingspiek in die wye hoek het gebied van 7,70 (2θ > 50). Kristal kenmerkende pieke, wat aandui dat HPMC hier 'n sekere kristallyne struktuur het. Both pure A939 and A1081 starch film samples exhibited a distinct X-ray scattering peak at 0.397 Å, indicating that HPS has a crystalline characteristic peak in the wide-angle region of 5.30, which corresponds to the B-type crystalline peak of starch. It can be clearly seen from the figure that A939 with low hydroxypropyl substitution has a larger peak area than A1081 with high substitution. Dit is hoofsaaklik omdat die inbring van hidroksipropielgroep in die styselmolekulêre ketting die oorspronklike geordende struktuur van styselmolekules breek, die moeilikheid van herrangskikking en kruisbinding tussen styselmolekulêre kettings verhoog, en die mate van styselherkristallisasie verminder. Met die toename in die substitusiegraad van hidroksipropielgroep, is die remmende effek van hidroksipropielgroep op styselherkristallisasie duideliker.
Dit kan gesien word uit die kleinhoek X-straalverstrooiingsspektra van die saamgestelde monsters (Fig. 6-1b) dat die HPMC-HPS saamgestelde films almal duidelike kenmerkende pieke by 0.569 Å en 0.397 Å getoon het, wat ooreenstem met die 7.70 HPMC kristal onderskeidelik kenmerkende pieke. Die piekoppervlakte van HPS-kristallisasie van HPMC/A939 saamgestelde film is aansienlik groter as dié van HPMC/A1081 saamgestelde film. Die herrangskikking word onderdruk, wat ooreenstem met die variasie van die HPS -kristallisasie -piekarea met die mate van hidroksipropielvervanging in suiwer komponentfilms. Die kristallyne piekarea wat ooreenstem met HPMC op 7.70 vir die saamgestelde membrane met verskillende grade van HPS -hidroksipropielvervanging, het nie veel verander nie. Compared with the spectrum of pure component samples (Fig. 5-1a), the areas of HPMC crystallization peaks and HPS crystallization peaks of the composite samples decreased, which indicated that through the combination of the two, both HPMC and HPS could be effective for die ander groep. Die herkristallisasie-verskynsel van die filmskeidingsmateriaal speel 'n sekere inhiberende rol.
Fig. 6-1 SAXS-spektra van HPMC/HPS-versnitfilms met verskeie hidroksipropielvervangingsgraad van HPS
Ten slotte, die verhoging van HPS hidroksipropiel substitusie graad en die samestelling van die twee komponente kan die herkristallisasie verskynsel van HPMC/HPS saamgestelde membraan tot 'n sekere mate inhibeer. The increase of the hydroxypropyl substitution degree of HPS mainly inhibited the recrystallization of HPS in the composite membrane, while the two-component compound played a certain inhibitory role in the recrystallization of HPS and HPMC in the composite membrane.
6.3.2 Self-soortgelyke fraktale struktuuranalise van HPMC/HPS saamgestelde membrane met verskillende HPS-hidroksipropielvervangingsgrade
Die gemiddelde kettinglengte (R) van polisakkariedmolekules soos styselmolekules en sellulosemolekules is in die reeks van 1000-1500 nm, en q is in die reeks van 0.01-0.1 Å-1, met qR >> 1. Volgens die Porod-formule, die polisakkariedfilmmonsters kan gesien word Die verhouding tussen die kleinhoek X-straalverstrooiingsintensiteit en die verstrooiingshoek is:
Onder hierdie is I(q) die kleinhoek X-straalverstrooiingsintensiteit;
q is die verstrooiingshoek;
α is die Porod-helling.
Die Porod-helling α hou verband met die fraktale struktuur. As α <3, dui dit aan dat die materiaalstruktuur relatief los is, die oppervlak van die verspreider glad is, en dit is 'n massa -fraktale, en die fraktale dimensie d = α; if 3 < α <4, it indicates that the material structure is dense and the scatterer is the surface is rough, which is a surface fractal, and its fractal dimension D = 6 – α.
Figuur 6-2 toon die lnI(q)-lnq plotte van HPMC/HPS saamgestelde membrane met verskillende grade van HPS hidroksipropielvervanging. Dit kan uit die figuur gesien word dat alle monsters 'n selfooreenstemmende fraktale struktuur binne 'n sekere reeks vertoon, en die Porod-helling α is minder as 3, wat aandui dat die saamgestelde film massa-fraktaal vertoon, en die oppervlak van die saamgestelde film is relatief glad. Die massa fraktale afmetings van HPMC/HPS saamgestelde membrane met verskillende grade van HPS hidroksipropielvervanging word in Tabel 6-1 getoon.
Tabel 6-1 toon die fraktale dimensie van HPMC/HPS saamgestelde membrane met verskillende grade van HPS hidroksipropielvervanging. Uit die tabel kan gesien word dat die fraktale dimensie van A939 vir suiwer HPS -monsters vervang word met 'n lae hydroxypropyl baie hoër is as dié van A1081 wat vervang is met 'n hoë hidroksipropiel, wat daarop dui dat die toename in die mate van hidroksipropielvervanging, in die membraan, toeneem Die digtheid van die self-soortgelyke struktuur word aansienlik verminder. Dit is omdat die bekendstelling van hidroksipropielgroepe op die styselmolekulêre ketting die wedersydse binding van HPS-segmente aansienlik belemmer, wat lei tot 'n afname in die digtheid van die self-soortgelyke struktuur in die film. Hidrofiliese hidroksipropielgroepe kan intermolekulêre waterstofbindings vorm met watermolekules, wat die interaksie tussen molekulêre segmente verminder; Groter hidroksipropielgroepe beperk die rekombinasie en verknoping tussen styselmolekulêre segmente, dus met die toenemende mate van hidroksipropielvervanging vorm HPS 'n meer los self-soortgelyke struktuur.
Vir die HPMC/A939-verbindingstelsel is die fraktale dimensie van HPS hoër as dié van HPMC, wat is omdat die stysel herkristalliseer, en 'n meer geordende struktuur tussen die molekulêre kettings gevorm word, wat lei tot die selfooreenstemmende struktuur in die membraan . High density. Die fraktale dimensie van die saamgestelde monster is laer as dié van die twee suiwer komponente, want deur samestelling word die wedersydse binding van die molekulêre segmente van die twee komponente deur mekaar belemmer, wat lei tot die digtheid van self-soortgelyke strukture verminder. In teenstelling hiermee, in die HPMC/A1081 saamgestelde sisteem, is die fraktale dimensie van HPS baie laer as dié van HPMC. Dit is omdat die bekendstelling van hidroksipropielgroepe in styselmolekules die herkristallisasie van stysel aansienlik inhibeer. Die selfsoortige struktuur in die hout is meer los. Terselfdertyd is die fraktale dimensie van die HPMC/A1081 saamgestelde monster hoër as dié van suiwer HPS, wat ook aansienlik verskil van die HPMC/A939 saamgestelde sisteem. Self-soortgelyke struktuur, die kettingagtige HPMC-molekules kan die holte van sy los struktuur binnedring, waardeur die digtheid van die self-soortgelyke struktuur van HPS verbeter word, wat ook aandui dat HPS met hoë hidroksipropielsubstitusie 'n meer eenvormige kompleks kan vorm na samestelling met HPMC. bestanddele. Uit die data van reologiese eienskappe kan gesien word dat hidroksipropylering die viskositeit van stysel kan verminder, dus tydens die samestellingsproses word die viskositeitsverskil tussen die twee komponente in die samestellingstelsel verminder, wat meer bevorderlik is vir die vorming van 'n homogene samestelling.
Fig. 6-2 lnI(q)-lnq-patrone en sy paskrommes vir HPMC/HPS-versnitfilms met verskillende hidroksielpropielvervangingsgraad van HPS
Tabel 6-1 Fraktale struktuur parameters van HPS/HPMC versnit films met verskeie hidroksipropiel substitusie graad van HPS
Vir die saamgestelde membrane met dieselfde samestellingsverhouding neem die fraktale dimensie ook af met die toename in die substitusiegraad van hidroksipropielgroep. Die bekendstelling van hidroksipropiel in die HPS-molekule kan die onderlinge binding van polimeersegmente in die saamgestelde sisteem verminder, en sodoende die digtheid van die saamgestelde membraan verminder; HPS met 'n hoë hydroxypropyl -substitusie het 'n beter verenigbaarheid met HPMC, makliker om eenvormige en digte verbinding te vorm. Daarom neem die digtheid van die self-soortgelyke struktuur in die saamgestelde membraan af met die toename in die substitusiegraad van HPS, wat die gevolg is van die gesamentlike invloed van die substitusiegraad van HPS-hidroksipropiel en die verenigbaarheid van die twee komponente in die saamgestelde stelsel.
6.3.3 Termiese stabiliteit analise van HPMC/HPS saamgestelde films met verskillende HPS hidroksipropiel substitusie grade
Termogravimetriese ontleder is gebruik om die termiese stabiliteit van HPMC/HPS eetbare saamgestelde films met verskillende grade van hidroksipropielvervanging te toets. Figuur 6-3 toon die termogravimetriese kurwe (TGA) en sy gewigsverliestempo-kurwe (DTG) van die saamgestelde films met verskillende grade van hidroksipropielvervanging HPS. Dit kan gesien word uit die TGA-kromme in Figuur 6-3(a) dat die saamgestelde membraanmonsters met verskillende HPS-hidroksipropielvervangingsgrade. Daar is twee duidelike termogravimetriese veranderingstadia met die toename in temperatuur. Eerstens is daar 'n klein gewigsverliesstadium by 30~180 °C, wat hoofsaaklik veroorsaak word deur die vervlugting van die water wat deur die polisakkaried-makromolekule geadsorbeer word. Daar is 'n groot gewigsverliesfase by 300 ~ 450 °C, wat die werklike termiese degradasiefase is, hoofsaaklik veroorsaak deur die termiese agteruitgang van HPMC en HPS. Dit kan ook uit die figuur gesien word dat die gewigsverlieskurwes van HPS met verskillende grade van hidroksipropielvervanging soortgelyk is en aansienlik verskil van dié van HPMC. Tussen die twee tipes gewigsverlieskurwes vir suiwer HPMC- en suiwer HPS-monsters.
Uit die DTG-krommes in Figuur 6-3(b) kan gesien word dat die termiese degradasietemperature van suiwer HPS met verskillende grade van hidroksipropielvervanging baie naby is, en die termiese degradasie piektemperature van A939 en A081 monsters is 310 °C en 305 °C, onderskeidelik. Die termiese degradasie-piektemperatuur van suiwer HPMC-monster is aansienlik hoër as dié van HPS, en sy piektemperatuur is 365 °C; HPMC/HPS saamgestelde film het twee termiese degradasie pieke op die DTG kurwe, wat ooreenstem met die termiese degradasie van HPS en HPMC, onderskeidelik. Kenmerkende pieke, wat aandui dat daar 'n sekere mate van faseskeiding in die saamgestelde sisteem is met 'n saamgestelde verhouding van 5:5, wat ooreenstem met die termiese degradasie resultate van die saamgestelde film met 'n saamgestelde verhouding van 5:5 in Hoofstuk 3 Die termiese degradasie piektemperature van HPMC/A939 saamgestelde filmmonsters was onderskeidelik 302 °C en 363 °C; die termiese degradasie piek temperature van HPMC/A1081 saamgestelde film monsters was 306 °C en 363 °C, onderskeidelik. Die piektemperature van die saamgestelde filmmonsters is verskuif na laer temperature as die suiwer komponentmonsters, wat aangedui het dat die termiese stabiliteit van die saamgestelde monsters verminder is. Vir die monsters met dieselfde saamgestelde verhouding het die termiese afbraakpiektemperatuur afgeneem met die toename in die hidroksipropielvervangingsgraad, wat daarop dui dat die termiese stabiliteit van die saamgestelde film afgeneem het met die toename in die hidroksipropielvervangingsgraad. Dit is omdat die bekendstelling van hidroksipropielgroepe in styselmolekules die interaksie tussen molekulêre segmente verminder en die ordelike herrangskikking van molekules belemmer. Dit stem ooreen met die resultate dat die digtheid van self-soortgelyke strukture afneem met die toename in die mate van hydroxypropyl-substitusie.
Fig. 6-3 TGA-krommes (a) en hul afgeleide (DTG)-krommes (b) van HPMC/HPS-mengselfilms met verskillende hidroksipropielvervangingsgraad van HPS
6.3.4 Meganiese eienskappe analise van HPMC/HPS saamgestelde membrane met verskillende HPS hidroksipropiel substitusie grade
Fig. 6-5 Trek-eienskappe van HPMC/HPS-films met verskillende hidroksipropielvervangingsgraad van HPS
Die trekeienskappe van HPMC/HPS saamgestelde films met verskillende HPS hidroksipropiel substitusie grade is getoets deur meganiese eiendom ontleder by 25 °C en 75% relatiewe humiditeit. Figuur 6-5 toon die elastiese modulus (a), verlenging by breek (b) en treksterkte (c) van saamgestelde films met verskillende grade van HPS-hidroksipropielvervanging. Uit die figuur kan gesien word dat die HPMC/A1081 -verbindingstelsel, met die toename van HPS -inhoud, die elastiese modulus en die treksterkte van die saamgestelde film geleidelik afgeneem het, en die verlenging by die onderbreking aansienlik toegeneem het, wat ooreenstem met 3.3. 5 medium en hoë humiditeit. Die resultate van die saamgestelde membrane met verskillende samestellingsverhoudings was konsekwent.
Vir suiwer HPS -membrane het beide die elastiese modulus en die treksterkte toegeneem met 'n dalende HPS -hidroksipropielvervangingsgraad, wat daarop dui dat hidroksipropylering die styfheid van die saamgestelde membraan verminder en die buigsaamheid daarvan verbeter. Dit is hoofsaaklik omdat met die toename in die hidroksipropielvervangingsgraad, die hidrofilisiteit van HPS toeneem, en die membraanstruktuur meer toegemaak word, wat ooreenstem met die resultaat dat die fraktale dimensie afneem met die toename in substitusiegraad in die klein hoek X- straalverspreidingstoets. Die verlenging by onderbreking neem egter af met die afname in die substitusiegraad van HPS -hidroksipropielgroep, wat hoofsaaklik is omdat die bekendstelling van hidroksipropielgroep in die styselmolekule die herkristallisasie van stysel kan belemmer. Die resultate stem ooreen met die toename en afname.
Vir die HPMC/HPS saamgestelde membraan met dieselfde verbinding verhouding, neem die elastiese modulus van die membraan materiaal toe met die afname van die HPS hidroksipropiel substitusie graad, en die treksterkte en verlenging by breek neem beide af met die afname van die substitusie graad. Dit is opmerklik dat die meganiese eienskappe van die saamgestelde membrane heeltemal verskil met die samestellingsverhouding met die verskillende grade van HPS-hidroksipropielvervanging. Dit is hoofsaaklik omdat die meganiese eienskappe van die saamgestelde membraan nie net deur die HPS-substitusiegraad op die membraanstruktuur beïnvloed word nie, maar ook deur die verenigbaarheid tussen die komponente in die saamgestelde sisteem. Die viskositeit van HPS neem af met die verhoging van die hidroksipropylsubstitusiegraad, dit is gunstiger om 'n eenvormige verbinding te vorm deur samestelling.
6.3.5 Suurstofpermeabiliteitsanalise van HPMC/HPS saamgestelde membrane met verskillende HPS hidroksipropiel substitusie grade
Oksidasie wat deur suurstof veroorsaak word, is die aanvanklike stadium op baie maniere om voedselbederf te veroorsaak, so eetbare saamgestelde films met sekere suurstofversperringseienskappe kan voedselkwaliteit verbeter en voedsel raklewe verleng [108, 364]. Therefore, the oxygen transmission rates of HPMC/HPS composite membranes with different HPS hydroxypropyl substitution degrees were measured, and the results are shown in Figure 5-6. Uit die figuur kan gesien word dat die suurstofdeurlaatbaarheid van alle suiwer HPS -membrane baie laer is as dié van suiwer HPMC -membrane, wat daarop dui dat HPS -membrane beter suurstofversperringseienskappe het as HPMC -membrane, wat ooreenstem met die vorige resultate. Vir suiwer HPS-membrane met verskillende grade van hidroksipropielvervanging, neem die suurstofoordragtempo toe met die toename in die substitusiegraad, wat aandui dat die area waar suurstof in die membraanmateriaal deurdring, toeneem. Dit stem ooreen met die mikrostruktuuranalise van 'n klein hoek X-straalverspreiding dat die struktuur van die membraan losser word met die toename in die mate van hidroksipropielvervanging, dus word die deurdringingskanaal van suurstof in die membraan groter, en die suurstof in die membraan deurdring Soos die area toeneem, neem die suurstofoordragtempo ook geleidelik toe.
Fig. 6-6 Suurstofdeurlaatbaarheid van HPS/HPMC-films met verskillende hidroksipropielvervangingsgraad van HPS
Vir die saamgestelde membrane met verskillende HPS-hidroksipropielvervangingsgrade, neem die suurstofoordragtempo af met die toename in hidroksipropielvervangingsgraad. Dit is hoofsaaklik omdat in die 5:5-samestellingsisteem HPS in die vorm van gedispergeerde fase in die lae-viskositeit HPMC kontinue fase bestaan, en die viskositeit van HPS neem af met die toename in hidroksipropiel substitusie graad. Hoe kleiner die viskositeitsverskil, hoe meer bevorderlik vir die vorming van 'n homogene verbinding, hoe kronkeliger is die suurstofpermeasiekanaal in die membraanmateriaal, en hoe kleiner is die suurstofoordragtempo.
6.4 Hoofstukopsomming
In hierdie hoofstuk is HPMC/HPS eetbare saamgestelde films berei deur HPS en HPMC met verskillende grade van hidroksipropielvervanging te giet en poliëtileenglikol as weekmaker toe te voeg. Die effek van verskillende HPS-hidroksipropielvervangingsgrade op die kristalstruktuur en die mikrodomainstruktuur van die saamgestelde membraan is bestudeer deur synchrotron-bestraling klein-hoek X-straalverspreidingstegnologie. Die gevolge van verskillende HPS -hidroksipropielvervangingsgrade op die termiese stabiliteit, meganiese eienskappe en suurstofdeurlaatbaarheid van saamgestelde membrane en hul wette is bestudeer deur termogravimetriese ontleder, meganiese eiendomstoetser en suurstofpermeabiliteitstoetser. Die belangrikste bevindings is soos volg:
- Vir die HPMC/HPS saamgestelde membraan met dieselfde samestellingsverhouding, met die toename van hidroksipropielsubstitusie graad, verminder die kristallisasie piek area wat ooreenstem met HPS by 5.30, terwyl die kristallisasie piek area wat ooreenstem met HPMC by 7.70 nie veel verander nie, wat aandui dat die hidroksipropylering van stysel kan die herkristallisasie van stysel in die saamgestelde film inhibeer.
- In vergelyking met die suiwer komponent membrane van HPMC en HPS, is die kristallisasie piek oppervlaktes van HPS (5.30) en HPMC (7.70) van die saamgestelde membrane verminder, wat aandui dat deur die kombinasie van die twee, beide HPMC en HPS effektief kan wees in Die saamgestelde membrane. Die herkristallisasie van 'n ander komponent speel 'n sekere inhiberende rol.
- Alle HPMC/HPS saamgestelde membrane het self-soortgelyke massa fraktale struktuur getoon. Vir saamgestelde membrane met dieselfde saamgestelde verhouding het die digtheid van die membraanmateriaal aansienlik afgeneem met die toename in die hidroksipropielvervangingsgraad; lae HPS hidroksipropielvervanging Die digtheid van die saamgestelde membraanmateriaal is aansienlik laer as dié van die tweesuiwer komponentmateriaal, terwyl die digtheid van die saamgestelde membraanmateriaal met 'n hoë HPS-hidroksipropielvervangingsgraad hoër is as dié van die suiwer HPS-membraan, wat hoofsaaklik omdat die digtheid van die saamgestelde membraanmateriaal terselfdertyd beïnvloed word. Die effek van HPS -hidroksipropylering op die vermindering van polimeersegmentbinding en die verenigbaarheid tussen die twee komponente van die verbindingstelsel.
- Hidroksipropylering van HPS kan die termiese stabiliteit van HPMC/HPS saamgestelde films verminder, en die termiese degradasie piektemperatuur van saamgestelde films verskuif na die lae temperatuur gebied met die toename van hidroksipropiel substitusie graad, wat is omdat die hidroksipropyl groep in stysel molekules. Die inleiding verminder die interaksie tussen molekulêre segmente en inhibeer die ordelike herrangskikking van molekules.
- Die elastiese modulus en treksterkte van suiwer HPS membraan het afgeneem met die toename in HPS hidroksipropiel substitusie graad, terwyl die verlenging by breek toegeneem het. Dit is hoofsaaklik omdat die hidroksipropylering die herkristallisasie van stysel inhibeer en die saamgestelde film 'n losser struktuur laat vorm.
- Die elastiese modulus van HPMC/HPS saamgestelde film het afgeneem met die verhoging van HPS hidroksipropiel substitusie graad, maar die treksterkte en verlenging by breek het toegeneem, omdat die meganiese eienskappe van die saamgestelde film nie deur die HPS hidroksipropiel substitusie graad beïnvloed is nie. Benewens die invloed van, word dit ook beïnvloed deur die verenigbaarheid van die twee komponente van die saamgestelde sisteem.
- Die suurstofpermeabiliteit van suiwer HPS neem toe met die toename van hidroksipropielsubstitusiegraad, omdat hidroksipropylering die digtheid van HPS amorfe gebied verminder en die area van suurstofpermeasie in die membraan verhoog; HPMC/HPS saamgestelde membraan Die suurstofpermeabiliteit neem af met die verhoging van die hidroksipropielsubstitusiegraad, wat hoofsaaklik is omdat die hiperhidroksipropileerde HPS beter verenigbaarheid met HPMC het, wat lei tot die verhoogde kronkeling van die suurstofpermeasiekanaal in die saamgestelde membraan. Verminderde suurstofdeurlaatbaarheid.
Bogenoemde eksperimentele resultate toon dat die makroskopiese eienskappe soos meganiese eienskappe, termiese stabiliteit en suurstofpermeabiliteit van HPMC/HPS saamgestelde membrane nou verwant is aan hul interne kristallyne struktuur en amorfe streekstruktuur, wat nie net deur die HPS hidroksipropielvervanging beïnvloed word nie, maar ook by die kompleks. Invloed van twee-komponent verenigbaarheid van ligand sisteme.
Gevolgtrekking en Outlook
- Gevolgtrekking
In hierdie vraestel word die termiese gel HPMC en die koue gel HPS saamgestel, en die HPMC/HPS koue en warm omgekeerde gel saamgestelde stelsel is saamgestel. Die oplossingskonsentrasie, samestellingsverhouding en skuifeffek op die verbindingsisteem word sistematies bestudeer die invloed van reologiese eienskappe soos viskositeit, vloeiindeks en tiksotropie, gekombineer met die meganiese eienskappe, dinamiese termomeganiese eienskappe, suurstofdeurlaatbaarheid, ligtransmissie eienskappe en termiese stabiliteit van saamgestelde films voorberei deur gietmetode. Omvattende eienskappe, en jodiumwynverf die verenigbaarheid, faseoorgang en fasemorfologie van die saamgestelde sisteem is bestudeer deur optiese mikroskopie, en die verband tussen die mikrostruktuur en makroskopiese eienskappe van HPMC/HPS is vasgestel. Ten einde die eienskappe van die komposiete te beheer deur die fasestruktuur en verenigbaarheid van die HPMC/HPS saamgestelde sisteem te beheer volgens die verband tussen die makroskopiese eienskappe en die mikromorfologiese struktuur van die HPMC/HPS saamgestelde sisteem. Deur die uitwerking van chemies gemodifiseerde HPS met verskillende grade op die reologiese eienskappe, jel eienskappe, mikrostruktuur en makroskopiese eienskappe van membrane te bestudeer, is die verband tussen die mikrostruktuur en makroskopiese eienskappe van die HPMC/HPS koue en warm inverse jel sisteem verder ondersoek. Die verhouding tussen die twee, en 'n fisiese model is vasgestel om die geleringsmeganisme en sy beïnvloedende faktore en wette van die koue en warm gel in die saamgestelde sisteem te verduidelik. Relevante studies het die volgende gevolgtrekkings gemaak.
- Die verandering van die samestellingsverhouding van HPMC/HPS-verbindingstelsel kan die reologiese eienskappe soos viskositeit, vloeibaarheid en tiksotropie van HPMC by lae temperatuur aansienlik verbeter. Die verband tussen die reologiese eienskappe en die mikrostruktuur van die verbindingstelsel is verder bestudeer. Die spesifieke resultate is soos volg:
(1) By lae temperatuur is die saamgestelde sisteem 'n kontinue fase-verspreide fase "see-eiland" struktuur, en die aaneenlopende fase-oorgang vind plaas by 4:6 met die afname van die HPMC/HPS-verbindingsverhouding. Wanneer die samestellingsverhouding hoog is (meer HPMC-inhoud), is HPMC met lae viskositeit die kontinue fase, en HPS is die gedispergeerde fase. Vir die HPMC/HPS saamgestelde stelsel, wanneer die lae-viskositeit komponent die kontinue fase is en die hoë-viskositeit komponent is die kontinue fase, is die bydrae van die kontinue fase viskositeit tot die viskositeit van die saamgestelde stelsel aansienlik verskil. Wanneer die lae-viskositeit HPMC die kontinue fase is, weerspieël die viskositeit van die saamgestelde sisteem hoofsaaklik die bydrae van die kontinue-fase viskositeit; wanneer die hoë-viskositeit HPS die kontinue fase is, sal die HPMC as die gedispergeerde fase die viskositeit van die hoë-viskositeit HPS verminder. effek. Met die toename in HPS-inhoud en oplossingkonsentrasie in die saamgestelde sisteem, het die viskositeit en skuifverdunningsverskynsel van die saamgestelde sisteem geleidelik toegeneem, die vloeibaarheid het afgeneem en die vastestofagtige gedrag van die saamgestelde sisteem is verbeter. Die viskositeit en tiksotropie van HPMC word gebalanseer deur die formulering met HPS.
(2) Vir 'n 5:5-samestellingstelsel kan HPMC en HPS kontinue fases vorm by onderskeidelik lae en hoë temperature. This phase structure change can significantly affect the complex viscosity, viscoelastic properties, frequency dependence and gel properties of the complex gel. As verspreide fases kan HPMC en HPS die reologiese eienskappe en jel-eienskappe van HPMC/HPS-verbindingstelsels by onderskeidelik hoë en lae temperature bepaal. The viscoelastic curves of the HPMC/HPS composite samples were consistent with HPS at low temperature and HPMC at high temperature.
(3) Die verband tussen die mikrostruktuur, reologiese eienskappe en gel eienskappe van HPMC/HPS saamgestelde sisteem is vasgestel. Beide die skielike verandering in die viskositeitskromme van die saamgestelde sisteem en die tan delta-piek in die verliesfaktorkromme verskyn by 45 °C, wat ooreenstem met die ko-kontinue fase-verskynsel wat in die mikrograaf waargeneem is (by 45 °C).
- Deur die mikrostruktuur en meganiese eienskappe, dinamiese termomeganiese eienskappe, ligoordrag, suurstofdeurlaatbaarheid en termiese stabiliteit van die saamgestelde membrane te bestudeer wat onder verskillende samestellingsverhoudings en oplossingskonsentrasies voorberei is, gekombineer met jodiumverf optiese mikroskopietegnologie, navorsing Die fasemorfologie, faseoorgang en verenigbaarheid van die komplekse is ondersoek, en die verband tussen die mikrostruktuur en die makroskopiese eienskappe van die komplekse is vasgestel. Die spesifieke resultate is soos volg:
(1) Daar is geen duidelike tweefase-koppelvlak in die SEM-beelde van die saamgestelde films met verskillende samestellingsverhoudings nie. Die meeste van die saamgestelde films het slegs een glasoorgangspunt in die DMA-resultate, en die meeste van die saamgestelde films het slegs een termiese degradasiepiek in die DTG-kromme. Hierdie saam dui aan dat HPMC 'n sekere verenigbaarheid met HPS het.
(2) Relatiewe humiditeit het 'n beduidende effek op die meganiese eienskappe van HPMC/HPS saamgestelde films, en die mate van die effek daarvan neem toe met die toename in HPS inhoud. By laer relatiewe humiditeit het beide die elastiese modulus en treksterkte van die saamgestelde films toegeneem met die toename in HPS inhoud, en die verlenging by breek van die saamgestelde films was aansienlik laer as dié van die suiwer komponent films. Met die toename in relatiewe humiditeit het die elastiese modulus en treksterkte van die saamgestelde film afgeneem, en die verlenging by breek het aansienlik toegeneem, en die verhouding tussen die meganiese eienskappe van die saamgestelde film en die samestellingsverhouding het 'n heeltemal teenoorgestelde veranderingspatroon onder verskillende relatiewe humiditeit. Die meganiese eienskappe van saamgestelde membrane met verskillende saamgestelde verhoudings toon 'n kruising onder verskillende relatiewe humiditeitstoestande, wat die moontlikheid bied om die produkprestasie volgens verskillende toepassingsvereistes te optimaliseer.
(3) Die verband tussen die mikrostruktuur, fase -oorgang, deursigtigheid en meganiese eienskappe van die HPMC/HPS -saamgestelde stelsel is vasgestel. a. Die laagste punt van deursigtigheid van die verbindingstelsel stem ooreen met die fase -oorgangspunt van HPMC van die deurlopende fase na die verspreide fase en die minimum punt van die afname in die trekmodulus. b. Die Young se modulus en verlenging by onderbreking neem af met die toename in oplossingskonsentrasie, wat oorsaaklik verband hou met die morfologiese verandering van HPMC van deurlopende fase tot verspreide fase in die verbindingstelsel.
(4) Die byvoeging van HPS verhoog die tortuositeit van die suurstofpermeasiekanaal in die saamgestelde membraan, verminder die suurstofdeurlaatbaarheid van die membraan aansienlik en verbeter die suurstofversperringsprestasie van die HPMC-membraan.
- Die effek van HPS chemiese modifikasie op die reologiese eienskappe van die saamgestelde sisteem en die omvattende eienskappe van die saamgestelde membraan soos kristalstruktuur, amorfe streekstruktuur, meganiese eienskappe, suurstofdeurlaatbaarheid en termiese stabiliteit is bestudeer. Die spesifieke resultate is soos volg:
(1) Die hidroksipropylering van HPS kan die viskositeit van die saamgestelde stelsel by lae temperatuur verminder, die vloeibaarheid van die saamgestelde oplossing verbeter en die verskynsel van skuifuitdunning verminder; die hidroksipropylering van HPS kan die lineêre viskoelastiese gebied van die saamgestelde sisteem vernou, die fase-oorgangstemperatuur van die HPMC/HPS-verbindingsisteem verminder en die vastestofagtige gedrag van die saamgestelde sisteem by lae temperatuur en die vloeibaarheid by hoë temperatuur verbeter.
(2) Die hidroksipropylering van HPS en die verbetering van die verenigbaarheid van die twee komponente kan die herkristallisasie van stysel in die membraan aansienlik inhibeer, en bevorder die vorming van 'n losser self-soortgelyke struktuur in die saamgestelde membraan. Die bekendstelling van lywige hidroksipropielgroepe op die stysel molekulêre ketting beperk die wedersydse binding en ordelike herrangskikking van HPS molekulêre segmente, wat lei tot die vorming van 'n meer los self-soortgelyke struktuur van HPS. Vir die komplekse sisteem laat die toename in die mate van hidroksipropielvervanging die kettingagtige HPMC-molekules toe om die losholte-gebied van HPS binne te gaan, wat die verenigbaarheid van die komplekse sisteem verbeter en die digtheid van die self-soortgelyke struktuur van HPS verbeter. Die verenigbaarheid van die saamgestelde sisteem neem toe met die toename in die substitusiegraad van hidroksipropielgroep, wat ooreenstem met die resultate van reologiese eienskappe.
(3) Die makroskopiese eienskappe soos meganiese eienskappe, termiese stabiliteit en suurstofdeurlaatbaarheid van HPMC/HPS -saamgestelde membraan is nou verwant aan die interne kristallyne struktuur en amorfe streekstruktuur. Die gekombineerde effek van die twee effekte van die verenigbaarheid van die twee komponente.
- Deur die effekte van oplossingskonsentrasie, temperatuur en chemiese modifikasie van HPS op die reologiese eienskappe van die verbindingstelsel te bestudeer, is die gelasiemeganisme van die HPMC/HPS-koue-hitte-omgekeerde gel saamgestelde stelsel bespreek. Die spesifieke resultate is soos volg:
(1) Daar is 'n kritiese konsentrasie (8%) in die saamgestelde sisteem, onder die kritiese konsentrasie bestaan HPMC en HPS in onafhanklike molekulêre kettings en fasestreke; wanneer die kritieke konsentrasie bereik word, word die HPS-fase in die oplossing as 'n kondensaat gevorm. Die jelsentrum is 'n mikrogelstruktuur wat verbind word deur die vervlegting van HPMC-molekulêre kettings; bo die kritiese konsentrasie is die vervlegting meer kompleks en die interaksie is sterker, en die oplossing vertoon 'n gedrag soortgelyk aan dié van 'n polimeersmelt.
(2) Die komplekse sisteem het 'n oorgangspunt van kontinue fase met die verandering van temperatuur, wat verband hou met die jelgedrag van HPMC en HPS in die komplekse sisteem. By lae temperature is die viskositeit van HPMC beduidend laer as dié van HPS, dus vorm HPMC 'n deurlopende fase rondom die HPS-gelfase met 'n hoë viskositeit. Aan die rande van die twee fases verloor die hidroksielgroepe op die HPMC-ketting 'n deel van hul bindingswater en vorm intermolekulêre waterstofbindings met die HPS-molekulêre ketting. Tydens die verhittingsproses het die HPS -molekulêre kettings beweeg as gevolg van genoeg energie opgeneem en waterstofbindings met watermolekules gevorm het, wat gelei het tot die skeuring van die gelstruktuur. At the same time, the water-cage and water-shell structures on the HPMC chains were destroyed, and gradually ruptured to expose hydrophilic groups and hydrophobic clusters. At high temperature, HPMC forms a gel network structure due to intermolecular hydrogen bonds and hydrophobic association, and thus becomes a high-viscosity dispersed phase dispersed in the HPS continuous phase of random coils.
(3) Met die verhoging van die hidroksipropielsubstitusiegraad van HPS, verbeter die verenigbaarheid van die HPMC/HPS-verbindingstelsel, en die fase-oorgangstemperatuur in die saamgestelde stelsel beweeg na lae temperatuur. Met die verhoging van die hidroksipropielsubstitusiegraad is daar meer gestrekte heliese fragmente in die HPS-oplossing, wat meer intermolekulêre waterstofbindings met die HPMC-molekulêre ketting by die grens van die twee fases kan vorm, en sodoende 'n meer eenvormige struktuur vorm. Hidroksipropylering verminder die viskositeit van stysel, sodat die viskositeitsverskil tussen HPMC en HPS in die verbinding vernou word, wat bevorderlik is vir die vorming van 'n meer homogene verbinding, en die minimum waarde van die viskositeitsverskil tussen die twee komponente beweeg na die lae temperatuur streek.
2. Innovasiepunte
1. Ontwerp en konstrueer die HPMC/HPS koue en warm omgekeerde-fase gel verbindingsisteem, en bestudeer sistematies die unieke reologiese eienskappe van hierdie stelsel, veral die konsentrasie van verbinding oplossing, verbinding verhouding, temperatuur en chemiese modifikasie van komponente. Die invloedswette van die reologiese eienskappe, gel eienskappe en verenigbaarheid van die verbindingsisteem is verder bestudeer, en die fasemorfologie en faseoorgang van die verbindingsisteem is verder bestudeer gekombineer met die waarneming van die jodiumverf optiese mikroskoop, en die mikro-morfologiese struktuur van die saamgestelde sisteem is vasgestel- Reologiese eienskappe-gel eienskappe verhouding. Vir die eerste keer is die Arrhenius-model gebruik om die gelvormingswet van die koue en warm omgekeerde-fase saamgestelde gels in verskillende temperatuurreekse te pas.
2. Die fase verspreiding, fase-oorgang en verenigbaarheid van HPMC/HPS-saamgestelde stelsel is waargeneem deur jodiumverfende optiese mikroskoopanalise-tegnologie, en die deursigtigheid-meganiese eienskappe is vasgestel deur die optiese eienskappe en meganiese eienskappe van saamgestelde films te kombineer. Die verwantskap tussen mikrostruktuur en makroskopiese eienskappe, soos eienskappe-fase-morfologie en konsentrasie-meganiese eienskappe-fase-morfologie. It is the first time to directly observe the change law of the phase morphology of this compound system with compounding ratio, temperature and concentration, especially the conditions of phase transition and the effect of phase transition on the properties of the compound system.
3. Die kristallyne struktuur en amorfe struktuur van saamgestelde membrane met verskillende HPS hidroksipropiel substitusie grade is deur SAXS bestudeer, en die geleringsmeganisme en invloed van saamgestelde gels is bespreek in kombinasie met reologiese resultate en makroskopiese eienskappe soos suurstof deurlaatbaarheid van saamgestelde membrane. Faktore en wette, daar is vir die eerste keer gevind dat die viskositeit van die saamgestelde sisteem verband hou met die digtheid van die selfooreenstemmende struktuur in die saamgestelde membraan, en direk die makroskopiese eienskappe soos suurstofdeurlaatbaarheid en meganiese eienskappe van die saamgestelde membraan, en vestig reologiese eienskappe-mikrostruktuur-membraan verband tussen materiaal eienskappe.
3. Vooruitsigte
In onlangse jare het die ontwikkeling van veilige en eetbare voedselverpakkingsmateriaal wat hernubare natuurlike polimere as grondstowwe gebruik, 'n navorsingsbrandpunt op die gebied van voedselverpakking geword. In hierdie vraestel word natuurlike polisakkaried as die belangrikste grondstof gebruik. Deur HPMC en HPS saam te stel, word die koste van grondstowwe verminder, die verwerkingsprestasie van HPMC by lae temperatuur word verbeter, en die suurstofversperringsprestasie van die saamgestelde membraan word verbeter. Deur die kombinasie van reologiese analise, jodiumverf optiese mikroskoop analise en saamgestelde film mikrostruktuur en omvattende werkverrigting analise, is die fase morfologie, fase oorgang, fase skeiding en verenigbaarheid van die koud-warm omgekeerde-fase gel saamgestelde sisteem bestudeer. Die verband tussen die mikrostruktuur en makroskopiese eienskappe van die saamgestelde stelsel is vasgestel. Volgens die verband tussen die makroskopiese eienskappe en die mikromorfologiese struktuur van die HPMC/HPS saamgestelde sisteem, kan die fasestruktuur en verenigbaarheid van die saamgestelde sisteem beheer word om die saamgestelde materiaal te beheer. Die navorsing in hierdie referaat het belangrike leidende betekenis vir die werklike produksieproses; die vormingsmeganisme, beïnvloedende faktore en wette van koue en warm inverse saamgestelde gels word bespreek, wat 'n soortgelyke saamgestelde sisteem van koue en warm inverse gels is. Die navorsing van hierdie referaat verskaf 'n teoretiese model om teoretiese leiding te verskaf vir die ontwikkeling en toepassing van spesiale temperatuurbeheerde slim materiale. Die navorsingsresultate van hierdie referaat het goeie teoretiese waarde. Die navorsing van hierdie referaat behels die kruising van voedsel, materiaal, jel en samestelling en ander dissiplines. Weens die beperking van tyd en navorsingsmetodes het die navorsing van hierdie onderwerp nog baie onvoltooide punte, wat uit die volgende aspekte verdiep en verbeter kan word. brei uit:
Teoretiese aspekte:
- Om die effekte van verskillende kettingvertakkingsverhoudings, molekulêre gewigte en variëteite van HPS op die reologiese eienskappe, membraan-eienskappe, fasemorfologie en verenigbaarheid van die verbindingsisteem te verken, en om die wet van die invloed daarvan op die gelvormingsmeganisme van die verbinding te verken. stelsel.
- Investigate the effects of HPMC hydroxypropyl substitution degree, methoxyl substitution degree, molecular weight and source on the rheological properties, gel properties, membrane properties and system compatibility of the compound system, and analyze the effect of HPMC chemical modification on compound condensation. Beïnvloed reël van gel vorming meganisme.
- Die invloed van sout, pH, weekmaker, kruisbindingsmiddel, antibakteriese middel en ander verbindingsisteme op reologiese eienskappe, gel eienskappe, membraanstruktuur en eienskappe en hul wette is bestudeer.
Aansoek:
- Optimaliseer die formule vir die verpakkingsaanwending van speserypakkies, groentepakkies en soliede sop, en bestudeer die preserveringseffek van geurmiddels, groente en sop tydens die bergingsperiode, die meganiese eienskappe van materiale en die veranderinge in produkprestasie wanneer dit aan eksterne kragte onderwerp word. , en Wateroplosbaarheid en higiëniese indeks van die materiaal. Dit kan ook op gegranuleerde kosse soos koffie en melktee aangewend word, asook eetbare verpakking van koeke, kase, nageregte en ander kosse.
- Optimaliseer die formule -ontwerp vir die toepassing van botaniese medisinale plantkapsules, bestudeer die verwerkingstoestande verder en die optimale seleksie van hulpmiddels en berei hol kapsuleprodukte voor. Fisiese en chemiese aanwysers soos breekbaarheid, disintegrasie tyd, swaar metaalinhoud en mikrobiese inhoud is getoets.
- For the fresh-keeping application of fruits and vegetables, meat products, etc., according to the different processing methods of spraying, dipping, and painting, select the appropriate formula, and study the rotten fruit rate, moisture loss, nutrient consumption, hardness van groente na verpakking gedurende die bergingsperiode, glans en geur en ander aanwysers; Die kleur, pH, TVB-N-waarde, tiobarbituriensuur en aantal mikroörganismes van vleisprodukte na verpakking.
Postyd: 17 Oktober 2022