Реология і сумяшчальнасць комплексу HPMC/HPS

Реология і сумяшчальнасцьГПМЦ/ГЭССкладаны

Ключавыя словы: гидроксипропилметилцеллюлоза; hydroxypropyl starch; rheological properties; compatibility; хімічная мадыфікацыя.

Hydroxypropyl methylcellulose (HPMC) is a polysaccharide polymer commonly used in the preparation of edible films. Ён шырока выкарыстоўваецца ў галіне харчавання і лекаў. Фільм мае добрую празрыстасць, механічныя ўласцівасці і ўласцівасці алею. Аднак HPMC з'яўляецца тэрмічнаму індукаваным гелем, што прыводзіць да яго нізкай прадукцыйнасці апрацоўкі пры нізкай тэмпературы і высокага спажывання энергіі пры вытворчасці; Акрамя таго, яго дарагая цана сыравіны абмяжоўвае шырокае прымяненне, уключаючы фармацэўтычнае поле. Гідраксіпрапіл крухмал (HPS) - гэта ядомы матэрыял, які шырока выкарыстоўваецца ў галіне харчавання і лекаў. Ён мае шырокі спектр крыніц і нізкую цану. Гэта ідэальны матэрыял для зніжэння кошту HPMC. Больш за тое, халодныя гелевыя ўласцівасці HPS могуць збалансаваць глейкасць і іншыя рэалагічныя ўласцівасці HPMC. , каб палепшыць прадукцыйнасць апрацоўкі пры нізкай тэмпературы. Акрамя таго, ядомая плёнка HPS валодае выдатнымі кіслароднымі бар'ернымі ўласцівасцямі, таму можа значна палепшыць кіслародныя бар'ерныя ўласцівасці харчовай плёнкі HPMC.

HPS быў дададзены ў HPMC для складання, і была пабудавана HPMC/HPS халодная і гарачая зваротная гель-злучэнне. Быў абмеркаваны закон аб уласцівасцях, механізм узаемадзеяння паміж HPS і HPMC у растворы, сумяшчальнасць і фазавы пераход складанай сістэмы, і была ўстаноўлена сувязь паміж рэалагічнымі ўласцівасцямі і структурай злучанай сістэмы. Вынікі паказваюць, што складаная сістэма мае крытычную канцэнтрацыю (8%), ніжэй за крытычную канцэнтрацыю, HPMC і HPS існуюць у незалежных малекулярных ланцужках і фазавых абласцях; Над крытычнай канцэнтрацыяй фаза HPS ўтвараецца ў растворы ў выглядзе гель -цэнтра, структуры мікрагеля, якая злучаецца перапляценнем малекулярных ланцугоў HPMC, выяўляе паводзіны, падобнае на палімернае расплаву. Рэалагічныя ўласцівасці складанай сістэмы і суадносіны злучэння адпавядаюць правілу лагарыфмічнай сумы і паказваюць пэўную ступень станоўчага і адмоўнага адхілення, што сведчыць аб тым, што два кампаненты маюць добрую сумяшчальнасць. Сістэма злучэння ўяўляе сабой бесперапынную фаза-дысперсную фазавую структуру «мора-востраў» пры нізкай тэмпературы, і бесперапынны фазавы пераход адбываецца пры 4:6 з памяншэннем суадносін HPMC/HPS злучэння.

У якасці важнага кампанента харчовых тавараў упакоўка прадуктаў харчавання можа прадухіліць пашкоджанне ежы і забруджвацца знешнімі фактарамі ў працэсе цыркуляцыі і захоўвання, тым самым працягваючы тэрмін захоўвання і перыяд захоўвання ежы. У якасці новага тыпу ўпаковачнага матэрыялу для харчовых прадуктаў, які з'яўляецца бяспечным і ядомым і нават мае пэўную харчовую каштоўнасць, ядомая плёнка мае шырокія перспектывы прымянення для ўпакоўкі і кансервавання харчовых прадуктаў, фаст-фуда і фармацэўтычных капсул, і стала гарачай кропкай даследаванняў у сучаснай харчовай прамысловасці. packaging related fields.

Кампазітная мембрана HPMC/HPS была падрыхтавана метадам ліцця. Сумяшчальнасць і падзел фаз кампазітнай сістэмы былі дадаткова вывучаны з дапамогай сканавальнай электроннай мікраскапіі, аналізу дынамічных тэрмамеханічных уласцівасцей і тэрмагравіметрычнага аналізу, а таксама былі вывучаны механічныя ўласцівасці кампазітнай мембраны. і пранікальнасць кіслароду і іншыя ўласцівасці мембраны. Вынікі паказваюць, што ў выніках DMA не выяўлена двухфазны інтэрфейс, які знаходзіцца ў выніках DMA, у выніках DMA ёсць толькі адна кропка пераходу шкла для большасці кампазітных плёнак, і толькі адзін пік тэрмічнай дэградацыі з'яўляецца ў крывых DTG большасці кампазітных плёнак. HPMC мае пэўную сумяшчальнасць з HPS. Даданне HPS да HPMC значна паляпшае ўласцівасці кіслароднага бар'ера кампазітнай мембраны. Механічныя ўласцівасці кампазітнай мембраны моцна адрозніваюцца ад суадносін складанага і адноснай вільготнасці навакольнага асяроддзя, а таксама ўяўляюць кропку кроссовера, якая можа забяспечыць даведку аб аптымізацыі прадукту для розных патрабаванняў прымянення.

Мікраскапічная марфалогія, размеркаванне фаз, фазавы пераход і іншыя мікраструктуры сістэмы злучэння HPMC/HPS былі вывучаны з дапамогай простага аналізу пад аптычным мікраскопам з фарбаваннем ёдам, а празрыстасць і механічныя ўласцівасці сістэмы злучэння вывучаліся з дапамогай ультрафіялетавага спектрафатометра і тэстара механічных уласцівасцей. Была ўстаноўлена ўзаемасувязь паміж мікраскапічнай марфалагічнай структурай і макраскапічнай комплекснай прадукцыйнасцю сістэмы злучэння HPMC/HPS. Вынікі паказваюць, што вялікая колькасць мезафаз прысутнічае ў сістэме злучэнняў, якая мае добрую сумяшчальнасць. У сістэме злучэнняў існуе кропка фазавага пераходу, і гэтая кропка фазавага пераходу мае пэўныя суадносіны злучэння і залежнасць ад канцэнтрацыі раствора. Самая нізкая кропка празрыстасці сістэмы злучэнняў адпавядае кропцы фазавага пераходу ГПМЦ ад суцэльнай фазы да дысперснай фазы і мінімальнай кропцы модуля пругкасці пры расцяжэнні. Модуль Юнга і адноснае падаўжэнне пры разрыве памяншаліся з павелічэннем канцэнтрацыі раствора, што было прычынна звязана з пераходам ГПМЦ з суцэльнай фазы ў дысперсную.

Рэометр быў выкарыстаны для вывучэння ўплыву хімічнай мадыфікацыі HPS на рэалагічныя ўласцівасці і ўласцівасці геля халоднай і гарачай гелевай сістэмы са зваротнай фазай HPMC/HPS. Былі вывучаны магчымасці і фазавыя пераходы, і была ўстаноўлена сувязь паміж мікраструктурай і рэалагічнымі і гель -уласцівасцямі. Вынікі даследаванняў паказваюць, што гидроксипропилирование HPS можа паменшыць глейкасць сістэмы злучэння пры нізкай тэмпературы, палепшыць цякучасць раствора злучэння і паменшыць з'яву разрэджвання зруху; Гідраксіпрапіляцыя HPS можа звузіць лінейную глейкасць злучанай сістэмы. У пругкай вобласці тэмпература фазавага пераходу сістэмы злучэння HPMC/HPS зніжаецца, а паводзіны злучэння, падобныя на цвёрдае рэчыва, пры нізкай тэмпературы і цякучасць пры высокай тэмпературы паляпшаюцца. HPMC і HPS ўтвараюць бесперапынныя фазы пры нізкіх і высокіх тэмпературах адпаведна, і па меры дысперсных фаз вызначаюць рэалагічныя ўласцівасці і гелевыя ўласцівасці кампазітнай сістэмы пры высокіх і нізкіх тэмпературах. Як рэзкае змяненне крывой глейкасці складанай сістэмы, так і пік дэльты загару ў крывой каэфіцыента страты пры 45 ° С, якая паўтарае сумесную фазу феномена, якая назіраецца ў мікраграмах, запэцканых ёдам пры 45 ° С.

Уплыў хімічнай мадыфікацыі HPS на крышталічную структуру і структуру мікрараздзяленняў кампазітнай плёнкі быў вывучаны з дапамогай тэхналогіі рэнтгенаўскага рассейвання сінхратроннага выпраменьвання з малым вуглом, і механічныя ўласцівасці, кіслародныя бар'ерныя ўласцівасці і тэрмічная стабільнасць кампазітнай плёнкі былі вывучаны. сістэматычна вывучаў уплыў змяненняў хімічнай структуры кампанентаў злучэнняў на мікраструктуру і макраскапічныя ўласцівасці сістэм злучэнняў. Вынікі сінхротроннага выпраменьвання паказалі, што гидроксипропилирование HPS і паляпшэнне сумяшчальнасці двух кампанентаў можа значна інгібіраваць рэкрышталізацыю крухмалу ў мембране і спрыяць адукацыі больш друзлай самападобных структуры ў кампазітнай мембране. Макраскапічныя ўласцівасці, такія як механічныя ўласцівасці, тэрмічная стабільнасць і кіслародная пранікальнасць кампазітнай мембраны HPMC/HPS, цесна звязаны з яе ўнутранай крышталічнай структурай і структурай аморфнай вобласці. Камбінаваны эфект двух эфектаў.

Раздзел першы Уводзіны

З'яўляючыся важным кампанентам харчовых тавараў, харчовыя ўпаковачныя матэрыялы могуць абараняць харчовыя прадукты ад фізічных, хімічных і біялагічных пашкоджанняў і забруджвання падчас абарачэння і захоўвання, падтрымліваць якасць саміх харчовых прадуктаў, палягчаць спажыванне харчовых прадуктаў і забяспечваць харчаванне. Доўгатэрміновае захоўванне і захаванне, а таксама надасць знешні выгляд харчавання, каб прыцягнуць спажыванне і атрымаць каштоўнасць за рамкі матэрыяльных выдаткаў [1-4]. У якасці новага тыпу ўпаковачнага матэрыялу для харчовых прадуктаў, які з'яўляецца бяспечным і ядомым і нават мае пэўную харчовую каштоўнасць, ядомая плёнка мае шырокія перспектывы прымянення для ўпакоўкі і кансервавання харчовых прадуктаў, фаст-фуда і фармацэўтычных капсул, і стала гарачай кропкай даследаванняў у сучаснай харчовай прамысловасці. Паля, звязаныя з упакоўкай.

Ядомыя плёнкі - гэта плёнкі з кіпрай сеткаватай структурай, якія звычайна атрымліваюцца перапрацоўкай натуральных харчовых палімераў. Многія прыродныя палімеры, якія існуюць у прыродзе, маюць гелевыя ўласцівасці, і іх водныя растворы могуць утвараць гідрагелі пры пэўных умовах, напрыклад, некаторыя прыродныя поліцукрыды, бялкі, ліпіды і г.д. Натуральныя структурныя полісахарыды, такія як крухмал і цэлюлоза, з-за іх адмысловай малекулярнай структуры спіралі з доўгай ланцугом і ўстойлівых хімічных уласцівасцей, могуць быць прыдатныя для доўгатэрміновых і розных умоў захоўвання і шырока вывучаюцца як ядомыя матэрыялы, якія ўтвараюць плёнкі. Ядомыя плёнкі, вырабленыя з аднаго поліцукрыду, часта маюць пэўныя абмежаванні ў прадукцыйнасці. Такім чынам, каб ліквідаваць абмежаванні харчовых плёнак з аднаго поліцукрыду, атрымаць спецыяльныя ўласцівасці або распрацаваць новыя функцыі, знізіць цэны на прадукты і пашырыць іх прымяненне, звычайна выкарыстоўваюцца два віды поліцукрыдаў. Або вышэй прыведзеныя прыродныя полісахарыды складаюцца для дасягнення эфекту дадатковых уласцівасцей. Аднак з-за розніцы ў малекулярнай структуры паміж рознымі палімерамі існуе пэўная канфармацыйная энтрапія, і большасць палімерных комплексаў часткова сумяшчальныя або несумяшчальныя. Фазавая марфалогія і сумяшчальнасць палімернага комплексу будуць вызначаць ўласцівасці кампазітнага матэрыялу. Дэфармацыя і гісторыя патоку падчас апрацоўкі аказваюць значны ўплыў на структуру. Такім чынам, вывучаюцца макраскапічныя ўласцівасці, такія як рэалагічныя ўласцівасці палімернай комплекснай сістэмы. Узаемасувязі паміж мікраскапічнымі марфалагічнымі структурамі, такімі як фазавая марфалогія і сумяшчальнасць, важная для рэгулявання прадукцыйнасці, аналізу і мадыфікацыі кампазітных матэрыялаў, тэхналогіі апрацоўкі, праектавання формулы і распрацоўкі апрацоўкі машын і ацэнкі вытворчасці. Праца апрацоўкі прадукту і распрацоўка і прымяненне новых палімерных матэрыялаў маюць вялікае значэнне.

У гэтым раздзеле падрабязна разглядаюцца статус даследавання і прагрэс прымянення ядомых фільмаў; the research situation of natural hydrogels; Мэта і метад складання палімера і даследаванне поліцукрыднага складання; Рэалагічны метад даследавання сістэмы складання; The rheological properties and model construction of the cold and hot reverse gel system are analyzed and discussed, as well as the research significance, research purpose and research of this paper content.

1.1 Ядомы фільм

Ядомая плёнка адносіцца да дабаўлення пластыфікатараў і сшываючых агентаў на аснове натуральных харчовых рэчываў (такіх як структурныя поліцукрыды, ліпіды, вавёркі), праз розныя міжмалекулярныя ўзаемадзеянні, шляхам злучэння, награвання, пакрыцця, сушкі і г.д. Плёнка з кіпрай сеткай Структура, якая ўтвараецца пры лячэнні. Ён можа забяспечыць розныя функцыі, такія як выбарныя бар'ерныя ўласцівасці газу, вільгаці, зместу і знешніх шкодных рэчываў, каб палепшыць якасць сэнсарнай і ўнутранай структуры прадуктаў харчавання і падоўжыць перыяд захоўвання або тэрмін захоўвання харчовых прадуктаў.

1.1.1 Гісторыя развіцця ядомых плёнак

Распрацоўка ядомага фільма можна прасачыць да 12 -га і 13 -га стагоддзяў. У той час кітайцы выкарыстоўвалі просты метад васкавання для пакрыцця цытрусавых і лімонаў, што эфектыўна памяншала страты вады ў садавіне і агародніне, дзякуючы чаму садавіна і гародніна захоўвалі свой першапачатковы бляск, падаўжаючы тым самым тэрмін захоўвання садавіны і гародніны. Гародніна, але празмерна інгібіруе аэробнае дыханне садавіны і гародніны, што прыводзіць да пагаршэння закісання садавіны. У 15 стагоддзі азіяты ўжо пачалі рабіць ядомыя фільмы з соевага малака і выкарыстоўвалі яе для абароны ежы і павелічэння з'яўлення ежы [20]. У 16 -м стагоддзі брытанцы выкарыстоўвалі тлушч для пакрыцця харчовых паверхняў, каб паменшыць страту харчавання. У 19 стагоддзі цукроза была ўпершыню выкарыстана ў якасці ядомага пакрыцця для арэхаў, міндаля і фундука для прадухілення акіслення і прагорквання падчас захоўвання. У 1830-я гады для садавіны, такія як яблыкі і грушы, з'явіліся камерцыйныя парафінавыя плёнкі. У канцы 19 -га стагоддзя жэлацінавыя плёнкі апырскваюцца на паверхню мясных прадуктаў і іншых прадуктаў для захавання ежы. У пачатку 1950-х гадоў воск Карнауба і г.д. быў зроблены ў эмульсіі на ваду для пакрыцця і захаванне свежых садавіны і гародніны. У канцы 1950-х гадоў пачалі развівацца даследаванні ядомых плёнак, нанесеных на мясныя прадукты, і найбольш шырокім і паспяховым прыкладам з'яўляюцца прадукты клізмы, перапрацаваныя з тонкіх кішак жывёл у абалонкі.

З 1950-х гадоў можна сказаць, што канцэпцыя ядомай плёнкі была толькі рэальна прапанавана. З тых часоў многія даследчыкі развілі вялікую цікавасць да ядомых фільмаў. У 1991 годзе Nisperes ужыла карбоксиметил цэлюлозу (CMC) да пакрыцця і захаванне бананаў і іншых садавіны, дыханне пладоў зніжалася, і страта хларафіла затрымлівалася. Парк і інш. У 1994 годзе паведамлялася пра эфектыўныя бар'ерныя ўласцівасці бялковай плёнкі Zein да O2 і CO2, што палепшыла страту вады, завяданне і змяненне колеру памідораў. У 1995 годзе Лурдзін выкарыстаў разведзены шчолачны раствор для лячэння крухмалу і дадаў гліцэрыну для пакрыцця трускаўкі для свежасці, што знізіла хуткасць страты вады трускаўкі і затрымлівае псаванне. Baberjee палепшыў ядомыя ўласцівасці плёнкі ў 1996 годзе шляхам мікра-лекара і ультрагукавога лячэння вадкасці, якая ўтварае плёнку, таму памер часціц вадкасці, якая ўтварае плёнку, значна паменшыўся, а аднастайная стабільнасць эмульсіі быў палепшаны. У 1998 годзе Padegett et al. Дададзены лізацым або нізін у сою бялковую ядомыя плёнкі і выкарыстоўвалі яго для абгорткі ежы, і выявіў, што рост малочнай кіслаты ў ежы эфектыўна інгібіруецца [30]. У 1999 годзе Інь Цынхун і інш. Выкарыстоўваецца пчалінае воск для падрыхтоўкі фільма -пакрыцця для захавання і захоўвання яблыкаў і іншых садавіны, якія могуць перашкаджаць дыханню, прадухіліць ўсаджванне і страту вагі, а таксама інгібіраваць мікробную інвазію.

For many years, corn-baking beakers for ice cream packaging, glutinous rice paper for candy packaging, and tofu skins for meat dishes are typical edible packaging. But commercial applications of edible films were virtually non-existent in 1967, and even wax-coated fruit preservation had very limited commercial use. Да 1986 г. некалькі кампаній пачалі выпускаць ядомую плёнку, а да 1996 г. колькасць кампаній, якія выпускаюць ядомую плёнку, вырасла да больш чым 600. У цяперашні час прымяненне ядомай плёнкі для захавання харчовай упакоўкі расце і дасягнула Гадавы даход у больш чым 100 мільёнаў долараў ЗША.

1.1.2 Характарыстыка і віды ядомых плёнак

Згодна з адпаведнымі даследаваннямі, ядомая плёнка мае наступныя выдатныя перавагі: ядомая плёнка можа прадухіліць зніжэнне і пагаршэнне якасці ежы, выкліканае ўзаемнай міграцыяй розных харчовых рэчываў; Некаторыя ядомыя кампаненты фільма маюць асаблівую харчовую каштоўнасць і функцыю аховы здароўя; ядомая плёнка мае дадатковыя бар'ерныя ўласцівасці для CO2, O2 і іншых газаў; Ядомая плёнка можа быць выкарыстана для мікрахвалевай печы, выпечкі, смажанай ежы і медыцыны і пакрыцця; ядомую плёнку можна выкарыстоўваць у якасці антыаксідантаў і кансервантаў і іншых носьбітаў, падаўжаючы тым самым тэрмін прыдатнасці ежы; ядомую плёнку можна выкарыстоўваць у якасці носьбіта для фарбавальнікаў і харчовых узмацняльнікаў і г.д., каб палепшыць якасць ежы і палепшыць сэнсарныя ўласцівасці ежы; ядомая плёнка бяспечная і ядомая, яе можна ўжываць разам з ежай; Ядомыя ўпаковачныя плёнкі могуць быць выкарыстаны для ўпакоўкі невялікіх колькасцяў або адзінак харчовых прадуктаў і ўтвараюць шматслаёвую кампазітную ўпакоўку з традыцыйнымі ўпаковачнымі матэрыяламі, што паляпшае агульныя бар'ерныя характарыстыкі ўпаковачных матэрыялаў.

Прычына таго, што ядомыя ўпаковачныя плёнкі валодаюць вышэйзгаданымі функцыянальнымі ўласцівасцямі, галоўным чынам заснавана на фарміраванні ўнутры іх пэўнай трохмернай сеткавай структуры, якая дэманструе пэўную трываласць і бар'ерныя ўласцівасці. На функцыянальныя ўласцівасці ядомай упаковачнай плёнкі ў значнай ступені ўплываюць ўласцівасці яе кампанентаў, а на ступень унутранай сшыўкі палімера, аднастайнасць і шчыльнасць сеткавай структуры таксама ўплываюць розныя працэсы ўтварэння плёнкі. Існуюць відавочныя адрозненні ў прадукцыйнасці [15, 35]. Ядомыя плёнкі таксама валодаюць некаторымі іншымі ўласцівасцямі, такімі як растваральнасць, колер, празрыстасць і г. д. Прыдатныя ўпаковачныя матэрыялы ядомай плёнкі могуць быць выбраны ў адпаведнасці з рознымі ўмовамі выкарыстання і адрозненнямі ў аб'ектах прадукту, які трэба пакаваць.

У адпаведнасці са спосабам фармавання харчовай плёнкі яе можна падзяліць на плёнку і пакрыццё: (1) Папярэдне падрыхтаваныя незалежныя плёнкі звычайна называюць плёнкамі. (2) Тонкі пласт, які ўтвараецца на паверхні харчавання пры дапамозе пакрыцця, апускання і распылення, называецца пакрыццём. Плёнкі ў асноўным выкарыстоўваюцца для харчовых прадуктаў з рознымі інгрэдыентамі, якія неабходна ўпакоўваць асобна (напрыклад, пакеты з прыправамі і маслам у паўфабрыкатах), прадуктаў з адным і тым жа інгрэдыентам, але якія трэба ўпакоўваць асобна (напрыклад, невялікія ўпакоўкі кавы, сухога малака, і г.д.), а таксама лекі або прадукты аховы здароўя. Матэрыял капсулы; coating is mainly used for the preservation of fresh food such as fruits and vegetables, meat products, coating of drugs and the assembly of controlled-release microcapsules .

У адпаведнасці з пленкаўтваральнымі матэрыяламі ядомую ўпаковачную плёнку можна падзяліць на: поліцукрыдную ядомую плёнку, бялковую ядомую плёнку, ліпідную ядомую плёнку, мікробную ядомую плёнку і кампазітную ядомую плёнку.

1.1.3 Прымяненне харчовай плёнкі

У якасці новага тыпу ўпаковачнага матэрыялу для харчовых прадуктаў, які з'яўляецца бяспечным і ядомым і нават мае пэўную харчовую каштоўнасць, ядомая плёнка шырока выкарыстоўваецца ў прамысловасці ўпакоўкі харчовых прадуктаў, фармацэўтычнай сферы, захоўванні і кансерваванні садавіны і агародніны, апрацоўцы і кансервацыі. мяса і водных прадуктаў, вытворчасці фаст -фуда і вытворчасці алею. Ён мае шырокія перспектывы прымянення ў захаванні прадуктаў, такіх як смажаныя запечаныя цукеркі.

1.1.3.1 Ужыванне ў харчовай упакоўцы

Раствор, які ўтварае плёнку, наносіцца на ежу, якая ўпакоўваецца, распыленнем, шчоткай, акунаннем і г.д., каб прадухіліць пранікненне вільгаці, кіслароду і араматычных рэчываў, што можа эфектыўна паменшыць страты ўпакоўкі і паменшыць колькасць слаёў упакоўкі. ; Значна зніжаючы знешні пласт ежы, складанасць кампанентаў пластыкавай упакоўкі палягчае яго ўтылізацыю і перапрацоўку, а таксама памяншае забруджванне навакольнага асяроддзя; ён прымяняецца для асобнай упакоўкі некаторых кампанентаў шматкампанентных комплексных харчовых прадуктаў, каб паменшыць узаемную міграцыю паміж рознымі кампанентамі, тым самым памяншаючы забруджванне навакольнага асяроддзя. Паменшыце сапсаванне ежы альбо зніжэнне якасці прадуктаў харчавання. Ядомая плёнка непасрэдна перапрацоўваецца ў упаковачную паперу або ўпаковачныя пакеты для ўпакоўкі з прадуктамі харчавання, што не толькі дасягае бяспекі, чысціні і зручнасці, але і зніжае ціск белага забруджвання на навакольнае асяроддзе.

Выкарыстоўваючы ў якасці асноўнай сыравіны кукурузу, соевыя бабы і пшаніцу, плёнкі збожжавых, падобныя на паперу, можна прыгатаваць і выкарыстоўваць для ўпакоўкі каўбас і іншых харчовых прадуктаў. Пасля выкарыстання, нават калі яны выкідваюцца ў прыроднае асяроддзе, яны біяраскладаюцца і могуць быць ператвораны ва ўгнаенні для паляпшэння глебы. . Выкарыстоўваючы ў якасці асноўных матэрыялаў крухмал, хітазан і бабовую асадку, ядомую абгортачную паперу можна прыгатаваць для ўпакоўкі фаст-фуду, напрыклад, локшыны хуткага харчавання і бульбы фры, што зручна, бяспечна і вельмі папулярна; Выкарыстоўваецца для пакетаў прыправы, цвёрдыя супы Упакоўка зручных прадуктаў, такіх як сыравіну, якую можна непасрэдна прыгатаваць у чыгуне пры выкарыстанні, можа прадухіліць забруджванне прадуктаў харчавання, павялічыць харчаванне і палегчыць чыстку. Высушаны авакада, бульба і зламаны рыс ферментаваны і пераўтвараюцца ў поліцукрыды, якія могуць быць выкарыстаны для падрыхтоўкі новых ядомых упаковачных матэрыялаў, якія не з'яўляюцца бясколернымі і празрыстымі, маюць добрыя ўласцівасці кіслароду і механічныя ўласцівасці і выкарыстоўваюцца для ўпакоўкі малочнага парашка , салатны алей і іншыя прадукты [19]. Для ваеннай ежы, пасля выкарыстання прадукту, традыцыйны матэрыял пластыкавага ўпакоўкі выкідваецца ў навакольнае асяроддзе і становіцца маркерам для адсочвання праціўніка, які лёгка выявіць месцазнаходжанне. У шматкампанентных спецыяльных прадуктах харчавання, такіх як піца, выпечка, кетчуп, марожанае, ёгурт, пірагі і дэсерты, пластыкавыя ўпаковачныя матэрыялы не могуць быць непасрэдна дададзены ў выкарыстанне, а ядомыя ўпакоўкі паказваюць свае унікальныя перавагі, якія могуць скараціць колькасць груп дробных груп дробных Міграцыя смакавых рэчываў паляпшае якасць прадукцыі і эстэтыку [21]. Ядомая ўпакоўка можа быць выкарыстана ў мікрахвалевай харчовай сістэме цеста. Мясавыя прадукты, гародніна, сыр і садавіна папярэдне распыляюцца, распыляючы, апускаючы або чысцяць і г.д.

1.1.3.2 Прымяненне ў медыцыне

Gelatin, вытворныя цэлюлозы, крухмал і ядомыя гумкі могуць быць выкарыстаны для падрыхтоўкі мяккіх і цвёрдых капсульных ракавін лекаў і прадуктаў для здароўя, што можа эфектыўна забяспечыць эфектыўнасць лекаў і прадуктаў для здароўя і быць бяспечнымі і ядомымі; Некаторыя лекі маюць уласцівы горкі густ, які цяжка выкарыстоўваць пацыенты. Прынятыя, ядомыя плёнкі могуць быць выкарыстаны ў якасці маскіраванага пакрыцця для такіх наркотыкаў; Некаторыя кішачныя палімерныя палімеры не раствараюцца ў асяроддзі страўніка (рН 1,2), але раствараюцца ў кішачным (рН 6,8) асяроддзі і могуць быць выкарыстаны ў кішачным наркотыку ўстойлівым вылучэнні; таксама можа быць выкарыстаны ў якасці носьбіта для мэтавых лекаў.

Бланка-Фернандэс і інш. падрыхтавалі кампазітную плёнку з ацэтыляванага моноглицерида хитозана і выкарысталі яе для працяглага вызвалення антіоксідантной актыўнасці вітаміна Е, і эфект быў выдатным. Доўгатэрміновыя антыаксідантныя ўпаковачныя матэрыялы. Чжан і інш. Змешаны крухмал з жэлацінам, дададзены поліэтыленгліколь -пластыфікатар і выкарыстоўваецца традыцыйным. Полыя цвёрдыя капсулы былі падрыхтаваны працэсам акунання кампазітнай плёнкі, і былі вывучаны празрыстасць, механічныя ўласцівасці, гідрафільныя ўласцівасці і фазавая марфалогія кампазітнай плёнкі. добры матэрыял капсулы [52]. Лал і інш. зрабіў кафірын ядомым пакрыццём для энтеросолюбильного пакрыцця капсул парацэтамолу і вывучыў механічныя ўласцівасці, цеплавыя ўласцівасці, бар'ерныя ўласцівасці і ўласцівасці вызвалення лекаў ядомай плёнкі. Вынікі паказалі, што пакрыццё розных цвёрдых капсул сорга з глиадиновой плёнкі не разрывалася ў страўніку, але вызваляла лекі ў кішачніку пры рн 6,8. Пайк і інш. падрыхтавалі часціцы фталату HPMC, пакрытыя індаметацынам, і распылілі ядомую вадкасць, якая ўтварае плёнку HPMC, на паверхню часціц лекавага сродку, і вывучылі хуткасць захопу лекавага сродку, сярэдні памер часціц лекавага сродку, ядомую плёнку. Вынікі паказалі, што пакрыты HPMCN-пакрыццём Пероральны прэпарат індометацын можа дасягнуць мэты маскіроўкі горкага густу прэпарата і нацэльвання на дастаўку лекаў. Oladzadabbasabadi et al. Змешаны мадыфікаваны крухмал сага з Карагенанам для падрыхтоўкі ядомай кампазітнай плёнкі ў якасці замены традыцыйных жэлацінавых капсул, а таксама вывучыў яе кінетыку сушкі, тэрмамеханічныя ўласцівасці, фізікахімічныя ўласцівасці і бар'ерныя ўласцівасці, вынікі паказваюць, што кампазітная яскравая плёнка мае падобныя ўласцівасці да гелаціну і можа можа выкарыстоўвацца ў вытворчасці фармацэўтычных капсул.

1.1.3.3 Прымяненне ў кансерваванні садавіны і агародніны

У свежай садавіне і агародніне пасля збору ўсё яшчэ інтэнсіўна адбываюцца біяхімічныя рэакцыі і дыханне, што паскарае пашкоджанне тканін садавіны і агародніны, і лёгка выклікаць страту вільгаці ў садавіне і агародніне пры пакаёвай тэмпературы, у выніку чаго Якасць унутраных тканін і сэнсарныя ўласцівасці садавіны і гародніны. зніжэнне. Такім чынам, захаванне стала найважнейшым пытаннем пры захоўванні і транспарціроўцы садавіны і агародніны; традыцыйныя метады захавання маюць дрэнны эфект захавання і высокі кошт. Кансерваванне садавіны і агародніны ў абалонцы ў цяперашні час з'яўляецца найбольш эфектыўным метадам захоўвання пры пакаёвай тэмпературы. Ядомая пленкообразующая вадкасць нанесена на паверхню садавіны і агародніны, што можа эфектыўна прадухіліць ўварванне мікраарганізмаў, паменшыць дыханне, страту вады і пажыўных рэчываў у тканінах садавіны і агародніны, затрымаць фізіялагічнае старэнне тканін садавіны і агародніны, і захаваць фруктовыя і агароднінныя тканіны першапачаткова пухлымі і гладкімі. Глянцавы выгляд, каб дасягнуць мэты захавання свежага і падаўжэння перыяду захоўвання. Амерыканцы выкарыстоўваюць ацэтыл -манагліцэрыд і сыр, здабыты з расліннага алею ў якасці асноўнай сыравіны для падрыхтоўкі ядомай плёнкі, і выкарыстоўвайце яе для выразання садавіны і гародніны, каб захаваць свежу доўгі час. Свежы стан. Японія выкарыстоўвае адходы шоўку ў якасці сыравіны для падрыхтоўкі бульбяной свежай плёнкі, якая можа дасягнуць свежаватага эфекту, параўнальнага з халодным сховішчам. Амерыканцы выкарыстоўваюць расліннае алей і садавіну ў якасці асноўнай сыравіны для вырабу вадкасці для пакрыцця, і захоўваюць выразаныя садавіны свежымі і выявілі, што эфект захавання добры.

Маркес і інш. выкарыстаў бялок малочнай сыроваткі і пекцін у якасці сыравіны, а таксама дадаў глутаміназу для сшывання для падрыхтоўкі кампазітнай харчовай плёнкі, якой пакрывалі свежазрэзаныя яблыкі, памідоры і моркву, што можа значна знізіць хуткасць страты вагі. , стрымліваюць рост мікраарганізмаў на паверхні свежанарэзаных садавіны і агародніны і падаўжаюць тэрмін захоўвання пры ўмове захавання густу і водару свежанарэзаных садавіны і агародніны. Шы Лей і інш. вінаград з чырвоным пакрыццём ядомай плёнкай з хітазану можа знізіць страту вагі і хуткасць гніення вінаграда, захаваць колер і яркасць вінаграда і затрымаць дэградацыю растваральных цвёрдых рэчываў. Выкарыстоўваючы хитозан, альгінат натрыю, карбоксиметелюлозу натрыю і поліакрылат у якасці сыравіны, Лю і інш. Падрыхтаваныя ядомыя плёнкі шматслаёвага пакрыцця для свежага ўтрымання садавіны і гародніны, а таксама вывучалі іх марфалогію, растваральнасць у вадзе і г.д. Вынікі паказалі, што натрый карбоксиметил цэлюлоза-хітазан-гліцэрына-кампазітная плёнка мела найлепшы эфект захавання. Сунь Цыншэнь і інш. Вывучала кампазітную плёнку соевага бялку ізалята, якая выкарыстоўваецца для захавання трускаўкі, якая можа значна паменшыць транспірацыя трускаўкі, інгібіраваць іх дыханне і знізіць хуткасць гнілых садавіны. Ферэйра і інш. выкарыстоўвалі парашок рэшткаў садавіны і агародніны і парашок бульбяной лупіны для падрыхтоўкі кампазітнай харчовай плёнкі, вывучалі растваральнасць у вадзе і механічныя ўласцівасці кампазітнай плёнкі, а таксама выкарыстоўвалі метад пакрыцця для захавання глогу. Вынікі паказалі, што тэрмін захоўвання глогу быў працяглы. 50%, хуткасць страты вагі знізілася на 30-57%, а арганічная кіслата і вільгаць не змяніліся істотна. Fu Xiaowei і інш. вывучалі захаванне свежага перцу ядомай плёнкай з хітазану, і вынікі паказалі, што гэта можа значна паменшыць інтэнсіўнасць дыхання свежага перцу падчас захоўвання і затрымаць старэнне перцу. Навара-Таразага і інш. Выкарыстоўваецца, мадыфікаваная Beeswax з ядомай плёнкай HPMC для захавання слівы. Вынікі паказалі, што пчаліны воск можа палепшыць уласцівасці кіслароду і вільгаці і механічных уласцівасцей плёнак HPMC. Хуткасць пахудання слівы значна знізілася, змякчэнне і крывацёк садавіны падчас захоўвання былі палепшаныя, а перыяд захоўвання слівы працяглы. Tang Liing et al. Выкарыстоўваецца раствор Shellac Alkali ў мадыфікацыі крухмалу, падрыхтаванай ядомай ўпаковачнай плёнкай і вывучала яго ўласцівасці фільма; У той жа час, выкарыстанне вадкасці, якая ўтварае плёнку для пакрыцця манга для свежасці, можа эфектыўна паменшыць дыханне, можа прадухіліць з'яву Браўнінга падчас захоўвання, знізіць хуткасць страты вагі і падоўжыць перыяд захоўвання.

1.1.3.4 Прымяненне пры перапрацоўцы і кансерваванні мясных прадуктаў

Мясавыя прадукты з багатымі пажыўнымі рэчывамі і актыўнасцю з высокай вадой лёгка захопліваюцца мікраарганізмамі ў працэсе апрацоўкі, транспарціроўкі, захоўвання і спажывання, што прыводзіць да пацямнення колеру і акіслення тлушчу і іншага псуты. Для таго, каб падоўжыць перыяд захоўвання і тэрмін захоўвання мясных прадуктаў, неабходна паспрабаваць перашкаджаць актыўнасці ферментаў у мясных прадуктах і ўварванні ў мікраарганізмы на паверхні, а таксама прадухіліць пагаршэнне колеру і паху, выкліканага акісленнем тлушчу. У цяперашні час захаванне ядомай плёнкі - адзін з распаўсюджаных метадаў, якія шырока выкарыстоўваюцца ў захаванні мяса дома і за мяжой. Параўноўваючы яго з традыцыйным метадам, высветлілася, што ўварванне ў знешнія мікраарганізмы, акісляльная ранчыкасць тлушчу і страта соку значна палепшыліся ў мясных прадуктах, упакаваных у харчовую плёнку, і якасць мясных прадуктаў значна палепшылася. Тэрмін захоўвання пашырана.

Даследаванне па ядомай плёнцы мясных прадуктаў пачалося ў канцы 1950 -х гадоў, і найбольш паспяховым выпадкам прымянення была калагенная ядомая плёнка, якая шырока выкарыстоўваецца ў вытворчасці і перапрацоўцы каўбасы. Emiroglu et al. Дададзена кунжутнага алею да соі бялковай ядомай плёнкі, каб зрабіць антыбактэрыйную плёнку, а таксама вывучала яго антыбактэрыйнае ўздзеянне на замарожаную ялавічыну. Вынікі паказалі, што антыбактэрыйная плёнка можа істотна інгібіраваць размнажэнне і рост стафілакока. Вук і інш. Падрыхтавала праантоцианидиновую ядомыя плёнкі і выкарыстоўвала яе для пакрыцця халадзільнай свініны для свежасці. Былі вывучаны колер, рН, значэнне TVB-N, тиобарбитуровая кіслата і мікробныя ад адбіўных свіных адбіўных на працягу 14 дзён. The results showed that the edible film of proanthocyanidins can effectively reduce the formation of thiobarbituric acid, prevent fatty acid spoilage, reduce the invasion and reproduction of microorganisms on the surface of meat products, improve the quality of meat products, and prolong the storage period and Жыццё захоўвання. Jiang Shaotong et al. Дададзены чайныя поліфенолы і аліцын у кампазітны метал-мембранны раствор натрыю, і выкарыстоўвалі іх для захавання свежасці астуджанай свініны, якую можна захоўваць пры 0-4 ° С больш за 19 дзён. Картахена і інш. паведамляецца пра антыбактэрыйнае ўздзеянне калагенавай ядомай плёнкі, які дадаецца з антымікробным сродкам нісіна на захаванне лустачак свініны, што сведчыць аб тым, што калагенная ядомая плёнка можа паменшыць міграцыю вільгаці халадзільных лустачак свініны, затрымка прагасаблівасці мясных прадуктаў і дадаць 2 плёнкі калагена з % nisin had the best preservation effect . Ван Руі і інш. studied the changes of sodium alginate, chitosan and carboxymethyl fiber by comparative analysis of the pH, volatile base nitrogen, redness and total number of colonies of beef within 16 days of storage. Тры віды ядомых плёнак вітаміна натрыю былі выкарыстаны для захавання свежасці астуджанай ялавічыны. Вынікі паказалі, што ядомая плёнка альгіната натрыю аказала ідэальны эфект захавання свежасці. Caprioli et al. Загорнутая вараная індычка грудкай з натрыйнай казейнай ядомай плёнкай, а затым астуджала яе пры 4 ° С. Studies have shown that the sodium caseinate edible film can slow down turkey meat during refrigeration. праніклівасці.

1.1.3.5 Прымяненне ў захаванні водных прадуктаў

Зніжэнне якасці водных прадуктаў у асноўным выяўляецца ў зніжэнні свабоднай вільгаці, пагаршэнню водару і пагаршэнню тэкстуры воднай прадукцыі. Раскладанне водных прадуктаў, акіслення, дэнатурацыі і сухога спажывання, выкліканага мікробнай інвазіяй, з'яўляюцца важнымі фактарамі, якія ўплываюць на тэрмін захоўвання водных прадуктаў. Замарожанае захоўванне з'яўляецца распаўсюджаным метадам захавання водных прадуктаў, але таксама будзе пэўная ступень дэградацыі якасці ў працэсе, што асабліва сур'ёзна для прэснаводных рыб.

Кансерваванне водных прадуктаў у харчовай плёнцы пачалося ў канцы 1970-х гадоў і цяпер шырока выкарыстоўваецца. Ядомая плёнка можа эфектыўна захаваць замарожаныя водныя прадукты, знізіць страту вады, а таксама можа спалучацца з антыаксідантамі для прадухілення акіслення тлушчу, дасягнуўшы мэты працягвання тэрміну захоўвання і тэрміну захоўвання. Meenatchisundaram et al. падрыхтаваў кампазітную харчовую плёнку на аснове крухмалу з выкарыстаннем крухмалу ў якасці матрыцы і дадаў спецыі, такія як гваздзік і карыца, і выкарыстаў яе для захавання белых крэветак. Вынікі паказалі, што харчовая крухмальная плёнка можа эфектыўна стрымліваць рост мікраарганізмаў, запавольваць акісленне тлушчу, падоўжыць тэрмін захоўвання астуджаных белых крэветак пры 10 °C і 4 °C да 14 і 12 дзён адпаведна. Чэн Юаньюань і іншыя вывучалі кансервант раствора пулулана і вывучылі прэснаводных рыб. Кансервацыя можа эфектыўна стрымліваць рост мікраарганізмаў, запавольваць акісленне рыбнага бялку і тлушчу і аказваць выдатны кансервацыйны эфект. Юнус і інш. Вясёлкавая фарэль з пакрыццём з жэлацінавай ядомай плёнкай, да якой дадаюць эфірны алей лаўнога ліста, і вывучала эфект захавання астуджэння пры 4 ° С. Вынікі паказалі, што жэлацінавая харчовая плёнка была эфектыўнай для падтрымання якасці вясёлкавай стронгі да 22 дзён. Доўгі час. Ван Сівей і інш. У якасці асноўных матэрыялаў выкарыстоўваецца альгінат натрыю, хитозан і CMC, дадала стэарынавай кіслаты для падрыхтоўкі ядомай плёнкавай вадкасці і выкарыстоўваў яе для пакрыцця Penaeus vannamei для свежасці. Даследаванне паказала, што кампазітная плёнка CMC і хитозана вадкасць аказвае добры эфект захавання і можа падоўжыць тэрмін захоўвання прыблізна на 2 дні. Ян Шэнгпінг і іншыя выкарыстоўвалі ядомыя поліфенолы хитозана-тэа для халадзільніка і захаванне свежай прыналежнасці, што можа эфектыўна перашкаджаць размнажэнню бактэрый на паверхні Hairtail, затрымкі фарміравання лятучай гідрахларавай кіслаты і пашырыць тэрмін дзеяння прышпількі да ўздзеяння на паверхню, каб затрымаць утварэнне лятучай салянай кіслаты і пашырыць тэрмін дзеяння прышпіленага завода да пары каля 12 дзён.

1.1.3.6 Ужыванне ў смажанай ежы

Смажаная ў фрыцюры ежа з'яўляецца шырока папулярным гатовым да ўжывання прадуктам з вялікім выхадам. It is wrapped with polysaccharide and protein edible film, which can prevent the color change of the food during the frying process and reduce the oil consumption. паступленне кіслароду і вільгаці [80]. Смажаная ежа з Gellan Gum можа знізіць спажыванне нафты на 35%-63%, напрыклад, пры смажанні сашымі, гэта можа паменшыць спажыванне нафты на 63%; Пры смажанні бульбяных чыпсаў гэта можа паменшыць спажыванне нафты на 35%-63%. Зніжэнне расходу паліва на 60% і інш [81] .

Singthong et al. зроблены ядомымі плёнкамі полісахарыдаў, такіх як альгінат натрыю, карбоксиметил цэлюлоза і пекцін, якія выкарыстоўваліся для пакрыцця смажаных бананавых палос, і вывучалі хуткасць паглынання алею пасля смажання. Вынікі паказалі, што пекцін і карбоксіл Смажаныя бананавыя палоскі, пакрытыя метилцеллюлозай, выяўлялі лепшую сэнсарную якасць, сярод якіх пекцін -ядомая плёнка аказала найлепшы ўплыў на зніжэнне паглынання алею [82]. Holownia et al. Пакрытыя фільмы HPMC і MC на паверхні смажанай курынай філе для вывучэння змяненняў спажывання нафты, утрымання свабоднай тлустых кіслот і колеру ў смажанні алею. Папярэдняе пакрыццё можа паменшыць паглынанне нафты і палепшыць тэрмін службы нафты [83]. Sheng Meixiang і інш. Зробленыя ядомыя плёнкі CMC, хитозана і соевага бялку ізалята, пакрытыя бульбянымі чыпсамі і смажылі іх пры высокай тэмпературы для вывучэння паглынання алею, утрымання вады, колеру, утрымання акрыламіду і сэнсарнай якасці бульбяных чыпсаў. Вынікі паказалі, што соевая вылучэнне бялку ядомая плёнка аказвае значны ўплыў на зніжэнне спажывання нафты смажанай бульбы, а харчовая плёнка хитозана лепш уплывае на зніжэнне ўтрымання акрыламіду [84]. Сальвадор і інш. Пакрытыя паверхняй смажаных кальмараў з пшанічным крухмалам, мадыфікаваным кукурузным крухмалам, декстрынам і глютеном, якія могуць палепшыць выразнасць кольцаў кальмараў і знізіць хуткасць паглынання алею [85].

Ядомая плёнка можа быць выкарыстана ў якасці гладкага пакрыцця для паляпшэння з'яўлення хлебабулачных вырабаў; можа выкарыстоўвацца ў якасці бар'ера для вільгаці, кіслароду, тлушчу і г. д. для паляпшэння тэрміну захоўвання хлебабулачных вырабаў, напрыклад, ядомая плёнка з хітазану выкарыстоўваецца для пакрыцця паверхні хлеба Яе таксама можна выкарыстоўваць у якасці клею для хрумсткіх закусак і снэкаў, Напрыклад, смажаныя арахіс часта пакрываюць клеямі, каб пакрыць соль і прыправы [87].

Christos et al. зрабіў ядомыя плёнкі з альгінату натрыю і сыроватачна бялку і пакрыў імі паверхню прабіётычнага хлеба Lactobacillus rhamnosus. Даследаванне паказала, што хуткасць выжывальнасці прабіётыкаў значна палепшылася, але два тыпы хлеба паказалі, што стрававальныя механізмы вельмі падобныя, таму пакрыццё ядомай плёнкі не змяняе тэкстуру, водар і тэрмафізічныя ўласцівасці хлеба [88]. Panuwat et al. дадаў экстракт індыйскага агрэста ў матрыцу метылацэлюлозы для падрыхтоўкі ядомай кампазітнай плёнкі і выкарыстоўваў яе для захавання свежасці смажанага кешью. Вынікі паказалі, што кампазітная ядомая плёнка можа эфектыўна перашкаджаць смажаным кешью падчас захоўвання. Якасць пагоршылася, а тэрмін захоўвання смажаных кешью быў падоўжаны да 90 дзён [89]. Schou et al. Зрабіў празрыстай і гнуткай ядомай плёнкі з касі -натрыем і гліцэрынай, а таксама вывучала яго механічныя ўласцівасці, пранікальнасць вады і эфект упакоўкі на запечаныя зрэзы хлеба. Вынікі паказалі, што ядомая плёнка натрыю загорнуты хлеб. Пасля паніроўкі яго цвёрдасць можа быць зніжана на працягу 6 гадзін захоўвання пры пакаёвай тэмпературы [90]. Du et al. Выкарыстаная яблычная ядомая плёнка і харчовая плёнка на аснове таматаў дадаюць з эфірнымі алеямі раслін, каб абгарнуць смажаную курыцу, якая не толькі інгібіруе рост мікраарганізмаў, перш чым смажыць курыцу, але і ўзмацніў водар курыцы пасля смажання [91]. Javanmard і інш. Падрыхтавала ядомы плёнка з пшанічнага крухмалу і выкарыстоўвала яе для абгорнення запечаных фісташкавых ядраў. Вынікі паказалі, што харчовая крухмальная плёнка можа прадухіліць акісляльную прагучанасць арэхаў, палепшыць якасць арэхаў і падоўжыць тэрмін іх захоўвання [92]. Majid et al. Выкарыстоўваецца сыроватачная бялковая ядомая плёнка для смажанага арахіса, які можа павялічыць кіслародны бар'ер, паменшыць прагулку арахіса, палепшыць смажаную арахісавую дурнасць і падоўжыць яго перыяд захоўвання [93].

1.1.3.8 Ужыванне ў кандытарскіх вырабах

У цукеркі ёсць высокія патрабаванні да дыфузіі лятучых кампанентаў, таму для шакаладу і цукерак з паліраванымі паверхнямі неабходна выкарыстоўваць водарастваральныя ядомыя плёнкі для замены вадкасці для пакрыцця, якая змяшчае лятучыя кампаненты. Ядомая ўпаковачная плёнка можа ўтвараць гладкую ахоўную плёнку на паверхні цукерак, каб паменшыць міграцыю кіслароду і вільгаці [19]. Прымяненне харчовых плёнак сыроватачна бялку ў кандытарскіх вырабах дазваляе істотна паменшыць дыфузію яго лятучых кампанентаў. Калі шакалад выкарыстоўваецца для інкапсуляцыі тлустых прадуктаў, такіх як печыва і арахісавае масла, алей будзе міграваць да вонкавага пласта шакаладу, робячы шакалад ліпкім і выклікаючы з'яву "зваротнага інею", але ўнутраны матэрыял высахне, што прывядзе да змяненне яго густу. Гэтую праблему можа вырашыць даданне пласта харчовай плёнкі ўпаковачнага матэрыялу з функцыяй тлушчабар'ера [94].

Нэльсан і інш. выкарыстаў ядомую плёнку з метылцэлюлозы для пакрыцця цукерак, якія змяшчаюць некалькі ліпідаў, і паказаў вельмі нізкую ліпідную пранікальнасць, тым самым інгібіруючы з'яву глазуры ў шакаладзе [95]. Мейерс нанёс на жавальную гумку двухслаёвую ядомую плёнку з гідрагелю і воску, што магло палепшыць яе адгезію, паменшыць выпарванне вады і падоўжыць тэрмін захоўвання [21]. Вада, падрыхтаваная Fadini і інш. Харчовая кампазітная плёнка дэкалаген-какава-алей была вывучана на прадмет яе механічных уласцівасцей і водапранікальнасці, і яна выкарыстоўвалася ў якасці пакрыцця для шакаладных вырабаў з добрымі вынікамі [96].

1.1.4 Ядомыя плёнкі на аснове цэлюлозы

Ядомая плёнка на аснове цэлюлозы - гэта разнавіднасць харчовай плёнкі, вырабленай з найбольш распаўсюджанай у прыродзе цэлюлозы і яе вытворных у якасці асноўнай сыравіны. Ядомая плёнка на аснове цэлюлозы не мае паху і густу, мае добрую механічную трываласць, масляныя бар'ерныя ўласцівасці, празрыстасць, гнуткасць і добрыя газанепранікальныя ўласцівасці. Аднак з-за гідрафільнай прыроды цэлюлозы ўстойлівасць харчовай плёнкі на аснове цэлюлозы да вады ў цэлым адносна нізкая [82, 97-99].

Ядомая плёнка на аснове цэлюлозы, зробленая з адходаў у вытворчасці харчовай прамысловасці, можа атрымаць харчовыя ўпаковачныя плёнкі з выдатнымі характарыстыкамі і можа паўторна выкарыстоўваць адходы, каб павялічыць дабаўленую вартасць прадукцыі. Ferreira et al. Парашок рэшткаў садавіны і агародніны з парашком пілінга бульбы для падрыхтоўкі ядомай кампазітнай плёнкі на аснове цэлюлозы і ўжываў яго ў пакрыццё глогу для захавання свежасці і дасягнуў добрых вынікаў [62]. Тан Хуйзі і інш. выкарыстаў харчовыя валакна, вынятыя з бабовых асадкаў, у якасці асноўнага матэрыялу і дадаў пэўную колькасць загушчальніка для падрыхтоўкі ядомай плёнкі з соевых валокнаў, якая валодае добрымі механічнымі і бар'ернымі ўласцівасцямі [100], якая ў асноўным выкарыстоўваецца для ўпакоўкі прыправы для локшыны хуткага прыгатавання , зручна і пажыўнае распуск матэрыяльнага пакета непасрэдна ў гарачай вадзе.

Вырашаныя ў вадзе вытворныя цэлюлозы, такія як метил цэлюлоза (MC), карбоксиметил цэлюлоза (CMC) і гидроксипропил метиллюлоза (HPMC), могуць утвараць бесперапынную матрыцу і звычайна выкарыстоўваюцца ў распрацоўцы і даследаваннях ядомых фільмаў. Xiao Naiyu і інш. выкарыстаў MC у якасці асноўнага пленкообразующего субстрата, дадаў поліэтыленгліколь і хларыд кальцыя і іншыя дапаможныя матэрыялы, падрыхтаваў ядомую плёнку MC метадам ліцця і нанёс яе для захавання локцевага адростка, што можа падоўжыць рот локцевага адростка. Тэрмін захоўвання персіка 4,5 сутак [101] . Esmaeili і інш. Падрыхтаванае MC -ядомы плёнка шляхам ліцця і ўжывала яе да пакрыцця мікракапсул эфірнага алею раслін. Вынікі паказалі, што плёнка MC аказвае добры эфект, які блакуе алей і можа прымяняцца да ўпакоўкі для прадуктаў харчавання, каб прадухіліць псаванне тлустых кіслот [102]. Tian et al. Мадыфікаваныя MC-ядомыя плёнкі з стэарынавай кіслатой і ненасычанымі тлустымі кіслотамі, якія могуць палепшыць уласцівасці, якія блакуюць ваду MC-ядомых плёнак [103]. Lai Fenging et al. вывучалі ўплыў тыпу растваральніка на працэс плёнкавання ядомай плёнкі MC і бар'ерныя ўласцівасці і механічныя ўласцівасці ядомай плёнкі [104].

Мембраны CMC валодаюць добрымі бар'ернымі ўласцівасцямі для O2, CO2 і алеяў і шырока выкарыстоўваюцца ў галіне харчавання і лекаў [99]. Bifani et al. Падрыхтаваныя мембраны CMC і вывучалі ўплыў экстрактаў лісця на ўласцівасці воднага бар'ера і ўласцівасці газавага бар'ера мембран. Вынікі паказалі, што даданне экстрактаў лісця можа значна палепшыць вільгаце- і кіслародныя бар'ерныя ўласцівасці мембран, але не для CO2. Бар'ерныя ўласцівасці звязаны з канцэнтрацыяй экстракта [105]. Дэ Мура і інш. Падрыхтаваныя наначасціцы хитозана, узмоцненыя плёнкі CMC і вывучалі цеплавую ўстойлівасць, механічныя ўласцівасці і растваральнасць у вадзе кампазітных плёнак. Вынікі паказваюць, што наначасціцы хитозана могуць эфектыўна палепшыць механічныя ўласцівасці і цеплавую ўстойлівасць плёнак CMC. Сэкс [98]. Ghanbarzadeh et al. Падрыхтаваны CMC -ядомыя плёнкі і вывучалі ўплыў гліцэрыны і олеінавай кіслаты на фізіка -хімічныя ўласцівасці плёнак CMC. Вынікі паказалі, што бар'ерныя ўласцівасці плёнак значна палепшыліся, але механічныя ўласцівасці і празрыстасць знізіліся [99]. Чэн і інш. Падрыхтаваў карбоксиметил цэлюлозу-конджак з ядомай кампазітнай плёнкай і вывучыў уплыў пальмавага алею на фізіка-хімічныя ўласцівасці кампазітнай плёнкі. Вынікі паказалі, што меншыя ліпідныя мікрасферы могуць значна павялічыць кампазітную плёнку. Павярхоўная гідрафобнасць і скрыўленне канала пранікальнай малекулы вады могуць палепшыць прадукцыйнасць бар'ера ў вільгаці [106].

HPMC валодае добрымі ўласцівасцямі, якія ўтвараюць плёнку, і яе плёнка гнуткая, празрыстая, бясколесная і без паху, і мае добрыя ўласцівасці алею, але яго механічныя ўласцівасці і ўласцівасці, якія блакуюць ваду, трэба палепшыць. Даследаванне Zuniga і соавт. паказалі, што першапачатковая мікраструктура і стабільнасць рашэння, якое ўтварае плёнку HPMC, можа істотна паўплываць на паверхню і ўнутраную структуру плёнкі, а таксама тое, як кроплі алею ўступаюць падчас фарміравання структуры плёнкі, можа істотна паўплываць на перадачу святла і павярхоўную актыўнасць у фільм. Даданне агента можа палепшыць стабільнасць раствора, які ўтварае плёнку, што, у сваю чаргу, уплывае на структуру паверхні і аптычныя ўласцівасці плёнкі, але механічныя ўласцівасці і пранікальнасць паветра не памяншаюцца [107]. Klangmuang et al. Выкарыстоўваецца арганічна мадыфікаваная гліняная і пчаліная воск для паляпшэння і мадыфікацыі харчовай плёнкі HPMC для паляпшэння механічных уласцівасцей і бар'ерных уласцівасцей плёнкі HPMC. Даследаванне паказала, што пасля мадыфікацыі пчаліны і гліны механічныя ўласцівасці харчовай плёнкі HPMC былі супастаўныя з рэжымамі ядомай плёнкі. Прадукцыйнасць кампанентаў вільгаці была палепшана [108]. Доган і інш. Падрыхтаваная харчовая плёнка HPMC і выкарыстоўваецца мікракрышталічная цэлюлоза для паляпшэння і змены плёнкі HPMC, а таксама вывучала пранікальнасць вады і механічныя ўласцівасці плёнкі. Вынікі паказалі, што ўласцівасці вільгаці мадыфікаванай плёнкі істотна не змяніліся. , але яго механічныя ўласцівасці значна палепшыліся [109]. Чой і інш. Дададзены эфірны алей лісця мацярдушкі і бергамота ў матрыцу HPMC для падрыхтоўкі ядомай кампазітнай плёнкі і ўжываў яе да захавання свежых слівы. Даследаванне паказала, што ядомая кампазітная плёнка можа эфектыўна інгібіраваць дыханне слівы, зніжаючы выпрацоўку этылену, зніжаючы хуткасць страты вагі і паляпшаючы якасць слівы [110]. Esteghlal et al. Змешаны HPMC з жэлацінам для падрыхтоўкі харчовых кампазітных плёнак і вывучаных ядомых кампазітных плёнак. Фізіка -хімічныя ўласцівасці, механічныя ўласцівасці і сумяшчальнасць жэлаціну HPMC паказалі, што ўласцівасці расцяжэння кампазітных кампазітных плёнак HPMC не змяніліся, што можа быць выкарыстана пры падрыхтоўцы лекавых капсул [111]. Villacres et al. Вывучалі механічныя ўласцівасці, газавыя бар'ерныя ўласцівасці і антыбактэрыйныя ўласцівасці харчовых кампазітных плёнак HPMC-Cassava. Вынікі паказалі, што кампазітныя плёнкі валодаюць добрымі ўласцівасцямі кіслароду і антыбактэрыйным эфектам [112]. Byun et al. Падрыхтаваныя кампазітныя мембраны Shellac-HPMC і вывучалі ўплыў тыпаў эмульгатараў і канцэнтрацыі шеллака на кампазітных мембранах. Эмульгатар зніжаў уласцівасці, якая блакуе ваду кампазітнай мембраны, але яго механічныя ўласцівасці значна не зніжаліся; Даданне Shellac значна палепшыла цеплавую ўстойлівасць мембраны HPMC, і яе эфект павялічыўся з павелічэннем канцэнтрацыі шеллака [113].

1.1.5 Ядомыя плёнкі на аснове крухмалу

Крухмал - гэта натуральны палімер для падрыхтоўкі ядомых плёнак. Ён мае перавагі шырокай крыніцы, нізкай цаны, біялагічнай сумяшчальнасці і харчовай каштоўнасці, і шырока выкарыстоўваецца ў харчовай і фармацэўтычнай прамысловасці [114-117]. У апошні час даследаванні чыстых крухмальных фільмаў і ядомых кампазітных фільмаў на аснове крухмалу для захоўвання і захавання прадуктаў харчавання з'явіліся адзін за адным [118]. Высокі крухмал амілазы і яго гідраксіпрапіляваны мадыфікаваны крухмал-асноўныя матэрыялы для падрыхтоўкі ядомых плёнак на аснове крухмалу [119]. Рэтраградацыя крухмалу з'яўляецца асноўнай прычынай яго здольнасці ствараць фільм. Чым вышэй утрыманне амілозы, тым больш жорсткае міжмалекулярнае злучэнне, тым прасцей вырабляць рэтраградацыю, і лепш уласцівасці фільма, і канчатковая трываласць на разрыў плёнкі. большы. Амілоза можа рабіць растваральныя ў вадзе плёнкі з нізкай пранікальнасцю кіслароду, а бар'ерныя ўласцівасці фільмаў з высокім амілазай не будуць памяншацца ў высокіх тэмпературных умовах, што можа эфектыўна абараніць упакаваную ежу [120].

Starch edible film, colorless and odorless, has good transparency, water solubility and gas barrier properties, but it shows relatively strong hydrophilicity and poor moisture barrier properties, so it is mainly used in food oxygen and oil barrier packaging [121-123]. Акрамя таго, мембраны на аснове крухмалу схільныя да старэння і рэтраградацыі, а іх механічныя ўласцівасці адносна дрэнныя [124]. Каб пераадолець вышэйзгаданыя недахопы, крухмал можа быць зменены фізічнымі, хімічнымі, ферментатыўнымі, генетычнымі і адытыўнымі метадамі для паляпшэння ўласцівасцей ядомых плёнак на аснове крухмалу [114].

Чжан Чжэнмао і інш. выкарыстаў ядомую плёнку з звыштонкага крухмалу для пакрыцця трускаўкі і выявіў, што яна можа эфектыўна паменшыць страты вады, затрымаць зніжэнне ўтрымання растваральнага цукру і эфектыўна падоўжыць перыяд захоўвання трускаўкі [125]. Гарсія і інш. Мадыфікаваны крухмал з рознымі каэфіцыентамі ланцуга для атрымання мадыфікаванай вадкасці, якая ўтварае крухмальную плёнку, якая выкарыстоўвалася для захавання свежай клубнічнай пакрыцця. Хуткасць і хуткасць распаду былі лепш, чым у групе без пакрыцця [126]. Ghanbarzadeh et al. Мадыфікаваны крухмал шляхам сшывання цытрынавай кіслаты і атрыманага хімічна сшытай мадыфікаванай крухмальнай плёнкі. Даследаванні паказалі, што пасля мадыфікацыі папярочнага сшывання вільгаценепранікальныя ўласцівасці і механічныя ўласцівасці крухмальных плёнак былі палепшаны [127]. Гао Кунью і інш. Праводзіцца ферментатыўным лячэннем крухмалу і атрыманай крухмальнай ядомай плёнкай, а таксама яе механічных уласцівасцей, такіх як трываласць на расцяжэнне, падаўжэнне і складанне супраціву, а таксама прадукцыйнасць вільгаці павялічылася з павелічэннем часу дзеяння ферментаў. значна палепшылася [128]. Парра і інш. Дададзена сшывае агент да крухмалу Tapioca для падрыхтоўкі ядомай плёнкі з добрымі механічнымі ўласцівасцямі і нізкай хуткасцю перадачы вадзяной пары [129]. Fonseca і інш. Выкарыстоўваецца гіпахларыт натрыю для акіслення крухмалу бульбы і падрыхтаваў ядомыя плёнкі акісленага крухмалу. Даследаванне паказала, што хуткасць перадачы вадзяной пары і растваральнасць вады значна зніжаюцца, што можна ўжываць да ўпакоўкі ежы з высокай вадой [130].

Складаны крухмал з іншымі ядомымі палімерамі і пластыфікатарамі з'яўляецца важным метадам паляпшэння ўласцівасцей ядомых плёнак на аснове крухмалу. У цяперашні час звычайна выкарыстоўваюцца складаныя палімеры ў асноўным гідрафільныя калоіды, такія як пекцін, цэлюлоза, поліцукрыд марскіх водарасцяў, хітазан, карагенан і ксантановая камедь [131].

Марыя Радрыгес і інш. выкарыстаў бульбяны крухмал і пластыфікатары або павярхоўна-актыўныя рэчывы ў якасці асноўных матэрыялаў для падрыхтоўкі харчовых плёнак на аснове крухмалу, паказаўшы, што пластыфікатары могуць павялічыць гнуткасць плёнкі, а павярхоўна-актыўныя рэчывы могуць паменшыць яе расцяжымасць [132]. Сантана і інш. выкарыстоўвалі нанавалакна для паляпшэння і мадыфікацыі ядомых плёнак з крухмалу маніёк і атрымалі харчовыя кампазітныя плёнкі на аснове крухмалу з палепшанымі механічнымі ўласцівасцямі, бар'ернымі ўласцівасцямі і тэрмічнай стабільнасцю [133]. Azevedo і інш. змешаны бялок малочнай сыроваткі з тэрмапластычным крухмалам для падрыхтоўкі аднастайнага плёнкавага матэрыялу, што паказвае на тое, што бялок малочнай сыроваткі і тэрмапластычны крухмал валодаюць моцнай адгезіяй да паверхні, а бялок малочнай сыроваткі можа значна палепшыць даступнасць крухмалу. Блокаванне вады і механічныя ўласцівасці ядомых плёнак [134]. Эдхірэй і інш. падрыхтавалі ядомую плёнку на аснове крухмалу тапіёкі, а таксама вывучылі ўплыў пластыфікатара на фізічную і хімічную структуру, механічныя ўласцівасці і цеплавыя ўласцівасці плёнкі. Вынікі паказваюць, што тып і канцэнтрацыя пластыфікатара могуць істотна паўплываць на крухмальную плёнку Tapioca. У параўнанні з іншымі пластыфікатарамі, такімі як мачавіна і трыэтыленгліколь, пекцін валодае найлепшым эфектам пластыфікацыі, а плёнка пластыфікаванага пекцінам крухмалу мае добрыя ўласцівасці блакіроўкі вады [135]. Саберы і інш. Для падрыхтоўкі ядомых кампазітных плёнак выкарыстоўваецца гарохавы крухмал, гур -гумка і гліцэрына. Вынікі паказалі, што гарохавы крухмал адыгрываў галоўную ролю ў таўшчыні, шчыльнасці, згуртаванасці, згуртаванасці, пранікальнасці вады і трываласці на расцяжэнне. Гуар гумка Гэта можа паўплываць на трываласць на разрыў і модуль эластычнага мембраны, і гліцэрына можа палепшыць гнуткасць мембраны [136]. Ji et al. Хитозан і кукурузны крухмал, а таксама дадалі наначасціцы карбанату кальцыя для падрыхтоўкі антыбактэрыйнай плёнкі на аснове крухмалу. Даследаванне паказала, што паміж крухмалам і хитозанам былі ўтвораны межмолекулярныя вадародныя сувязі, а механічныя ўласцівасці плёнкі былі ўзмоцнены, а антыбактэрыйныя ўласцівасці былі ўзмоцнены [137]. Meira et al. палепшаная і мадыфікаваная ядомая антыбактэрыйная плёнка кукурузнага крухмалу з наначасціцамі кааліну, механічныя і тэрмічныя ўласцівасці кампазітнай плёнкі былі палепшаны, а антыбактэрыйны эфект не паўплываў [138]. Ortega-Toro і соавт. Дададзены HPMC да крухмалу і дададзена цытрынавай кіслаты для падрыхтоўкі ядомай плёнкі. Даследаванне паказала, што даданне HPMC і цытрынавай кіслаты можа эфектыўна інгібіраваць старэнне крухмалу і зніжаць водапранікальнасць ядомай плёнкі, але ўласцівасці кіслароднага бар'ера зніжаюцца [139].

1.2 Палімерныя гідрагелі

Гідрагелі-гэта клас гідрафільных палімераў з трохмернай сеткавай структурай, якія нерастваральныя ў вадзе, але могуць быць набраны вадой. Макраскапічна гідрагель мае пэўную форму, не цячэ і з'яўляецца цвёрдым рэчывам. Мікраскапічна, растваральныя ў вадзе малекулы могуць размяркоўвацца ў розных формах і памерах у гідрагелі і дыфузным пры розных хуткасцях дыфузіі, таму гідрагель праяўляе ўласцівасці раствора. Унутраная структура гідрагеляў мае абмежаваную трываласць і лёгка руйнуецца. Ён знаходзіцца ў стане паміж цвёрдым і вадкім. Ён мае такую ​​ж пругкасць, што і цвёрдае цела, і выразна адрозніваецца ад сапраўднага цвёрдага цела.

1.2.1 Агляд палімерных гідрагеляў

1.2.1.1 Класіфікацыя палімерных гідрагеляў

Палімерная гідрагель-гэта трохмерная сеткавая структура, якая ўтвараецца пры фізічным ці хімічным сшыванні паміж палімернымі малекуламі [143-146]. Ён паглынае вялікую колькасць вады ў вадзе, каб самая, і ў той жа час можа падтрымліваць сваю трохмерную структуру і быць нерастваральнай у вадзе. вады.

There are many ways to classify hydrogels. Зыходзячы з розніцы ў сшыванні, іх можна падзяліць на фізічныя гелі і хімічныя гелі. Фізічныя гелі ўтвараюцца адносна слабымі вадароднымі сувязямі, іённымі сувязямі, гідрафобнымі ўзаемадзеяннямі, сіламі Ван-дэр-Ваальса і фізічным зблытаннем паміж малекулярнымі ланцугамі палімераў і іншымі фізічнымі сіламі, і могуць быць ператвораны ў растворы ў розных знешніх асяроддзях. It is called reversible gel; хімічны гель - гэта звычайна пастаянная трохмерная сеткавая структура, якая ўтвараецца шляхам сшывання хімічных сувязей, такіх як кавалентныя сувязі, у прысутнасці цяпла, святла, ініцыятара і г. д. Пасля таго, як гель утворыцца, ён незваротны і пастаянны, таксама вядомы як For the true condensate [147-149]. Фізічныя гелі, як правіла, не патрабуюць хімічнай мадыфікацыі і маюць нізкую таксічнасць, але іх механічныя ўласцівасці адносна дрэнныя, і цяжка вытрымліваць вялікія знешнія нагрузкі; Хімічныя гелі звычайна валодаюць лепшай стабільнасцю і механічнымі ўласцівасцямі.

Зыходзячы з розных крыніц, гідрагелі можна падзяліць на сінтэтычныя палімерныя гідрагелі і натуральныя палімерныя гідрагелі. Сінтэтычныя палімерныя гідрагелі - гэта гідрагелі, якія ўтвараюцца ў выніку хімічнай полімерызацыі сінтэтычных палімераў, у асноўным уключаючы поліакрылавую кіслату, полівінілацэтат, поліакрыламід, поліэтыленаксід і інш.; прыродныя палімерныя гідрагелі - гэта палімерныя гідрагелі, якія ўтвараюцца шляхам сшывання прыродных палімераў, такіх як поліцукрыды і вавёркі, у тым ліку цэлюлоза, альгінат, крухмал, агароза, гіалуроновая кіслата, жэлацін і калаген [6, 7, 150], 151]. Натуральныя палімерныя гідрагелі звычайна маюць характарыстыкі шырокай крыніцы, нізкай цаны і нізкай таксічнасці, а сінтэтычныя палімерныя гідрагелі, як правіла, лёгка апрацоўваюць і маюць вялікую ўраджайнасць.

Зыходзячы з розных адказаў на знешняе асяроддзе, гідрагелі таксама можна падзяліць на традыцыйныя гідрагелі і разумныя гідрагелі. Традыцыйныя гідрагелі адносна неадчувальныя да змен у знешнім асяроддзі; разумныя гідрагелі могуць адчуваць невялікія змены ў знешнім асяроддзі і вырабляць адпаведныя змены ў фізічнай структуры і хімічных уласцівасцях [152-156]. Для тэмпературных гідрагеляў аб'ём змяняецца з тэмпературай навакольнага асяроддзя. Звычайна такія палімерныя гідрагелі ўтрымліваюць гідрафільныя групы, такія як гідраксіл, эфір і амід, або гідрафобныя групы, такія як метыл, этыл і прапіл. Тэмпература знешняга асяроддзя можа паўплываць на гідрафільнае або гідрафобнае ўзаемадзеянне паміж малекуламі геля, вадародныя сувязі і ўзаемадзеянне паміж малекуламі вады і палімернымі ланцугамі, тым самым уплываючы на ​​баланс гелевай сістэмы. Для pH-адчувальных гідрагеляў сістэма звычайна змяшчае кіслотна-шчолачныя мадыфікуючыя групы, такія як карбаксільныя групы, групы сульфонавай кіслаты або амінагрупы. У зменлівых умовах рН гэтыя групы могуць паглынаць або вызваліць пратоны, змяняючы вадародную сувязь у гелі і розніцу паміж унутранай і знешняй канцэнтрацыяй іёнаў, што прыводзіць да змены аб'ёму геля. Для электрычнага поля, магнітнага поля і адчувальных да святла гідрагеляў яны ўтрымліваюць функцыянальныя групы, такія як поліэлектроліты, аксіды металаў і мінамерныя групы адпаведна. Пры розных знешніх раздражненнях змяняецца тэмпература сістэмы або ступень іянізацыі, а затым аб'ём геля па прынцыпе, падобнаму да тэмпературы або pH-адчувальнага гідрагеля.

Зыходзячы з розных гелевых паводзін, гідрагелі можна падзяліць на халодныя гелі і гелі, выкліканыя цепламі [157]. Халодны гель, які каротка называюць халодным гелем, - гэта макрамалекула, якая існуе ў выглядзе выпадковых шпулек пры высокай тэмпературы. У працэсе астуджэння за кошт дзеяння міжмалекулярных вадародных сувязяў паступова ўтвараюцца спіральныя фрагменты, завяршаючы тым самым працэс з раствора. Пераход у гель [158]; Тэрма-індукаваны гель, які называецца цеплавым гелем, з'яўляецца макрамалекулай у стане раствора пры нізкай тэмпературы. У працэсе награвання трохмерная сеткавая структура фармуецца праз гідрафобнае ўзаемадзеянне і г.д., завяршаючы такім чынам гелеўтварэнне [159], 160].

Гідрагелі таксама могуць быць падзелены на гомапалімерныя гідрагелі, супалімерызаваныя гідрагелі і інтэрпрэтацыйныя сеткавыя гідрагелі на аснове розных сеткавых уласцівасцей, мікраскапічных гідрагеляў і макраскапічных гідрагеляў на аснове розных памераў геля і біяраскладальных уласцівасцей. Па-рознаму падзелены на раскошныя гідрагелі і неразумныя гідрагелі.

Прыродныя палімерныя гідрагелі валодаюць добрай біясумяшчальнасцю, высокай гнуткасцю, багатымі крыніцамі, адчувальнасцю да навакольнага асяроддзя, высокім утрыманнем вады і нізкай таксічнасцю і шырока выкарыстоўваюцца ў біямедыцыне, харчовай прамысловасці, ахове навакольнага асяроддзя, сельскай і лясной гаспадарцы. выкарыстоўваецца ў прамысловасці і іншых галінах [142, 161-165].

Прымяненне прыродных палімерных гідрагеляў у біямедыцынскіх галінах. Натуральныя палімерныя гідрагелі маюць добрую біясумяшчальнасць, біяраскладальнасць і адсутнасць таксічных пабочных эфектаў, таму яны могуць быць выкарыстаны ў якасці раневых павязкаў і непасрэдна звязацца з тканінамі чалавека, што можа эфектыўна знізіць інвазію мікраарганізмаў у прабірцы, прадухіліць страту вадкасці і забяспечыць кісларод кіслароду прайсці праз. Спрыяе гаенню ран; Можна выкарыстоўваць для падрыхтоўкі кантактных лінзаў з перавагамі камфортнага нашэння, добрай пранікальнасці кіслароду і дапаможнага лячэння захворванняў вачэй [166, 167]. Натуральныя палімеры падобныя на структуру жывых тканін і могуць удзельнічаць у нармальным метабалізме чалавечага цела, таму такія гідрагелі могуць быць выкарыстаны ў якасці тканкавых будаўнічых лясоў, аднаўлення тканін-інжынерыі і г.д. Тканкавыя інжынерныя лясы могуць быць аднесены да папярэдняй shaped and injection-moulded scaffolds. Папярэдне фарміраваныя стэнты выкарыстоўваюць ваду спецыяльную трохмерную сеткавую структуру геля дазваляюць ёй гуляць пэўную падтрымку ролі ў біялагічных тканінах, забяспечваючы пры гэтым пэўную і дастатковую прастору росту для клетак, а таксама можа выклікаць рост клетак, дыферэнцыяцыю і дэградацыю і дэградацыю і дэградацыю і дэградацыю і дэградацыя і дэградацыя і дэградацыя і дэградацыя і дэградацыя і дэградацыя і дэградацыя і дэградацыя і дэградацыя і дэградацыя і дэградацыя і дэградацыя і дэградацыя і дэградацыя і дэградацыя і дэградацыя, а таксама дэградацыя і дэградацыя, а таксама дэградацыя і дэградацыя, а таксама дэградацыя і дэградацыя, а таксама дэградацыя і дэградацыя, а таксама дэградацыя і дэградацыя, а таксама дэградацыя і дэградацыя, а таксама дэградацыя і дэградацыя, а таксама дэградацыя і дэградацыя і дэградацыя і дэградацыя і дэградацыя і дэградацыя і пры гэтым absorption by the human body [168]. Стэнты з упырскамі выкарыстоўваюць фазавы пераходны паводзіны гідрагеляў для хуткага фарміравання геляў пасля ўвядзення ў цякучы стан, які можа звесці да мінімуму боль пацыентаў [169]. Некаторыя прыродныя палімерныя гідрагелі з'яўляюцца экалагічна адчувальнымі, таму яны шырока выкарыстоўваюцца ў якасці матэрыялаў з кантраляваным вылучэннем лекаў, так што інкапсуляваныя ў іх лекі могуць своечасова і колькасна выдзяляцца ў неабходныя часткі чалавечага цела, памяншаючы таксічныя і пабочныя effects of the drugs on the human body [ 170].

Прымяненне натуральных палімерных гідрагеляў у палетках, звязаных з ежай. Натуральныя палімерныя гідрагелі - важная частка трох прыёмаў людзей у дзень, напрыклад, некаторыя дэсерты, цукеркі, мяса заменнікі, ёгурт і марожанае. Ён часта выкарыстоўваецца ў якасці харчовай дабаўкі ў харчовых таварах, што можа палепшыць яго фізічныя ўласцівасці і надаць ёй гладкі густ. Напрыклад, ён выкарыстоўваецца ў якасці загушчальніка ў супах і соусах, як эмульгатар у соку, так і ў якасці падвеснага сродкі. У малочных напоях, у якасці жэліруючы агента ў пудынгах і заліўных, у якасці асвятляльніка і стабілізатара пены ў піве, у якасці інгібітара сінерэзісу ў сырах, у якасці злучнага рэчыва ў каўбасах, у якасці інгібітараў рэтраградацыі крухмалу ў хлебе і алеі [171-174]. ]. З Даведніка па харчовых дабаўках відаць, што вялікая колькасць натуральных палімерных гідрагеляў зацверджана ў якасці харчовых дабавак для харчовай прамысловасці [175]. Натуральныя палімерныя гідрагелі выкарыстоўваюцца ў якасці ўзмацняльнікаў харчавання пры распрацоўцы прадуктаў для здароўя і функцыянальных прадуктаў харчавання, такіх як харчовыя валакна, якія выкарыстоўваюцца ў прадуктах для пахудання і прадуктах супраць завал [176, 177]; У якасці прэбіётыкаў яны выкарыстоўваюцца ў прадуктах аховы здароўя тоўстай кішкі і прадуктаў для прадухілення рака тоўстай кішкі [178]; Натуральныя палімерныя гідрагелі могуць быць зроблены ў ядомыя або раскладныя пакрыцці або плёнкі, якія можна выкарыстоўваць у полі матэрыялаў упакоўкі з харчовымі прадуктамі, такімі як захаванне садавіны і агародніны, пакрываючы іх садавінай і гароднінай на паверхні садавіны і агародніны і захоўваць садавіну і гародніну свежымі і далікатнымі; яго таксама можна выкарыстоўваць у якасці ўпаковачных матэрыялаў для паўфабрыкатаў, такіх як каўбасы і прыправы, для палягчэння ачысткі [179, 180].

Прымяненне натуральных палімерных гідрагеляў у іншых галінах. З пункту гледжання штодзённых патрэбаў, яго можна дадаваць у крэмавы догляд за скурай або касметыку, якая можа не толькі прадухіліць высыханне прадукту пры захоўванні, але і працяглае ўвільгатненне і ўвільгатненне скуры; Яго можна выкарыстоўваць для кладкі, ўвільгатнення і павольнага вызвалення водараў у макіяжы прыгажосці; Яго можна выкарыстоўваць у штодзённых прадметах першай неабходнасці, такіх як папяровыя ручнікі і падгузнікі [181]. У сельскай гаспадарцы ён можа быць выкарыстаны для супрацьстаяння засухі і абароне расады і зніжэння інтэнсіўнасці працоўнай сілы; Як агент пакрыцця для насення раслін, ён можа значна павялічыць хуткасць прарастання насення; пры выкарыстанні пры перасадцы расады можа павялічыць прыжывальнасць саджанцаў; пестыцыдаў, палепшыць выкарыстанне і паменшыць забруджванне [182, 183]. З пункту гледжання навакольнага асяроддзя, ён выкарыстоўваецца ў якасці флокулянта і адсарбенту для ачысткі сцёкавых вод, якія часта ўтрымліваюць іёны цяжкіх металаў, араматычныя злучэнні і фарбавальнікі для абароны водных рэсурсаў і паляпшэння навакольнага асяроддзя [184]. У прамысловасці ён выкарыстоўваецца ў якасці дэгідратаціі, змазкі для свідравання, матэрыялу для абкручвання кабеляў, герметызатара і агента для халоднага захоўвання і г.д. [185].

1.2.2 Термогель гидроксипропилметилцеллюлозы

Цэлюлоза - гэта прыроднае высокамалекулярнае злучэнне, якое было вывучана раней за ўсё, мае найбольшую сувязь з чалавекам і найбольш распаўсюджанае ў прыродзе. Ён шырока прысутнічае ў вышэйшых раслінах, водарасцях і мікраарганізмах [186, 187]. Цэлюлоза паступова прыцягвае шырокую ўвагу з-за шырокай крыніцы, нізкай цаны, аднаўляльнай, біяраскладальнай, бяспечнай, нетоксичнай і добрай біясумяшчальнасці [188].

1.2.2.1 Цэлюлоза і яе эфірныя вытворныя

Цэлюлоза ўяўляе сабой лінейны длинноцепочечный палімер, які ўтвараецца шляхам злучэння структурных адзінак D-ангідраглюкозы праз β-1,4-гліказідныя сувязі [189-191]. Нерастваральны. За выключэннем адной канцавой групы на кожным канцы малекулярнага ланцуга, ёсць тры палярныя гідраксільныя групы ў кожнай адзінцы глюкозы, якія могуць утвараць вялікую колькасць унутрымалекулярных і міжмалекулярных вадародных сувязяў пры пэўных умовах; і цэлюлоза-гэта поліцыклічная структура, а малекулярная ланцужок-паўшыкая. Ланцуг, высокая крышталічнасць і вельмі рэгулярная структура, таму яна мае характарыстыкі высокай ступені палімерызацыі, добрай малекулярнай арыентацыі і хімічнай стабільнасці [83, 187]. Паколькі ланцуг цэлюлозы змяшчае вялікую колькасць гідраксільных груп, яе можна хімічна мадыфікаваць рознымі метадамі, такімі як этэрыфікацыя, акісленне і этэрыфікацыя, каб атрымаць вытворныя цэлюлозы з выдатнымі ўласцівасцямі прымянення [192, 193].

Вытворныя цэлюлозы - адзін з самых ранніх даследаваных і вырабленых прадуктаў у галіне хіміі палімераў. Гэта палімерныя тонкія хімічныя матэрыялы з шырокім спектрам выкарыстання, якія хімічна мадыфікаваны з натуральнай палімернай цэлюлозы. Сярод іх шырока выкарыстоўваюцца эфіры цэлюлозы. Гэта адна з найважнейшых хімічных сыравін для прамысловага прымянення [194].

Існуе шмат разнавіднасцей эфіраў цэлюлозы, усе з якіх звычайна валодаюць унікальнымі і выдатнымі ўласцівасцямі і шырока выкарыстоўваюцца ў многіх галінах, такіх як ежа і медыцына [195]. MC - самы просты выгляд цэлюлознага эфіру з метыльнай групай. З павелічэннем ступені замены яго можна растварыць у разведзеным шчолачным растворы, вадзе, спіртах і араматычных вуглевадародных растваральніках, у сваю чаргу, паказваючы унікальныя ўласцівасці цеплавога геля. [196]. CMC - аніённы эфір цэлюлозы, атрыманы з натуральнай цэлюлозы шляхам шчолачы і падкіслення.

Гэта найбольш шырока выкарыстоўваецца і выкарыстоўваецца эфір цэлюлозы, які раствараецца ў вадзе [197]. HPC, гидроксиалкил цэлюлозны эфір, атрыманы шляхам шчолачнага і эфірнага цэлюлозы, мае добрую тэрмапластычнасць, а таксама праяўляе цеплавыя гель -уласцівасці, а на тэмпературу геля значна ўплывае ступень гідраксіпрапілавай замены [198]. HPMC, важны змешаны эфір, таксама валодае цеплавым гель -уласцівасцямі, а яго ўласцівасці геля звязаны з двума заменнікамі і іх суадносінамі [199].

Гідраксіпрапілметылавая цэлюлоза (ГПМЦ), малекулярная структура якой паказана на малюнку 1-3, уяўляе сабой тыповы неіённы водарастваральны змешаны эфір цэлюлозы. The etherification reaction of methyl chloride and propylene oxide is carried out to obtain [200,201], and the chemical reaction equation is shown in Figure 1-4.

Ёсць гидроксипропокси (-[OCH2CH(CH3)] n OH), метокси (-OCH3) і гидроксильные групы, якія не прарэагавалі, на структурнай адзінцы HPMC адначасова, і яго прадукцыйнасць з'яўляецца адлюстраваннем сумеснага дзеяння розных груп. [202]. Суадносіны паміж двума замяшчальнікамі вызначаюцца масавымі суадносінамі двух этэрыфікатараў, канцэнтрацыяй і масай гідраксіду натрыю і масавымі суадносінамі этэрыфікатараў на адзінку масы цэлюлозы [203]. Гідраксі -прапексі, з'яўляецца актыўнай групай, якая можа быць дадаткова алкилированной і гідраксі -алкилированнай; Гэтая група ўяўляе сабой гідрафільную групу з даўгавечнай ланцужком, якая гуляе пэўную ролю ў пластыфікацыі ўнутры ланцуга. Метоксі-гэта група канчатковых рэзавых, што прыводзіць да інактывацыі гэтага сайта рэакцыі пасля рэакцыі; Гэтая група ўяўляе сабой гідрафобную групу і мае адносна кароткую структуру [204, 205]. Гідраксільныя групы, якія не прарэагавалі і нядаўна ўведзеныя, могуць працягваць замяшчацца, што прыводзіць да даволі складанай канчатковай хімічнай структуры, а ўласцівасці ГПМЦ вар'іруюцца ў пэўным дыяпазоне. Для ГПМЦ невялікая колькасць замены можа зрабіць яго фізіка-хімічныя ўласцівасці зусім іншымі [206], напрыклад, фізіка-хімічныя ўласцівасці ГПМЦ з высокім утрыманнем метокси і нізкім утрыманнем гідраксіпрапілу блізкія да МС; Прадукцыйнасць HPMC блізкая да HPC.

1.2.2.3 Уласцівасці гидроксипропилметилцеллюлозы

(1) Тэрмагеліфікацыя HPMC

Ланцуг HPMC валодае унікальнымі гідратацыйна-дэгідратацыйнымі характарыстыкамі дзякуючы ўвядзенню гідрафобна-метыльных і гідрафільна-гідраксіпрапільных груп. Ён паступова падвяргаецца гелеобразованию пры награванні і вяртаецца ў стан раствора пасля астуджэння. Гэта значыць, што ён мае ўласцівасці тэрмічнага геля, а з'ява гелеутворення - гэта зварачальны, але не ідэнтычны працэс.

Адносна механізму гелеўтварэння ГПМЦ шырока прызнана, што пры больш нізкіх тэмпературах (ніжэй тэмпературы гелеўтварэння) ГПМЦ у растворы і палярныя малекулы вады злучаюцца паміж сабой вадароднымі сувязямі, утвараючы так званую супрамалекулярную структуру, падобную на «птушыную клетку». Існуюць некалькі простых заблытанняў паміж малекулярнымі ланцужкамі ўвільгатнення HPMC, акрамя гэтага, ёсць некалькі іншых узаемадзеянняў. Калі тэмпература павышаецца, HPMC спачатку паглынае энергію, каб парушыць межмолекулярныя вадародныя сувязі паміж малекуламі вады і малекуламі HPMC, разбураючы малекулярную структуру клеткі, паступова губляючы звязаную ваду на малекулярную ланцужок і падвяргаючы гідраксіпрапілавыя і метоксі-групы. Па меры таго, як тэмпература працягвае павялічвацца (каб дасягнуць тэмпературы геля), малекулы HPMC паступова ўтвараюць трохмерную сеткавую структуру праз гідрафобную асацыяцыю, у канчатковым выніку ўтвараюцца гелі HPMC [160, 207, 208].

Даданне неарганічных соляў аказвае пэўны ўплыў на тэмпературу геля HPMC, некаторыя зніжаюць тэмпературу геля з -за выкідання з'явы, а іншыя павышаюць тэмпературу геля з -за з'явы растварэння солі [209]. З даданнем соляў, такіх як NaCl, узнікае з'ява салёнай і тэмпература геля HPMC зніжаецца [210, 211]. Пасля дадання солі ў ГПМЦ малекулы вады больш схільныя злучацца з іёнамі солі, так што вадародная сувязь паміж малекуламі вады і ГПМЦ разбураецца, водны пласт вакол малекул ГПМЦ спажываецца, і малекулы ГПМЦ могуць хутка вызваляцца для Гідрафобнасць. Асацыяцыя, тэмпература фарміравання геля паступова памяншаецца. Наадварот, калі дадаюць солі, такія як NASCN, з'явілася з'ява растварэння солі і тэмпература геля HPMC павялічваецца [212]. Парадак зніжэння ўплыву аніёнаў на тэмпературу геля складае: SO42−> S2O32−> H2PO4−> F−> CL−> BR−> NO3−> I−> CLO4−> SCN -, парадак катыёнаў на катыёнах на Павышэнне тэмпературы геля складае: li+> na+> k+> mg2+> ca2+> ba2+ [213].

Калі дадаюць некаторыя арганічныя малыя малекулы, такія як манагідрырычныя спірты, якія змяшчаюць гідраксільныя групы, тэмпература геля павялічваецца з павелічэннем колькасці дадання, паказвае максімальнае значэнне, а затым памяншаецца да падзелу фазы [214, 215]. У асноўным гэта звязана з яго малай малекулярнай масай, якая супастаўная з малекуламі вады ў парадку велічыні і можа дасягнуць змешвання малекулярнага ўзроўню пасля складання.

(2) Растваральнасць HPMC

ГПМЦ мае нерастваральныя ў гарачай вадзе і растваральныя ў халоднай вадзе ўласцівасці, падобныя на МС, але іх можна падзяліць на тып халоднай дысперсіі і тып гарачай дысперсіі ў залежнасці ад рознай растваральнасці ў вадзе [203]. Халодны дысперс HPMC можа хутка разысціся ў вадзе ў халоднай вадзе, і яго глейкасць павялічваецца праз пэўны час, і ён сапраўды раствараецца ў вадзе; цепладысперсная ГПМЦ, наадварот, дэманструе агламерацыю пры даданні вады пры больш нізкай тэмпературы, але яе складаней дадаць. У высокатэмпературнай вадзе HPMC можна хутка рассейвацца, а глейкасць павялічваецца пасля зніжэння тэмпературы, становячыся сапраўдным водным растворам HPMC. Растваральнасць HPMC у вадзе звязана з утрыманнем метаксі, якія нерастваральныя ў гарачай вадзе вышэй 85 ° С, 65 ° С і 60 ° С ад высокага да нізкага. Наогул кажучы, HPMC нерастваральны ў арганічных растваральніках, такіх як ацэтон і хлараформ, але раствараецца ў водным растворы этанолу і змешаных арганічных раствораў.

(3) Солевынослівасць HPMC

Неіённы характар ​​HPMC робіць яго не ў стане іянізавацца ў вадзе, таму ён не будзе рэагаваць з іёнамі металаў для асадак. Аднак даданне солі паўплывае на тэмпературу, пры якой утвараецца гель HPMC. Калі канцэнтрацыя солі павялічваецца, тэмпература геля HPMC памяншаецца; Калі канцэнтрацыя солі ніжэй, чым у кропцы флокуляцыі, глейкасць раствора HPMC можа быць павялічана, таму пры ўжыванні мэты патаўшчэння можна дасягнуць, дадаўшы адпаведную колькасць солі [210, 216].

(4) Устойлівасць HPMC да кіслот і шчолачаў

Увогуле, HPMC мае моцную стабільнасць кіслотнай базы і не ўплывае на рН пры рн 2-12. HPMC дэманструе ўстойлівасць да пэўнай ступені разведзенай кіслаты, але паказвае тэндэнцыю да зніжэння глейкасці да канцэнтраванай кіслаты; Шчолаты мала ўплываюць на яго, але могуць нязначна павялічыцца, а потым павольна памяншаць глейкасць раствора [217, 218].

HPMC з'яўляецца псеўдапластычным, яго раствор стабільны пры пакаёвай тэмпературы, а на яго глейкасць ўплывае малекулярная маса, канцэнтрацыя і тэмпература. Пры той жа канцэнтрацыі, чым вышэй малекулярная маса HPMC, тым вышэй глейкасць; для прадукту з той жа малекулярнай масай, чым вышэй канцэнтрацыя HPMC, тым вышэй глейкасць; глейкасць прадукту HPMC памяншаецца з павышэннем тэмпературы і дасягае тэмпературы гелеўтварэння з раптоўным павелічэннем глейкасці з-за гелеутворення [9, 219, 220].

(6) Іншыя ўласцівасці HPMC

HPMC валодае моцнай устойлівасцю да ферментаў, і яго ўстойлівасць да ферментаў павялічваецца са ступенню замены. Такім чынам, прадукт мае больш стабільную якасць падчас захоўвання, чым іншыя цукровыя прадукты [189, 212]. HPMC валодае пэўнымі эмульгирующие ўласцівасцямі. Гідрафобныя метоксі -групы могуць быць адсарбаваны на паверхні алейнай фазы ў эмульсіі, утвараючы тоўсты адсорбцыйны пласт, які можа выступаць у якасці ахоўнага пласта; Вадзяныя растваральныя гідраксільныя групы могуць спалучацца з вадой для паляпшэння бесперапыннай фазы. Глейкасць, інгібіруе зхборную фазу рассеянай, памяншае павярхоўнае нацяжэнне і стабілізуе эмульсію [221]. HPMC можна змешваць з вадараспушчальнымі палімерамі, такімі як жэлацін, метылцэлюлоза, камедь бабоў Ражкова дрэва, карагенан і гуміарабік, каб утварыць аднастайны і празрысты раствор, а таксама можна змешваць з пластыфікатарамі, такімі як гліцэрына і поліэтыленгліколь. [200, 201, 214].

1.2.2.4 Праблемы, якія існуюць пры ўжыванні гідраксіпропил метилцеллюлозы

Па -першае, высокая цана абмяжоўвае шырокае прымяненне HPMC. Хоць плёнка HPMC мае добрую празрыстасць, уласцівасці пазбаўлення бар'ера і механічныя ўласцівасці. Аднак яго высокая цана (каля 100 000/тона) абмяжоўвае шырокае прымяненне, нават у фармацэўтычных прыкладаннях больш высокай кошту, такіх як капсулы. Прычына, па якой HPMC настолькі дарагая, з'яўляецца па -першае, таму што цэлюлоза сыравіны, якая выкарыстоўваецца для падрыхтоўкі HPMC, адносна дарагі. Акрамя таго, дзве групы замяшчальнікаў, гидроксипропильная група і метоксигруппа, прышчапляюцца да HPMC адначасова, што вельмі ўскладняе працэс яго падрыхтоўкі. Складаны, таму прадукцыя HPMC каштуе даражэй.

Па-другое, нізкая глейкасць і нізкая трываласць геля HPMC пры нізкіх тэмпературах зніжаюць яго перапрацоўку ў розных сферах прымянення. HPMC - гэта тэрмічны гель, які існуе ў стане раствора з вельмі нізкай глейкасцю пры нізкай тэмпературы і можа ўтвараць глейкі гель, падобны на цвёрдае рэчыва пры высокай тэмпературы, таму працэсы апрацоўкі, такія як нанясенне пакрыццяў, распыленне і апусканне, павінны праводзіцца пры высокай тэмпературы. . У адваротным выпадку раствор будзе лёгка сцякаць, у выніку чаго ўтворыцца неаднародная плёнка, што адаб'ецца на якасці і эксплуатацыйных характарыстыках вырабы. Праца пры такой высокай тэмпературы павялічвае каэфіцыент цяжкасці працы, што прыводзіць да высокага спажывання энергіі і высокага кошту вытворчасці.

1.2.3 Халодны гель з гідраксіпрапілкрахмалу

Крухмал - гэта натуральнае палімернае злучэнне, сінтэзаванае фотасінтэзам раслін у прыродным асяроддзі. Яго складнікі полісахарыдаў звычайна захоўваюцца ў насенні і клубнях раслін у выглядзе гранул разам з вавёркамі, валокнамі, алеямі, цукрамі і мінераламі. альбо ў корані [222]. Крухмал з'яўляецца не толькі асноўнай крыніцай спажывання энергіі для людзей, але і важнай прамысловай сыравінай. З -за шырокай крыніцы, нізкай цаны, зялёнай, натуральнай і аднаўляльнай, яна шырока выкарыстоўваецца ў харчовых прадуктах і медыцыне, закісанні, вырабу паперы, тэкстыльнай і нафтавай прамысловасці [223].

1.2.3.1 Крухмал і яго вытворныя

Крухмал-гэта натуральны высокі палімер, структурнай адзінкай якога з'яўляецца блок α-D-ангідраглюкозы. Розныя адзінкі злучаны глікозіднымі сувязямі, а яе малекулярная формула (C6H10O5) n. Частка малекулярнай ланцуга ў крухмальных гранулях злучаецца α-1,4 глікозіднай сувяззю, якая ўяўляе сабой лінейную амілозу; Іншая частка малекулярнай ланцуга злучаецца α-1,6 глікозіднай сувяззю на гэтай аснове, якая разгалінаваная амілапектын [224]. У крухмальных гранулях існуюць крышталічныя вобласці, у якіх малекулы размяшчаюцца ў ўпарадкаваным размяшчэнні і аморфных абласцях, у якіх малекулы размяшчаюцца дробна. частка кампазіцыі. Няма дакладнай мяжы паміж крышталічным рэгіёнам і аморфным рэгіёнам, і малекулы амілапектыну могуць праходзіць праз некалькі крышталічных рэгіёнаў і аморфных рэгіёнаў. Зыходзячы з натуральнага характару сінтэзу крухмалу, структура поліцукрыдаў у крухмалу вар'іруецца ў залежнасці ад відаў раслін і зыходных участкаў [225].

Хоць крухмал стаў адным з важных сыравіны для прамысловай вытворчасці з-за шырокіх крыніц і аднаўляльных уласцівасцей, у мясцовага крухмалу звычайна ёсць недахопы, такія як дрэнная растваральнасць у вадзе і ўласцівасці фільма, нізкія эмульгацыйныя і гелевыя здольнасці і недастатковая стабільнасць. Каб пашырыць свой дыяпазон прыкладанняў, крухмал звычайна фізікахімічна мадыфікуецца, каб адаптаваць яго да розных патрабаванняў прымянення [38, 114]. На кожнай структурнай адзінцы глюкозы ёсць тры свабодныя гідраксільныя групы ў малекулах крухмалу. Гэтыя гідраксільныя групы з'яўляюцца высокаактыўнымі і надзяляюць крухмал з уласцівасцямі, падобнымі на поліол, якія забяспечваюць магчымасць рэакцыі дэнатурацыі крухмалу.

Пасля мадыфікацыі некаторыя ўласцівасці роднага крухмалу ў значнай ступені палепшыліся, пераадольваючы дэфекты ўжывання роднага крухмалу, таму мадыфікаваны крухмал гуляе ключавую ролю ў сучаснай галіне [226]. Акіслены крухмал - адзін з найбольш шырока выкарыстоўваюцца мадыфікаваных крухмалаў з адносна сталымі тэхналогіямі. У параўнанні з родным крухмалам, акіслены крухмал прасцей жэлатынізаваць. Перавагі высокай адгезіі. Эстэрыфікаваны крухмал - гэта вытворная крухмалу, утворана эстэрыфікацыяй гідраксільных груп у малекулах крухмалу. Вельмі нізкая ступень замены можа істотна змяніць уласцівасці роднага крухмалу. Відавочна паляпшаюцца празрыстасць і пленкообразующие ўласцівасці крухмальнага клейстера. Эфірыфікаваны крухмал - гэта эфірная рэакцыя гідраксільных груп у малекулах крухмалу для стварэння полістархавага эфіру, і яго рэтраградацыя аслаблена. Under the strong alkaline conditions that oxidized starch and esterified starch cannot be used, the ether bond can also remain relatively stable. схільныя да гідролізу. Крухмал-мадыфікаваны кіслотны крухмал апрацоўваецца кіслатой для павелічэння ўтрымання амілозы, што прыводзіць да ўзмоцненага рэтраградацыі і крухмальнай пасты. Ён адносна празрысты і пры астуджэнні ўтварае цвёрды гель [114].

1.2.3.2 Структура гидроксипропилкрухмалу

Гідраксіпрапілкрахмал (HPS), малекулярная структура якога паказана на малюнках 1-4, уяўляе сабой неіённы эфір крухмалу, які атрымліваецца шляхам рэакцыі этэрыфікацыі аксіду прапілену з крухмалам у шчолачных умовах [223, 227, 228], і яго раўнанне хімічнай рэакцыі паказана на малюнку 1-6.

У працэсе сінтэзу HPS, у дадатак да рэакцыі з крухмалам для атрымання гідраксіпрапілкрухмалу, аксід прапілену можа таксама ўступаць у рэакцыю з атрыманым гідраксіпрапілкрухмалам для стварэння бакавых ланцугоў полиоксипропила. ступень замены. Ступень замены (DS) ставіцца да сярэдняй колькасці замененых гідраксільных груп на глюкозильную групу. Большасць глюкозильных груп крухмалу змяшчае 3 гідраксільныя групы, якія могуць быць заменены, таму максімальны DS роўны 3. Малярная ступень замяшчэння (MS) адносіцца да сярэдняй масы замяшчальнікаў на моль глюкозильной групы [223, 229]. Умовы працэсу рэакцыі гидроксипропиляции, марфалогія крухмалу і суадносіны амілазы да амілапектыну ў родным крухмале ўплываюць на памер МС.

1.2.3.3 Уласцівасці гидроксипропилкрухмалу

(1) Халоднае гелеобразование HPS

Желатинизированная амілоза бесперапынна скручваецца з адукацыяй кааксіяльнай адной спіральнай структуры. Знешне гэтыя адзінкавыя спіральныя структуры ўяўляюць сабой гідрафільную групу, а ўнутры - гідрафобная паражніна. Пры высокай тэмпературы HPS існуе ў водным растворы ў выглядзе выпадковых шпулек, з якіх расцягваюцца некаторыя спіральныя сегменты. Калі тэмпература зніжаецца, вадародныя сувязі паміж HPS і вадой парушаюцца, структурная вада губляецца, а вадародныя сувязі паміж малекулярнымі ланцужкамі пастаянна ўтвараюцца, нарэшце, утвараючы трохмерную сеткавую структуру геля. Фаза запаўнення ў гель-сеткі крухмалу-гэта рэшткавыя крухмальныя гранулы або фрагменты пасля жэлатынізацыі, а перапляценне некаторых амілапектыну таксама спрыяе адукацыі геля [230-232].

(2) Гідрафільнасць ГЭС

The introduction of hydrophilic hydroxypropyl groups weakens the strength of hydrogen bonds between starch molecules, promotes the movement of starch molecules or segments, and reduces the melting temperature of starch microcrystals; Структура гранул крухмалу мяняецца, а паверхня гранул крухмалу грубая па меры павелічэння тэмпературы, некаторыя расколіны або адтуліны, так што малекулы вады могуць лёгка ўвайсці ў інтэр'ер гранул крухмалу, што палягчае крухмал, прасцей набракацца і жэлатынізаваць, Такім чынам, тэмпература жэлатынізацыі крухмалу памяншаецца. Па меры павелічэння ступені замены тэмпература жэлацінізацыі гідраксіпрапілавага крухмалу памяншаецца, і, нарэшце, яна можа набрацца ў халоднай вадзе. Пасля гидроксипропилирования, цякучасць, стабільнасць нізкай тэмпературы, празрыстасць, растваральнасць і ўтвараюцца плёнкавыя ўласцівасці пасты крухмалу [233–235].

(3) Стабільнасць ГЭС

HPS-гэта неіённы крухмальны эфір з высокай устойлівасцю. У ходзе хімічных рэакцый, такіх як гідроліз, акісленне і сшыванне, эфірная сувязь не разрываецца і замяшчальнікі не адпадаюць. Такім чынам, на ўласцівасці HPS адносна менш уплываюць электраліты і рн, што гарантуе, што яго можна выкарыстоўваць у шырокім дыяпазоне кіслотна-шчолачнага рн [236-238].

1.2.3.4 Прымяненне ГЭС у галіне харчавання і медыцыны

HPS не таксічная і нясмачная, з добрымі характарыстыкамі стрававання і адносна нізкай гипозистии гидролізата. Ён прызнаны бяспечным ядомым мадыфікаваным крухмалам дома і за мяжой. Ужо ў 1950 -я гады ЗША ўхвалілі гідраксіпрапілавы крухмал для прамога выкарыстання ў ежы [223, 229, 238]. HPS - гэта мадыфікаваны крухмал, які шырока выкарыстоўваецца ў харчовым полі, які ў асноўным выкарыстоўваецца ў якасці патоўшчанага рэчыва, падвеснага сродку і стабілізатара.

Яго можна выкарыстоўваць у зручных прадуктах і замарожаных прадуктах, такіх як напоі, марожанае і джэмы; ён можа часткова замяніць дарагія ядомыя гумкі, такія як жэлацін; з яго можна зрабіць ядомыя плёнкі і выкарыстоўваць у якасці харчовых пакрыццяў і ўпакоўкі [229, 236].

HPS звычайна выкарыстоўваецца ў галіне медыцыны ў якасці напаўняльнікаў, звязальных рэчываў для лекавых культур, дэзінтэгратараў для таблетак, матэрыялаў для фармацэўтычных мяккіх і цвёрдых капсул, лекавых пакрыццяў, сродкаў супраць кандэнсацыі для штучных эрытрацытаў і загушчальнікаў плазмы і г.д. [239] . .

1.3 Палімерная складанасць

Палімерныя матэрыялы шырока выкарыстоўваюцца ва ўсіх аспектах жыцця і з'яўляюцца неабходнымі і важнымі матэрыяламі. Пастаяннае развіццё навукі і тэхналогій робіць патрабаванні людзей усё больш і больш разнастайнымі, і для аднакампанентных палімерных матэрыялаў, як правіла, складана адпавядаць разнастайным патрабаванням чалавечых істот. Спалучэнне двух і больш палімераў з'яўляецца найбольш эканамічным і эфектыўным метадам атрымання палімерных матэрыялаў з нізкай цаной, выдатнай прадукцыйнасцю, зручнай апрацоўкай і шырокім прымяненнем, што прыцягнула ўвагу многіх даследчыкаў і надавала ўсё больш увагі [240-242] .

Асноўная мэта складання палімера: (L) для аптымізацыі комплексных уласцівасцей матэрыялаў. Розныя палімеры складаюцца, так што канчатковае злучэнне захоўвае выдатныя ўласцівасці адной макрамалекулы, вучыцца ў моцных баках адзін аднаго і дапаўняе яго слабасці і аптымізуе ўсебаковыя ўласцівасці палімерных матэрыялаў. (2) Паменшыць кошт матэрыялу. Некаторыя палімерныя матэрыялы валодаюць выдатнымі ўласцівасцямі, але каштуюць яны дорага. Такім чынам, іх можна камбінаваць з іншымі недарагімі палімерамі, каб знізіць выдаткі без уплыву на выкарыстанне. (3) Палепшыць уласцівасці апрацоўкі матэрыялаў. Некаторыя матэрыялы валодаюць выдатнымі ўласцівасцямі, але іх складана апрацаваць, і для паляпшэння іх апрацоўкі могуць быць дададзены іншыя палімеры. (4) для ўмацавання пэўнай уласцівасці матэрыялу. Для таго, каб палепшыць характарыстыкі матэрыялу ў пэўным аспекце, іншы палімер выкарыстоўваецца для яго мадыфікацыі. (5) Распрацоўка новых функцый матэрыялаў.

Агульныя метады складання палімера: (L) Расплаўленне. Пад націскам дзеяння злучанага абсталявання розныя палімеры награваюцца да вязкай тэмпературы патоку для складання, а затым астуджаюцца і гранулююць пасля складання. (2) Рэканструкцыя рашэння. Абодва кампаненты змешваюць і змешваюць пры дапамозе агульнага растваральніка, альбо раствораныя розныя палімерныя растворы раўнамерна змешваюць, а потым растваральнік выдаляецца, каб атрымаць палімернае злучэнне. (3) Эмульсійная складанасць. Пасля памешвання і змешвання розных палімерных эмульсій аднаго тыпу эмульгатара дадаюць каагулянт для сумеснага пракапіравання палімера для атрымання палімернага злучэння. (4) супалімерызацыя і складанне. Уключаючы прышчэпку супалімерызацыі, блок -супалімерызацыю і рэактыўную супалімерызацыю, працэс складання суправаджаецца хімічнай рэакцыяй. (5) Міжправольная сетка [10].

1.3.2 Злучэнне прыродных поліцукрыдаў

Прыродныя поліцукрыды ўяўляюць сабой звычайны клас палімерных матэрыялаў у прыродзе, якія звычайна хімічна мадыфікаваны і дэманструюць розныя выдатныя ўласцівасці. Тым не менш, адзінкавыя поліцукрыдныя матэрыялы часта маюць пэўныя абмежаванні па прадукцыйнасці, таму розныя поліцукрыды часта злучаюць, каб дасягнуць мэты дапаўнення пераваг у прадукцыйнасці кожнага кампанента і пашырэння сферы прымянення. Ужо ў 1980-х гадах значна павялічылася колькасць даследаванняў па стварэнні розных прыродных поліцукрыдаў [243]. Даследаванне сістэмы натуральных поліцукрыдаў дома і за мяжой у асноўным засяроджваецца на сістэме злучэння курдлан і некурдлан і сістэме злучэння двух відаў поліцукрыдаў без тварагу.

1.3.2.1 Класіфікацыя гідрагеляў прыродных поліцукрыдаў

Прыродныя поліцукрыды можна падзяліць на курдлан і некурлан у залежнасці ад іх здольнасці ўтвараць гелі. Некаторыя поліцукрыды могуць утвараць гелі самі па сабе, таму іх называюць Curdlan, напрыклад, карагенан і г.д.; іншыя самі па сабе не валодаюць жэліруючымі ўласцівасцямі і называюцца нетворожными поліцукрыдамі, напрыклад ксантановая камедь.

Гідрагелі можна атрымаць шляхам растварэння натуральнага выкрыцця ў водным растворы. Зыходзячы з тэрмарэгістральнасці атрыманага геля і тэмпературнай залежнасці яго модуля, ён можа быць падзелены на наступныя чатыры розныя тыпы [244]:

(1) Крыогель, паліцукрыдны раствор можа атрымаць гель толькі пры нізкай тэмпературы, напрыклад, карагенан.

(2) Тэрмічна індукаваны гель, раствор поліцукрыдаў можа атрымаць гель толькі пры высокай тэмпературы, напрыклад, глюкаманнан.

(3) Раствор поліцукрыду можа не толькі атрымаць гель пры больш нізкай тэмпературы, але і атрымаць гель пры больш высокай тэмпературы, але знаходзіцца ў стане раствора пры прамежкавай тэмпературы.

(4) Раствор можа атрымаць гель толькі пры пэўнай тэмпературы пасярэдзіне. Розныя натуральныя сьцяўкі маюць сваю крытычную (мінімальную) канцэнтрацыю, над якой можна атрымаць гель. The critical concentration of the gel is related to the continuous length of the polysaccharide molecular chain; На трываласць геля моцна ўплывае канцэнтрацыя і малекулярная маса раствора, і, як правіла, трываласць геля павялічваецца па меры павелічэння канцэнтрацыі [245].

1.3.2.2 Злучаная сістэма Curdlan і Non-Curdlan

Злучанае неклан з Curdlan звычайна паляпшае трываласць геля поліцукрыдаў [246]. Складанне гумкі Konjac і Carrageenan павышае стабільнасць і эластычнасць гель -структуры кампазітнай сеткі і значна паляпшае сваю трываласць геля. Вэй Ю і інш. Спресрагенан і гумака Konjac і абмяркоўвалі структуру геля пасля складання. Даследаванне паказала, што пасля складання карагенана і гума Konjac быў выраблены сінэргічны эфект, і ў яе ўтварылася сеткавая структура, у якой пераважае Карагенан, у ёй разганяецца гума Konjac, а яго гель -сетка шчыльней, чым у чыстага карагенана [247]. Kohyama et al. Вывучалася складаная сістэма карагенана/каньяка, і вынікі паказалі, што пры пастаянным павелічэнні малекулярнай масы гумкі Konjac, напружанне разрыву кампазітнага геля працягвае павялічвацца; Гума Konjac з рознымі малекулярнымі масамі паказала падобнае фарміраванне геля. тэмпература. У гэтай складанай сістэме фарміраванне гель-сеткі ажыццяўляецца Карагенанам, і ўзаемадзеянне паміж двума малекуламі з вылічанай сутычкай прыводзіць да фарміравання слабых сшытых абласцей [248]. Нішынары і інш. Вывучалася з Gellan Gum/Konjac Gum Comput System, і вынікі паказалі, што ўплыў аднавалентных катыёнаў на складаны гель быў больш выяўлены. Гэта можа павялічыць сістэмны модуль і тэмпературу фарміравання геля. Дзівалентныя катыёны могуць у пэўнай ступені садзейнічаць фарміраванню кампазітных геляў, але празмерная колькасць прывядзе да падзелу фаз і знізіць модуль сістэмы [246]. Breneer et al. Вывучалася складанасцю карагенана, гумка саранчы фасолі і гумкі Konjac, і выявіла, што карагенан, гумка саранча і гума Konjac можа вырабляць сінэргетычныя эфекты, а аптымальным суадносінамі з'яўляецца гумка з ніжняй локамы/карагенан 1: 5,5, гум Konjac/CarrageEnan 1: 7 , і калі трое складаюцца разам, сінэргічны эфект такі ж, як у CarrageEnan/Konjac Gum, што сведчыць аб тым, што не існуе асаблівага складання трох. Узаемадзеянне [249].

1.3.2.2 Дзве некурланавыя сістэмы злучэння

Два прыродныя полісахарыды, якія не валодаюць гель -уласцівасцямі, могуць праяўляць гелевыя ўласцівасці праз складанне, што прыводзіць да гель -прадуктаў [250]. Спалучэнне гумкі бабовай саранчы з Ксантанам гумка стварае сінэргічны эфект, які выклікае адукацыю новых геляў [251]. Новы гель -прадукт таксама можа быць атрыманы, дадаўшы Ксантан гумку ў Konjac Glucomannan для складання [252]. Wei Yanxia і інш. Вывучалі рэалагічныя ўласцівасці комплексу гумкі саранчы фасолі і Ксантана. Вынікі паказваюць, што злучэнне гумкі саранча і Ксантана гумкі вырабляе сінэргічны эфект. Калі суадносіны аб'ёму злучэння складае 4: 6, наймацнейшы сінэргічны эфект [253]. Fitzsimons і інш. Спресированный konjac glucomannan з Ксантанам гумка пры пакаёвай тэмпературы і пад награваннем. Вынікі паказалі, што ўсе злучэнні выяўлялі гель -уласцівасці, што адлюстроўвае сінэргічны эфект паміж імі. Тэмпература складання і структурнае стан Ксантана не паўплывалі на ўзаемадзеянне паміж імі [254]. Го Шуджун і іншыя вывучалі арыгінальную сумесь свіней кала фасолі і Ксантана, і вынікі паказалі, што свінні кала з фасолі і Ксантан гумку аказваюць моцны сінэргічны эфект. Аптымальнае суадносіны злучэння свіней кала з фасолі і клейкі Ксантан -гум складае 6/4 (мас/мас). Гэта ў 102 разы, чым у адзіным растворы соі гумкі, і гель утвараецца, калі канцэнтрацыя злучэння гумкі дасягае 0,4%. Злучэнне клей мае высокую глейкасць, добрую ўстойлівасць і рэалагічныя ўласцівасці і з'яўляецца выдатным харчовым гукам [255].

1.3.3 Сумяшчальнасць палімерных кампазітаў

Сумяшчальнасць, з тэрмадынамічнага пункту гледжання, адносіцца да дасягнення сумяшчальнасці на малекулярным узроўні, таксама вядомай як узаемная растваральнасць. According to the Flory-Huggins model theory, the free energy change of the polymer compound system during the compounding process conforms to the Gibbs free energy formula:

△���= △���—T△ S (1-1)

Сярод іх, △���гэта комплекс свабоднай энергіі, △���комплексная цеплыня, комплексная энтрапія; – абсалютная тэмпература; Складаная сістэма - гэта сумяшчальная сістэма толькі тады, калі змяняецца свабодная энергія △���падчас складанага працэсу [256].

Канцэпцыя змешвальнасці ўзнікае з таго факту, што вельмі нешматлікія сістэмы могуць дасягнуць тэрмадынамічнай сумяшчальнасці. Размяшчэнне ставіцца да здольнасці розных кампанентаў утвараць аднастайныя комплексы, і звычайна выкарыстоўваецца крытэрый заключаецца ў тым, што комплексы дэманструюць адзін кропку пераходу шкла.

Абагульненая сумяшчальнасць, адрозніваючыся ад тэрмадынамічнай сумяшчальнасці, ставіцца да здольнасці кожнага кампанента ў складанай сістэме размяшчаць адзін аднаго, што прапануецца з практычнага пункту гледжання [257].

На падставе абагульненай сумяшчальнасці, палімерныя злучэнні могуць быць падзелены на цалкам сумяшчальныя, часткова сумяшчальныя і цалкам несумяшчальныя сістэмы. Цалкам сумяшчальная сістэма азначае, што злучэнне тэрмадынамічна змешваецца на малекулярным узроўні; Часткова сумяшчальная сістэма азначае, што злучэнне сумяшчальна ў межах пэўнага дыяпазону тэмпературы або кампазіцыі; Цалкам несумяшчальная сістэма азначае, што злучэннем з'яўляецца змешванне малекулярнага ўзроўню не можа быць дасягнута ні ў адной тэмпературы і складзе.

З -за пэўных структурных адрозненняў і канфармацыйнай энтрапіі паміж рознымі палімерамі большасць палімерных складаных сістэм часткова сумяшчальныя або несумяшчальныя [11, 12]. У залежнасці ад фазавага аддзялення складанай сістэмы і ўзроўню змешвання, сумяшчальнасць часткова сумяшчальнай сістэмы таксама будзе моцна адрознівацца [11]. Макраскапічныя ўласцівасці палімерных кампазітаў цесна звязаны з іх унутранай мікраскапічнай марфалогіяй і фізічнымі і хімічнымі ўласцівасцямі кожнага кампанента. 240], таму мае вялікае значэнне для вывучэння мікраскапічнай марфалогіі і сумяшчальнасці складанай сістэмы.

Метады даследаванняў і характарыстыкі сумяшчальнасці бінарных злучэнняў:

(1) Тэмпература стеклования T���метад параўнання. Параўноўваючы Т���злучэння з Т���яго кампанентаў, калі толькі адзін т���З'яўляецца ў злучэнні, складаная сістэма - гэта сумяшчальная сістэма; Калі ёсць два т���, і два т���пазіцыі злучэння знаходзяцца ў дзвюх групах у сярэдзіне кропак t���паказвае, што складаная сістэма з'яўляецца часткова сумяшчальнай сістэмай; калі ёсць два Т���, і яны размешчаны ў пазіцыях двух кампанентаў T���, гэта азначае, што складовая сістэма з'яўляецца несумяшчальнай сістэмай.

T���Тэст-прыборы, якія часта выкарыстоўваюцца ў метадзе параўнання, - гэта дынамічны тэрмамеханічны аналізатар (DMA) і дыферэнцыяльны сканіруючы каларыметр (DSC). Гэты метад можа хутка судзіць сумяшчальнасць складанай сістэмы, але калі t���з двух кампанентаў падобны, адзін T���з'явіцца і пасля складання, таму гэты метад мае пэўныя недахопы [10].

(2) Метад марфалагічнага назірання. Па -першае, назірайце за макраскапічнай марфалогіяй злучэння. Калі злучэнне мае відавочнае аддзяленне фазы, можна папярэдне меркаваць, што складаная сістэма з'яўляецца несумяшчальнай сістэмай. Па -другое, мікраскоп назіраецца мікраскапічная марфалогія і фазавая структура злучэння. Два кампаненты, якія цалкам сумяшчальныя, будуць утвараць аднастайнае стан. Такім чынам, злучэнне з добрай сумяшчальнасцю можа назіраць раўнамернае размеркаванне фаз і невялікі дысперс памеру часціц фазы. і размыты інтэрфейс.

Тэставыя інструменты, якія часта выкарыстоўваюцца ў метадзе назірання за рэльефам, з'яўляюцца аптычным мікраскопам і сканіраваным электронным мікраскопам (SEM). Метад назірання за рэльефам можа быць выкарыстаны ў якасці дапаможнага метаду ў спалучэнні з іншымі метадамі характарыстыкі。

(3) Метад празрыстасці. У часткова сумяшчальнай складанай сістэме два кампаненты могуць быць сумяшчальнымі ў межах пэўнага дыяпазону тэмпературы і кампазіцыі, а фазавы аддзяленне будзе адбывацца за межамі гэтага дыяпазону. У працэсе трансфармацыі злучанай сістэмы з аднастайнай сістэмы ў двухфазную сістэму яе святлодыёд будзе мяняцца, таму яго сумяшчальнасць можна вывучыць, вывучаючы празрыстасць злучэння.

Гэты метад можа быць выкарыстаны толькі ў якасці дапаможнага метаду, таму што калі паказчыкі праламлення двух палімераў аднолькавыя, злучэнне, атрыманае шляхам злучэння двух несумяшчальных палімераў, таксама празрыстае.

(4) реологіческіх метад. У гэтым метадзе раптоўная змена вязкапругкіх параметраў злучэння выкарыстоўваецца ў якасці прыкметы падзелу фаз, напрыклад, раптоўная змена крывой вязкасці-тэмпературы выкарыстоўваецца для пазначэння падзелу фаз, а раптоўная змена ўяўнай shear stress-temperature curve is used as the sign of phase separation. Сістэма злучэння без падзелу фаз пасля злучэння мае добрую сумяшчальнасць, а сістэмы з падзелам фаз з'яўляюцца несумяшчальнымі або часткова сумяшчальнымі [258].

(5) Метад крывой Хана. Крывая Хана - гэта LG���'(���) lg G”, калі крывая Хана састаўной сістэмы не мае тэмпературнай залежнасці, а крывая Хана пры розных тэмпературах утварае галоўную крывую, то састаўная сістэма сумяшчальная; калі складовая сістэма сумяшчальная. Крывая Хана залежыць ад тэмпературы. Калі крывая Хана аддзеленая адна ад адной пры розных тэмпературах і не можа ўтварыць галоўную крывую, складовая сістэма несумяшчальная або часткова сумяшчальная. Такім чынам, аб сумяшчальнасці складанай сістэмы можна судзіць па падзелу крывой Хана.

(6) Метад глейкасці раствора. Гэты метад выкарыстоўвае змену глейкасці раствора для характарыстыкі сумяшчальнасці злучанай сістэмы. Пры розных канцэнтрацыях раствора глейкасць злучэння адлюстроўваецца ў залежнасці ад складу. Калі гэта лінейная залежнасць, гэта азначае, што складовая сістэма цалкам сумяшчальная; калі гэта нелінейная залежнасць, гэта азначае, што складовая сістэма часткова сумяшчальная; калі гэта S-вобразная крывая, то гэта паказвае, што складовая сістэма цалкам несумяшчальная [10].

(7) Інфрачырвоная спектраскапія. Пасля злучэння двух палімераў, калі сумяшчальнасць добрая, адбудуцца такія ўзаемадзеянні, як вадародныя сувязі, і становішча палос характэрных груп у інфрачырвоным спектры кожнай групы ў палімерным ланцугу зрушыцца. Па зрушэнні характэрных групавых палос комплексу і кожнага кампанента можна меркаваць аб сумяшчальнасці комплекснай сістэмы.

Акрамя таго, сумяшчальнасць комплексаў таксама можа быць вывучана тэрмагравіметрычнымі аналізатарамі, рэнтгенаўскай дыфракцыяй, малым вуглом рассейвання рэнтгенаўскіх прамянёў, рассейвання святла, рассейвання электронаў нейтронаў, ядзерна-магнітнага рэзанансу і ультрагукавых метадаў [10].

1.3.4 Прагрэс даследаванняў па складанні гідраксіпрапілметылцэлюлозы/гідраксіпрапілкрахмалу

1.3.4.1 Злучэнне гідраксіпропил метилцеллюлозу і іншых рэчываў

Злучэнні HPMC і іншыя рэчывы ў асноўным выкарыстоўваюцца ў сістэмах з кантраляваным вылучэннем лекаў і ядомых або разлагаемых плёнкавых упаковачных матэрыялах. Пры ўжыванні лекаў з кантраляваным вызваленнем палімеры, якія часта злучаюць з HPMC, уключаюць сінтэтычныя палімеры, такія як полівінілавы спірт (PVA), супалімер малочнай кіслаты і гліколевай кіслаты (PLGA) і полікапралактон (PCL), а таксама бялкі, натуральныя палімеры, такія як полісахарыды. Абдэль-Захер і інш. вывучалі структурны склад, тэрмічную стабільнасць і іх сувязь з характарыстыкамі кампазітаў HPMC/PVA, і вынікі паказалі, што існуе некаторая змешвальнасць у прысутнасці двух палімераў [259]. Zabihi et al. Выкарыстоўваецца комплекс HPMC/PLGA для падрыхтоўкі мікракапсул для кантраляванага і ўстойлівага выкіду інсуліну, які можа дасягнуць устойлівага вызвалення ў страўніку і кішачніку [260]. Javed et al. Спрыяльныя гідрафільныя HPMC і гідрафобныя PCL і выкарыстоўвалі комплексы HPMC/PCL у якасці мікракапсул матэрыялаў для кіравання наркотыкамі і ўстойлівага вызвалення, якія могуць быць вызвалены ў розных частках чалавечага цела, рэгулюючы суадносіны злучэння [261]. Дынг і інш. Вывучалі рэалагічныя ўласцівасці, такія як глейкасць, дынамічная глейкасць, аднаўленне паўзучасці і тиксатропию комплексаў HPMC/калагена, якія выкарыстоўваюцца ў галіне кантраляванага выкіду лекаў, забяспечваючы тэарэтычныя рэкамендацыі па прамысловых ужываннях [262]. Arthanari, Cai and Rai і інш. [263-265] Комплексы HPMC і поліцукрыдаў, такіх як хитозан, ксантановая камедь і альгінат натрыю, былі ўжытыя ў працэсе вакцыны і лекаў з працяглым вызваленнем, і вынікі паказалі кантраляваны эфект вызвалення лекаў [263-265].

Пры распрацоўцы ядомых або раскладных упаковачных матэрыялаў палімеры, якія часта складаюцца з HPMC, з'яўляюцца ў асноўным натуральнымі палімерамі, такімі як ліпіды, вавёркі і поліцукрыды. Karaca, Fagundes and Contreras-Oliva et al. Падрыхтаваныя ядомыя кампазітныя мембраны з комплексамі HPMC/ліпідаў і выкарыстоўвалі іх у захаванні слівы, памідораў черрі і цытрусавых адпаведна. Вынікі паказалі, што мембраны ГПМЦ/ліпіднага комплексу валодаюць добрым антыбактэрыйным эфектам захоўвання ў свежым выглядзе [266-268]. Shetty, Rubilar, and Ding et al. вывучалі механічныя ўласцівасці, тэрмічную стабільнасць, мікраструктуру і ўзаемадзеянне паміж кампанентамі ядомых кампазітных плёнак, прыгатаваных з HPMC, бялку шоўку, изолята сыроватачна бялку і калагена, адпаведна [269-271]. Esteghlal et al. Сфармуляваны HPMC з жэлацінам для падрыхтоўкі ядомых плёнак для выкарыстання ў ўпаковачных матэрыялах на біялагічнай аснове [111]. Priya, Kondaveeti, Sakata and Ortega-Toro et al. падрыхтавалі харчовыя кампазітныя плёнкі HPMC/хітазан HPMC/ксілаглюкан, HPMC/этылцэлюлоза і HPMC/крухмал, адпаведна, і вывучылі іх тэрмічную стабільнасць, механічныя ўласцівасці, мікраструктуру і антыбактэрыйныя ўласцівасці [139, 272-274]. Злучэнне HPMC/PLA можа таксама выкарыстоўвацца ў якасці ўпаковачнага матэрыялу для харчовых тавараў, звычайна шляхам экструзіі [275].

Пры распрацоўцы ядомых або раскладных упаковачных матэрыялаў палімеры, якія часта складаюцца з HPMC, з'яўляюцца ў асноўным натуральнымі палімерамі, такімі як ліпіды, вавёркі і поліцукрыды. Karaca, Fagundes and Contreras-Oliva et al. Падрыхтаваныя ядомыя кампазітныя мембраны з комплексамі HPMC/ліпідаў і выкарыстоўвалі іх у захаванні слівы, памідораў черрі і цытрусавых адпаведна. Вынікі паказалі, што мембраны ГПМЦ/ліпіднага комплексу валодаюць добрым антыбактэрыйным эфектам захоўвання ў свежым выглядзе [266-268]. Shetty, Rubilar, and Ding et al. вывучалі механічныя ўласцівасці, тэрмічную стабільнасць, мікраструктуру і ўзаемадзеянне паміж кампанентамі ядомых кампазітных плёнак, прыгатаваных з HPMC, бялку шоўку, изолята сыроватачна бялку і калагена, адпаведна [269-271]. Esteghlal et al. Сфармуляваны HPMC з жэлацінам для падрыхтоўкі ядомых плёнак для выкарыстання ў ўпаковачных матэрыялах на біялагічнай аснове [111]. Priya, Kondaveeti, Sakata and Ortega-Toro et al. падрыхтавалі харчовыя кампазітныя плёнкі HPMC/хітазан HPMC/ксілаглюкан, HPMC/этылцэлюлоза і HPMC/крухмал, адпаведна, і вывучылі іх тэрмічную стабільнасць, механічныя ўласцівасці, мікраструктуру і антыбактэрыйныя ўласцівасці [139, 272-274]. Злучэнне HPMC/PLA можа таксама выкарыстоўвацца ў якасці ўпаковачнага матэрыялу для харчовых тавараў, звычайна шляхам экструзіі [275].

1.3.4.2 Злучэнне крухмалу і іншых рэчываў

Даследаванні злучэння крухмалу і іншых рэчываў першапачаткова былі сканцэнтраваны на розных гідрафобных аліфатычных поліэфірных рэчывах, у тым ліку полімалочнай кіслаце (PLA), полікапралактоне (PCL), полібутэнбурштынавай кіслаце (PBSA) і інш. 276]. Muller et al. вывучалі структуру і ўласцівасці кампазітаў крухмал/PLA і ўзаемадзеянне паміж імі, і вынікі паказалі, што ўзаемадзеянне паміж імі было слабым, а механічныя ўласцівасці кампазітаў былі дрэннымі [277]. Карэа, Комур і Дыяс-Гомес і інш. вывучалі механічныя ўласцівасці, рэалагічныя ўласцівасці, уласцівасці геля і сумяшчальнасць двух кампанентаў комплексаў крухмал/PCL, якія выкарыстоўваліся для распрацоўкі біяраскладальных матэрыялаў, біямедыцынскіх матэрыялаў і матэрыялаў для тканкавай інжынерыі [278-280]. Ohkika et al. высветлілася, што сумесь кукурузнага крухмалу і PBSA вельмі перспектыўная. Калі ўтрыманне крухмалу складае 5-30%, павелічэнне ўтрымання крухмальных гранул можа павялічыць модуль і паменшыць напружанне пры расцяжэнні і адноснае падаўжэнне пры разрыве [281,282]. Гідрафобны аліфатычны поліэстэр тэрмадынамічна несумяшчальны з гідрафільным крухмалам, і для паляпшэння мяжы падзелу фаз паміж крухмалам і поліэстэрам звычайна дадаюцца розныя сродкі сумяшчальнасці і дадаткі. Szadkowska, Ferri і Li et al. вывучалі ўплыў пластыфікатараў на аснове сіланолу, ільнянога алею малеінавага ангідрыду і функцыяналізаваных вытворных расліннага алею на структуру і ўласцівасці комплексаў крухмал/PLA адпаведна [283-285]. Ortega-Toro, Yu et al. выкарыстоўвалі цытрынавую кіслату і дыфенілметандиизоцианат для сумяшчальнасці злучэння крухмал/PCL і злучэння крухмал/PBSA, адпаведна, для паляпшэння ўласцівасцей і стабільнасці матэрыялу [286, 287].

In recent years, more and more researches have been done on the compounding of starch with natural polymers such as proteins, polysaccharides and lipids. Teklehaimanot, Sahin-Nadeen and Zhang et al studied the physicochemical properties of starch/zein, starch/whey protein and starch/gelatin complexes, respectively, and the results all achieved good results, which can be applied to food biomaterials and capsules [52, 288, 289]. Lozanno-Navarro, Talon і Ren et al. studied the light transmittance, mechanical properties, antibacterial properties and chitosan concentration of starch/chitosan composite films, respectively, and added natural extracts, tea polyphenols and other natural antibacterial agents to improve the antibacterial effect of the composite film. Вынікі даследаванняў паказваюць, што кампазітная плёнка крухмалу/хитозана мае вялікі патэнцыял у актыўнай упакоўцы харчовай і лекі [290-292]. Kaushik, Ghanbarzadeh, Arvanitoyannis і Zhang et al. studied the properties of starch/cellulose nanocrystals, starch/carboxymethylcellulose, starch/methylcellulose, and starch/hydroxypropylmethylcellulose composite films, respectively, and the main applications in edible/biodegradable packaging materials [293-295]. Dafe, Jumaidin і Lascombes et al. studied starch/food gum compounds such as starch/pectin, starch/agar and starch/carrageenan, mainly used in the field of food and food packaging [296-298]. Фізіка-хімічныя ўласцівасці крухмалу тапіёкі/кукурузнага алею, комплексаў крухмал/ліпіды былі вывучаны Перэсам Дэ і інш., галоўным чынам для кіраўніцтва працэсам вытворчасці экструдаваных харчовых прадуктаў [299, 300].

1.3.4.3 Злучэнне гідраксіпропил метилцеллюлозу і крухмал

У цяперашні час у краіне і за мяжой праводзіцца не так шмат даследаванняў па злучэнні сістэмы НРМС і крухмалу, і большасць з іх дадаюць невялікую колькасць НРМС у крухмальную матрыцу для паляпшэння з'явы старэння крухмалу. Jimenez et al. Выкарыстоўваецца HPMC, каб паменшыць старэнне роднага крухмалу для павышэння пранікальнасці мембран крухмалу. Вынікі паказалі, што даданне HPMC знізіла старэнне крухмалу і павялічыла гнуткасць кампазітнай мембраны. Пранікальнасць кіслароду кампазітнай мембраны значна павялічылася, але воданепранікальныя характарыстыкі не зрабілі. Колькі змянілася [301]. Villacres, Basch et al. сумесі HPMC і крухмалу тапіёкі для падрыхтоўкі ўпаковачных матэрыялаў з кампазіцыйнай плёнкі HPMC/крухмал, а таксама вывучаў пластыфікуючы эфект гліцэрыны на кампазітную плёнку і ўплыў сарбату калія і нізіну на антыбактэрыйныя ўласцівасці кампазітнай плёнкі. Вынікі Паказвае, што з павелічэннем утрымання HPMC модуль пругкасці і трываласць на расцяжэнне кампазітнай плёнкі павялічваюцца, адноснае падаўжэнне пры разрыве памяншаецца, а пранікальнасць вадзяной пары аказвае невялікі ўплыў; Сарбат калія і нісін могуць палепшыць кампазітную плёнку. Антыбактэрыйны эфект двух антыбактэрыйных сродкаў лепш пры выкарыстанні разам [112, 302]. Ortega-Toro і соавт. вывучалі ўласцівасці кампазіцыйных мембран НРМС/крухмал гарачага адціскання, а таксама вывучалі ўплыў цытрынавай кіслаты на ўласцівасці кампазітных мембран. Вынікі паказалі, што HPMC рассеяны ў бесперапыннай фазе крухмалу, і як цытрынавая кіслата, так і HPMC аказалі ўплыў на старэнне крухмалу. да пэўнай ступені тармажэння [139]. Ayorinde et al. выкарыстаў кампазітную плёнку HPMC/крухмал для пакрыцця перорального амлодипина, і вынікі паказалі, што час распаду і хуткасць вызвалення кампазітнай плёнкі былі вельмі добрымі [303].

Чжао Мін і інш. Вывучалася ўплыў крухмалу на хуткасць утрымання вады ў плёнках HPMC, і вынікі паказалі, што крухмал і HPMC аказалі пэўны сінэргічны эфект, што прывяло да агульнага павелічэння хуткасці ўтрымання вады [304]. Чжан і інш. Вывучалі ўласцівасці плёнкі злучэння HPMC/HPS і рэалагічных уласцівасцей раствора. Вынікі паказваюць, што складаная сістэма HPMC/HPS мае пэўную сумяшчальнасць, прадукцыйнасць злучэння мембраны добрая, а рэалагічныя ўласцівасці HPS да HPMC аказваюць добры эфект балансавання [305, 306]. Ёсць некалькі даследаванняў па сістэме злучэння HPMC/крухмал з высокім утрыманнем HPMC, і большасць з іх прыпадае на неглыбокія даследаванні прадукцыйнасці, а тэарэтычных даследаванняў па сістэме злучэння адносна недастаткова, асабліва гель HPMC/HPS з зваротным халодным цяплом -Фаз кампазітны гель. Mechanistic studies are still in a blank state.

1.4 Реология палімерных комплексаў

У працэсе апрацоўкі палімерных матэрыялаў непазбежна будуць адбывацца цячэнне і дэфармацыя, а рэалогія - гэта навука, якая вывучае законы цячэння і дэфармацыі матэрыялаў [307]. Цякучасць - гэта ўласцівасць вадкіх матэрыялаў, а дэфармацыя - уласцівасць цвёрдых (крышталічных) матэрыялаў. Агульнае параўнанне патоку вадкасці і дэфармацыі цвёрдага цела выглядае наступным чынам:

У практычных прамысловых ужываннях палімерных матэрыялаў іх глейкасць і глейкасць вызначаюць іх прадукцыйнасць апрацоўкі. У працэсе апрацоўкі і фармавання пры змене хуткасці зруху глейкасць палімерных матэрыялаў можа мець вялікую велічыню ў некалькі парадкаў. Змяніць [308]. Рэалагічныя ўласцівасці, такія як глейкасць і разрэджванне пры зруху, непасрэдна ўплываюць на кантроль перапампоўкі, перфузіі, дысперсіі і распылення падчас апрацоўкі палімерных матэрыялаў, і з'яўляюцца найбольш важнымі ўласцівасцямі палімерных матэрыялаў.

1.4.1 Вязкапругкасць палімераў

Пад уздзеяннем знешняй сілы палімерная вадкасць можа не толькі цячы, але і дэфармавацца, дэманструючы своеасаблівую «вязкапругкасць», і яе сутнасць заключаецца ў суіснаванні «двухфазнага цела і вадкасці» [309]. Аднак гэтая вязкапругкасць не з'яўляецца лінейнай вязкапругкасцю пры невялікіх дэфармацыях, а нелінейнай вязкапругкасцю, калі матэрыял дэманструе вялікія дэфармацыі і працяглыя нагрузкі [310].

Натуральны водны раствор поліцукрыдаў таксама называюць гідрасолем. У разведзеным растворы полісахарыдныя макрамалекулы знаходзяцца ў выглядзе шпулек, аддзеленых адзін ад аднаго. Калі канцэнтрацыя павялічваецца да пэўнага значэння, макрамалекулярныя шпулькі інтэрпрэтуюць і перасякаюцца адзін з адным. Значэнне называецца крытычнай канцэнтрацыяй [311]. Ніжэй крытычнай канцэнтрацыі глейкасць раствора адносна нізкая, і на яе не ўплывае хуткасць зруху, паказваючы паводзіны ньютанаўскай вадкасці; пры дасягненні крытычнай канцэнтрацыі макрамалекулы, якія першапачаткова рухаліся ізалявана, пачынаюць заблытвацца адзін з адным, і глейкасць раствора значна павялічваецца. павелічэнне [312]; У той час як, калі канцэнтрацыя перавышае крытычную канцэнтрацыю, назіраецца станчэнне зруху, а раствор праяўляе неінтонаванскае паводзіны вадкасці [245].

Некаторыя гідразолі могуць утвараць гелі пры пэўных умовах, і іх вязкапругкія ўласцівасці звычайна характарызуюцца модулем захоўвання G', модулем страт G” і іх частатнай залежнасцю. Модуль захоўвання адпавядае эластычнасці сістэмы, у той час як модуль страты адпавядае глейкасці сістэмы [311]. У разведзеных растворах паміж малекуламі няма зблытвання, таму ў шырокім дыяпазоне частот G′ значна меншы за G″, і дэманструецца моцная залежнасць ад частоты. Паколькі G′ і G″ прапарцыянальныя частаце ω і яе квадратыцы адпаведна, калі частата большая, G′ > G″. Калі канцэнтрацыя вышэй, чым крытычная канцэнтрацыя, G ′ і G ″ па -ранейшаму маюць частату залежнасці. Калі частата меншая, G′ < G″, і частата паступова павялічваецца, яны перасякаюцца і ператвараюцца ў G′ > у высокачашчыннай вобласці G”.

Крытычная кропка, у якой натуральны поліцукрыд гідрасоля ператвараецца ў гель, называецца гелем. Існуе мноства азначэнняў геля, і найбольш часта выкарыстоўваецца вызначэнне дынамічнай глейкасці ў рэалогіі. Калі модуль захоўвання сістэмы роўны модулю страт G ″, гэта гель -кропка, а G ′> G ″ фарміраванне геля [312, 313].

Некаторыя прыродныя малекулы поліцукрыдаў утвараюць слабыя асацыяцыі, і іх гелевая структура лёгка разбураецца, і G' крыху большы за G”, паказваючы меншую частатную залежнасць; у той час як некаторыя прыродныя малекулы поліцукрыдаў могуць утвараць стабільныя ўчасткі сшывання, якія. Структура геля мацнейшая, G' значна большы за G″ і не мае залежнасці ад частоты [311].

1.4.2 Рэалагічнае паводзіны палімерных комплексаў

Для цалкам сумяшчальнай сістэмы палімернага злучэння злучэнне з'яўляецца гамагеннай сістэмай, і яго вязкапругкасць, як правіла, з'яўляецца сумай уласцівасцяў аднаго палімера, і яго вязкапругкасць можа быць апісана простымі эмпірычнымі правіламі [314]. Практыка даказала, што гамагенная сістэма не спрыяе паляпшэнню сваіх механічных уласцівасцяў. Наадварот, некаторыя складаныя сістэмы з аддзеленымі фазавымі структурамі маюць выдатныя характарыстыкі [315].

На сумяшчальнасць часткова сумяшчальнай сістэмы злучэнняў будуць уплываць такія фактары, як суадносіны злучэння сістэмы, хуткасць зруху, тэмпература і структура кампанентаў, паказваючы сумяшчальнасць або падзел фаз, і пераход ад сумяшчальнасці да падзелу фаз непазбежны. што прыводзіць да значных змен у глейкасці сістэмы [316, 317]. У апошнія гады адбыліся шматлікія даследаванні па вязкаэластычным паводзінах часткова сумяшчальных палімерных комплексных сістэм. Даследаванні паказваюць, што рэалагічныя паводзіны складанай сістэмы ў зоне сумяшчальнасці ўяўляюць характарыстыкі гамагеннай сістэмы. У зоне падзелу фаз рэалагічныя паводзіны цалкам адрозніваюцца ад гамагеннай зоны і надзвычай складаныя.

Разуменне рэалагічных уласцівасцей сістэмы злучэння пры розных канцэнтрацыях, каэфіцыентах злучэння, хуткасцях зруху, тэмпературах і г. д. мае вялікае значэнне для правільнага выбару тэхналогіі апрацоўкі, рацыянальнай распрацоўкі рэцэптур, строгага кантролю якасці прадукцыі і адпаведнага скарачэння вытворчасці. спажыванне энергіі. [309]. Напрыклад, для адчувальных да тэмпературнай матэрыялы глейкасць матэрыялу можа быць зменена шляхам карэкціроўкі тэмпературы. І палепшыць прадукцыйнасць апрацоўкі; зразумець зону разрэджвання матэрыялу пры зруху, выбраць адпаведную хуткасць зруху для кантролю прадукцыйнасці апрацоўкі матэрыялу і павысіць эфектыўнасць вытворчасці.

1.4.3 Фактары, якія ўплываюць на реологические ўласцівасці злучэння

1.4.3.1 Склад

The physical and chemical properties and internal structure of the compound system are a comprehensive reflection of the combined contributions of the properties of each component and the interaction between the components. Такім чынам, фізічныя і хімічныя ўласцівасці кожнага кампанента маюць вырашальную ролю ў складанай сістэме. Ступень сумяшчальнасці паміж рознымі палімерамі моцна вар'іруецца, некаторыя вельмі сумяшчальныя, а некаторыя амаль цалкам несумяшчальныя.

1.4.3.2 Каэфіцыент складовай сістэмы

The viscoelasticity and mechanical properties of the polymer compound system will change significantly with the change of the compound ratio. Гэта таму, што суадносіны злучэння вызначае ўклад кожнага кампанента ў злучаную сістэму, а таксама ўплывае на кожны кампанент. interaction and phase distribution. Се Яцзе і інш. вывучаў хітазан/гідраксіпрапілцэлюлозу і выявіў, што глейкасць злучэння значна павялічваецца з павелічэннем утрымання гідраксіпрапілцэлюлозы [318]. Чжан Яюан і інш. даследаваў комплекс ксантанавай камедзі і кукурузнага крухмалу і выявіў, што калі суадносіны ксантанавай камедзі складала 10%, каэфіцыент кансістэнцыі, мяжа цякучасці і індэкс вадкасці складанай сістэмы значна павялічваліся. Відавочна [319].

1.4.3.3 хуткасць зруху

Большасць палімерных вадкасцяў - гэта псеўдапластычныя вадкасці, якія не адпавядаюць закону патоку Ньютана. Галоўная асаблівасць заключаецца ў тым, што глейкасць практычна не змяняецца пры нізкім зруху, а глейкасць рэзка памяншаецца з павелічэннем хуткасці зруху [308, 320]. Крывая патоку палімернай вадкасці можа быць прыблізна падзелена на тры вобласці: нізкі зрух ньютанаўскага рэгіёну, вобласць разрэджвання зруху і вобласць высокай насустрачнасці. Калі хуткасць зруху імкнецца да нуля, напружанне і дэфармацыя становяцца лінейнымі, і паводзіны цячэння вадкасці падобныя на паводзіны ньютанаўскай вадкасці. At this time, the viscosity tends to a certain value, which is called the zero-shear viscosity η0. η0 адлюстроўвае максімальны час рэлаксацыі матэрыялу і з'яўляецца важным параметрам палімерных матэрыялаў, які звязаны з сярэдняй малекулярнай масай палімера і энергіяй актывацыі глейкага патоку. У зоне разрэджвання зруху глейкасць паступова памяншаецца з павелічэннем хуткасці зруху, і ўзнікае з'ява «разрэджвання зруху». Гэтая зона з'яўляецца тыповай зонай патоку пры апрацоўцы палімерных матэрыялаў. У вобласці высокай устойлівасці да зруху, калі хуткасць зруху працягвае павялічвацца, глейкасць імкнецца да іншай канстанты, бясконцай глейкасці да зруху η∞, але гэтай вобласці звычайна цяжка дасягнуць.

1.4.3.4 Тэмпература

Тэмпература непасрэдна ўплывае на інтэнсіўнасць выпадковага цеплавога руху малекул, што можа істотна паўплываць на міжмалекулярныя ўзаемадзеянні, такія як дыфузія, арыентацыя малекулярнага ланцуга і заблытанасць. Увогуле, падчас патоку палімерных матэрыялаў рух малекулярных ланцугоў праводзіцца ў сегментах; Па меры павелічэння тэмпературы вольны аб'ём павялічваецца, а супраціў патоку сегментаў памяншаецца, таму глейкасць памяншаецца. Аднак для некаторых палімераў па меры павышэння тэмпературы паміж ланцужкамі ўзнікае гідрафобная асацыяцыя, таму глейкасць павялічваецца замест гэтага.

1.5 Навуковае значэнне, мэта даследавання і змест даследавання дадзенай тэмы

1.5.1 Навуковае значэнне

Нягледзячы на ​​тое, што HPMC з'яўляецца бяспечным і ядомым матэрыялам, які шырока выкарыстоўваецца ў харчовай і медыцынскай галінах, ён валодае добрымі ўласцівасцямі ўтвараць плёнку, дыспергаваць, згушчаць і стабілізаваць. Плёнка HPMC таксама мае добрую празрыстасць, масляныя бар'ерныя ўласцівасці і механічныя ўласцівасці. Аднак яго высокая цана (каля 100 000 за тону) абмяжоўвае яго шырокае прымяненне, нават у больш дарагіх фармацэўтычных прымяненнях, такіх як капсулы. Акрамя таго, HPMC з'яўляецца тэрмічнаму індукаваным гелем, які існуе ў стане раствора з нізкай глейкасцю пры нізкай тэмпературы і можа ўтвараць глейкі цвёрды гель пры высокай тэмпературы, таму такія працэсы апрацоўкі, як нанясенне пакрыццяў, распыленне і апусканне, павінны выконвацца пры высокай тэмпературы, што прыводзіць да высокага спажывання энергіі і высокага кошту вытворчасці. Такія ўласцівасці, як меншая глейкасць і трываласць геля ГПМЦ пры нізкіх тэмпературах, зніжаюць перапрацоўку ГПМЦ у многіх сферах прымянення.

У адрозненне ад гэтага, HPS - гэта танны (каля 20 000/тона) ядомы матэрыял, які таксама шырока выкарыстоўваецца ў галіне харчавання і медыцыны. Прычына, па якой HPMC такая дарагая, заключаецца ў тым, што сыравіна, цэлюлоза, якая выкарыстоўваецца для падрыхтоўкі HPMC, даражэйшая за сыравіну, крухмал, які выкарыстоўваецца для падрыхтоўкі HPS. Акрамя таго, HPMC прышчэплены двума замяшчальнікамі, гидроксипропилом і метокси. У выніку працэс падрыхтоўкі вельмі складаны, таму кошт HPMC значна вышэй, чым у HPS. Гэты праект мае надзею замяніць некаторыя з дарагіх HPMC на недарагія HPS і знізіць цану прадукту на аснове захавання падобных функцый.

Акрамя таго, HPS - гэта халодны гель, які існуе ў стане вязкапругкага геля пры нізкай тэмпературы і ўтварае цякучы раствор пры высокай тэмпературы. Такім чынам, даданне HPS да HPMC можа знізіць тэмпературу геля HPMC і павялічыць яго глейкасць пры нізкай тэмпературы. і трываласць геля, паляпшаючы яго перапрацоўку пры нізкіх тэмпературах. Акрамя таго, ядомая плёнка HPS мае добрыя кіслародныя бар'ерныя ўласцівасці, таму даданне HPS у HPMC можа палепшыць кіслародныя бар'ерныя ўласцівасці харчовай плёнкі.

Такім чынам, спалучэнне HPMC і HPS: па -першае, гэта мае важнае тэарэтычнае значэнне. HPMC - гэта гарачы гель, а HPS - халодны гель. Складаючы іх, тэарэтычна існуе пераходная кропка паміж гарачымі і халоднымі гелямі. Стварэнне халоднай і гарачай сістэмы гелевых злучэнняў HPMC/HPS і даследаванне яе механізму можа даць новы шлях для даследавання такога тыпу халодных і гарачых сістэм гелевых злучэнняў з зваротнай фазай, усталяванае тэарэтычнае кіраўніцтва. Па -другое, гэта можа паменшыць выдаткі на вытворчасць і палепшыць прыбытак ад прадукцыі. Дзякуючы камбінацыі ГЭС і ГПМЦ можна знізіць сабекошт вытворчасці з пункту гледжання спажывання сыравіны і энергіі, а таксама значна павялічыць прыбытак прадукту. Па -трэцяе, гэта можа палепшыць прадукцыйнасць апрацоўкі і пашырыць прыкладанне. Даданне HPS можа павялічыць канцэнтрацыю і трываласць геля HPMC пры нізкай тэмпературы, а таксама палепшыць яго характарыстыкі апрацоўкі пры нізкай тэмпературы. Акрамя таго, прадукцыйнасць прадукту можа быць палепшана. Дадаўшы HPS для падрыхтоўкі ядомай кампазітнай плёнкі HPMC/HPS, уласцівасці кіслароднага бар'ера ядомай плёнкі можна палепшыць.

Сумяшчальнасць сістэмы палімернага злучэння можа непасрэдна вызначыць мікраскапічную марфалогію і ўсебаковыя ўласцівасці злучэння, асабліва механічныя ўласцівасці. Therefore, it is very important to study the compatibility of the HPMC/HPS compound system. І HPMC, і HPS з'яўляюцца гідрафільнымі поліцукрыдамі з аднолькавай структурнай адзінкай-глюкозай і мадыфікуюцца той жа функцыянальнай групай гідраксіпрапілу, што значна паляпшае сумяшчальнасць злучэння HPMC/HPS. Аднак HPMC - гэта халодны гель, а HPS - гэта гарачы гель, а зваротнае паводзіны геля абодвух прыводзіць да феномена падзелу фаз сістэмы злучэння HPMC/HPS. Такім чынам, фазавая марфалогія і фазавы пераход гелевай кампазітнай сістэмы халодна-гарачага HPMC/HPS даволі складаныя, таму сумяшчальнасць і падзел фаз у гэтай сістэме будуць вельмі цікавымі.

Марфалагічная структура і рэалагічнае паводзіны палімерных складаных сістэм узаемазвязаны. З аднаго боку, рэалагічнае паводзіны падчас апрацоўкі будзе мець вялікі ўплыў на марфалагічную структуру сістэмы; З іншага боку, рэалагічнае паводзіны сістэмы можа дакладна адлюстраваць змены марфалагічнай структуры сістэмы. Такім чынам, для вывучэння рэалагічных уласцівасцей сістэмы злучэння HPMC/HPS мае вялікае значэнне для кіравання вытворчасцю, перапрацоўкай і кантролем якасці.

Макраскапічныя ўласцівасці, такія як марфалагічная структура, сумяшчальнасць і рэалогія сістэмы халоднага і гарачага геля HPMC/HPS, з'яўляюцца дынамічнымі і на іх уплывае шэраг фактараў, такіх як канцэнтрацыя раствора, каэфіцыент злучэння, хуткасць зруху і тэмпература. Узаемасувязь паміж мікраскапічнай марфалагічнай структурай і макраскапічнымі ўласцівасцямі кампазітнай сістэмы можна рэгуляваць шляхам кантролю марфалагічнай структуры і сумяшчальнасці кампазітнай сістэмы.

1.5.2 Мэта даследавання

Была створана халодная і гарачая зваротнафазная сістэма гелевых злучэнняў HPMC/HPS, вывучаны яе рэалагічныя ўласцівасці, а таксама даследаваны ўплыў фізічнай і хімічнай структуры кампанентаў, каэфіцыента злучэння і ўмоў апрацоўкі на рэалагічныя ўласцівасці сістэмы. Была падрыхтавана ядомая кампазітная плёнка HPMC/HPS, і былі вывучаны макраскапічныя ўласцівасці, такія як механічныя ўласцівасці, паветрапранікальнасць і аптычныя ўласцівасці плёнкі, а таксама вывучаны фактары і законы ўплыву. Systematically study the phase transition, compatibility and phase separation of the HPMC/HPS cold and hot reversed-phase gel complex system, explore its influencing factors and mechanisms, and establish the relationship between microscopic morphological structure and macroscopic properties. Марфалагічная структура і сумяшчальнасць кампазітнай сістэмы выкарыстоўваюцца для кіравання ўласцівасцямі кампазітных матэрыялаў.

1.5.3 Змест даследавання

Для дасягнення чаканай мэты даследавання гэты дакумент зробіць наступныя даследаванні:

(1) Пабудуйце HPMC/HPS халодную і гарачую зваротную фазу гель-складанай сістэмы і выкарыстоўвайце рэометр для вывучэння рэалагічных уласцівасцей злучэння раствора, асабліва эфектаў канцэнтрацыі, суадносін складання і хуткасці зруху на глейкасць і індэкс патоку пры індэксе патоку пры індэксе патоку пры індэксе патоку пры індэксе патоку пры індэксе патоку пры індэксе патоку пры індэксе патоку пры індэксе патоку пры індэксе патоку пры індэксе патоку пры састаўная сістэма. Былі даследаваны ўплыў і закон рэалагічных уласцівасцей, такіх як тыксатропія і тиксатропія, а механізм фарміравання халоднага і гарачага кампазітнага геля быў папярэдне вывучаны.

(2) была падрыхтавана харчовая кампазітная плёнка HPMC/HPS, а сканаванне электроннага мікраскопа быў выкарыстаны для вывучэння ўплыву ўласцівых уласцівасцей кожнага кампанента і суадносін кампазіцыі на мікраскапічную марфалогію кампазітнай плёнкі; Тэстар механічнага ўласцівасці быў выкарыстаны для вывучэння прыроджаных уласцівасцей кожнага кампанента, складу кампазітнай плёнкі ўплыў суадносін і адноснай вільготнасці навакольнага асяроддзя на механічныя ўласцівасці кампазітнай плёнкі; Выкарыстанне тэстара хуткасці перадачы кіслароду і спектрафатометра УФ-VIS для вывучэння ўздзеяння ўласцівых уласцівасцяў кампанентаў і суадносін злучэння на ўласцівасці кіслароду і перадачы святла кампазітнай плёнкі Сумяшчальнасць і фазавае аддзяленне HPMC/HPS халоднага- Гарачая зваротная гель -кампазітная сістэма вывучалася шляхам сканавання электроннай мікраскапіі, тэрмагравіметрычнага аналізу і дынамічнага тэрмамеханічнага аналізу.

(3) Была ўстаноўлена ўзаемасувязь паміж мікраскапічнай марфалогіяй і механічнымі ўласцівасцямі НРМС/ГПС халодна-гарачай зваротнай гелевай кампазітнай сістэмы. Была падрыхтавана ядомая кампазітная плёнка HPMC/HPS, а ўплыў злучэння канцэнтрацыі і суадносін злучэння на размеркаванне фаз і фазавы пераход узору вывучалася з дапамогай аптычнага мікраскопа і метаду афарбоўвання ёду; Устаноўлена правіла ўплыву канцэнтрацыі і суадносін злучэнняў на механічныя ўласцівасці і святлопранікальнасць узораў. Была даследавана сувязь паміж мікраструктурай і механічнымі ўласцівасцямі HPMC/HPS-гарачай зваротнай гель-кампазітнай сістэмы.

(4) Уплыў ступені замяшчэння HPS на рэалагічныя ўласцівасці і ўласцівасці геля HPMC/HPS халодна-гарачай гелевай кампазітнай сістэмы са зваротнай фазай. Уплыў ступені замяшчэння HPS, хуткасці зруху і тэмпературы на глейкасць і іншыя рэалагічныя ўласцівасці сістэмы злучэнняў, а таксама на кропку пераходу геля, частатную залежнасць модуля і іншыя ўласцівасці геля і іх законы былі вывучаны з дапамогай рэометра. Тэмпературна-залежнае размеркаванне фаз і фазавы пераход узораў былі вывучаны метадам афарбоўвання ёдам, а таксама апісаны механізм гелеўтварэння комплекснай сістэмы геля з зваротнай фазай HPMC/HPS з халоднай і гарачай фазай.

(5) Уплыў мадыфікацыі хімічнай структуры HPS на макраскапічныя ўласцівасці і сумяшчальнасць HPMC/HPS халодна-гарачай гелевай кампазітнай сістэмы з зваротнай фазай. Была падрыхтавана ядомая кампазітная плёнка з HPMC/HPS, і ўплыў ступені гідраксіпрапілавага замяшчэння HPS на крышталічную структуру і структуру мікрадаменаў кампазітнай плёнкі быў вывучаны з дапамогай тэхналогіі маловугловага рэнтгенаўскага рассейвання сінхратроннага выпраменьвання. Закон уплыву ступені гідраксіпрапілавага замяшчэння HPS на механічныя ўласцівасці кампазітнай мембраны вывучаўся з дапамогай тэстара механічных уласцівасцей; the influence law of HPS substitution degree on the oxygen permeability of composite membrane was studied by oxygen permeability tester; HPS гідраксіпропил уплыў на ступень падстаноўкі групы на цеплавую ўстойлівасць кампазітных плёнак HPMC/HPS.

Глава 2. Рэалагічнае даследаванне сістэмы злучэння HPMC/HPS

Харчовыя плёнкі на аснове натуральных палімераў можна прыгатаваць адносна простым мокрым метадам [321]. Спачатку палімер раствараюць або дыспергуюць у вадкай фазе, каб прыгатаваць харчовую пленкообразующую вадкасць або пленкообразующую завісь, а затым канцэнтруюць шляхам выдалення растваральніка. Тут аперацыя звычайна праводзіцца шляхам сушкі пры некалькі больш высокай тэмпературы. Гэты працэс звычайна выкарыстоўваецца для вырабу папярэдне расфасаванай ядомай плёнкі або для непасрэднага пакрыцця прадукту растворам, які ўтварае плёнку, шляхам акунання, нанясення шчоткай або распылення. The design of edible film processing requires the acquisition of accurate rheological data of the film-forming liquid, which is of great significance for the product quality control of edible packaging films and coatings [322].

HPMC is a thermal adhesive, which forms a gel at high temperature and is in a solution state at low temperature. Гэта ўласцівасць цеплавога геля робіць яго глейкасць пры нізкай тэмпературы вельмі нізкай, што не спрыяе пэўным вытворчым працэсам, такім як апусканне, чыстка і апусканне. Эксплуатацыя, што прыводзіць да дрэннай апрацоўкі пры нізкіх тэмпературах. У адрозненне ад гэтага, HPS - гэта халодны гель, глейкі гель пры нізкай тэмпературы і высокая тэмпература. Стан раствора з нізкай глейкасцю. Такім чынам, дзякуючы спалучэнню двух, рэалагічныя ўласцівасці HPMC, такія як глейкасць пры нізкай тэмпературы, могуць быць збалансаваны ў пэўнай ступені.

У гэтым раздзеле асноўная ўвага прысвечана ўплыву канцэнтрацыі раствора, каэфіцыента злучэння і тэмпературы на рэалагічныя ўласцівасці, такія як глейкасць пры нулявым зруху, індэкс цякучасці і тыксатрапіі халодна-гарачай сістэмы зваротнага геля HPMC/HPS. Правіла дадання выкарыстоўваецца для папярэдняга абмеркавання сумяшчальнасці злучанай сістэмы.

2.2 Эксперыментальны метад

2.2.1 Падрыхтоўка складанага раствора HPMC/HPS

Спачатку ўзважвайце сухі парашок HPMC і HPS і змяшайце ў адпаведнасці з канцэнтрацыяй 15% (мас/мас) і рознымі суадносінамі 10: 0, 7: 3, 5: 5, 3: 7, 0:10; затым дадайце 70 ° С у вадзе С, хутка змешвае на працягу 30 мін пры 120 абаротах у хвіліну, каб цалкам разысціся з HPMC; затым нагрэйце раствор да вышэй 95 ° С, хутка змешвае на працягу 1 гадзіны з той жа хуткасцю, каб цалкам жэлатынізаваць HPS; Пасля гэтага тэмпературу раствора хутка зніжаюць да 70 °C і ГПМЦ цалкам раствараюць шляхам мяшання на павольнай хуткасці 80 абаротаў у хвіліну на працягу 40 хвілін. (Усе W/W у гэтым артыкуле: сухая аснова масы ўзору/агульнай масы раствора).

2.2.2 Рэалагічныя ўласцівасці сістэмы злучэння HPMC/HPS

2.2.2.1 Прынцып реологіческіх аналізу

Ротацыйны рэометр абсталяваны парай паралельных заціскаў уверх і ўніз, і просты паток зруху можа быць рэалізаваны праз адносны рух паміж заціскамі. Рэометр можа быць правераны ў рэжыме кроку, рэжыме патоку і рэжыме ваганняў: у рэжыме кроку рэометр можа прымяняць пераходнае напружанне да ўзору, якое ў асноўным выкарыстоўваецца для праверкі характарыстыкі пераходнага працэсу і часу ўстойлівага стану ўзору. Evaluation and viscoelastic response such as stress relaxation, creep and recovery; У рэжыме патоку рэометр можа прымяняць лінейнае напружанне да ўзору, які ў асноўным выкарыстоўваецца для праверкі залежнасці глейкасці ўзору ад хуткасці зруху і залежнасці глейкасці ад тэмпературы і тыксатропіі; У рэжыме ваганняў рэометр можа стварыць сінусоідальнае пераменнае вагальнае напружанне, якое ў асноўным выкарыстоўваецца для вызначэння лінейнай вязкаэластычнай вобласці, ацэнкі цеплавой устойлівасці і тэмпературы гелявання пробы.

2.2.2.2 Метад выпрабаванняў у рэжыме патоку

1. Глейкасць змяняецца з часам. Тэмпература выпрабаванняў склала 25 ° С, хуткасць зруху склала 800 S-1, а час выпрабаванняў-2500 с.

Стрэс зруху (τ) і хуткасць зруху (γ) вынікае з Закона аб харчаванні Ostwald-de Waele:

̇Τ = K.γ N (2-1)

дзе τ - напружанне зруху, Па;

γ - хуткасць зруху, с-1;

n - індэкс ліквіднасці;

К - каэфіцыент глейкасці, Па·сн.

Адносіны паміж глейкасцю (ŋ) палімернага раствора і хуткасць зруху (γ) можна падагнаць па модулю Карэна:

Сярод іх,ŋ0глейкасць зруху, Pa s;

ŋ∞– бясконцая зруговая глейкасць, Па с;

λ – час рэлаксацыі, с;

n - індэкс патанчэння зруху;

3. Трохступенчаты метад тэставання тыксатропіі. Тэмпература тэсту складае 25 ° С, a. Стацыянарная стадыя, хуткасць зруху складае 1 S-1, а час тэсту-50 с; б. Этап зруху, хуткасць зруху складае 1000 S-1, а час тэсту-20 сек; в. Працэс аднаўлення структуры, хуткасць зруху складае 1 S-1, а час тэсту-250 с.

У працэсе аднаўлення структуры ступень аднаўлення структуры пасля рознага часу аднаўлення выражаецца хуткасцю аднаўлення глейкасці:

DSR=ŋt ⁄ ŋ╳100%

Сярод іх,ŋt - глейкасць за час структурнага аднаўлення ts, Па с;

hŋглейкасць у канцы першай стадыі, Па с.

2.3 Вынікі і абмеркаванне

2.3.1 Уплыў часу зруху на рэалагічныя ўласцівасці сістэмы злучэнняў

Пры пастаяннай хуткасці зруху відавочная глейкасць можа паказваць розныя тэндэнцыі з павелічэннем часу зруху. На малюнку 2-1 паказана тыповая крывая глейкасці ў параўнанні з часам у сістэме злучэння HPMC/HPS. На малюнку відаць, што з падаўжэннем часу зруху ўяўная глейкасць бесперапынна памяншаецца. Калі час зруху дасягае прыкладна 500 с, глейкасць дасягае стабільнага стану, што паказвае на тое, што глейкасць сістэмы злучэння пры высокай хуткасці зруху мае пэўнае значэнне. Залежнасць ад часу, гэта значыць тыксатрапіі, выяўляецца ў пэўным дыяпазоне часу.

Такім чынам, пры вывучэнні закона змены глейкасці сістэмы злучэнняў у залежнасці ад хуткасці зруху перад рэальным выпрабаваннем на зрух у стацыянарным стане патрабуецца пэўны перыяд высокахуткаснага папярэдняга зруху, каб выключыць уплыў тыксатрапіі на сістэму злучэння . Такім чынам, атрыманы закон змены глейкасці з хуткасцю зруху ў якасці адзінага фактару. У гэтым эксперыменце глейкасць усіх узораў дасягнула стабільнага стану да 1000 с з высокай хуткасцю зруху 800 1/с з часам, што тут не будуецца. Такім чынам, у будучым эксперыментальным плане было прынята папярэдняе зрушэнне на працягу 1000 с пры высокай хуткасці зруху 800 1/с, каб ліквідаваць эфект тыксатрапіі ўсіх узораў.

2.3.2 Уплыў канцэнтрацыі на рэалагічныя ўласцівасці складанай сістэмы

Звычайна глейкасць палімерных раствораў павялічваецца з павелічэннем канцэнтрацыі раствора. На малюнку 2-2 паказаны ўплыў канцэнтрацыі на залежнасць хуткасці зруху глейкасці прэпаратаў HPMC/HPS. З малюнка бачна, што пры аднолькавай хуткасці зруху глейкасць сістэмы злучэння паступова павялічваецца з павелічэннем канцэнтрацыі раствора. Глейкасць раствораў злучэнняў HPMC/HPS з рознымі канцэнтрацыямі паступова зніжалася з павелічэннем хуткасці зруху, дэманструючы відавочны феномен разрэджвання зруху, які паказваў на тое, што растворы злучэнняў з рознымі канцэнтрацыямі належалі да псеўдапластычных вадкасцей. Аднак залежнасць ад глейкасці хуткасці зруху паказала іншую тэндэнцыю са змяненнем канцэнтрацыі раствора. Калі канцэнтрацыя раствора нізкая, з'ява разрэджвання зруху кампазітнага раствора малая; з павелічэннем канцэнтрацыі раствора, зрух станчэнне з'ява кампазітнага раствора больш відавочным.

дзе k і m канстанты.

У падвойнай лагарыфмічнай каардынат, у залежнасці ад велічыні нахілу М, бачна, што залежнасць ад канцэнтрацыі ўяўляе дзве розныя тэндэнцыі. Згодна з тэорыяй Dio-Edwards, пры нізкай канцэнтрацыі схіл вышэй (M = 11,9, R2 = 0,9942), які належыць да разведзенага раствора; У той час як пры высокай канцэнтрацыі схіл адносна нізкі (M = 2,8, R2 = 0,9822), які належыць да субцэнтраванага раствора. Такім чынам, крытычная канцэнтрацыя C* сістэмы злучэнняў можа быць вызначана як 8% праз злучэнне гэтых дзвюх абласцей. У адпаведнасці з агульнай залежнасцю паміж рознымі станамі і канцэнтрацыямі палімераў у растворы прапануецца мадэль малекулярнага стану сістэмы злучэння HPMC/HPS у нізкатэмпературным растворы, як паказана на малюнку 2-3.

HPS is a cold gel, it is a gel state at low temperature, and it is a solution state at high temperature. Пры тэмпературы выпрабаванняў (25 ° С) HPS - гэта гель -стан, як паказана ў вобласці сіняй сеткі на малюнку; Наадварот, HPMC - гэта гарачы гель, пры тэмпературы выпрабаванняў ён знаходзіцца ў стане раствора, як паказана ў малекуле чырвонай лініі.

У разведзеным растворы C < C* малекулярныя ланцугі HPMC існуюць у асноўным як незалежныя структуры ланцугоў, і выключаны аб'ём робіць ланцугі асобнымі адзін ад аднаго; акрамя таго, гелевая фаза HPS ўзаемадзейнічае з некалькімі малекуламі HPMC, утвараючы адзінае цэлае. Форма і незалежныя малекулярныя ланцугі HPMC існуюць асобна адзін ад аднаго, як паказана на малюнку 2-2a.

З павелічэннем канцэнтрацыі адлегласць паміж незалежнымі малекулярнымі ланцужкамі і фазавымі абласцямі паступова памяншалася. When the critical concentration C* is reached, the HPMC molecules interacting with the HPS gel phase gradually increase, and the independent HPMC molecular chains begin to connect with each other, forming the HPS phase as the gel center, and the HPMC molecular chains are intertwined і звязаны адзін з адным. Стан мікрагеля паказаны на малюнку 2-2b.

З далейшым павелічэннем канцэнтрацыі, C > C*, адлегласць паміж фазамі геля HPS яшчэ больш скарачаецца, а заблытаныя палімерныя ланцугі HPMC і вобласць фазы HPS становяцца больш складанымі, а ўзаемадзеянне больш інтэнсіўным, таму раствор дэманструе паводзіны similar to that of polymer melts, as shown in Fig. 2-2c.

2.3.2.2 Уплыў канцэнтрацыі на паводзіны вадкасці складанай сістэмы

Закон аб магутнасці Ostwald-de Waele (гл. Формулу (2-1)) выкарыстоўваецца для ўсталявання крывых напружання зруху і хуткасці зруху (не паказана ў тэксце) складанай сістэмы з рознымі канцэнтрацыямі, а таксама індэкс патоку N і каэфіцыент глейкасці і каэфіцыент глейкасці K можна атрымаць. , the fitting result is as shown in Table 2-1.

Табліца 2-1 Індэкс паводзін цякучасці (n) і індэкс кансістэнцыі вадкасці (K) раствора HPS/HPMC з рознай канцэнтрацыяй пры 25 °C

Каэфіцыент патоку ньютонаўскай вадкасці складае n = 1, паказчык патоку псеўдапластычнай вадкасці складае n <1, а чым далей n адхіляецца ад 1, тым мацней псеўдапластычнасць вадкасці, а паказчык патоку дылатантнай вадкасці - n> 1. З табліцы 2-1 відаць, што N значэнні складаных раствораў з рознымі канцэнтрацыямі менш за 1, што сведчыць аб тым, што складаныя растворы-гэта псеўдапластычныя вадкасці. Пры нізкіх канцэнтрацыях N значэнне адноўленага раствора блізка да 0, што паказвае на тое, што раствор з нізкім уздзеяннем канцэнтрацыі блізка да ньютонаўскай вадкасці, таму што ў растворы складанага з нізкай канцэнтрацыі палімерныя ланцужкі існуюць незалежна адзін ад аднаго. З павелічэннем канцэнтрацыі раствора, значэнне N паступова памяншалася, што паказвае на тое, што павелічэнне канцэнтрацыі ўзмацніла псеўдапластычнае паводзіны складанага раствора. Такія ўзаемадзеянні, як заблытанасць паміж фазай HPS, і яго паводзіны патоку было бліжэй да паводзін палімерных расплаваў.

Пры нізкай канцэнтрацыі каэфіцыент глейкасці сістэмы злучэнняў К невялікі (С < 8%, К < 1 Па·сн), а з павелічэннем канцэнтрацыі значэнне К сістэмы злучэнняў паступова павялічваецца, што сведчыць аб тым, што глейкасць сістэма злучэння знізілася, што адпавядае канцэнтрацыйнай залежнасці глейкасці пры нулявым зруху.

2.3.3 Уплыў складанага суадносін на рэалагічныя ўласцівасці складанай сістэмы

Мал. 2-4 Глейкасць у залежнасці ад хуткасці зруху раствора HPMC/HPS з рознымі суадносінамі сумесі пры 25 °C

Табліца 2-2 Індэкс паводзін патоку (N) і індэкс кансістэнцыі вадкасці (k) рашэння HPS/HPMC з розным суадносінамі сумесі пры 25 °

На малюнках 2-4 паказаны ўплыў суадносін складанасці на залежнасць хуткасці зруху ад глейкасці раствора HPMC/HPS. З малюнка відаць, што глейкасць злучанай сістэмы з нізкім утрыманнем HPS (HPS <20%) істотна не мяняецца з павелічэннем хуткасці зруху, галоўным чынам таму Пры нізкай тэмпературы бесперапынная фаза; Глейкасць злучанай сістэмы з высокім утрыманнем HPS паступова памяншаецца з павелічэннем хуткасці зруху, паказваючы відавочную з'яву зрэзу зруху, што сведчыць аб тым, што складаным растворам з'яўляецца псеўдапластычная вадкасць. Пры той жа хуткасці зруху глейкасць складанага раствора павялічваецца з павелічэннем утрымання HPS, што ў асноўным таму, што HPS знаходзіцца ў больш глейкім гель -стане пры нізкай тэмпературы.

Выкарыстанне ступенчатага закона Оствальда-дэ Ваэля (гл. формулу (2-1)) для падганяння крывых напружання зруху ад хуткасці зруху (не паказаных у тэксце) сістэм злучэнняў з рознымі суадносінамі злучэнняў, паказчыкам цякучасці n і каэфіцыентам глейкасці K, вынікі падганяння паказаны ў табліцы 2-2. З табліцы відаць, што 0,9869 <r2 <0,9999, вынік прыстасавання лепш. Індэкс патоку n сістэмы злучэння паступова памяншаецца з павелічэннем утрымання HPS, у той час як каэфіцыент глейкасці k паказвае паступова павелічэнне тэндэнцыі з павелічэннем утрымання HPS, што сведчыць аб тым, што даданне HPS робіць складанае рашэнне больш глейкім і цяжкім у цячэнні . Гэтая тэндэнцыя ўзгадняецца з вынікамі даследаванняў Чжана, але для таго ж каэфіцыента злучэння значэнне n змешанага раствора вышэй, чым вынік Чжана [305], галоўным чынам з-за таго, што ў гэтым эксперыменце для ліквідацыі эфекту тыксатрапіі выконвалася папярэдняе зрушэнне. ліквідуецца; вынік Чжан з'яўляецца вынікам сумеснага дзеяння тыксатрапіі і хуткасці зруху; Падзел гэтых двух метадаў будзе падрабязна разгледжаны ў раздзеле 5.

2.3.3.1 Уплыў суадносін злучэння на глейкасць з зруху зменнай сістэмы злучальнай сістэмы

Сувязь паміж рэалагічнымі ўласцівасцямі гамагеннай палімернай сістэмы злучэння і рэалагічнымі ўласцівасцямі кампанентаў у сістэме адпавядае правілу лагарыфмічнага сумавання. Для двухкампанентнай састаўной сістэмы ўзаемасувязь паміж састаўной сістэмай і кожным кампанентам можна выказаць наступным ураўненнем:

Сярод іх F - рэалагічны параметр уласцівасці складанай сістэмы;

F1, F2 - рэалагічныя параметры кампанента 1 і кампанента 2 адпаведна;

∅1 і ∅2 — масавыя долі кампанента 1 і кампанента 2 адпаведна, а ∅1 ∅2 .

Такім чынам, глейкасць злучэння з нулявым зрухам пасля складання з рознымі суадносінамі злучэння можна вылічыць у адпаведнасці з прынцыпам лагарыфмічнага падвядзення для вылічэння адпаведнага прагназаванага значэння. The experimental values of the compound solutions with different compound ratios were still extrapolated by carren fitting of the viscosity-shear rate curve. Прагназаванае значэнне глейкасці з зруху нулявой сістэмы злучэння HPMC/HPS з розным злучэннем параўноўваецца з эксперыментальным значэннем, як паказана на малюнку 2-5.

Пункцірная лінія на малюнку ўяўляе сабой прадказанае значэнне глейкасці злучэння пры нулявым зруху, атрыманае па правілу лагарыфмічнай сумы, а пункцірная лінія ўяўляе сабой эксперыментальнае значэнне сістэмы злучэння з рознымі каэфіцыентамі злучэння. It can be seen from the figure that the experimental value of the compound solution exhibits a certain positive-negative-deviation relative to the compounding rule, indicating that the compound system cannot achieve thermodynamic compatibility, and the compound system is a continuous phase-dispersion at low temperature The “sea-island” structure of the two-phase system; і з бесперапынным памяншэннем каэфіцыента злучэння HPMC/HPS бесперапынная фаза сістэмы злучэння змянілася пасля таго, як суадносіны злучэння склала 4:6. У раздзеле падрабязна разглядаецца даследаванне.

На малюнку добра бачна, што калі суадносіны злучэнняў HPMC/HPS вялікія, сістэма злучэнняў мае адмоўнае адхіленне, што можа быць звязана з тым, што высокавязкі HPS размеркаваны ў стане дысперснай фазы ў сярэдзіне бесперапыннай фазы HPMC з меншай вязкасцю. . Пры павелічэнні ўтрымання ГПС назіраецца станоўчае адхіленне ў сістэме злучэнняў, што паказвае на тое, што ў гэты час у сістэме злучэнняў адбываецца бесперапынны фазавы пераход. ГПС з высокай глейкасцю становіцца бесперапыннай фазай сістэмы злучэнняў, у той час як ГПМЦ дыспергуецца ў бесперапыннай фазе ГПС у больш аднастайным стане.

2.3.3.2 Уплыў каэфіцыента злучэння на паводзіны вадкасці сістэмы злучэння

Малюнкі 2-6 паказваюць індэкс расходу n складзенай сістэмы ў залежнасці ад утрымання HPS. Паколькі індэкс расходу n падбіраецца з лагарыфмічнай каардынаты, тут n з'яўляецца лінейнай сумай. З малюнка відаць, што з павелічэннем утрымання HPS індэкс патоку n сістэмы злучэння паступова памяншаецца, што сведчыць аб тым, што HPS памяншае ўласцівасці вадкасці ньютонаў складанага раствора і паляпшае яго псеўдапластычную паводзіны вадкасці. Ніжняя частка - гэта стан геля з большай глейкасцю. З малюнка таксама відаць, што сувязь паміж індэксам патоку злучанай сістэмы і зместам HPS адпавядае лінейнай залежнасці (R2 складае 0,98062), гэта паказвае, што злучаная сістэма мае добрую сумяшчальнасць.

2.3.3.3 Уплыў каэфіцыента злучэння на каэфіцыент глейкасці сістэмы злучэння

На малюнку 2-7 паказаны каэфіцыент глейкасці k складанага раствора ў залежнасці ад зместу HPS. На малюнку відаць, што значэнне K чыстага HPMC вельмі малое, у той час як значэнне K чыстага HPS самае вялікае, што звязана са ўласцівасцямі геля HPMC і HPS, якія знаходзяцца ў стане раствора і геля адпаведна пры нізкая тэмпература. Калі ўтрыманне кампанента з нізкай глейкасцю высокі, гэта значыць, калі ўтрыманне HPS нізкае, каэфіцыент глейкасці складанага раствора блізкі да ўзроўню кампанента HPMC з нізкай гвалтоўнасцю; У той час як, калі ўтрыманне кампанента з высокай глейкасцю высокае, значэнне k складанага раствора павялічваецца з павелічэннем утрымання HPS значна павялічылася, што паказала, што HPS павялічвае глейкасць HPMC пры нізкай тэмпературы. У асноўным гэта адлюстроўвае ўклад глейкасці бесперапыннай фазы ў глейкасць злучанай сістэмы. У розных выпадках, калі кампанент з нізкай глейкасцю з'яўляецца бесперапыннай фазай, а кампанент з высокай глейкасцю-бесперапынная фаза, уклад бесперапыннай глейкасці фазы ў глейкасць злучэння, відавочна, адрозніваецца. Калі HPMC з нізкай глейкасцю з'яўляецца бесперапыннай фазай, глейкасць злучанай сістэмы ў асноўным адлюстроўвае ўклад глейкасці бесперапыннай фазы; І калі HPS з высокай гг. эфект.

2.3.4 Тыксатрапія

Тыксатрапія можа быць выкарыстана для ацэнкі стабільнасці рэчываў або некалькіх сістэм, таму што тыксатрапія можа атрымаць інфармацыю аб унутранай структуры і ступені пашкоджання пры зруху [323-325]. Тыксатропія можа быць звязана з часовымі эфектамі і анамнезам зруху, што прывядзе да мікраструктурных змен [324, 326]. Трохстадыйны тыксатропны метад выкарыстоўваўся для вывучэння ўплыву розных каэфіцыентаў кампазіцыі на тыксатропныя ўласцівасці сістэмы компаундавання. Як відаць з малюнкаў 2-5, усе ўзоры выявілі розныя ступені тыксатропіі. Пры нізкіх хуткасцях зруху глейкасць раствора злучэння значна павялічвалася з павелічэннем утрымання HPS, што адпавядала змене глейкасці пры нулявым зруху з утрыманнем HPS.

Ступень структуры аднаўлення DSR кампазітных узораў у розны час аднаўлення разлічваецца па формуле (2-3), як паказана ў табліцы 2-1. Калі DSR <1, узор мае нізкую ўстойлівасць да зруху, а ўзор тиксатропны; І наадварот, калі DSR> 1, узор мае антыкатропію. З табліцы мы бачым, што значэнне DSR чыстага HPMC вельмі высокае, амаль 1, гэта таму, што малекула HPMC - гэта цвёрдая ланцужок, і час яе рэлаксацыі кароткі, а структура хутка аднаўляецца пры высокай сіле зруху. Значэнне DSR HPS адносна нізкае, што пацвярджае яго моцныя тиксатропныя ўласцівасці, галоўным чынам таму, што HPS - гэта гнуткі ланцужок, а час рэлаксацыі доўгі. Структура не цалкам аднаўлялася ў тэрміны тэсціравання.

Для раствора злучэння за той жа час аднаўлення, калі ўтрыманне HPMC перавышае 70%, DSR хутка зніжаецца з павелічэннем утрымання HPS, таму што малекулярны ланцуг HPS з'яўляецца гнуткім ланцугом, і колькасць цвёрдых малекулярных ланцугоў у сістэме злучэння павялічваецца з даданнем HPS. If it is reduced, the relaxation time of the overall molecular segment of the compound system is prolonged, and the thixotropy of the compound system cannot be recovered quickly under the action of high shear. Калі ўтрыманне HPMC складае менш за 70%, DSR павялічваецца з павелічэннем утрымання HPS, што паказвае на тое, што існуе ўзаемадзеянне паміж малекулярнымі ланцугамі HPS і HPMC у сістэме злучэнняў, што паляпшае агульную калянасць малекул. сегментаў у сістэме злучэння і скарачае час рэлаксацыі сістэме злучэння памяншаецца, і тыксатрапія памяншаецца.

Акрамя таго, значэнне DSR змешанай сістэмы было значна ніжэй, чым у чыстай ГПМЦ, што сведчыць аб тым, што тыксатрапія ГПМЦ была значна палепшана шляхам злучэння. Значэнні DSR большасці ўзораў у складзенай сістэме былі большыя, чым у чыстага HPS, што сведчыць аб тым, што стабільнасць HPS была палепшана ў пэўнай ступені.

З табліцы таксама можна ўбачыць, што ў розныя часы аднаўлення значэнні DSR паказваюць самую нізкую кропку, калі ўтрыманне HPMC складае 70%, і калі ўтрыманне крухмалу перавышае 60%, значэнне DSR складае комплекс вышэй, чым што чыстага HPS. Значэнні DSR на працягу 10 S ад усіх узораў вельмі блізкія да канчатковых значэнняў DSR, што паказвае на тое, што структура кампазітнай сістэмы ў асноўным выканала большасць задач аднаўлення структуры ў межах 10 с. Варта адзначыць, што кампазітныя ўзоры з высокім утрыманнем HPS паказалі тэндэнцыю павелічэння спачатку, а затым памяншаючыся пры падаўжэнні часу аднаўлення, што паказала, што кампазітныя ўзоры таксама паказалі пэўную ступень тыксатропіі пад дзеяннем нізкага зруху і нізкага зруху і, што было паказана, і ў дзеянні нізкага зруху і нізкага зруху, і, што склалася. іх структура больш нестабільная.

Якасны аналіз трохступеньчатай тыксатрапіі адпавядае заяўленым вынікам тыксатропнага кальцавога тэсту, але вынікі колькаснага аналізу не адпавядаюць вынікам тыксатропнага кальцавога тэсту. Тыксатрапнасць сістэмы злучэння ГПМЦ/ГПС вымяралася метадам тыксатропнага кольца з павелічэннем утрымання ГПС [305]. Дэгенерацыя спачатку зменшылася, а потым узмацнілася. Тэст тыксатропнага кольца можа толькі разважаць пра наяўнасць тыксатропнай з'явы, але не можа яго пацвердзіць, таму што тыксатропнае кольца з'яўляецца вынікам адначасовага дзеяння часу зруху і хуткасці зруху [325-327].

2.4 Рэзюмэ гэтай главы

In this chapter, the thermal gel HPMC and the cold gel HPS were used as the main raw materials to construct a two-phase composite system of cold and hot gel. Уплыў рэалагічных уласцівасцей, такіх як глейкасць, карціна плыні і тыксатрапія. У адпаведнасці з агульнай сувяззю паміж рознымі станамі і канцэнтрацыяй палімераў у растворы, прапануецца малекулярны стан злучанай сістэмы HPMC/HPS у растворы з нізкай тэмпературай. Згодна з прынцыпам лагарыфмічнага падвядзення ўласцівасцей розных кампанентаў у складанай сістэме, была вывучана сумяшчальнасць складанай сістэмы. Асноўныя высновы наступныя:

1. Усе ўзоры злучэння з рознымі канцэнтрацыямі паказалі пэўную ступень разрэджвання зруху, і ступень разрэджвання зруху павялічвалася з павелічэннем канцэнтрацыі.
2. З павелічэннем канцэнтрацыі індэкс цякучасці сістэмы злучэнняў паменшыўся, а глейкасць пры нулявым зруху і каэфіцыент глейкасці павялічыліся, што паказвае на тое, што паводзіны сістэмы злучэння, падобныя на цвёрдае рэчыва, павялічыліся.
3. У сістэме злучэння HPMC/HPS існуе крытычная канцэнтрацыя (8%), ніжэй за крытычную канцэнтрацыю, малекулярныя ланцугі HPMC і вобласць гель -фазы HPS у злучэнні аддзяляюцца адзін ад аднаго і існуюць незалежна; Пры дасягненні крытычнай канцэнтрацыі ў складаным растворы ўтвараецца стан мікрагеля з фазай HPS як гель -цэнтр, а малекулярныя ланцугі HPMC пераплятаюцца і падключаюцца адзін да аднаго; above the critical concentration, the crowded HPMC macromolecular chains and their intertwining with the HPS phase region are more complex, and the interaction is more complex. Больш інтэнсіўна, таму раствор паводзіць сябе як палімер расплаву.
4. The compounding ratio has a significant impact on the rheological properties of the HPMC/HPS compound solution. З павелічэннем утрымання HPS з'ява разрэджвання сістэмы злучэння пры зруху становіцца больш відавочнай, індэкс цякучасці паступова памяншаецца, а глейкасць пры нулявым зруху і каэфіцыент глейкасці паступова павялічваюцца. increases, indicating that the solid-like behavior of the complex is significantly improved.
5. Глейкасць злучэння пры нулявым зруху дэманструе пэўнае станоўчае-адмоўнае адхіленне адносна правіла лагарыфмічнага сумавання. Камбінаваная сістэма ўяўляе сабой двухфазную сістэму з бесперапыннай фазава-дысперснай фазавай структурай «морскі востраў» пры нізкай тэмпературы, і калі суадносіны кампаундавання HPMC/HPS паменшылася пасля 4:6, бесперапынная фаза сістэмы кампаундавання змянілася.
6. Існуе лінейная сувязь паміж індэксам патоку і злучэннем суадносін складаных раствораў з рознымі суадносінамі складаных, што паказвае на тое, што складаная сістэма мае добрую сумяшчальнасць.
7. Для складанай сістэмы HPMC/HPS, калі кампанент з нізкай глейкасцю з'яўляецца бесперапыннай фазай, а кампанент з высокай глейкасцю-бесперапынная фаза, уклад бесперапыннай глейкасці фазы ў глейкасць складанай сістэмы значна адрозніваецца. Калі HPMC з нізкай глейкасцю з'яўляецца бесперапыннай фазай, глейкасць злучэння ў асноўным адлюстроўвае ўклад глейкасці бесперапыннай фазы; Хоць, калі HPS з высокай глейкасцю з'яўляецца бесперапыннай фазай, HPMC, паколькі дысперсная фаза знізіць глейкасць HPS з высокай глейкасцю. эфект.

Раздзел 3 Падрыхтоўка і ўласцівасці ядомых кампазітных плёнак HPMC/HPS

Кампаундаванне палімераў з'яўляецца найбольш эфектыўным спосабам дасягнення ўзаемадапаўняльнасці шматкампанентных характарыстык, распрацоўкі новых матэрыялаў з выдатнымі характарыстыкамі, зніжэння коштаў на прадукцыю і пашырэння дыяпазону прымянення матэрыялаў [240-242, 328]. Затым, з-за пэўных адрозненняў у малекулярнай структуры і энтрапіі канфармацыі паміж рознымі палімерамі, большасць сістэм злучэння палімераў несумяшчальныя або часткова сумяшчальныя [11, 12]. Механічныя ўласцівасці і іншыя макраскапічныя ўласцівасці палімернай сістэмы злучэння цесна звязаны з фізіка -хімічнымі ўласцівасцямі кожнага кампанента, суадносінамі складаных суадносін кожнага кампанента, сумяшчальнасцю паміж кампанентамі і ўнутранай мікраскапічнай структурай і іншымі фактарамі [240, 329].

З пункту гледжання хімічнай структуры, як HPMC, так і HPS - гэта гідрафільны твары, маюць аднолькавую структурную адзінку - глюкозу і мадыфікуюцца той жа функцыянальнай групай - гідраксіпрапілавая група, таму HPMC і HPS павінны мець добрую фазу. Ёмістасць. Аднак HPMC - гэта тэрмічна індукаваны гель, які знаходзіцца ў стане раствора з вельмі нізкай глейкасцю пры нізкай тэмпературы і ўтварае коллоід пры высокай тэмпературы; HPS-гэта халодны гель, які ўяўляе сабой гель з нізкай тэмпературай і знаходзіцца ў стане раствора пры высокай тэмпературы; Умовы геля і паводзіны цалкам супрацьлеглыя. Злучэнне HPMC і HPS не спрыяе фарміраванню аднастайнай сістэмы з добрай сумяшчальнасцю. Улічваючы як хімічную структуру, так і тэрмадынаміку, гэта мае вялікае тэарэтычнае значэнне і практычнае значэнне для злучэння HPMC з HPS для стварэння халоднай гель-злучэння.

Гэтая глава прысвечана вывучэнню неад'емных уласцівасцей кампанентаў у сістэме халоднага і гарачага геля HPMC/HPS, каэфіцыенту злучэння і адноснай вільготнасці навакольнага асяроддзя на мікраскапічную марфалогію, сумяшчальнасць і падзел фаз, механічныя ўласцівасці, аптычныя ўласцівасці , і цеплавыя ўласцівасці злучэння сістэмы. І ўплыў макраскапічных уласцівасцей, такіх як кіслародныя бар'ерныя ўласцівасці.

3.1 Матэрыялы і абсталяванне

3.1.1 Асноўныя эксперыментальныя матэрыялы

3.1.2 Асноўныя прыборы і абсталяванне

3.2 Эксперыментальны метад

3.2.1 Падрыхтоўка харчовай плёнкі HPMC/HPS

15% (мас./мас.) сухога парашка HPMC і HPS змешвалі з 3% (мас./мас.) поліэтыленгліколевага пластыфікатара змешвалі ў дэіянізаванай вадзе, каб атрымаць сумесь, якая ўтварае плёнку, і ядомую кампазітную плёнку HPMC/ ГНС рыхтавалі метадам ліцця.

Метад падрыхтоўкі: па -першае, узважце HPMC і HPS сухі парашок і змяшайце іх у адпаведнасці з рознымі суадносінамі; затым дадайце ў ваду 70 ° С і хутка змяшайце пры 120 аб/мін на працягу 30 мін, каб цалкам разысціся з HPMC; затым нагрэйце раствор да вышэй 95 ° С, хутка змяшайце з той жа хуткасцю на працягу 1 гадзіны, каб цалкам жэлатынізаваць HPS; пасля завяршэння жэлацінізацыі тэмпературу раствора хутка зніжаюць да 70 °C і раствор змешваюць на павольнай хуткасці 80 абаротаў у хвіліну на працягу 40 хвілін. Цалкам растварыць HPMC. Наліце ​​20 г змешанага раствора, які ўтварае плёнку ў полістырол Петры з дыяметрам 15 см, кіньце яго роўным і высушыце яго пры 37 ° С. Высушаная плёнка ачышчаецца ад дыска, каб атрымаць ядомыя кампазітныя мембраны.

Усе ядомыя плёнкі ўраўнаважваліся пры вільготнасці 57% на працягу больш за 3 дзён перад тэставаннем, а частка ядомай плёнкі, якая выкарыстоўвалася для тэставання механічных уласцівасцей, была ўраўнаважана пры вільготнасці 75% больш за 3 дні.

3.2.2 Мікрамарфалогія ядомай кампазітнай плёнкі HPMC/HPS

3.2.2.1 Прынцып аналізу растравым электронным мікраскопам

Электронная пісталет у верхняй частцы сканавання электроннай мікраскапіі (SEM) можа выпраменьваць вялікую колькасць электронаў. After being reduced and focused, it can form an electron beam with a certain energy and intensity. Кіруючыся магнітным полем шпулькі сканавання, у адпаведнасці з пэўным часам і прасторавым парадкам Сканіруйце паверхню ўзору кропкава. З-за розніцы ў характарыстыках павярхоўнай мікра-вобласці, узаемадзеянне паміж узорам і электроннымі прамянямі будзе ствараць другасныя электронныя сігналы з рознай інтэнсіўнасцю, якія збіраюць дэтэктар і пераўтвараецца ў электрычныя сігналы, якія ўзмацняюцца відэа і ўвод у сетку трубкі малюнка, пасля рэгулявання яркасці малюнка, можна атрымаць другаснае электроннае малюнак, якое можа адлюстроўваць марфалогію і характарыстыкі мікрарэгіёна на паверхні ўзору. У параўнанні з традыцыйнымі аптычнымі мікраскопамі, дазвол SEM адносна высокі, каля 3 нм-6 нм паверхневага пласта ўзору, які больш падыходзіць для назірання за асаблівасцямі мікраструктуры на паверхні матэрыялаў.

3.2.2.2 Метад выпрабаванняў

Ядомая плёнка была змешчана ў высыпальнік для высыхання, і быў абраны адпаведны памер ядомай плёнкі, устаўлены на спецыяльную сцэну SEM з праводным клеем, а затым пакрыты золатам вакуумным коатам. Падчас тэсту ўзор быў змешчаны ў SEM, і мікраскапічная марфалогія ўзору назіралася і сфатаграфавалася ў 300 разоў і 1000 разоў павелічэнне пры напружанні паскарэння прамяня ў электронным прамяні 5 кВ.

3.2.3 Святло Перадача HPMC/HPS Ядомая кампазітная плёнка

3.2.3.1 Прынцып аналізу УФ-віс-спектрафатаметрыі

Ультрафіялетавы спектрафатометр можа выпраменьваць святло з даўжынёй хвалі 200 ~ 800 нм і апрамяніць яго на аб'екце. Некаторыя канкрэтныя даўжыні хваль святла ў падаючым святле паглынаюцца матэрыялам, а малекулярны пераход на ўзровень энергіі і пераход на электронны ўзровень энергіі. Паколькі кожнае рэчыва мае розныя малекулярныя, атамныя і малекулярныя прасторавыя структуры, кожнае рэчыва мае свой спецыфічны спектр паглынання, а ўтрыманне рэчыва можа быць вызначана або вызначана ў залежнасці ад узроўню паглынання пры некаторых канкрэтных даўжынях хваль на спектры паглынання. Такім чынам, спектрафатаметрычны аналіз ультрафіялетавага выпраменьвання з'яўляецца адным з эфектыўных сродкаў для вывучэння складу, структуры і ўзаемадзеяння рэчываў.

Калі прамень святла трапляе на аб'ект, частка падаючага святла паглынаецца аб'ектам, а іншая частка падаючага святла прапускаецца праз аб'ект; стаўленне інтэнсіўнасці праходнага святла да інтэнсіўнасці падаючага святла - гэта каэфіцыент прапускання.

Формула ўзаемасувязі паміж паглынаннем і прапусканнем:

Сярод іх А - абсорбцыя;

Т - каэфіцыент прапускання, %.

Канчатковая паглынанне была раўнамерна выпраўлена паглынаннем × 0,25 мм/таўшчынёй.

3.2.3.2 Тэставы метад

Прыгатуйце 5% растворы HPMC і HPS, змяшайце іх у розных суадносінах, выліце 10 г пленкаўтваральнага раствора ў полістырольную кубак Петры дыяметрам 15 см і высушыце іх пры 37 °C для адукацыі плёнкі. Разрэжце ядомую плёнку на прастакутную палоску 1 мм × 3 мм, пакладзеце яе ў кювету і прыкладзеце ядомую плёнку да ўнутранай сценкі кюветы. A WFZ UV-3802 UV-vis spectrophotometer was used to scan the samples at the full wavelength of 200-800 nm, and each sample was tested 5 times.

3.2.4 Дынамічныя тэрмамеханічныя ўласцівасці ядомых кампазітных плёнак HPMC/HPS

Dynamic Thermomechanical Analysis (DMA) is an instrument that can measure the relationship between the mass and temperature of the sample under a certain shock load and programmed temperature, and can test the mechanical properties of the sample under the action of periodic alternating stress and time, тэмпература і тэмпература. частотная залежнасць.

Высокія малекулярныя палімеры валодаюць вязкімі ўласцівасцямі, якія могуць захоўваць механічную энергію, як эластамер, з аднаго боку, і спажываюць энергію, як слізь з другога боку. Калі прымяняецца перыядычная чаргаванне сілы, эластычная частка пераўтварае энергію ў патэнцыйную энергію і захоўвае яе; у той час як глейкая частка пераўтварае энергію ў цеплавую энергію і губляе яе. Палімерныя матэрыялы звычайна маюць два стану стану шкла з нізкай тэмпературай і высокай тэмпературнай гумы, а тэмпература пераходу паміж двума станамі - тэмпература пераходу шкла. Тэмпература пераходу шкла непасрэдна ўплывае на структуру і ўласцівасці матэрыялаў і з'яўляецца адной з найважнейшых характэрных тэмператур палімераў.

Аналізуючы дынамічныя тэрмамеханічныя ўласцівасці палімераў, можна назіраць вязкапругкасць палімераў, а таксама можна атрымаць важныя параметры, якія вызначаюць прадукцыйнасць палімераў, каб іх лепш прымяняць у рэальным асяроддзі выкарыстання. Акрамя таго, дынамічны тэрмамеханічны аналіз вельмі адчувальны да стеклования, фазавага падзелу, сшывання, крышталізацыі і малекулярнага руху на ўсіх узроўнях малекулярных сегментаў, і можа атрымаць шмат інфармацыі аб структуры і ўласцівасцях палімераў. It is often used to study the molecules of polymers. рухальныя паводзіны. Using the temperature sweep mode of the DMA, the occurrence of phase transitions such as the glass transition can be tested. Compared with DSC, DMA has higher sensitivity and is more suitable for the analysis of materials simulating actual usage.

3.2.4.2 Тэставы метад

Выберыце чыстыя, раўнамерныя, плоскія і непашкоджаныя ўзоры і разрэжце іх на 10 мм × 20 мм прамавугольных палос. Узоры былі выпрабаваны ў разрыўным рэжыме з выкарыстаннем дынамічнага тэрмамеханічнага аналізатара Pydris Diamond з Perkinelmer, ЗША. Дыяпазон тэмпературы выпрабаванняў складаў 25 ~ 150 ° С, хуткасць нагрэву склала 2 ° С/мін, частата склала 1 Гц, а тэст паўтараўся двойчы для кожнага ўзору. У ходзе эксперыменту былі запісаны модуль захавання (E') і модуль страт (E”) узору, а таксама можна было вылічыць стаўленне модуля страт да модуля захоўвання, гэта значыць кут датычнай tan δ.

3.2.5 Тэрмастабільнасць ядомых кампазітных плёнак HPMC/HPS

3.2.5.1 Прынцып тэрмагравіметрычнага аналізу

Тэрмагравіметрычны аналізатар (TGA) можа вымяраць змяненне масы ўзору ў залежнасці ад тэмпературы або часу пры запраграмаванай тэмпературы і можа выкарыстоўвацца для вывучэння магчымага выпарэння, плаўлення, сублімацыі, дэгідратацыі, раскладання і акіслення рэчываў у працэсе награвання. . і іншыя фізічныя і хімічныя з'явы. Крывая залежнасці паміж масай рэчыва і тэмпературай (або часам), атрыманая непасрэдна пасля выпрабавання ўзору, называецца тэрмагравіметрычнай (крывая TGA). страта вагі і іншая інфармацыя. Вытворная тэрмагравіметрычная крывая (крывая DTG) можа быць атрымана пасля вывядзення першага парадку крывой TGA, якая адлюстроўвае змяненне хуткасці страты масы доследнага ўзору з тэмпературай або часам, а кропка піку з'яўляецца максімальнай кропкай пастаяннай стаўка.

3.2.5.2 Тэставы метад

Выберыце харчовую плёнку з раўнамернай таўшчынёй, разрэжце яе ў круг з такім жа дыяметрам, што і тэрмагравіметрычны аналізатар тэставы дыск, а затым пакладзе . Дыяпазон тэмпературы складаў 30–700 ° С, хуткасць нагрэву склала 10 ° С/мін, і кожны ўзор быў выпрабаваны двойчы.

3.2.6.1 Прынцып аналізу ўласцівасці расцяжэння

3.2.6 Уласцівасці пры расцяжэнні ядомых кампазітных плёнак HPMC/HPS

The mechanical property tester can apply a static tensile load to the spline along the longitudinal axis under specific temperature, humidity and speed conditions until the spline is broken. During the test, the load applied to the spline and its deformation amount were recorded by the mechanical property tester, and the stress-strain curve during the tensile deformation of the spline was drawn. З крывой напружання-дэфармацыі можна разлічыць трываласць на разрыў (ζt), адноснае падаўжэнне пры разрыве (εb) і модуль пругкасці (E), каб ацаніць уласцівасці плёнкі на расцяжэнне.

Звычайна ўзаемасувязь матэрыялаў напружання можна падзяліць на дзве часткі: вобласць эластычнай дэфармацыі і вобласць дэфармацыі пластыка. У зоне пругкай дэфармацыі напружанне і дэфармацыя матэрыялу маюць лінейную залежнасць, і дэфармацыя ў гэты час можа быць цалкам адноўлена, што адпавядае закону Кука; У зоне пластычнай дэфармацыі напружанне і дэфармацыя матэрыялу ўжо не лінейныя, а дэфармацыя, якая ўзнікае ў гэты час, незваротна, у канчатковым выніку матэрыял парушаецца.

Формула разліку трываласці на разрыў:

Дзе: трываласць на разрыў, МПа;

p - максімальная нагрузка або нагрузка на разрыў, Н;

b - шырыня ўзору, мм;

d - таўшчыня ўзору, мм.

Формула для разліку падаўжэння пры разрыве:

Дзе: εb - адноснае падаўжэнне пры разрыве, %;

L - адлегласць паміж маркіроўкай, калі ўзор разбіваецца, мм;

L0 - зыходная даўжыня ўзору, мм.

Формула разліку эластычнага модуля:

Сярод іх: Е - модуль пругкасці, МПа;

ε - дэфармацыя.

3.2.6.2 Метад выпрабаванняў

Выберыце чыстыя, аднастайныя, плоскія і непашкоджаныя ўзоры, звярніцеся да нацыянальнага стандарту GB13022-91 і разрэжце іх на гантэлепадобныя шпліцы агульнай даўжынёй 120 мм, пачатковай адлегласцю паміж прыстасаваннямі 86 мм, адлегласцю паміж адзнакамі 40 мм і шырыня 10 мм. Сплайны размяшчалі пры вільготнасці 75% і 57% (у атмасферы насычанага раствора хларыду і браміду натрыю) і ўраўнаважвалі больш за 3 дні перад вымярэннем. У гэтым эксперыменце для выпрабаванняў выкарыстоўваюцца тэстар механічных уласцівасцей ASTM D638, 5566 карпарацыі Instron з ЗША і яго пнеўматычны заціск 2712-003. Хуткасць расцяжэння склала 10 мм/мін, а ўзор паўтараўся 7 разоў, і было разлічана сярэдняе значэнне.

3.2.7 Пранікальнасць кіслароду HPMC/HPS Ядомая кампазітная плёнка

3.2.7.1 Прынцып аналізу пранікальнасці кіслароду

Пасля ўстаноўкі выпрабавальнага ўзору тэставая паражніна дзеліцца на дзве часткі, A і B; паток кіслароду высокай чысціні з пэўнай хуткасцю паступае ў паражніну А, а паток азоту з пэўнай хуткасцю падаецца ў паражніну В; у працэсе тэставання паражніну А. Кісларод пранікае праз узор у паражніну В, а кісларод, які пракраўся ў паражніну В, пераносіцца патокам азоту і пакідае паражніну В, каб дасягнуць датчыка кіслароду. Кіслародны датчык вымярае ўтрыманне кіслароду ў патоку азоту і выдае адпаведны электрычны сігнал, такім чынам разлічваючы ўзор кіслароду. Перадача.

3.2.7.2 Тэставы метад

Выберыце непашкоджаныя ядомыя кампазітныя плёнкі, разрэжце іх на ромбападобныя ўзоры памерам 10,16 х 10,16 см, намажце краёвыя паверхні заціскаў вакуумнай змазкай і прыцісніце ўзоры да выпрабавальнага блока. Тэставаны ў адпаведнасці з ASTM D-3985, кожны ўзор мае тэставую плошчу 50 см2.

3.3 Вынікі і абмеркаванне

3.3.1 Аналіз мікраструктуры ядомых кампазітных плёнак

Узаемадзеянне паміж кампанентамі вадкасці, якая ўтварае плёнку, і ўмовы сушкі вызначаюць канчатковую структуру плёнкі і сур'ёзна ўплываюць на розныя фізічныя і хімічныя ўласцівасці плёнкі [330, 331]. Уласцівыя ўласцівасці геля і суадносіны складання кожнага кампанента могуць паўплываць на марфалогію злучэння, што яшчэ больш уплывае на структуру паверхні і канчатковыя ўласцівасці мембраны [301, 332]. Такім чынам, мікраструктурны аналіз плёнак можа даць адпаведную інфармацыю пра малекулярную перабудову кожнага кампанента, што, у сваю чаргу, можа дапамагчы нам лепш зразумець бар'ерныя ўласцівасці, механічныя ўласцівасці і аптычныя ўласцівасці плёнак.

На малюнку 3-1 прыведзены павярхоўныя мікраграмы электроннага мікраскопа HPS/HPMC з рознымі суадносінамі. Як відаць з малюнка 3-1, некаторыя ўзоры паказалі мікра-зрэзы на паверхні, што можа быць выклікана зніжэннем вільгаці ў пробе падчас выпрабавання, альбо пры нападзе электрона ў паражніны мікраскопа [122 , 139]. На малюнку чыстая мембрана HPS і чыстая HPMC. У мембранах выяўляліся адносна гладкія мікраскапічныя паверхні, а мікраструктура чыстых мембран HPS была больш аднастайнай і гладкай, чым чыстыя мембраны HPMC, што можа быць звязана ў асноўным з -за макрамалекул крухмалу (малекулы амілазы і амілапектына) у працэсе астуджэння). у водным растворы. Шматлікія даследаванні паказалі, што сістэма амілаза-амілапектыну-вада ў працэсе астуджэння

Можа быць канкурэнтны механізм паміж адукацыяй геля і аддзяленнем фаз. Калі хуткасць аддзялення фазы ніжэй, чым хуткасць фарміравання геля, у сістэме не будзе адбывацца аддзяленне фаз, у адваротным выпадку ў сістэме адбудзецца аддзяленне фаз [333, 334]. Больш за тое, калі ўтрыманне амілозы перавышае 25%, жэлатынізацыя амілазы і структуры бесперапыннай сеткі амілозы могуць значна перашкаджаць з'яўленню фазавага аддзялення [334]. Змест амілозы ў HPS, які выкарыстоўваецца ў гэтай працы, складае 80%, значна вышэй за 25%, што лепш ілюструе з'яву, што чыстыя мембраны HPS больш аднастайныя і гладка, чым чыстыя мембраны HPMC.

З параўнання малюнкаў відаць, што паверхні ўсіх кампазітных плёнак адносна шурпатыя, і некаторыя няроўныя няроўнасці раскіданыя, што паказвае на тое, што паміж HPMC і HPS існуе пэўная ступень несумяшчальнасці. Moreover, the composite membranes with high HPMC content exhibited a more homogeneous structure than those with high HPS content. HPS-based condensation at 37 °C film formation temperature

На падставе гелевых уласцівасцей, HPS прадставіў глейкі гель -стан; У той час як на аснове цеплавога гель-уласцівасцей HPMC, HPMC прадставіў вадзяны стан раствора. У кампазітнай мембране з высокім утрыманнем ГПС (7:3 ГПС/ГПМС) глейкі ГПС з'яўляецца бесперапыннай фазай, а вадападобны ГПМЦ дыспергаваны ў высокавязкай бесперапыннай фазе ГПС як дысперсная фаза, якая не спрыяе да раўнамернага размеркавання дысперснай фазы; У кампазітнай плёнцы з высокім утрыманнем ГПМЦ (3:7 ГПМЦ/ГПМЦ) нізкавязкая ГПМЦ ператвараецца ў бесперапынную фазу, а глейкая ГПС дыспергуецца ў нізкавязкай фазе ГПМЦ як дысперсная фаза, што спрыяе утварэнне аднастайнай фазы. compound system.

3.3.2 Аналіз аптычных уласцівасцей ядомых кампазітных плёнак

Уласцівасці прапускання святла ядомых кампазітных плёнак HPMC/HPS з рознымі суадносінамі былі правераны з дапамогай спектрафатометра УФ-візу, і УФ-спектры паказаны на малюнку 3-2. Чым больш значэнне прапускання святла, тым больш аднастайная і празрыстая плёнка; наадварот, чым менш значэнне прапускання святла, тым больш няроўная і непразрыстая плёнка. На малюнку 3-2(a) відаць, што ўсе кампазітныя плёнкі дэманструюць падобную тэндэнцыю з павелічэннем даўжыні хвалі сканіравання ва ўсім дыяпазоне сканіравання даўжыні хвалі, а прапусканне святла паступова павялічваецца з павелічэннем даўжыні хвалі. Пры 350 нм крывыя маюць тэндэнцыю да плато.

Выберыце для параўнання каэфіцыент прапускання пры даўжыні хвалі 500 нм, як паказана на малюнку 3-2(b). а затым павялічваецца пасля дасягнення мінімальнага значэння. Калі ўтрыманне HPMC павялічылася да 70%, прапусканне святла кампазітнай плёнкі было больш, чым у чыстага HPS. Добра вядома, што гамагенная сістэма будзе дэманстраваць лепшае святлопрапусканне, а яе значэнне прапускання, вымеранае ультрафіялетам, звычайна вышэй; неаднародныя матэрыялы, як правіла, больш непрыкметныя і маюць больш нізкія значэнні ўльтрафіялетавага ўльтрафіялета. Каэфіцыенты прапускання кампазітных плёнак (7:3, 5:5) былі ніжэй, чым у чыстых плёнак HPS і HPMC, што паказвае на тое, што існуе пэўная ступень падзелу фаз паміж двума кампанентамі HPS і HPMC.

Мал. 3-2 УФ-спектры на ўсіх даўжынях хваль (а) і пры 500 нм (б) для плёнак з сумесі HPS/HPMC. Слупок паказвае сярэдняе ± стандартнае адхіленне. ac: розныя літары значна адрозніваюцца з рознымі каэфіцыентамі сумесі (p <0,05), якія прымяняюцца ў поўнай дысертацыі

3.3.3 Дынамічны тэрмамеханічны аналіз ядомых кампазітных плёнак

На малюнку 3-3 паказаны дынамічныя тэрмамеханічныя ўласцівасці ядомых плёнак HPMC/HPS з рознымі прэпаратамі. На мал. 3-3 (а) можна ўбачыць, што модуль захоўвання (E ') памяншаецца з павелічэннем зместу HPMC. In addition, the storage modulus of all samples decreased gradually with increasing temperature, except that the storage modulus of pure HPS (10:0) film increased slightly after the temperature was increased to 70 °C. Пры высокай тэмпературы для кампазітнай плёнкі з высокім утрыманнем HPMC модуль захоўвання кампазітнай плёнкі мае відавочную тэндэнцыю да зніжэння з павышэннем тэмпературы; У той час як для ўзору з высокім утрыманнем HPS модуль захоўвання толькі нязначна памяншаецца з павышэннем тэмпературы.

Мал. 3-3 Модуль захоўвання (E′) (a) і тангенс страт (tan δ) (b) плёнак з сумесі HPS/HPMC

На малюнку 3-3(b) відаць, што ўсе ўзоры з утрыманнем ГПМЦ вышэй за 30% (5:5, 3:7, 0:10) дэманструюць пік шклянога пераходу, і з павелічэннем утрымання ГПМЦ, пераход у шкленне тэмпература пераходу зрушылася да высокай тэмпературы, што сведчыць аб зніжэнні гнуткасці палімернага ланцуга HPMC. З іншага боку, чыстая HPS-мембрана дэманструе вялікі пік агінаючай каля 67 °C, у той час як кампазітная мембрана з 70% утрыманнем HPS не мае відавочнага шклянога пераходу. Гэта можа быць таму, што існуе пэўная ступень узаемадзеяння паміж HPMC і HPS, што абмяжоўвае рух малекулярных сегментаў HPMC і HPS.

3.3.4 Аналіз тэрмічнай стабільнасці ядомых кампазітных плёнак

Мал. 3-4. Крывыя TGA (a) і крывыя іх вытворнай (DTG) (b) плёнак з сумесі HPS/HPMC

Тэрмаўстойлівасць ядомай кампазітнай плёнкі HPMC/HPS была праверана тэрмагравіметрычным аналізатарам. На малюнку 3-4 паказаны тэрмагравіметрычная крывая (TGA) і крывая хуткасці страты вагі (DTG) кампазітнай плёнкі. З крывой TGA на малюнку 3-4 (а) бачна, што кампазітныя ўзоры мембраны з рознымі суадносінамі паказваюць два відавочныя тэрмагравіметрычныя этапы змены з павышэннем тэмпературы. Вымяранне вады, адсарбаванай полісахарыднай макрамалекулай, прыводзіць да невялікай фазы страты вагі пры 30–180 ° С да фактычнай цеплавой дэградацыі. Пасля адбываецца большая фаза страты вагі пры 300~450 °C, тут фаза тэрмічнай дэградацыі HPMC і HPS.

З крывых DTG на малюнку 3-4(b) відаць, што пікавыя тэмпературы тэрмічнай дэградацыі чыстага ГПС і чыстага ГПМЦ складаюць адпаведна 338 °C і 400 °C, а пікавая тэмпература тэрмічнага раскладання чыстага ГПМЦ роўная вышэй, чым у HPS, што паказвае на тое, што HPMC Лепшая тэрмальная стабільнасць, чым HPS. Калі ўтрыманне HPMC складала 30 % (7:3), з'явіўся адзіны пік пры 347 °C, што адпавядае характэрнаму піку HPS, але тэмпература была вышэй, чым пік тэрмічнай дэградацыі HPS; калі ўтрыманне HPMC было 70% (3:7), толькі характэрны пік HPMC з'явіўся пры 400 °C; калі ўтрыманне HPMC складала 50%, на крывой DTG з'явіліся два пікі тэрмічнай дэградацыі, 345 °C і 396 °C адпаведна. Пікі адпавядаюць характэрным пікам HPS і HPMC адпаведна, але пік тэрмічнай дэградацыі, які адпавядае HPS, меншы, і абодва пікі маюць пэўны зрух. Ві degree of compatibility. Пікавая тэмпература цеплавой дэградацыі кампазітнай мембраны была вышэй, чым у чыстага HPS, што сведчыць аб тым, што HPMC можа ў пэўнай ступені палепшыць цеплавую ўстойлівасць мембраны HPS.

3.3.5 Аналіз механічных уласцівасцей ядомай кампазітнай плёнкі

Уласцівасці пры расцяжэнні кампазітных плёнак HPMC/HPS з рознымі суадносінамі вымяраліся з дапамогай аналізатара механічных уласцівасцей пры 25 °C, адноснай вільготнасці 57% і 75%. На малюнку 3-5 паказаны модуль пругкасці (a), адноснае падаўжэнне пры разрыве (b) і трываласць на разрыў (c) кампазітных плёнак HPMC/HPS з рознымі суадносінамі пры рознай адноснай вільготнасці. З малюнка відаць, што калі адносная вільготнасць складае 57%, модуль пругкасці і трываласць на расцяжэнне чыстай HPS-плёнкі найбольшыя, а чыстага HPMC - найменшыя. З павелічэннем утрымання HPS модуль пругкасці і трываласць на разрыў кампазітных плёнак бесперапынна павялічваліся. Падаўжэнне пры разрыве чыстай мембраны HPMC значна большае, чым у чыстай HPS мембраны, і абедзве большыя, чым у кампазітнай мембраны.

Калі адносная вільготнасць была вышэй (75%) у параўнанні з адноснай вільготнасцю 57%, модуль пругкасці і трываласць на разрыў усіх узораў знізіліся, у той час як адноснае падаўжэнне пры разрыве значна павялічылася. Гэта галоўным чынам таму, што вада, як абагульнены пластыфікатар, можа разбавіць матрыцу HPMC і HPS, паменшыць сілу паміж палімернымі ланцугамі і палепшыць рухомасць палімерных сегментаў. Пры высокай адноснай вільготнасці модуль пругкасці і трываласць на расцяжэнне плёнак з чыстага НРМС былі вышэй, чым у плёнак з чыстага НРМС, але адноснае падаўжэнне пры разрыве было меншым, вынік, які цалкам адрозніваўся ад вынікаў пры нізкай вільготнасці. Варта адзначыць, што змяненне механічных уласцівасцяў кампазітных плёнак з суадносінамі кампанентаў пры высокай вільготнасці 75% цалкам процілеглае, чым пры нізкай вільготнасці ў параўнанні з выпадкам пры адноснай вільготнасці 57%. Ва ўмовах высокай вільготнасці вільготнасць плёнкі павышаецца, і вада не толькі аказвае пэўны пластыфікуе дзеянне на палімерную матрыцу, але і спрыяе перакрышталізацыі крухмалу. У параўнанні з HPMC, HPS мае больш моцную тэндэнцыю да перакрышталізацыі, таму ўплыў адноснай вільготнасці на HPS значна большы, чым у HPMC.

3.3.6 Аналіз кіслароднай пранікальнасці ядомых кампазітных плёнак

Ядомыя кампазітныя плёнкі выкарыстоўваецца ў якасці матэрыялу ўпакоўкі для харчавання для пашырэння тэрміну захоўвання ежы, а яе прадукцыйнасць кіслароднага бар'ера - адзін з важных паказчыкаў. Такім чынам, хуткасць перадачы кіслароду ядомых плёнак з рознымі суадносінамі HPMC/HPS вымяраліся пры тэмпературы 23 ° С, а вынікі паказаны на малюнку 3-6. З малюнка відаць, што пранікальнасць кіслароду чыстай мембраны HPS значна ніжэй, чым у чыстай мембраны HPMC, што сведчыць аб тым, што мембрана HPS мае лепшыя ўласцівасці кіслароду, чым мембрана HPMC. З-за нізкай глейкасці і існавання аморфных абласцей, HPMC лёгка ўтварыць у плёнцы адносна друзлую сеткаватую структуру нізкай шчыльнасці; У параўнанні з HPS, ён мае больш высокую тэндэнцыю да перакрышталізацыі, і лёгка сфармаваць шчыльную структуру ў плёнцы. Многія даследаванні паказалі, што крухмальныя плёнкі валодаюць добрымі ўласцівасцямі бар'ера для кіслароду ў параўнанні з іншымі палімерамі [139, 301, 335, 336].

Мал. 3-6 Кіслародапранікальнасць плёнак з сумесі HPS/HPMC

Даданне HPS можа значна знізіць кіслародную пранікальнасць мембран HPMC, а кіслародная пранікальнасць кампазітных мембран рэзка зніжаецца з павелічэннем утрымання HPS. Даданне непранікальнага для кіслароду HPS можа павялічыць звілістасць кіслароднага канала ў кампазітнай мембране, што, у сваю чаргу, прыводзіць да зніжэння хуткасці пранікнення кіслароду і, у канчатковым рахунку, да зніжэння пранікальнасці кіслароду. Падобныя вынікі былі атрыманы для іншых натыўных крухмалаў [139,301].

3.4 Рэзюмэ гэтай главы

У гэтай главе з выкарыстаннем HPMC і HPS у якасці асноўнай сыравіны і з даданнем поліэтыленгліколя ў якасці пластыфікатара ядомыя кампазітныя плёнкі HPMC/HPS з рознымі суадносінамі былі падрыхтаваны метадам ліцця. Уплыў уласцівых уласцівасцей кампанентаў і суадносіны складання на мікраскапічную марфалогію кампазітнай мембраны вывучалі шляхам сканавання электроннай мікраскапіі; Механічныя ўласцівасці кампазітнай мембраны вывучаліся механічным тэстэрам. Уплыў уласных уласцівасцей кампанентаў і каэфіцыента злучэння на кіслародныя бар'ерныя ўласцівасці і прапусканне святла кампазітнай плёнкі вывучалі з дапамогай тэстара прапускання кіслароду і спектрафатометра УФ-візіравання. Выкарыстоўваліся сканіруючая электронная мікраскапія, тэрмагравіметрычны аналіз і дынамічны тэрмічны аналіз. Механічны аналіз і іншыя аналітычныя метады выкарыстоўваліся для вывучэння сумяшчальнасці і падзелу фаз халодна-гарачай гелевай сістэмы. Асноўныя высновы наступныя:

1. У параўнанні з чыстым HPMC, чысты HPS лягчэй сфармаваць аднастайную і гладкую марфалогію мікраскапічнай паверхні. У асноўным гэта звязана з лепшай малекулярнай перабудовай макрамалекул крухмалу (малекул амілозы і малекул амілапектыну) у водным растворы крухмалу ў працэсе астуджэння.
2. Злучэнні з высокім утрыманнем ГПМЦ часцей утвараюць гамагенныя мембранныя структуры. Гэта ў асноўным заснавана на ўласцівасцях геля HPMC і HPS. Пры тэмпературы ўтварэння плёнкі HPMC і HPS дэманструюць адпаведна стан раствора з нізкай вязкасцю і стан геля з высокай вязкасцю. Высокавязкая дысперсная фаза диспергирована ў нізкавязкай бесперапыннай фазе. , лягчэй сфармаваць аднастайную сістэму.
3. Адносная вільготнасць аказвае значны ўплыў на механічныя ўласцівасці кампазітных плёнак HPMC/HPS, а ступень яго эфекту павялічваецца з павелічэннем утрымання HPS. Пры больш нізкай адноснай вільготнасці як модуль пругкасці, так і трываласць на расцяжэнне кампазітных плёнак павялічваліся з павелічэннем утрымання HPS, а адноснае падаўжэнне пры разрыве кампазітных плёнак было значна ніжэй, чым у плёнак з чыстых кампанентаў. З павелічэннем адноснай вільготнасці модуль пругкасці і трываласць на расцяжэнне кампазітнай плёнкі зніжаліся, а адноснае падаўжэнне пры разрыве значна павялічвалася, і ўзаемасувязь паміж механічнымі ўласцівасцямі кампазітнай плёнкі і суадносінамі кампазіцыі паказала цалкам супрацьлеглую карціну змяненняў пры розных адносная вільготнасць. Механічныя ўласцівасці кампазітных мембран з рознымі каэфіцыентамі злучэння дэманструюць перасячэнне пры розных умовах адноснай вільготнасці, што дае магчымасць аптымізаваць характарыстыкі прадукту ў адпаведнасці з рознымі патрабаваннямі прымянення.
4. Даданне HPS значна палепшыла ўласцівасці кіслароду кампазітнай мембраны. Кіслародная пранікальнасць кампазітнай мембраны рэзка зніжалася з павелічэннем утрымання ГПС.
5. У HPMC/HPS халоднай і гарачай гель -складанай сістэме існуе пэўная сумяшчальнасць паміж двума кампанентамі. Ніякага відавочнага двухфазнага інтэрфейсу не было выяўлена на SEM-выявах усіх кампазітных плёнак, большасць кампазітных плёнак мела толькі адну кропку шклянога пераходу ў выніках DMA, і толькі адзін пік тэрмічнай дэградацыі з'явіўся на крывых DTG большасці кампазітных матэрыялаў. фільмы. Гэта паказвае, што паміж HPMC і HPS існуе пэўная апісальнасць.

Вышэйпрыведзеныя эксперыментальныя вынікі паказваюць, што спалучэнне HPS і HPMC можа не толькі знізіць кошт вытворчасці харчовай плёнкі HPMC, але і палепшыць яе характарыстыкі. Механічныя ўласцівасці, кіслародныя бар'ерныя ўласцівасці і аптычныя ўласцівасці харчовай кампазітнай плёнкі могуць быць дасягнуты шляхам рэгулявання суадносін двух кампанентаў і адноснай вільготнасці знешняга асяроддзя.

Раздзел 4 Узаемасувязь паміж мікраморфалогіяй і механічнымі ўласцівасцямі складанай сістэмы HPMC/HPS

У параўнанні з больш высокай энтрапіяй змешвання падчас змешвання металічных сплаваў, энтрапія змешвання падчас змешвання палімераў звычайна вельмі малая, а цеплыня змешвання падчас змешвання звычайна дадатная, што прыводзіць да працэсаў злучэння палімераў. Змена свабоднай энергіі Гібса дадатная (���>), такім чынам, палімерныя склады маюць тэндэнцыю ўтвараць двухфазныя сістэмы з падзеленымі фазамі, і цалкам сумяшчальныя палімерныя склады сустракаюцца вельмі рэдка [242].

Сістэмы злучэнняў, якія змешваюцца, звычайна могуць дасягнуць змешвальнасці на малекулярным узроўні ў тэрмадынаміцы і ўтвараць аднастайныя злучэнні, таму большасць сістэм палімерных злучэнняў не змешваюцца. Аднак многія сістэмы палімерных злучэнняў могуць дасягнуць сумяшчальнага стану пры пэўных умовах і стаць сістэмамі злучэнняў з пэўнай сумяшчальнасцю [257].

Макраскапічныя ўласцівасці, такія як механічныя ўласцівасці палімерных кампазіцыйных сістэм, у значнай ступені залежаць ад узаемадзеяння і фазавай марфалогіі іх кампанентаў, асабліва ад сумяшчальнасці паміж кампанентамі і складу суцэльнай і дысперснай фаз [301]. Такім чынам, вельмі важна вывучыць мікраскапічную марфалогію і макраскапічныя ўласцівасці кампазітнай сістэмы і ўсталяваць ўзаемасувязь паміж імі, што мае вялікае значэнне для кантролю ўласцівасцей кампазітных матэрыялаў шляхам кантролю фазавай структуры і сумяшчальнасці кампазітнай сістэмы.

У працэсе вывучэння марфалогіі і фазавай дыяграмы складанай сістэмы вельмі важна выбраць адпаведныя сродкі для адрознення розных кампанентаў. Тым не менш, адрозненне паміж HPMC і HPS даволі складана, таму што абодва маюць добрую празрыстасць і аднолькавы каэфіцыент праламлення, таму цяжка адрозніць два кампаненты з дапамогай аптычнай мікраскапіі; акрамя таго, паколькі абодва з'яўляюцца арганічнымі матэрыяламі на аснове вугляроду, яны маюць аднолькавае паглынанне энергіі, таму для сканіруючай электроннай мікраскапіі таксама цяжка дакладна адрозніць пару кампанентаў. Фур'е пераўтварае інфрачырвоную спектраскапію можа адлюстроўваць змены марфалогіі і фазавай дыяграмы складанай сістэмы бялку-зоркі па суадносінах плошчы полісахарыднай паласы на 1180-953 см-1 і дыяпазону аміда ў 1750-1483 см-1 [52, 337], але гэты метад вельмі складаны і звычайна патрабуе інфрачырвоных метадаў пераўтварэння Фур'е сінхратроннага выпраменьвання для стварэння дастатковага кантрасту для гібрыдных сістэм HPMC/HPS. Існуюць таксама метады дасягнення такога падзелу кампанентаў, такія як трансмісійная электронная мікраскапія і рассейванне рэнтгенаўскіх прамянёў пад малым вуглом, але гэтыя метады звычайна складаныя [338]. У гэтым прадмеце выкарыстоўваецца просты метад аналізу праз аптычны мікраскоп з афарбоўваннем ёдам, і прынцып, паводле якога канцавая група спіральнай структуры амілозы можа ўступаць у рэакцыю з ёдам з адукацыяй комплексаў уключэнняў, выкарыстоўваецца для афарбоўвання сістэмы злучэння HPMC/HPS шляхам афарбоўвання ёдам, так што што кампаненты HPS адрозніваліся ад кампанентаў HPMC па розных колерах пад светлавым мікраскопам. Такім чынам, метад аналізу аптычнага мікраскопа з фарбаваннем ёдам з'яўляецца простым і эфектыўным метадам даследавання марфалогіі і фазавай дыяграмы складаных сістэм на аснове крухмалу.

У гэтым раздзеле мікраскапічная марфалогія, размеркаванне фаз, фазавы пераход і іншыя мікраструктуры сістэмы злучэння HPMC/HPS вывучаліся з дапамогай аналізу пад аптычным мікраскопам, які фарбаваў ёд; і механічныя ўласцівасці і іншыя макраскапічныя ўласцівасці; і з дапамогай карэляцыйнага аналізу мікраскапічнай марфалогіі і макраскапічных уласцівасцей розных канцэнтрацый раствораў і каэфіцыентаў злучэння была ўстаноўлена ўзаемасувязь паміж мікраструктурай і макраскапічнымі ўласцівасцямі сістэмы злучэння HPMC/HPS, каб кантраляваць HPMC/HPS. Забяспечце аснову уласцівасцей кампазітных матэрыялаў.

4.1 Матэрыялы і абсталяванне

4.1.1 Асноўныя эксперыментальныя матэрыялы

4.2 Эксперыментальны метад

4.2.1 Падрыхтоўка складанага раствора HPMC/HPS

Падрыхтуйце раствор HPMC і раствор HPS пры 3%, 5%, 7% і 9% канцэнтрацыі, гл. 2.2.1 для метаду падрыхтоўкі. Змяшайце рашэнне HPMC і рашэння HPS у адпаведнасці з 100: 0, 90:10, 80:20, 70:30, 60:40, 50:50, 45:55, 40:60, 30:70, 20:80, 0: 100 розных суадносін змешваюць са хуткасцю 250 л/мін пры 21 ° С на працягу 30 мін, а змешаныя растворы з рознымі канцэнтрацыямі і рознымі суадносінамі.

Глядзіце 3.2.1.

4.2.3 Падрыхтоўка кампазітных капсул HPMC/HPS

Звярніцеся да раствора, прыгатаванага метадам у 2.2.1, выкарыстоўвайце форму з нержавеючай сталі для апускання і высушыце яго пры 37 °C. Выцягніце высахлыя капсулы, адрэжце лішкі і злучыце іх разам, каб сфармаваць пару.

4.2.4.1 Прынцыпы аналізу аптычнай мікраскапіі

Аптычны мікраскоп выкарыстоўвае аптычны прынцып павелічэння візуалізацыі выпуклай лінзай і выкарыстоўвае два збліжаныя лінзы, каб пашырыць кут адкрыцця бліжэйшых малюсенькіх рэчываў да вачэй і павялічыць памер малюсенькіх рэчываў, якія нельга заўважыць чалавечым вокам чалавечага вока пакуль чалавечае вока не зможа распазнаць памер рэчываў.

4.2.4.2 Метад выпрабаванняў

Растворы злучэння HPMC/HPS з рознымі канцэнтрацыямі і суадносінамі злучэння вымалі пры 21 °C, наносілі на прадметнае шкло, налівалі ў тонкі пласт і сушылі пры той жа тэмпературы. Плёнкі афарбоўвалі 1% растворам ёду (1 г ёду і 10 г ёдыду калія змяшчалі ў мерную колбу на 100 мл і растваралі ў этаноле), змяшчалі ў поле светлавога мікраскопа для назірання і фатаграфавалі.

4.2.5 Святло Перадача кампазітнай плёнкі HPMC/HPS

Тое ж, што 3.2.3.1.

4.2.5.1 Метад выпрабаванняў

4.2.6 Кампазітныя плёнкі HPMC/HPS на расцяжэнне

4.2.6.1 Прынцып аналізу трываласці на расцяжэнне

Тое ж, што 3.2.3.1.

4.2.6.1 Метад выпрабаванняў

Узоры былі выпрабаваны пасля раўнавагі пры 73% вільготнасці на працягу 48 гадзін. Гл. 3.2.3.2 для метаду тэсту.

4.3 Вынікі і абмеркаванне

4.3.1 Назіранне на празрыстасць прадукту

На малюнку 4-1 паказаны ядомыя плёнкі і капсулы, прыгатаваныя шляхам змешвання HPMC і HPS у суадносінах 70:30. Як відаць з малюнка, прадукты маюць добрую празрыстасць, што паказвае на тое, што HPMC і HPS маюць аднолькавыя паказчыкі праламлення, і пасля іх злучэння можна атрымаць аднастайнае злучэнне.

4.3.2 Выявы комплексаў HPMC/HPS з дапамогай аптычнага мікраскопа да і пасля афарбоўвання

На малюнку 4-2 паказана тыповая марфалогія да і пасля афарбоўвання комплексаў HPMC/HPS з рознымі каэфіцыентамі злучэння, назіраная пад аптычным мікраскопам. Як відаць з малюнка, цяжка адрозніць фазу HPMC і фазу HPS на нязграбнай лічбе; афарбаваныя чыстыя HPMC і чыстыя HPS дэманструюць свае унікальныя колеры, таму што ў выніку рэакцыі HPS і ёду праз афарбоўванне ёдам колер становіцца цямнейшым. Такім чынам, дзве фазы ў сістэме злучэння HPMC/HPS адрозніваюцца проста і выразна, што дадаткова даказвае, што HPMC і HPS не змешваюцца і не могуць утвараць аднастайнае злучэнне. Як відаць з малюнка, па меры павелічэння ўтрымання HPS плошча цёмнай вобласці (фаза HPS) на малюнку працягвае павялічвацца, як і чакалася, пацвярджаючы, што падчас гэтага працэсу адбываецца двухфазная перабудова. Калі ўтрыманне ГПМЦ перавышае 40%, ГПМЦ уяўляе сабой стан бесперапыннай фазы, а ГПС дыспергуецца ў бесперапыннай фазе ГПМЦ як дысперсная фаза. Наадварот, калі ўтрыманне ГПМЦ ніжэй за 40%, ГПМ знаходзіцца ў стане бесперапыннай фазы, а ГПМЦ диспергируется ў бесперапыннай фазе ГПС як дысперсная фаза. Такім чынам, у 5% растворы злучэння HPMC/HPS з павелічэннем утрымання HPS адбывалася адваротнае, калі суадносіны злучэння складалі HPMC/HPS 40:60. Бесперапынная фаза змяняецца ад пачатковай фазы HPMC да больш позняй фазы HPS. Назіраючы за формай фазы, можна заўважыць, што фаза HPMC у матрыцы HPS з'яўляецца сферычнай пасля дысперсіі, у той час як дысперсная форма фазы HPS у матрыцы HPMC больш нерэгулярная.

Больш за тое, вылічыўшы стаўленне плошчы светлаафарбаванай вобласці (HPMC) да цёмна-афарбаванай вобласці (HPS) у комплексе HPMC/HPS пасля афарбоўвання (без уліку сітуацыі ў мезафазе), было ўстаноўлена, што плошча HPMC (светлы колер)/HPS (цёмны колер) на малюнку Суадносіны заўсёды больш, чым фактычныя суадносіны злучэння HPMC/HPS. Напрыклад, на дыяграме афарбоўвання злучэння HPMC/HPS з суадносінамі злучэння 50:50 плошча HPS у міжфазнай вобласці не разлічваецца, а суадносіны светлай/цёмнай вобласці складае 71/29. Гэты вынік пацвярджае наяўнасць вялікай колькасці мезофаз у кампазітнай сістэме HPMC/HPS.

Добра вядома, што цалкам сумяшчальныя сістэмы злучэння палімераў даволі рэдкія, таму што падчас працэсу злучэння палімераў цеплыня злучэння звычайна дадатная, а энтрапія злучэння звычайна мала змяняецца, што прыводзіць да таго, што свабодная энергія падчас злучэння змяняецца да станоўчага значэння. Аднак у складанай сістэме HPMC/HPS, HPMC і HPS па -ранейшаму абяцаюць паказаць большую ступень сумяшчальнасці, таму што HPMC і HPS з'яўляюцца гідрафільнымі полісахарыдамі, маюць аднолькавы структурнае адзінка - глюкоза і праходзіць тую ж функцыянальную групу, з якой змяняецца з імі мадыфікуецца змененая група. гідраксіпрапіл. Феномен некалькіх мезофаз у сістэме злучэння HPMC/HPS таксама паказвае, што HPMC і HPS у злучэнні маюць пэўную ступень сумяшчальнасці, і падобная з'ява адбываецца ў сістэме сумесі крухмалу-полівінілавага спірту з дададзеным пластыфікатарам. З'явілася таксама [339].

4.3.3 Сувязь паміж мікраскапічнай марфалогіяй і макраскапічнымі ўласцівасцямі сістэмы злучэнняў

Дэталёва вывучана ўзаемасувязь паміж марфалогіяй, з'явай падзелу фаз, празрыстасцю і механічнымі ўласцівасцямі кампазіцыйнай сістэмы HPMC/HPS. На малюнку 4-3 паказаны ўплыў утрымання HPS на макраскапічныя ўласцівасці, такія як празрыстасць і модуль расцяжэння сістэмы злучэння HPMC/HPS. З малюнка відаць, што празрыстасць чыстага HPMC вышэй, чым у чыстага HPS, галоўным чынам таму, што перакрышталізацыя крухмалу зніжае празрыстасць HPS, а гідраксіпрапілавая мадыфікацыя крухмалу таксама з'яўляецца важнай прычынай зніжэння празрыстасці празрыстасці ГЭС [340, 341]. З малюнка можна знайсці, што перадача складанай сістэмы HPMC/HPS будзе мець мінімальнае значэнне з розніцай утрымання HPS. Перадача складанай сістэмы ў дыяпазоне ўтрымання HPS ніжэй за 70%, павялічваецца зit памяншаецца з павелічэннем утрымання ГПС; Калі ўтрыманне HPS перавышае 70%, ён павялічваецца з павелічэннем зместу HPS. Гэта з'ява азначае, што сістэма злучэння HPMC/HPS не змешваецца, таму што з'ява падзелу фаз у сістэме прыводзіць да зніжэння прапускання святла. Наадварот, модуль Юнга складанай сістэмы таксама апынуўся мінімальнай кропкай з рознымі прапорцыямі, і модуль Юнга працягваў змяншацца з павелічэннем утрымання HPS і дасягнуў самай нізкай кропкі, калі ўтрыманне HPS складала 60%. Модуль працягваў павялічвацца, і модуль нязначна павялічыўся. Модуль Юнга сістэмы злучэнняў HPMC/HPS паказаў мінімальнае значэнне, якое таксама сведчыць аб тым, што сістэма злучэнняў не змешваецца. Самая нізкая кропка прапускання святла складанай сістэмы HPMC/HPS адпавядае кропцы фазавага пераходу бесперапыннай фазы HPMC да дысперснай фазы і самай нізкай кропкі значэння модуля Young на малюнку 4-2.

4.3.4 Уплыў канцэнтрацыі раствора на мікраскапічную марфалогію сістэмы злучэнняў

На малюнку 4-4 паказаны ўплыў канцэнтрацыі раствора на марфалогію і фазавы пераход сістэмы злучэння HPMC/HPS. Як відаць з малюнка, нізкая канцэнтрацыя складанай сістэмы 3% HPMC/HPS у злучэнні суадносіны HPMC/HPS складае 40:60, з'яўленне сумеснай канструкцыі; У той час як у высокай канцэнтрацыі 7% раствора, гэтая сумесная канструкцыя назіраецца на малюнку з складаным суадносінамі 50:50. Гэты вынік паказвае, што кропка фазавага пераходу сістэмы злучэння HPMC/HPS мае пэўную залежнасць ад канцэнтрацыі, і стаўленне фазавага пераходу злучэння HPMC/HPS павялічваецца з павелічэннем канцэнтрацыі раствора злучэння, і HPS імкнецца ўтварыць бесперапынную фазу . . Акрамя таго, дамены HPS, рассеяныя ў бесперапыннай фазе HPMC, паказалі падобныя формы і марфалогіі са зменай канцэнтрацыі; У той час як HPMC рассеяныя фазы, рассеяныя ў бесперапыннай фазе HPS, паказалі розныя формы і марфалогіі ў розных канцэнтрацыях. А з павелічэннем канцэнтрацыі раствора, плошча дысперсіі HPMC стала ўсё больш і больш нерэгулярнай. Асноўная прычына гэтай з'явы ў тым, што глейкасць раствора HPS значна вышэй, чым глейкасць раствора HPMC пры пакаёвай тэмпературы, і тэндэнцыя фазы HPMC да фарміравання акуратнага сферычнага стану падаўляецца з-за павярхоўнага нацяжэння.

4.3.5 Уплыў канцэнтрацыі раствора на механічныя ўласцівасці складанай сістэмы

У адпаведнасці з марфалогіяй на малюнку 4-4, на малюнку 4-5 паказаны ўласцівасці расцяжэння кампазітных плёнак, утвораных пры розных канцэнтрацыях раствораў. З малюнка відаць, што модуль Юнга і адноснае падаўжэнне пры разрыве кампазітнай сістэмы HPMC/HPS маюць тэндэнцыю да зніжэння з павелічэннем канцэнтрацыі раствора, што адпавядае паступоваму пераходу HPMC з бесперапыннай фазы ў дысперсную фазу на малюнку 4. -4. Мікраскапічная марфалогія адпавядае. Паколькі модуль Юнга гомапалімера ГПМЦ вышэйшы, чым модуль Юнга кампазітнай сістэмы ГПМЦ/ГПС, мяркуецца, што модуль Юнга кампазітнай сістэмы ГПМЦ/ГПМС будзе паляпшацца, калі ГПМЦ з'яўляецца бесперапыннай фазай.

4.4 Кароткая інфармацыя аб гэтым раздзеле

У гэтай главе былі прыгатаваны растворы злучэнняў HPMC/HPS і ядомыя кампазітныя плёнкі з рознымі канцэнтрацыямі і суадносінамі злучэнняў, а мікраскапічная марфалогія і фазавы пераход сістэмы злучэнняў HPMC/HPS назіраліся з дапамогай аналізу афарбоўвання ёдам пад аптычным мікраскопам для адрознення крухмальных фаз. Каэфіцыент прапускання святла і механічныя ўласцівасці ядомай кампазітнай плёнкі HPMC/HPS былі вывучаны з дапамогай спектрафатометра УФ-візу і тэстара механічных уласцівасцей, а таксама вывучаны ўплыў розных канцэнтрацый і каэфіцыентаў злучэння на аптычныя ўласцівасці і механічныя ўласцівасці сістэмы злучэння. 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. Асноўныя высновы наступныя:

1. Метад аналізу пад аптычным мікраскопам для адрознення фаз крухмалу шляхам афарбоўвання ёдам з'яўляецца найбольш простым, прамым і эфектыўным метадам вывучэння марфалогіі і фазавых пераходаў сістэм злучэнняў на аснове крухмалу. Пры афарбоўванні ёдам фаза крухмалу выглядае ўсё цямней і цямней пры светлавой мікраскапіі, у той час як HPMC не афарбоўваецца і таму выглядае святлей.
2. Сістэма злучэння HPMC/HPS не змешваецца, і ў сістэме злучэння існуе кропка фазавага пераходу, і гэтая кропка фазавага пераходу мае пэўную залежнасць ад суадносін злучэння і залежнасць ад канцэнтрацыі раствора.
3. Сістэма злучэння HPMC/HPS мае добрую сумяшчальнасць, і ў сістэме злучэння прысутнічае вялікая колькасць мезафаз. У прамежкавай фазе суцэльная фаза диспергирована ў дысперснай фазе ў стане часціц.
4. Дысперсная фаза HPS у матрыцы HPMC паказала падобную сферычную форму пры розных канцэнтрацыях; HPMC паказаў нерэгулярную марфалогію ў матрыцы HPS, і нерэгулярнасць марфалогіі павялічвалася з павелічэннем канцэнтрацыі.
5. Устаноўлена ўзаемасувязь паміж мікраструктурай, фазавым пераходам, празрыстасцю і механічнымі ўласцівасцямі кампазіцыйнай сістэмы HPMC/HPS. а. Самая нізкая кропка празрыстасці кампазіцыйнай сістэмы ўзгадняецца з кропкай фазавага пераходу ГПМЦ з суцэльнай фазы ў дысперсную і мінімальнай кропкай зніжэння модуля пругкасці пры расцяжэнні. б. Модуль Юнга і адноснае падаўжэнне пры разрыве памяншаюцца з павелічэннем канцэнтрацыі раствора, што прычынна звязана з марфалагічным змяненнем ГПМЦ з суцэльнай фазы ў дысперсную фазу ў сістэме злучэнняў.

Такім чынам, макраскапічныя ўласцівасці кампазітнай сістэмы HPMC/HPS цесна звязаны з яе мікраскапічнай марфалагічнай структурай, фазавым пераходам, падзелам фаз і іншымі з'явамі, і ўласцівасці кампазітаў можна рэгуляваць, кантралюючы фазавую структуру і сумяшчальнасць кампазіта з сістэма.

Глава 5 Уплыў ступені гідраксіпрапілавага замяшчэння HPS на рэалагічныя ўласцівасці сістэмы злучэння HPMC/HPS

Агульнавядома, што невялікія змены ў хімічнай структуры крухмалу могуць прывесці да рэзкіх змяненняў у яго рэалагічных уласцівасцях. Такім чынам, хімічная мадыфікацыя дае магчымасць палепшыць і кантраляваць рэалагічныя ўласцівасці прадуктаў на аснове крухмалу [342]. У сваю чаргу, засваенне ўплыву хімічнай структуры крухмалу на яго реологические ўласцівасці можа лепш зразумець структурныя ўласцівасці прадуктаў на аснове крухмалу, і забяспечыць аснову для распрацоўкі мадыфікаванага крухмалу з палепшанымі функцыянальнымі ўласцівасцямі крухмалу [235]. Гідраксіпрапілкрахмал - прафесійны мадыфікаваны крухмал, які шырока выкарыстоўваецца ў харчовай і медыцынскай галінах. Звычайна ён рыхтуецца рэакцыяй эфірнага роднага крухмалу з аксіду прапілену ў шчолачных умовах. Гидроксипропил - гэта гідрафільная група. Увядзенне гэтых груп у малекулярную ланцужок крухмалу можа парушыць або аслабіць нутрамалекулярныя вадародныя сувязі, якія падтрымліваюць структуру гранул крухмалу. Такім чынам, фізіка -хімічныя ўласцівасці гідраксіпрапілавага крухмалу звязаны са ступенню замены гідраксіпрапілавых груп на яго малекулярную ланцужок [233, 235, 343, 344].

Шматлікія даследаванні даследавалі ўплыў ступені гідраксіпрапіла на фізіка -хімічныя ўласцівасці гідраксіпрапілавага крухмалу. Хан і інш. вывучаў уплыў гідраксіпрапіл-васковага крухмалу і гідраксіпрапіл-кукурузнага крухмалу на структуру і характарыстыкі рэтраградацыі карэйскіх клейкіх рысавых аладак. Даследаванне паказала, што гидроксипропилирование можа знізіць тэмпературу жэлатынізацыі крухмалу і палепшыць ёмістасць утрымання вады крухмалу. Прадукцыйнасць і значна інгібіруе феномен старэння крухмалу ў карэйскіх клеткавых піражках [345]. Kaur et al. вывучаў уплыў гідраксіпрапілавага замяшчэння на фізіка-хімічныя ўласцівасці розных гатункаў бульбянога крухмалу і выявіў, што ступень гидроксипропильного замяшчэння бульбянога крухмалу адрознівалася ў розных гатункаў, а яго ўплыў на ўласцівасці крухмалу з вялікім памерам часціц больш значны; Рэакцыя гидроксипропиляции выклікае мноства фрагментаў і пазы на паверхні гранул крухмалу; замена гидроксипропила можа значна палепшыць ўласцівасці набракання, растваральнасць у вадзе і растваральнасць крухмалу ў диметилсульфоксиде, а таксама палепшыць крухмал празрыстасць пасты [346]. LAWAL і інш. Вывучыў уплыў гідраксіпрапілавай замены на ўласцівасці салодкага бульбянога крухмалу. Даследаванне паказала, што пасля мадыфікацыі гідраксіпрапіла здольнасць да свабоднага набракання і растваральнасць крухмалу ў вадзе палепшыліся; тармозіцца рэкрышталізацыя і рэтраградацыя натыўнага крухмалу; Пераважнасць паляпшаецца [347]. Schmitz et al. падрыхтаваў крухмал гідраксіпрапілтапіёкі і выявіў, што ён мае больш высокую здольнасць да набракання і глейкасць, больш нізкую хуткасць старэння і больш высокую стабільнасць пры замарожванні-адтаванні [344].

Аднак існуе некалькі даследаванняў па рэалагічных уласцівасцях гідраксіпрапілавага крухмалу, а пра ўплыў гідраксіпрапілавай мадыфікацыі на рэалагічныя ўласцівасці і гелевыя ўласцівасці складаных сістэм на аснове крухмалу рэдка паведамлялася. Чун і інш. Вывучалася рэалогія нізкага канцэнтрацыі (5%) гідраксіпрапілавага крухмальнага раствора. Вынікі паказалі, што ўплыў гідраксіпрапілавай мадыфікацыі на стацыянарную і дынамічную вязкапругкасць раствора крухмалу быў звязаны са ступенню замяшчэння, і невялікая колькасць замяшчэння гідраксіпрапілпрапіла можа значна змяніць рэалагічныя ўласцівасці раствораў крухмалу; Каэфіцыент глейкасці раствораў крухмалу памяншаецца з павелічэннем ступені падстаноўкі, а тэмпературная залежнасць ад яго рэалагічных уласцівасцей павялічваецца з павелічэннем ступені гідраксіпрапілавай падставы. Колькасць памяншаецца з павелічэннем ступені замены [342]. Лі і інш. Вывучыў уплыў гідраксіпрапілавай замены на фізічныя ўласцівасці і рэалагічныя ўласцівасці крухмалу салодкай бульбы, а вынікі паказалі, што здольнасць да ацёку і растваральнасць крухмалу вады павялічваюцца з павелічэннем ступені гідраксіпрапілавай замены; Значэнне энтальпіі памяншаецца з павелічэннем ступені гідраксіпрапілу; Каэфіцыент глейкасці, складаная глейкасць, напружанне ўраджаю, складаная глейкасць і дынамічны модуль раствора крухмалу памяншаюцца з павелічэннем ступені гідраксіпрапілавай падставы, індэксам вадкасці і фактарам страт, якія павялічваюцца са ступенню замянілага гідраксіпрапіла; Трываласць геля крухмальнага клею памяншаецца, стабільнасць замарожвання-адтавання павялічваецца, а сінерэз эфект памяншаецца [235].

У гэтай главе вывучаўся ўплыў ступені гідраксіпрапілавага замяшчэння HPS на рэалагічныя ўласцівасці і ўласцівасці геля сістэмы халоднага і гарачага геля HPMC/HPS. Сітуацыя пераходу мае вялікае значэнне для паглыбленага разумення ўзаемасувязі паміж фарміраваннем структуры і реологическими ўласцівасцямі. Акрамя таго, быў папярэдне абмеркаваны механізм гелеўтварэння сістэмы злучэнняў HPMC/HPS з адваротным астуджэннем, каб даць некаторыя тэарэтычныя рэкамендацыі для іншых падобных гелевых сістэм з адваротным нагрэвам і астуджэннем.

5.1 Матэрыялы і абсталяванне

5.1.1 Асноўныя эксперыментальныя матэрыялы

5.1.2 Асноўныя прыборы і абсталяванне

5.2 Эксперыментальны метад

5.2.1 Падрыхтоўка раствораў злучэнняў

Пры падрыхтоўцы былі падрыхтаваны складаныя растворы 15% HPMC/HPS з рознымі суадносінамі складаных (100/0, 50/50, 0/100) і HPS з рознымі граніцамі замены гідраксіпрапілу (G80, A939, A1081). Метады падрыхтоўкі A1081, A939, HPMC і іх складаныя рашэнні прыведзены ў 2.2.1. G80 і яго складаныя растворы з HPMC жэлатынізаваны, памешваючы пры ўмовах 1500psi, а 110 ° С у аўтаклаве, таму што родны крухмал G80 высокі амілоза (80%), а тэмпература жэлацінізацыі вышэй за 100 ° С, што не можа быць, што не можа быць, што не можа быць, што не можа быць, што не можа быць, што не можа быць, што не можа быць дасягнуты арыгінальным метадам жэлатынізацыі вады [348].

5.2.2 Рэалагічныя ўласцівасці складаных раствораў HPMC/HPS з рознай ступен

5.2.2.1 Прынцып рэалагічнага аналізу

Тое ж, што і 2.2.2.1

5.2.2.2 Метад выпрабавання ў рэжыме патоку

Быў выкарыстаны паралельны заціск пласціны дыяметрам 60 мм, і інтэрвал пласціны быў усталяваны на 1 мм.

1. There is a pre-shear flow test method and a three-stage thixotropy. Тое самае, што 2.2.2.2.
2. Метад тэсту патоку без папярэдняга перарэгу і тыксатропнай кольцы тыксатропіі. Тэмпература выпрабавання 25 °C, a. Стрыжка пры павелічэнні хуткасці, дыяпазон хуткасці зруху 0-1000 S-1, час стрыжкі 1 мін; б. Пастаяннае стрыжка, хуткасць стрыжкі 1000 S-1, час стрыжкі 1 мін; в. Зніжаная хуткасць стрыжкі, дыяпазон хуткасці зруху складае 1000-0S-1, а час стрыжкі-1 мін.

5.2.2.3 Метад выпрабавання рэжыму ваганняў

Быў выкарыстаны паралельны прыбор з дыяметрам 60 мм, і інтэрвал пласціны быў усталяваны на 1 мм.

1. Дэфармацыя зменнай разгорткі. Тэставая тэмпература 25 ° С, частата 1 Гц, дэфармацыя 0,01-100 %.
2. Temperature scan. Частата 1 Гц, дэфармацыя 0,1 %, а. Працэс нагрэву, тэмпература 5-85 ° С, хуткасць нагрэву 2 ° С/мін; б. Працэс астуджэння, тэмпература 85-5 ° С, хуткасць астуджэння 2 ° С/мін. Вакол ўзору выкарыстоўваецца сіліконавая ўшчыльненне, каб пазбегнуць страты вільгаці падчас выпрабаванняў.
3. Частата падмятання. Варыяцыя 0,1 %, частата 1-100 рад/с. Тэсты праводзіліся пры 5 ° С і 85 ° С адпаведна і ўраўнаважваюць пры тэмпературы выпрабаванняў за 5 мін перад тэставаннем.

Сувязь паміж модулем захоўвання G′ і модулем страт G″ палімернага раствора і вуглавой частатой ω падпарадкоўваецца ступенчатаму закону:

дзе n′ і n″ - нахілы лагарыняў G′-log ω і лагарыняў G″-log ω адпаведна;

G0′ і G0″ з’яўляюцца перасячэннямі log G′-log ω і log G″-log ω адпаведна.

5.2.3 Аптычны мікраскоп

5.2.3.1 Прынцып інструмента

Тое ж, што 4.2.3.1

5.2.3.2 Тэставы метад

3% 5:5 раствор злучэння HPMC/HPS вынялі пры розных тэмпературах 25 °C, 45 °C і 85 °C, апусцілі на прадметнае шкло, якое захоўвалася пры такой жа тэмпературы, і адлілі ў тонкую плёнку. пласт раствора і высушаны пры той жа тэмпературы. Фільмы былі афарбаваны 1% растворам ёду, размешчанага ў поле светлавога мікраскопа для назірання і сфатаграфавання.

5.3 Вынікі і абмеркаванне

5.3.1 Аналіз вязкасці і плыні

5.3.1.1 Метад выпрабаванняў патокам без папярэдняга зруху і тыксатропнай кальцавой тыксатропіі

Выкарыстоўваючы метад выпрабаванняў патоку без папярэдняга зруху і тыксатропны метад тыксатропнага кольца, была вывучана глейкасць раствора злучэння HPMC/HPS з рознай ступенню гідраксіпрапілавага замяшчэння HPS. Вынікі паказаны на малюнку 5-1. На малюнку відаць, што глейкасць усіх узораў мае тэндэнцыю да зніжэння з павелічэннем хуткасці зруху пад дзеяннем сілы зруху, дэманструючы пэўную ступень з'явы разрэджвання зруху. Большасць палімерных раствораў або расплаваў з высокай канцэнтрацыяй падвяргаюцца моцнаму разблытанню і малекулярнай перабудове пры зруху, дэманструючы такім чынам псеўдапластычныя паводзіны вадкасці [305, 349, 350]. Аднак ступень зрэзу зрэзу HPMC/HPS складаных раствораў HPS з рознай гравюр -падстаноўкай гідраксіпрапілу адрозніваецца.

Мал. 5-1 Глейкасць у залежнасці ад хуткасці зруху раствора HPS/HPMC з рознай ступенню гідрапрапільнага замяшчэння HPS (без папярэдняга зруху суцэльны і пусты сімвалы ўяўляюць працэсы павышэння і памяншэння хуткасці адпаведна)

З малюнка відаць, што ступень глейкасці і зрэзу чыстага ўзору HPS вышэй, чым у складанай узоры HPMC/HPS, у той час як ступень абрэзкі раствора HPMC самая нізкая, галоўным чынам таму, што глейкасць HPS HPS HPS, галоўная таму, што глейкасць HPS HPS, пры нізкай тэмпературы значна вышэй, чым у HPMC. Акрамя таго, для складанага раствора HPMC/HPS з аднолькавым злучэннем суадносіны глейкасці ўзрастаюць пры ступені падстаноўкі гідраксіпрапілу HPS. Гэта можа быць таму, што даданне гідраксіпрапільных груп у малекулах крухмалу парушае межмолекулярныя вадародныя сувязі і, такім чынам, прыводзіць да распаду гранул крухмалу. Гідраксіпрапіляцыя значна знізіла феномен зрэзу крухмалу, а найбольш відавочны феномен зрэзу на роднага крухмалу. З бесперапынным павелічэннем ступені гідраксіпрапілавага замяшчэння ступень разрэджвання зруху HPS паступова зніжаецца.

Усе ўзоры маюць тыксатропныя кольцы на крывой хуткасці зрушэння зруху зруху, што сведчыць аб тым, што ўсе ўзоры маюць пэўную ступень тыксатропіі. Тыксатропная сіла прадстаўлена памерам з вобласці тыхатропнага кольца. Чым больш тыксатропны ўзор [351]. Індэкс патоку N і каэфіцыент глейкасці k раствора пробы можна вылічыць па законе аб магутнасці Ostwald-de Waele (гл. Ураўненне (2-1)).

Табліца 5-1 Індэкс паводзін цякучасці (n) і індэкс кансістэнцыі вадкасці (K) падчас працэсу павышэння хуткасці і памяншэння хуткасці і плошчы пятлі тыксатрапіі раствора HPS/HPMC з рознай ступенню гідрапрапільнага замяшчэння HPS пры 25 °C

У табліцы 5-1 паказаны індэкс цякучасці n, каэфіцыент глейкасці K і тыксатропная плошча кальца раствораў злучэння HPMC/HPS з рознай ступенню гідраксіпрапілавага замяшчэння HPS у працэсе павышэння і памяншэння зруху. З табліцы відаць, што індэкс цякучасці n для ўсіх узораў меншы за 1, што сведчыць аб тым, што ўсе растворы ўзораў з'яўляюцца псеўдапластычнымі вадкасцямі. Для складанай сістэмы HPMC/HPS з той жа ступені гідраксіпрапілавай ступені HPS індэкс патоку N павялічваецца з павелічэннем утрымання HPMC, што сведчыць аб тым, што даданне HPMC робіць складанае рашэнне праяўляць больш моцныя характарыстыкі вадкасці ньютонаў. Аднак з павелічэннем утрымання HPMC каэфіцыент глейкасці k пастаянна памяншаецца, што сведчыць аб тым, што даданне HPMC зніжае глейкасць складанага раствора, паколькі каэфіцыент глейкасці K было прапарцыйным глейкасці. Значэнне N і значэнне k чыстага HPS з рознай ступенню падстаноўкі гидроксипропила на стадыі павышэння зруху зніжаецца з павелічэннем ступені гідраксіпрапілавай падставы, што сведчыць аб тым, што мадыфікацыя гидроксипропилирования можа палепшыць псеўдапластычнасць крухмалу і паменшыць глейкасць рашэнняў балотнага крухмалу. Наадварот, значэнне N павялічваецца з павелічэннем ступені замены ў стадыі зніжэння зруху, што сведчыць аб тым, што гідраксіпрапіляцыя паляпшае паводзіны раствора ў Ньютонаў пасля хуткаснага стрыжкі. На значэнне N і значэнне k у сістэме злучэння HPMC/HPS паўплывалі як HPS Hydroxypropilation, так і HPMC, якія былі вынікам іх сумеснага дзеяння. Compared with the increasing shearing stage, the n values ​​of all samples in the decreasing shearing stage became larger, while the K values ​​became smaller, indicating that the viscosity of the compound solution was reduced after high-speed shearing, and the Паводзіны складанага раствора Ньютонаў было ўзмоцнена. .

Плошча тыксатропнага кольцы памяншалася з павелічэннем утрымання ГПМЦ, што паказвае на тое, што даданне ГПМЦ зніжае тыксатрапію раствора злучэння і паляпшае яго стабільнасць. Для раствора злучэння HPMC/HPS з такім жа каэфіцыентам злучэння плошча тыксатропнага кольцы памяншаецца з павелічэннем ступені гідраксіпрапілавага замяшчэння HPS, што паказвае на тое, што гідраксіпрапіляванне паляпшае стабільнасць HPS.

5.3.1.2 Метад стрыжкі з папярэдняй рэзаннем і трохступенным тыхатропным метадам

The shear method with pre-shear was used to study the change of viscosity of HPMC/HPS compound solution with different degrees of hydroxypropyl substitution HPS with shear rate. Вынікі паказаны на малюнку 5-2. З малюнка відаць, што раствор HPMC практычна не паказвае прарэджвання зруху, у той час як у іншых узорах выяўляецца станчэнне зруху. Гэта адпавядае вынікам, атрыманым метадам стрыжкі без папярэдняга злучэння. З малюнка таксама відаць, што пры нізкіх хуткасцях зруху высока гідраксіпрапілавы ўзор выяўляе вобласць плато.

Мал. 5-2 глейкасці і хуткасць зруху раствора HPS/HPMC з рознай ступенню гідрапрапілавай ступені HPS (з папярэдняй стрыжнем)

Грузнасць з нулявым зрухам (H0), індэкс патоку (N) і каэфіцыент глейкасці (k), атрыманы пры дапамозе ўстаноўкі, прыведзены ў табліцы 5-2. З табліцы мы бачым, што для чыстых узораў HPS значэнні n, атрыманыя абодвума метадамі, павялічваюцца са ступенню замяшчэння, што паказвае на тое, што паводзіны крухмальнага раствора, падобнага на цвёрдае рэчыва, памяншаецца па меры павелічэння ступені замяшчэння. З павелічэннем утрымання ГПМЦ усе значэнні n паказалі тэндэнцыю да зніжэння, што паказвае на тое, што ГПМЦ зніжае цвёрдападобныя паводзіны раствора. Гэта паказвае, што якасныя вынікі аналізу двух метадаў адпавядаюць.

Параўноўваючы дадзеныя, атрыманыя для аднаго і таго ж узору пры розных метадах выпрабаванняў, выяўляецца, што значэнне n, атрыманае пасля папярэдняга зруху, заўсёды большае, чым атрыманае метадам без папярэдняга зруху, што сведчыць аб тым, што кампазітная сістэма, атрыманая папярэднім зрухам -Метад разбору-гэта цвёрдападобнае паводзіны ніжэй, чым вымяраецца метадам без папярэдняга злучэння. Гэта таму, што канчатковы вынік, атрыманы ў выпрабаванні без папярэдняга зруху, на самай справе з'яўляецца вынікам сумеснага дзеяння хуткасці зруху і часу зруху, у той час як метад выпрабавання з папярэднім зрухам спачатку ліквідуе тыксатропны эфект за кошт высокага зруху на працягу пэўнага перыяду час. Такім чынам, гэты метад можа больш дакладна вызначыць з'яву зрэзу зрэзу і характарыстыкі патоку складанай сістэмы.

З табліцы мы таксама бачым, што для таго ж суадносін складанасці (5: 5) значэнне N складанай сістэмы набліжаецца да 1, а папярэдне сфарбаваны N павялічваецца са ступенню гідраксіпрапілавай замены. бесперапынная фаза ў сістэме злучэнняў, і ГПМЦ аказвае больш моцнае ўздзеянне на ўзоры крухмалу з нізкай ступенню гідраксіпрапілавага замяшчэння, што ўзгадняецца з вынікам таго, што значэнне n павялічваецца з павелічэннем ступені замяшчэння без папярэдняга зруху, наадварот. Значэнні K сістэм злучэнняў з рознай ступенню замяшчэння ў двух метадах падобныя, і асабліва відавочнай тэндэнцыі няма, у той час як глейкасць пры нулявым зруху дэманструе выразную тэндэнцыю да зніжэння, таму што глейкасць пры нулявым зруху не залежыць ад зруху стаўка. Унутраная глейкасць можа дакладна адлюстраваць уласцівасці самога рэчыва.

Мал. 5-3 Тры інтэрвалу тыксатропіі раствора HPS/HPMC з рознай ступенню гідрапрапілавай ступені HPS HPS

Трохстадыйным тыксатропным метадам вывучаны ўплыў рознай ступені гидроксипропильного замяшчэння гідраксіпрапілкрахмалу на тыксатропныя ўласцівасці сістэмы злучэнняў. На малюнку 5-3 відаць, што на стадыі нізкага зруху глейкасць раствора памяншаецца з павелічэннем утрымання ГПМЦ і памяншаецца з павелічэннем ступені замяшчэння, што адпавядае закону глейкасці пры нулявым зруху.

Ступень структурнага аднаўлення пасля рознага часу на стадыі аднаўлення выражаецца па хуткасці аднаўлення глейкасці DSR, а метад разліку паказаны ў 2.3.2. З табліцы 5-2 відаць, што на працягу таго ж часу аднаўлення DSR чыстага HPS значна ніжэй, чым у чыстага HPMC, што ў асноўным звязана з тым, што малекула HPMC з'яўляецца жорсткай ланцугом, і час яе рэлаксацыі кароткі, і структуру можна аднавіць за кароткі час. аднаўляцца. У той час як HPS - гэта гнуткі ланцужок, час яе рэлаксацыі доўгі, і аднаўленне структуры займае шмат часу. З павелічэннем ступені замяшчэння DSR чыстага HPS памяншаецца з павелічэннем ступені замяшчэння, што паказвае на тое, што гидроксипропилирование паляпшае гнуткасць малекулярнага ланцуга крухмалу і робіць час рэлаксацыі HPS больш доўгім. DSR складанага раствора ніжэй, чым у чыстых HPS і чыстых узораў HPMC, але з павелічэннем ступені замены гідраксіпрапілу HPS, DSR складанага ўзору павялічваецца, што сведчыць аб тым, што тыксатропія злучанай сістэмы павялічваецца з дапамогай з дапамогай, з дапамогай сістэмы злучэння, пры гэтым узрастае з сістэмай, пры гэтым узрастае з сістэмай, прычым з The The павышэнне гидроксипропильного замяшчэння HPS. Ён памяншаецца з павелічэннем ступені радыкальнай замены, што адпавядае вынікам без папярэдняга злучэння.

Табліца 5-2 глейкасць зруху нулявой зруху (H0), індэкс паводзін патоку (N), індэкс узгодненасці вадкасці (k) пры павелічэнні хуткасці і ступені аднаўлення структуры (ДСР) пасля пэўнага часу аднаўлення для рашэння HPS/HPMC з розным гідрапрапілам ступень замяшчэння HPS пры 25 °C

Такім чынам, устойлівы тэст на стацыянар без папярэдняга залівання і тэстам тыксатропнай тыкикропии можа якасна аналізаваць узоры з вялікімі адрозненнямі ў выкананні, але для злучэнняў з рознымі HPS-гідраксіпрапілавай абмежаваннямі з невялікімі розніцамі прадукцыйнасці. Вынікі даследаванняў рашэння супярэчаць таму рэальныя вынікі, таму што вымераныя дадзеныя з'яўляюцца вычарпальнымі вынікамі ўплыву хуткасці зруху і часу зруху і не могуць сапраўды адлюстроўваць уплыў адной зменнай.

5.3.2 Лінейная вязкапругкая вобласць

It is well known that for hydrogels, the storage modulus G′ is determined by the hardness, strength and number of the effective molecular chains, and the loss modulus G′′ is determined by the migration, motion and friction of small molecules and functional groups . Ён вызначаецца спажываннем энергіі трэння, такімі як вібрацыя і кручэнне. Існаванне знакам перасячэння модуля захоўвання G 'і модуля страт G ″ (г.зн. загару δ = 1). Пераход ад раствора да геля называецца гелем. Модуль захоўвання G′ і модуль страт G″ часта выкарыстоўваюцца для вывучэння паводзін гелеўтварэння, хуткасці фарміравання і структурных уласцівасцей гелевай сеткавай структуры [352]. Яны таксама могуць адлюстроўваць развіццё ўнутранай структуры і малекулярную структуру падчас фарміравання структуры гель -сеткі. Узаемадзеянне [353].

На малюнку 5-4 паказаны крывыя разгорткі дэфармацыі раствораў злучэнняў HPMC/HPS з рознай ступенню гідраксіпрапілавага замяшчэння HPS пры частаце 1 Гц і дыяпазоне дэфармацыі 0,01%-100%. На малюнку відаць, што ў вобласці ніжняй дэфармацыі (0,01–1%) усе ўзоры, за выключэннем HPMC, маюць G′ > G″, дэманструючы стан геля. Для HPMC, G′ знаходзіцца ва ўсёй форме. Дыяпазон зменных заўсёды меншы за G”, што паказвае на тое, што HPMC знаходзіцца ў стане раствора. Акрамя таго, дэфармацыйная залежнасць глейкасці розных узораў адрозніваецца. Для ўзору G80 частата глейкасці залежнасці больш відавочная: калі дэфармацыя перавышае 0,3%, бачна, што G 'паступова памяншаецца, што суправаджаецца значным павелічэннем G ". павелічэнне, а таксама значнае павелічэнне загару δ; і перасякаецца, калі колькасць дэфармацыі складае 1,7%, што паказвае на тое, што структура гель -сеткі G80 моцна пашкоджана пасля таго, як колькасць дэфармацыі перавышае 1,7%, і яна знаходзіцца ў стане раствора.

Мал. 5-4 Модуль захоўвання (G′) і модуль страт (G″) у залежнасці ад дэфармацыі для сумесяў HPS/HPMC з рознай ступенню гідрапрапільнага замяшчэння HPS (суцэльны і пусты сімвалы прадстаўляюць G′ і G″ адпаведна)

Мал. 5-5 TAN Δ супраць штаму для сумесі раствора HPMC/HPS з рознай ступенню гідрапрапілавай ступені HPS HPS

З малюнка відаць, што лінейная вязкапругкая вобласць чыстага ГПС відавочна звужаецца з памяншэннем ступені гідраксіпрапілавага замяшчэння. Іншымі словамі, па меры павышэння ступені замяшчэння гидроксипропила HPS значныя змены ў крывой tan δ, як правіла, з'яўляюцца ў больш высокім дыяпазоне колькасці дэфармацыі. У прыватнасці, лінейная глейкая вобласць G80 з'яўляецца самай вузкай з усіх узораў. Такім чынам, для вызначэння выкарыстоўваецца лінейная вязкапругкая вобласць G80

Крытэрыі вызначэння значэння зменнай дэфармацыі ў наступнай серыі тэстаў. Для сістэмы злучэння HPMC/HPS з аднолькавым каэфіцыентам злучэння лінейная вязкапругкая вобласць таксама звужаецца з памяншэннем ступені гідраксіпрапілавага замяшчэння HPS, але скарачальны эфект ступені гідраксіпрапілавага замяшчэння на лінейную вязкапругкую вобласць не такі відавочны.

5.3.3 Вязкапругкія ўласцівасці пры награванні і ахалоджванні

Дынамічныя вязкапругкія ўласцівасці раствораў злучэння HPMC/HPS з рознай ступенню гідраксіпрапілавага замяшчэння паказаны на малюнку 5-6. Як відаць з малюнка, HPMC дэманструе чатыры стадыі падчас працэсу нагрэву: пачатковую вобласць плато, дзве стадыі структураўтварэння і канчатковую вобласць плато. На пачатковай стадыі плато, G ′ <G ″, значэнні G ′ і G ″ невялікія і, як правіла, нязначна памяншаюцца пры павышэнні тэмпературы, паказваючы агульнае вадкае вязкаэластычнае паводзіны. Тэрмічнае гелеўтварэнне HPMC мае дзве розныя стадыі фарміравання структуры, абмежаваныя перасячэннем G′ і G″ (гэта значыць кропкай пераходу раствор-гель, каля 49 °C), што адпавядае папярэднім паведамленням. Паслядоўны [160, 354]. Пры высокай тэмпературы, дзякуючы гідрафобнай асацыяцыі і гідрафільнай асацыяцыі, HPMC паступова ўтварае структуру папярочнай сеткі [344, 355, 356]. У вобласці плато хваста значэнні G′ і G″ высокія, што сведчыць аб тым, што гелевая сеткавая структура HPMC цалкам сфарміравана.

Гэтыя чатыры этапы HPMC з'яўляюцца паслядоўна ў зваротным парадку па меры памяншэння тэмпературы. Скрыжаванне G' і G″ ссоўваецца ў вобласць нізкіх тэмператур пры тэмпературы каля 32 °C падчас стадыі астуджэння, што можа быць звязана з гістэрэзісам [208] або эфектам кандэнсацыі ланцуга пры нізкай тэмпературы [355]. Падобна ГПМЦ, іншыя ўзоры ў працэсе награвання таксама маюць чатыры стадыі, і зварачальная з'ява адбываецца ў працэсе астуджэння. Аднак на малюнку відаць, што G80 і A939 паказваюць спрошчаны працэс без перасячэння паміж G' і G”, а крывая G80 нават не з'яўляецца. Плошча платформы ззаду.

Для чыстага ГЭС больш высокая ступень гідраксіпрапілавага замяшчэння можа зрушыць як пачатковую, так і канчатковую тэмпературы гелеўтварэння, асабліва пачатковую тэмпературу, якая складае 61 °C для G80, A939 і A1081 адпаведна. , 62 ° С і 54 ° С. Акрамя таго, для узораў HPMC/HPS з аднолькавым каэфіцыентам злучэння па меры павелічэння ступені замяшчэння значэнні G′ і G″ маюць тэндэнцыю да зніжэння, што адпавядае вынікам папярэдніх даследаванняў [357, 358]. Па меры павелічэння ступені замены тэкстура геля становіцца мяккай. Такім чынам, гидроксипропилирование парушае ўпарадкаваную структуру роднага крухмалу і паляпшае яго гідрафільнасць [343].

Для ўзораў злучэння HPMC/HPS, як G ', так і G ″ знізілася з павелічэннем ступені падстаноўкі гідраксіпрапіла HPS, што адпавядае вынікам чыстага HPS. Больш за тое, з даданнем HPMC ступень падстаноўкі аказала значны ўплыў на G 'эфект з G ”становіцца менш выяўленым.

Грудкавыя крывыя кампазітных узораў HPMC/HPS паказалі тую ж тэндэнцыю, што адпавядала HPS пры нізкай тэмпературы і HPMC пры высокай тэмпературы. Іншымі словамі, пры нізкай тэмпературы HPS дамінуе ў вязкаэластычных уласцівасцях складанай сістэмы, у той час як пры высокай тэмпературы HPMC вызначае вязкаэластычныя ўласцівасці складанай сістэмы. Гэты вынік у асноўным тлумачыцца HPMC. У прыватнасці, HPS - гэта халодны гель, які змяняецца ад стану геля да стану раствора пры награванні; наадварот, HPMC - гэта гарачы гель, які паступова ўтварае гель з павышэннем тэмпературы сеткавай структуры. Для сістэмы злучэння HPMC/HPS пры нізкай тэмпературы гелевыя ўласцівасці сістэмы злучэння ў асноўным абумоўлены халодным гелем HPS, а пры высокай тэмпературы, пры цёплых тэмпературах, гелеўтварэнне HPMC дамінуе ў сістэме злучэння.

Мал. 5-6 Модуль захоўвання (G′), модуль страт (G″) і tan δ у залежнасці ад тэмпературы для раствора сумесі HPS/HPMC з рознай ступенню гідрапрапільнага замяшчэння HPS

Модуль кампазітнай сістэмы HPMC/HPS, як і чакалася, знаходзіцца паміж модулямі чыстага HPMC і чыстага HPS. Больш за тое, складаная сістэма дэманструе G′ > G″ ва ўсім дыяпазоне тэмпературнага сканіравання, што паказвае на тое, што і HPMC, і HPS могуць утвараць міжмалекулярныя вадародныя сувязі з малекуламі вады адпаведна, а таксама могуць утвараць міжмалекулярныя вадародныя сувязі паміж сабой. Акрамя таго, на крывой каэфіцыента страт усе складаныя сістэмы маюць пік tan δ каля 45 °C, што паказвае на тое, што ў складанай сістэме адбыўся бесперапынны фазавы пераход. Гэты фазавы пераход будзе абмяркоўвацца ў наступным 5.3.6. працягнуць дыскусію.

5.3.4 Уплыў тэмпературы на злучэнне глейкасці

Разуменне ўплыву тэмпературы на рэалагічныя ўласцівасці матэрыялаў важна з-за шырокага дыяпазону тэмператур, якія могуць узнікаць падчас апрацоўкі і захоўвання [359, 360]. У дыяпазоне ад 5 °C да 85 °C уплыў тэмпературы на комплексную глейкасць раствораў злучэнняў HPMC/HPS з рознай ступенню гідраксіпрапілавага замяшчэння HPS паказаны на малюнку 5-7. З малюнка 5-7 (а) відаць, што комплексная глейкасць чыстага ГПС значна памяншаецца з павышэннем тэмпературы; глейкасць чыстага HPMC нязначна памяншаецца ад пачатковай да 45 °C з павышэннем тэмпературы. палепшыць.

Крывыя глейкасці ўсіх узораў злучэння дэманстравалі аднолькавыя тэндэнцыі з павышэннем тэмпературы, спачатку змяншаючыся з павышэннем тэмпературы, а затым павялічваючыся з павышэннем тэмпературы. Акрамя таго, глейкасць складаных узораў бліжэй да ХПС пры нізкай тэмпературы і бліжэй да HPMC пры высокай тэмпературы. Гэты вынік таксама звязаны з своеасаблівым паводзінамі гелявання як HPMC, так і HPS. Крывая глейкасці ўзору сумесі паказала хуткі пераход пры 45 °C, верагодна, з-за фазавага пераходу ў сістэме сумесі HPMC/HPS. Аднак варта адзначыць, што глейкасць узору злучэння G80/HPMC 5:5 пры высокай тэмпературы вышэй, чым глейкасць чыстага HPMC, што ў асноўным звязана з больш высокай уласнай глейкасцю G80 пры высокай тэмпературы [361]. Under the same compounding ratio, the compound viscosity of the compounding system decreases with the increase of the HPS hydroxypropyl substitution degree. Therefore, the introduction of hydroxypropyl groups into starch molecules may lead to the breaking of intramolecular hydrogen bonds in starch molecules.

Мал. 5-7 Комплексная глейкасць у параўнанні з тэмпературай для HPS/HPMC спалучаецца з рознай ступенню гідраіпрапілавай ступені HPS

Уплыў тэмпературы на комплексную глейкасць сістэмы злучэння HPMC/HPS адпавядае залежнасці Арэніуса ў пэўным дыяпазоне тэмператур, а комплексная глейкасць мае экспанентную залежнасць ад тэмпературы. Ураўненне Арэніуса выглядае наступным чынам:

Сярод іх η* — комплексная глейкасць, Па с;

A - пастаянная, Pa s;

Т - абсалютная тэмпература, К;

R – газавая пастаянная, 8,3144 Дж·моль–1·К–1;

Е - энергія актывацыі, J · Mol - 1.

У адпаведнасці з формулай (5-3) крывая глейкасці-тэмпература злучэння можа быць падзелена на дзве часткі ў залежнасці ад піка загару Δ пры 45 ° С; Злучаная сістэма пры 5 ° С-45 ° С і 45 ° С-85 ° Значэнні энергіі актывацыі E і пастаяннай A, атрыманай пры ўсталёўцы ў дыяпазоне С, прыведзены ў табліцы 5-3. Разлічаныя значэнні энергіі актывацыі e складаюць ад -174 кДж · моль -1 і 124 кДж · моль -1, а значэнні пастаяннай A складаюць ад 6,24 × 10−11 PA · S і 1,99 × 1028 PA · s. У межах дыяпазону ўстаноўленых каэфіцыентаў карэляцыі былі вышэйшыя (R2 = 0,9071 –0,9892), за выключэннем узору G80/HPMC. Узор G80/HPMC мае меншы каэфіцыент карэляцыі (R2 = 0,4435) у тэмпературным дыяпазоне 45 ° С - 85 ° С, што можа быць звязана з па сваёй сутнасці большай цвёрдасці G80 і яго больш хуткай вагой у параўнанні з іншымі хуткасцямі крышталізацыі HPS [ 362]. Гэта ўласцівасць G80 робіць больш верагодным утварэння неаднародных злучэнняў пры складанні HPMC.

У дыяпазоне тэмператур ад 5 °C да 45 °C значэнне E кампазітнага ўзору HPMC/HPS крыху ніжэй, чым у чыстага HPS, што можа быць звязана з узаемадзеяннем паміж HPS і HPMC. Паменшыць тэмпературную залежнасць глейкасці. Значэнне E чыстага HPMC вышэй, чым у іншых узораў. Энергіі актывацыі для ўсіх узораў, якія змяшчаюць крухмал, былі нізкімі станоўчымі значэннямі, што сведчыць аб тым, што пры больш нізкіх тэмпературах памяншэнне глейкасці з павышэннем тэмпературы было менш выяўленым і склады дэманстравалі структуру, падобную на крухмал.

Табліца 5-3 Параметры ўраўнення Арэніуса (E: энергія актывацыі; A: канстанта; R 2 : каэфіцыент дэтэрмінацыі) з раўнання (1) для сумесяў HPS/HPMC з рознай ступенню гідраксіпрапілавання HPS

Аднак у больш высокім тэмпературным дыяпазоне 45 ° С - 85 ° С значэнне E якасна змянілася паміж чыстымі HPS і кампазітнымі ўзорамі HPMC/HPS, а значэнне E чыстага HPSS склала 45,6 кДж · моль -1 - у дыяпазоне 124 kj · mol -1, значэнні комплексаў E знаходзяцца ў дыяпазоне -3,77 kj · mol -1–72,2 kj · mol -1. Гэта змяненне дэманструе моцны ўплыў ГПМЦ на энергію актывацыі складанай сістэмы, паколькі значэнне Е чыстай ГПМЦ складае -174 кДж моль−1. Значэнні E чыстага HPMC і складанай сістэмы адмоўныя, што паказвае на тое, што пры больш высокіх тэмпературах глейкасць павялічваецца з павелічэннем тэмпературы, а злучэнне дэманструе тэкстуру паводзін HPMC.

5.3.5 Дынамічныя механічныя ўласцівасці

На малюнках 5-8 паказаны крывыя разгорткі частоты пры 5 ° С складаных раствораў HPMC/HPS з рознай ступенню гідраксіпрапілавай замены. З малюнка відаць, што чысты HPS дэманструе тыповыя цвёрдападобныя паводзіны (G ′> G ″), у той час як HPMC-вадкае паводзіны (G ′ <G ″). Усе прэпараты HPMC/HPS дэманстравалі цвёрдападобныя паводзіны. Для большасці ўзораў як G ', так і G ″ павялічваюцца з павелічэннем частаты, што сведчыць аб тым, што цвёрдападобнае паводзіны матэрыялу моцнае.

Чыстыя HPMC выяўляюць дакладную частату залежнасці, якую цяжка ўбачыць у чыстых узорах HPS. Як і чакалася, комплексная сістэма HPMC/HPS прадэманстравала пэўную ступень залежнасці ад частоты. Для ўсіх узораў, якія змяшчаюць HPS, n' заўсёды ніжэй, чым n″, а G' дэманструе больш моцную залежнасць ад частоты, чым G', што паказвае на тое, што гэтыя ўзоры больш эластычныя, чым глейкія [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.

Табліца 5-4 n′, n″, G0′ і G0″ для HPS/HPMC з рознай ступенню гідрапрапільнага замяшчэння HPS пры 5 °C, як вызначана з ураўненняў. (5-1) і (5-2)

Мал. 5-8 Модуль захоўвання (G′) і модуль страт (G″) у залежнасці ад частаты для сумесяў HPS/HPMC з рознай ступенню гідрапрапільнага замяшчэння HPS пры 5 °C

Чыстыя HPMC дэманструюць выразную частатную залежнасць, якую цяжка ўбачыць у чыстых узорах HPS. Як і чакалася для комплексу HPMC/HPS, сістэма лігандаў дэманстравала пэўную ступень залежнасці ад частоты. Для ўсіх узораў, якія змяшчаюць HPS, n' заўсёды ніжэй, чым n″, а G' дэманструе больш моцную залежнасць ад частоты, чым G', што паказвае на тое, што гэтыя ўзоры больш эластычныя, чым глейкія [352, 359, 363]. Такім чынам, прадукцыйнасць змешаных узораў у асноўным вызначаецца HPS, што ў асноўным звязана з тым, што HPMC мае больш нізкую глейкасць раствора пры нізкай тэмпературы.

На малюнках 5-9 паказаны крывыя разгорткі частоты раствораў злучэння ГПМС/ГПС з рознай ступенню гідраксіпрапілавага замяшчэння пры 85°C. Як відаць з малюнка, усе іншыя ўзоры HPS, акрамя A1081, дэманстравалі тыповае паводзіны, падобнае да цвёрдага рэчыва. Для A1081 значэнні g 'і g ”вельмі блізкія, а G' крыху менш, чым G”, што паказвае на тое, што A1081 паводзіць сябе як вадкасць.

Гэта можа быць таму, што A1081-гэта халодны гель і падвяргаецца пераходу геля да вырашэння пры высокай тэмпературы. З іншага боку, для ўзораў з аднолькавым каэфіцыентам злучэння значэнні n′, n″, G0′ і G0″ (табліца 5-5) памяншаліся з павелічэннем ступені гідраксіпрапілавага замяшчэння, што сведчыць аб тым, што гідраксіпрапілаванне зніжае колькасць цвёрдых рэчываў. Як і паводзіны крухмалу пры высокай тэмпературы (85 ° С). У прыватнасці, n 'і n ″ G80 блізкія да 0, паказваючы моцнае цвёрдападобнае паводзіны; У адрозненне ад гэтага, значэнні n 'і n ″ A1081 блізкія да 1, паказваючы моцнае паводзіны вадкасці. Гэтыя значэнні N 'і N "адпавядаюць дадзеных для G' і G". Акрамя таго, як відаць з малюнкаў 5-9, ступень гидроксипропильного замяшчэння можа значна палепшыць частотную залежнасць ГЭС пры высокай тэмпературы.

Мал. 5-9 Модуль захоўвання (G′) і модуль страт (G″) у залежнасці ад частаты для сумесяў HPS/HPMC з рознай ступенню гідрапрапільнага замяшчэння HPS пры 85 °C

Малюнкі 5-9 паказваюць, што HPMC дэманструе тыповыя цвёрдападобныя паводзіны (G ′> G ″) пры 85 ° С, што ў асноўным тлумачыцца яго ўласцівасцямі тэрмагеля. Акрамя таго, G' і G″ HPMC вар'іруюцца ў залежнасці ад частаты. Павелічэнне не моцна змянілася, што паказвае на тое, што яно не мае выразнай залежнасці ад частоты.

Для складанай сістэмы HPMC/HPS значэнні N 'і N ″ блізкія да 0, а G0' значна вышэй, чым G0 (табліца ″ 5-5), што пацвярджае яго цвёрда-падобнае паводзіны. З іншага боку, больш высокае замяшчэнне гідраксіпрапіла можа зрушыць HPS з цвёрдага тыпу на вадкі, што не адбываецца ў складзеных растворах. Акрамя таго, для сістэмы злучэнняў з даданнем ГПМЦ з павелічэннем частаты як G', так і G” заставаліся адносна стабільнымі, а значэнні n' і n” былі блізкія да значэнняў ГПМЦ. Усе гэтыя вынікі дазваляюць выказаць здагадку, што HPMC дамінуе ў вязкаэластычнасці складанай сістэмы пры высокай тэмпературы 85 ° С.

Табліца 5-5 N ′, N ″, G0 ′ і G0 ″ для HPS/HPMC з рознай гідрапрапілавай заменай HPS пры 85 ° С, як гэта вызначана з ураўненняў. (5-1) і (5-2)

5.3.6 Марфалогія кампазітнай сістэмы HPMC/HPS

Фазавы пераход злучанай сістэмы HPMC/HPS быў вывучаны аптычным мікраскопам афарбоўкай ёду. Злучаная сістэма HPMC/HPS з злучэннем 5: 5 была выпрабавана пры 25 ° С, 45 ° С і 85 ° С. На малюнках 5-10 малюнкі афарбаванага святла мікраскопа прыведзены на малюнках 5-10. З малюнка відаць, што пасля афарбоўвання ёдам фаза HPS афарбавана ў больш цёмны колер, а фаза HPMC паказвае больш светлы колер, таму што яе не можа быць афарбаваны ёд. Такім чынам, два фазы HPMC/HPS могуць быць выразна вылучаны. Пры больш высокіх тэмпературах плошча цёмных абласцей (фаза HPS) павялічваецца, а плошча яркіх абласцей (фаза HPMC) памяншаецца. 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. У адрозненне ад гэтага, пры 85 ° С, HPMC стаў вельмі маленькай і няправільнай формай дысперснай фазы, рассеянай у бесперапыннай фазе HPS.

Мал. 5-8 Марфалогіі афарбаванага 1: 1 hpmc/hps спалучаюцца пры 25 ° С, 45 ° С і 85 ° С.

З павышэннем тэмпературы павінна быць пераходная кропка фазавай марфалогіі бесперапыннай фазы ад HPMC да HPS у складанай сістэме HPMC/HPS. Тэарэтычна гэта павінна адбыцца, калі глейкасць HPMC і HPS аднолькавыя ці вельмі падобныя. Як відаць з мікраграфаў 45 ° C на малюнках 5-10, тыповая фазавая схема "марскога вострава" не выяўляецца, але назіраецца сумесная фаза. Гэта назіранне таксама пацвярджае той факт, што фазавы пераход бесперапыннай фазы можа адбыцца на піку Tan Δ у крывой дыспэтацыі фактару тэмпературы, разгледжанай у 5.3.3.

З малюнка таксама відаць, што пры нізкай тэмпературы (25 ° С) некаторыя часткі цёмнай дысперснай фазы HPS паказваюць пэўную ступень яркага колеру, што можа быць таму форме дысперснай фазы. сярэдзіна. Выпадкова, пры высокай тэмпературы (85 ° С) некаторыя невялікія цёмныя часціцы размяркоўваюцца ў ярка-афарбаванай HPMC, дысперснай фазе, і гэтыя невялікія цёмныя часціцы з'яўляюцца бесперапыннай фазай HPS. Гэтыя назіранні дазваляюць выказаць здагадку, што пэўная ступень мезофазы існуе ў складанай сістэме HPMC-HPS, што таксама паказвае, што HPMC мае пэўную сумяшчальнасць з HPS.

5.3.7 Прынцыповая схема фазавага пераходу сістэмы злучэння HPMC/HPS

На падставе класічнага рэалагічнага паводзін палімерных раствораў і кампазітных кропак геля [216, 232] і параўнання з комплексамі, разгледжанымі ў дакуменце, прапануецца прынцыповая мадэль структурнай трансфармацыі комплексаў HPMC/HPS з тэмпературай, як паказана на мал. . 5-11.

Мал. 5-11 Схематычныя структуры пераходу золь-геля HPMC (A); HPS (B); і HPMC/HPS (C)

Было вывучана шмат паводзін геля HPMC і звязанага з ім механізмам пераходу рашэння-геля [159, 160, 207, 208]. Адным з шырока прызнаных з'яўляецца тое, што ланцугі HPMC існуюць у растворы ў выглядзе агрэгаваных пучкоў. Гэтыя кластары злучаны паміж сабой шляхам ахінання некаторых незамешчаных або цяжкарастваральных структур цэлюлозы і злучаны з шчыльна замешчанымі абласцямі гідрафобнай агрэгацыяй метыльных і гідраксільных груп. Пры нізкай тэмпературы малекулы вады ўтвараюць клетападобныя структуры па-за метылавымі гідрафобнымі групамі і структуры воднай абалонкі па-за гідрафільнымі групамі, такімі як гідраксільныя групы, што перашкаджае ГПМЦ утвараць міжланцуговыя вадародныя сувязі пры нізкіх тэмпературах. Па меры павышэння тэмпературы HPMC паглынае энергію, і гэтыя структуры вадзяной клеткі і вадзяной абалонкі разбураюцца, што з'яўляецца кінэтыкай пераходу раствор-гель. The rupture of the water cage and water shell exposes the methyl and hydroxypropyl groups to the aqueous environment, resulting in a significant increase in free volume. At higher temperature, due to the hydrophobic association of hydrophobic groups and the hydrophilic association of hydrophilic groups, the three-dimensional network structure of the gel is finally formed, as shown in Figure 5-11(a).

Пасля жэлацінізацыі крухмалу амілоза раствараецца з гранул крухмалу з адукацыяй полай адзінкавай спіральнай структуры, якая бесперапынна накручваецца і, нарэшце, уяўляе сабой стан выпадковых шпулек. Гэтая аднавушняя структура ўтварае гідрафобную паражніну знутры і гідрафільную паверхню звонку. Гэтая шчыльная структура крухмалу надзяляе яго з лепшай устойлівасцю [230-232]. Therefore, HPS exists in the form of variable random coils with some stretched out helical segments in aqueous solution at high temperature. As the temperature decreases, the hydrogen bonds between HPS and water molecules are broken and bound water is lost. Нарэшце, утвараецца трохмерная сеткавая структура з-за ўтварэння вадародных сувязей паміж малекулярнымі ланцужкамі, і ўтвараецца гель, як паказана на малюнку 5-11(b).

Звычайна, калі складаюцца два кампаненты з вельмі рознымі глейкасцямі, кампанент з высокай глейкасцю мае тэндэнцыю ўтвараць дысперсную фазу і рассеяны ў бесперапыннай фазе кампанента нізкай глейкасці. Пры нізкіх тэмпературах глейкасць HPMC значна ніжэй, чым у HPS. Такім чынам, HPMC ўтварае бесперапынную фазу, якая атачае гель-фазу высокай гг. Па краях дзвюх этапаў гідраксільныя групы на ланцужках HPMC губляюць частку звязанай вады і ўтвараюць міжмалекулярныя вадародныя сувязі з малекулярнымі ланцужкамі HPS. У працэсе нагрэву малекулярныя ланцугі HPS перамяшчаліся з -за паглынання дастатковай энергіі і ўтваралі вадародныя сувязі з малекуламі вады, што прыводзіць да разрыву структуры геля. У той жа час структура вады і структуры вады ў ланцужку HPMC былі знішчаны і паступова разрываліся, каб выкрыць гідрафільныя групы і гідрафобныя кластары. Пры высокай тэмпературы HPMC ўтварае структуру сеткі гель з-за межмолекулярных вадародных сувязяў і гідрафобных асацыяцый, і, такім чынам, становіцца высокай глейкавасцю, рассеянай у бесперапыннай фазе HPS выпадковых шпулек, як паказана на малюнку 5-11 (с). Такім чынам, HPS і HPMC пераважалі ў рэалагічных уласцівасцях, гель -уласцівасцях і фазавай марфалогіі кампазітных геляў пры нізкіх і высокіх тэмпературах адпаведна.

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 у водным растворы [362]. Therefore, the bulky and hydrophilic properties of hydroxypropyl make the recombination of amylose molecular chains and the formation of cross-linking regions difficult [233]. Такім чынам, з паніжэннем тэмпературы, у параўнанні з натыўным крухмалам, ГПС мае тэндэнцыю ўтвараць больш друзлую і мяккую сеткаватую структуру геля.

З павелічэннем ступені гідраксіпропилавай падставы, у растворы HPS ёсць больш нацягнутыя спіральныя фрагменты, якія могуць утвараць больш межмолекулярныя вадародныя сувязі з малекулярнай ланцужком HPMC на мяжы дзвюх фаз, што ўтварае больш аднастайную структуру. Акрамя таго, гідраксіпрапіляцыя памяншае глейкасць крухмалу, што памяншае розніцу глейкасці паміж HPMC і HPS у прэпараце. Такім чынам, кропка фазавага пераходу ў комплекснай сістэме HPMC/HPS зрушваецца ў бок нізкай тэмпературы з павелічэннем ступені гідраксіпрапілавага замяшчэння HPS. Гэта можа быць пацверджана рэзкай зменай глейкасці з тэмпературай адноўленых узораў у 5.3.4.

5.4 Рэзюмэ главы

In this chapter, HPMC/HPS compound solutions with different HPS hydroxypropyl substitution degrees were prepared, and the effect of HPS hydroxypropyl substitution degree on the rheological properties and gel properties of the HPMC/HPS cold and hot gel compound system was investigated by rheometer. Фазавы размеркаванне HPMC/HPS халоднай і гарачай гель -кампазітнай сістэмы вывучалася з дапамогай аптычнага мікраскопа афарбоўвання ёду. Асноўныя высновы наступныя:

2. Пры пакаёвай тэмпературы на нулявыя стрыжні глейкасць H0, індэкс патоку N і каэфіцыент глейкасці k складаных раствораў HPMC/HPS ўплываюць як HPMC, так і гидроксипропилирования. З павелічэннем утрымання HPMC, нулявая глейкасць зруху H0 памяншаецца, індэкс патоку N павялічваецца, а каэфіцыент глейкасці k памяншаецца; глейкасць пры нулявым зруху h0, індэкс цякучасці n і каэфіцыент глейкасці K чыстага HPS павялічваюцца разам з гідраксілам. З павелічэннем ступені прапільнага замяшчэння ён становіцца меншым; але для комплекснай сістэмы глейкасць пры нулявым зруху h0 памяншаецца з павелічэннем ступені замяшчэння, у той час як індэкс цякучасці n і канстанта глейкасці K павялічваюцца з павелічэннем ступені замяшчэння.
3. Метад стрыжкі пры дапамозе папярэдняга змазкі і трохступеннай тыксатропіі можа больш дакладна адлюстроўваць глейкасць, ўласцівасці патоку і тыксатропная раствора злучэння.
5. У гэтай халоднай гель-складанай сістэме HPMC і HPS могуць утвараць бесперапынныя фазы пры нізкіх і высокіх тэмпературах адпаведна. Гэта змяненне фазавай структуры можа істотна паўплываць на складаную глейкасць, вязкаэластычныя ўласцівасці, залежнасць частоты і ўласцівасці геля складанага геля.
6. У якасці дысперсных фаз, HPMC і HPS могуць вызначыць рэалагічныя ўласцівасці і гель -ўласцівасці злучальных сістэм HPMC/HPS пры высокай і нізкай тэмпературы адпаведна. Грудкавыя крывыя кампазітныя ўзоры HPMC/HPS адпавядалі HPS пры нізкай тэмпературы і HPMC пры высокай тэмпературы.
7. Розная ступень хімічнай мадыфікацыі структуры крухмалу таксама аказала значны ўплыў на ўласцівасці геля. Вынікі паказваюць, што комплексная глейкасць, модуль захоўвання і модуль страт памяншаюцца з павелічэннем ступені гідраксіпрапілавага замяшчэння HPS. Такім чынам, гідраксіпрапіляванне натыўнага крухмалу можа парушыць яго ўпарадкаваную структуру і павялічыць гідрафільнасць крухмалу, што прывядзе да атрымання мяккай тэкстуры геля.
8. Гідраксіпрапіляцыя можа паменшыць цвёрдападобныя паводзіны крухмальных раствораў пры нізкай тэмпературы і вадкасці, падобнае на паводзіны пры высокай тэмпературы. Пры нізкай тэмпературы значэнні N 'і N ″ павялічваліся з павелічэннем ступені падстаноўкі гідраксіпрапіла HPS; пры высокай тэмпературы значэнні n′ і n″ сталі меншымі з павелічэннем ступені гідраксіпрапілавага замяшчэння HPS.
9. Устаноўлена ўзаемасувязь паміж мікраструктурай, рэалагічнымі ўласцівасцямі і ўласцівасцямі геля кампазітнай сістэмы HPMC/HPS. Як рэзкае змяненне крывой глейкасці складанай сістэмы, так і пік TAN δ ў крывой каэфіцыента страты пры 45 ° С, што адпавядае сумеснай фазавай з'яве, якая назіраецца ў мікраграфе (пры 45 ° С).

Такім чынам, HPMC/HPS Cold-гарачая кампазітная сістэма геля дэманструе спецыяльную фазавую марфалогію і ўласцівасці, якая кантралюецца тэмпературай. Дзякуючы розным хімічным мадыфікацыям крухмалу і цэлюлозы, HPMC/HPS халодная і гарачая гель-злучэнне можа быць выкарыстана для распрацоўкі і прымянення высокакаштоўных разумных матэрыялаў.

Раздзел 6 Уплыў ступені замены HPS на ўласцівасці і сумяшчальнасць сістэмы кампазітных мембран HPMC/HPS

З главы 5 відаць, што змяненне хімічнай структуры кампанентаў у сістэме злучэнняў вызначае розніцу ў рэалагічных уласцівасцях, уласцівасцях геля і іншых уласцівасцях апрацоўкі сістэмы злучэнняў. Overall performance has a significant impact.

6.1 Матэрыялы і абсталяванне

6.1.1 Асноўныя эксперыментальныя матэрыялы

6.1.2 Асноўныя прыборы і абсталяванне

6.2 Эксперыментальны метад

6.2.1 Падрыхтоўка кампазітных мембран HPMC/HPS з рознымі ступенямі гідраксіпрапілавага замяшчэння HPS

The total concentration of the compound solution is 8% (w/w), the HPMC/HPS compound ratio is 10:0, 5:5, 0:10, the plasticizer is 2.4% (w/w) polyethylene glycol, The edible Кампазітная плёнка HPMC/HPS была падрыхтавана метадам ліцця. Для канкрэтнага спосабу падрыхтоўкі глядзіце 3.2.1.

6.2.2 Мікрадаменная структура кампазітных мембран HPMC/HPS з рознымі ступенямі гідраксіпрапілавага замяшчэння HPS

6.2.2.1 Прынцып аналізу мікраструктуры сінхратроннага выпраменьвання маловугольнага рэнтгенаўскага рассейвання

Рассейванне рэнтгенаўскіх прамянёў малога анёла (SAXS) адносіцца да з'явы рассейвання, выкліканага прамянём рэнтгенаўскага выпраменьвання, якое апрамяняе доследны ўзор пад невялікім вуглом, блізкім да прамяня рэнтгенаўскага выпраменьвання. Грунтуючыся на нанамаштабнай розніцы шчыльнасці электронаў паміж рассейвальнікам і навакольным асяроддзем, рассейванне рэнтгенаўскіх прамянёў пад малым вуглом звычайна выкарыстоўваецца пры вывучэнні цвёрдых, калоідных і вадкіх палімерных матэрыялаў у нанамаштабным дыяпазоне. У параўнанні з шырокавугольнай тэхналогіяй рэнтгенаўскай дыфракцыі, SAXS можа атрымліваць структурную інфармацыю ў большым маштабе, якую можна выкарыстоўваць для аналізу канфармацыі малекулярных ланцужкоў палімераў, доўгаперыядычных структур, а таксама фазавай структуры і размеркавання фаз палімерных складаных сістэм . Сінхратронная рэнтгенаўская крыніца святла - гэта новы тып высокаэфектыўнай крыніцы святла, якая мае такія перавагі, як высокая чысціня, высокая палярызацыя, вузкі імпульс, высокая яркасць і высокая калімацыя, таму яна можа хутчэй атрымліваць нанапамерную структурную інфармацыю матэрыялаў і дакладна. Аналізуючы спектр SAXS вымяранага рэчыва, можна якасна атрымаць аднастайнасць шчыльнасці электроннага воблака, аднастайнасць шчыльнасці аднафазнага электроннага воблака (станоўчае адхіленне ад Порада або тэарэмы Дэбая) і выразнасць двухфазнай мяжы падзелу (адмоўнае адхіленне ад Порада альбо тэарэма Дэві). ), самападабенства рассейвальніка (незалежна ад таго, ці ёсць у яго фрактальныя асаблівасці), дысперснасць рассейвальніка (монадысперснасць або полідысперснасць, вызначаная Гінье) і іншую інфармацыю, а таксама фрактальную памернасць рассейвальніка, радыус кручэння і сярэдні пласт паўтаральных адзінак таксама можна атрымаць колькасна. Таўшчыня, сярэдні памер, аб'ёмная доля рассейвання, пэўная плошча паверхні і іншыя параметры.

6.2.2.2 Метад выпрабаванняў

У Аўстралійскім цэнтры сінхратроннага выпраменьвання (Клейтан, штат Вікторыя, Аўстралія) удасканаленая ў свеце крыніца сінхратроннага выпраменьвання трэцяга пакалення (паток 1013 фатонаў/с, даўжыня хвалі 1,47 Å) выкарыстоўвалася для вызначэння мікрадаменнай структуры і іншай адпаведнай інфармацыі кампазітнага матэрыялу. фільм. Двухмерная карціна рассейвання доследнага ўзору была сабрана дэтэктарам Pilatus 1M (плошча 169 × 172 мкм, памер пікселя 172 × 172 мкм), і вымераны ўзор знаходзіўся ў дыяпазоне 0,015 < q < 0,15 Å−1 ( q — вектар рассейвання) Унутраная аднамерная крывая рэнтгенаўскага рассейвання пад малым вуглом атрымліваецца з двухмернай карціны рассейвання з дапамогай праграмнага забеспячэння ScatterBrain, а вектар рассейвання q і вугал рассейвання 2 пераўтвараюцца па формуле i / , дзе - даўжыня хвалі рэнтгенаўскага выпраменьвання. Усе дадзеныя былі папярэдне нармалізаваны перад аналізам дадзеных.

6.2.3 Тэрмагравіметрычны аналіз кампазітных мембран HPMC/HPS з рознай ступенню гідраксіпрапілавага замяшчэння HPS

6.2.3.1 Прынцып тэрмагравіметрычнага аналізу

Тое самае, што 3.2.5.1

6.2.3.2 Тэставы метад

Глядзіце 3.2.5.2

6.2.4 Уласцівасці расцяжэння кампазітных плёнак HPMC/HPS з рознай ступенню гідраксіпрапілавай замены HPS

6.2.4.1 Прынцып аналізу трываласці на расцяжэнне

Тое самае, што 3.2.6.1

6.2.4.2 Метад выпрабаванняў

Глядзіце 3.2.6.2

У адпаведнасці са стандартам ISO37 ён наразаецца на гантэлепадобныя шпліцы агульнай даўжынёй 35 мм, адлегласцю паміж лініямі разметкі 12 мм і шырынёй 2 мм. Усе выпрабавальныя ўзоры былі ўраўнаважаны пры вільготнасці 75% больш за 3 d.

6.2.5 Пранікальнасць кіслароду кампазітных мембран HPMC/HPS з рознай ступенню гідраксіпрапілавай замены HPS

6.2.5.1 Прынцып аналізу пранікальнасці кіслароду

Тое самае, што 3.2.7.1

6.2.5.2 Метад выпрабаванняў

Глядзіце 3.2.7.2

6.3 Вынікі і абмеркаванне

6.3.1 Аналіз крышталічнай структуры кампазітных плёнак HPMC/HPS з рознай ступен

На малюнку 6-1 паказаны спектры рэнтгенаўскага рассейвання рэнтгенаўскіх прамянёў у кампазітных плёнках HPMC/HPS з рознай ступенню гідраксіпрапілавай замены HPS. З малюнка відаць, што ў адносна буйнамаштабным дыяпазоне q > 0,3 Å (2θ > 40) відавочныя характэрныя пікі з'яўляюцца ва ўсіх узорах мембран. Зыходзячы з карціны рассейвання рэнтгенаўскага выпраменьвання плёнкі з чыстым кампанентам (мал. 6-1а), чысты ГПМЦ мае моцны пік характэрнага рассейвання рэнтгенаўскіх прамянёў пры 0,569 Å, што сведчыць аб тым, што ГПМЦ мае пік рассейвання рэнтгенаўскага выпраменьвання ў шырокім вугле. вобласць 7,70 (2θ > 50). Крышталічныя характэрныя пікі, што сведчыць аб тым, што HPMC мае тут пэўную крышталічную структуру. Абодва ўзоры чыстай крухмальнай плёнкі A939 і A1081 дэманстравалі выразны пік рассейвання рэнтгенаўскіх прамянёў пры 0,397 Å, што сведчыць аб тым, што HPS мае крышталічны характэрны пік у шырокавугольнай вобласці 5,30, што адпавядае крышталічнаму піку крухмалу B-тыпу. З малюнка можна выразна відаць, што A939 з нізкай гідраксіпрапілавай заменай мае вялікую плошчу піка, чым A1081 з высокай заменай. Гэта галоўным чынам таму, што ўвядзенне гидроксипропильной групы ў малекулярны ланцуг крухмалу парушае першапачатковую ўпарадкаваную структуру малекул крухмалу, павялічвае складанасць перагрупоўкі і сшывання паміж малекулярнымі ланцугамі крухмалу і зніжае ступень рэкрышталізацыі крухмалу. З павелічэннем ступені замяшчэння гидроксипропильной групы інгібіруе дзеянне гидроксипропильной групы на перакрышталізацыю крухмалу становіцца больш відавочным.

Са спектраў рассейвання рэнтгенаўскіх прамянёў пад малым вуглом кампазітных узораў відаць (мал. 6-1b), што кампазітныя плёнкі HPMC-HPS дэманструюць відавочныя характэрныя пікі пры 0,569 Å і 0,397 Å, што адпавядае крышталю 7,70 HPMC. характэрныя пікі, адпаведна. Плошча пікавай крышталізацыі HPMC/A939 кампазітнай плёнкі значна большая, чым у кампазітнай плёнцы HPMC/A1081. Перагрупоўка падаўлена, што ўзгадняецца са змяненнем плошчы піка крышталізацыі HPS са ступенню гідраксіпрапілавага замяшчэння ў плёнках чыстых кампанентаў. Плошча крышталічнага піка, адпаведная HPMC пры 7,70 для кампазітных мембран з рознай ступенню гидроксипропильного замяшчэння HPS, істотна не змянілася. У параўнанні са спектрам узораў чыстых кампанентаў (мал. 5-1а), плошчы пікаў крышталізацыі HPMC і пікаў крышталізацыі HPS кампазітных узораў паменшыліся, што сведчыць аб тым, што дзякуючы іх камбінацыі і HPMC, і HPS могуць быць эфектыўнымі для the other group. З'ява рэкрышталізацыі матэрыялу для падзелу плёнкі гуляе пэўную інгібіруючую ролю.

Мал. 6-1 SAXS Спектры HPMC/HPS змешваюць плёнкі з рознымі гідраксіпрапілавымі ступенню замены HPS HPS

У заключэнне варта сказаць, што павелічэнне ступені гідраксіпрапілавага замяшчэння HPS і злучэнне двух кампанентаў можа ў пэўнай ступені інгібіраваць з'яву рэкрышталізацыі кампазітнай мембраны HPMC/HPS. Павелічэнне ступені гідраксіпрапілавага замяшчэння HPS галоўным чынам інгібіравала рэкрышталізацыю HPS у кампазітнай мембране, у той час як двухкампанентнае злучэнне адыграла пэўную інгібіруючую ролю ў рэкрышталізацыі HPS і HPMC у кампазітнай мембране.

6.3.2 Аналіз самастойнай фрактальнай структуры кампазітных мембран HPMC/HPS з рознымі HPS Гідраксіпрапілавыя абмежаванні замяняння

Сярэдняя даўжыня ланцуга (R) малекул поліцукрыдаў, такіх як малекулы крухмалу і малекулы цэлюлозы, знаходзіцца ў дыяпазоне 1000-1500 нм, а q знаходзіцца ў дыяпазоне 0,01-0,1 Å-1, з qR >> 1. Згодна з Формула Порода, можна ўбачыць узоры поліцукрыднай плёнкі. Суадносіны паміж інтэнсіўнасцю рассейвання рэнтгенаўскіх прамянёў пад малым вуглом і вуглом рассейвання:

Сярод гэтага я (Q) я малы кутняя інтэнсіўнасць рэнтгенаўскага рассейвання;

q - вугал рассейвання;

α - нахіл Porod.

Нахіл Porod α звязаны з фрактальнай структурай. Калі α < 3, гэта паказвае на тое, што структура матэрыялу адносна друзлая, паверхня рассейвальніка гладкая, і гэта масавы фрактал, а яго фрактальная памернасць D = α; калі 3 < α <4, гэта азначае, што структура матэрыялу шчыльная, а рассейвальнікам з'яўляецца шурпатая паверхня, якая з'яўляецца павярхоўным фракталам, і яго фрактальная памернасць D = 6 – α.

На малюнку 6-2 паказаны графікі LNI (Q) -LNQ кампазітных мембран HPMC/HPS з рознай ступенню замены гідраксіпрапіла HPS. На малюнку відаць, што ўсе ўзоры ўяўляюць самападобную фрактальную структуру ў пэўным дыяпазоне, а нахіл Порода α меншы за 3, што сведчыць аб тым, што кампазітная плёнка ўяўляе масавы фрактал, а паверхня кампазітнай плёнкі адносна гладкі. Масавыя фрактальныя памеры кампазітных мембран HPMC/HPS з рознай ступенню падстаноўкі HPS гідраксіпрапіла прыведзены ў табліцы 6-1.

У табліцы 6-1 прыведзены фрактальныя вымярэнні кампазітных мембран HPMC/HPS з рознай ступенню замяніння гідраксіпрапіла HPS. З табліцы відаць, што для чыстых узораў ГПС фрактальная памернасць A939, замешчанага нізкім гідраксіпрапілам, значна вышэйшая, чым фрактальная памернасць A1081, замешчанага высокім гідраксіпрапілам, што паказвае на тое, што з павелічэннем ступені гідраксіпрапілавага замяшчэння ў мембране Шчыльнасць самаядалячнай структуры значна памяншаецца. Гэта тлумачыцца тым, што ўвядзенне гидроксипропильных груп у малекулярны ланцуг крухмалу істотна перашкаджае ўзаемнай сувязі сегментаў HPS, што прыводзіць да зніжэння шчыльнасці самападобных структур у плёнцы. Гідрафільныя гидроксипропильные групы могуць утвараць міжмалекулярныя вадародныя сувязі з малекуламі вады, памяншаючы ўзаемадзеянне паміж малекулярнымі сегментамі; вялікія гидроксипропильные групы абмяжоўваюць рэкамбінацыю і сшыванне паміж малекулярнымі сегментамі крухмалу, так што з павелічэннем ступені гидроксипропильного замяшчэння, HPS ўтварае больш друзлую самападобных структуру.

Для сістэмы злучэння HPMC/A939 фрактальная памернасць HPS вышэй, чым у HPMC, таму што крухмал перакрышталізуецца і паміж малекулярнымі ланцужкамі ўтвараецца больш упарадкаваная структура, што прыводзіць да самападобных структур у мембране. . Высокая шчыльнасць. Фрактальная памернасць узору злучэння ніжэй, чым у двух чыстых кампанентаў, таму што ў выніку злучэння ўзаемнае звязванне малекулярных сегментаў двух кампанентаў перашкаджае адзін аднаму, што прыводзіць да зніжэння шчыльнасці самападобных структур. У адрозненне ад гэтага, у складанай сістэме HPMC/A1081 фрактальнае вымярэнне HPS значна ніжэй, чым у HPMC. Гэта таму, што ўвядзенне гідраксіпрапілавых груп у малекулы крухмалу значна інгібіруе перакрышталізацыю крухмалу. Самадалячная структура ў лесе больш недарэчная. У той жа час фрактальная памернасць узору злучэння HPMC/A1081 вышэй, чым у чыстага HPS, які таксама значна адрозніваецца ад сістэмы злучэння HPMC/A939. Self-similar structure, the chain-like HPMC molecules can enter the cavity of its loose structure, thereby improving the density of the self-similar structure of HPS, which also indicates that HPS with high hydroxypropyl substitution can form a more uniform complex after compounding з HPMC. інгрэдыенты. З дадзеных рэалагічных уласцівасцей бачна, што гідраксіпрапіляцыя можа паменшыць глейкасць крухмалу, таму падчас складанага працэсу розніца глейкасці паміж двума кампанентамі ў сістэме складання зніжаецца, што больш спрыяе фарміраванню аднастайнай гамагеннай злучэнне.

Мал. 6-2. Дыяграмы lnI(q)-lnq і іх падгонныя крывыя для плёнак з сумесі HPMC/HPS з рознай ступенню гідраксіпрапільнага замяшчэння ў HPS

Табліца 6-1 Параметры фрактальнай структуры HPS/HPMC Змяшаюць плёнкі з рознымі гідраксіпрапілавымі ступенню замены HPS

For the composite membranes with the same compounding ratio, the fractal dimension also decreases with the increase of the substitution degree of hydroxypropyl group. The introduction of hydroxypropyl into the HPS molecule can reduce the mutual bonding of polymer segments in the compound system, thereby reducing the density of the composite membrane; HPS with high hydroxypropyl substitution has better compatibility with HPMC, Easier to form uniform and dense compound. Такім чынам, шчыльнасць самападобных структур у кампазітнай мембране памяншаецца з павелічэннем ступені замяшчэння ГПС, што з'яўляецца вынікам сумеснага ўплыву ступені замяшчэння ГПС гидроксипропила і сумяшчальнасці двух кампанентаў у кампазіце. сістэма.

6.3.3 Аналіз цеплавой устойлівасці кампазітных плёнак HPMC/HPS з рознымі HPS -гідраксіпрапілавымі абмежаваннямі

Тэрмагравіметрычны аналізатар выкарыстоўваўся для праверкі тэрмічнай стабільнасці ядомых кампазітных плёнак HPMC/HPS з рознай ступенню гідраксіпрапілавага замяшчэння. На малюнку 6-3 паказана тэрмагравіметрычная крывая (TGA) і крывую хуткасці страты вагі (DTG) кампазітных плёнак з рознай ступенню гідраксіпрапілавай HPS. З крывой TGA на малюнку 6-3 (а) відаць, што кампазітныя ўзоры мембраны з рознымі граніцамі падстаноўкі гідраксіпрапіла HPS. Існуе два відавочных тэрмагравіметрычных этапаў змены з павышэннем тэмпературы. Па-першае, ёсць невялікая стадыя страты вагі пры 30~180 °C, якая ў асноўным выклікана выпарваннем вады, адсарбаванай макрамалекулай поліцукрыду. Існуе вялікая фаза страты вагі пры 300~450 °C, якая з'яўляецца рэальнай фазай тэрмічнай дэградацыі, у асноўным выкліканай тэрмічнай дэградацыяй HPMC і HPS. З малюнка таксама відаць, што крывыя страты вагі HPS з рознымі ступенямі гидроксипропильного замяшчэння падобныя і значна адрозніваюцца ад крывых HPMC. Паміж двума тыпамі крывых пахудання для чыстых HPMC і чыстымі ўзорамі HPS.

З крывых DTG на малюнку 6-3(b) відаць, што тэмпературы тэрмічнай дэградацыі чыстага ГПС з рознымі ступенямі гідраксіпрапілавага замяшчэння вельмі блізкія, а пікавыя тэмпературы тэрмічнай дэградацыі ўзораў A939 і A081 складаюць 310 °C. і 305 °C адпаведна Тэмпература піка тэрмічнай дэградацыі чыстага ўзору HPMC значна вышэйшая, чым у HPS, і яго пікавая тэмпература складае 365 °C; Кампазітная плёнка HPMC/HPS мае два пікі дэградацыі цеплавой дэградацыі на крывой DTG, якая адпавядае цеплавой дэградацыі HPS і HPMC адпаведна. Характэрныя пікі, якія паказваюць, што існуе пэўная ступень падзелу фаз у кампазітнай сістэме з кампазіцыйным суадносінамі 5:5, што супадае з вынікамі тэрмічнай дэградацыі кампазітнай плёнкі з кампазітнымі суадносінамі 5:5 у раздзеле 3 Пікавая тэмпература цеплавой дэградацыі. Пікавыя тэмпературы цеплавой дэградацыі HPMC/A1081 Composite Film склалі 306 ° С і 363 ° С адпаведна. Пікавыя тэмпературы кампазітных узораў плёнкі былі перанесены на больш нізкую тэмпературу, чым у чыстых узораў кампанентаў, што паказала, што цеплавая ўстойлівасць кампазітных узораў была зніжана. Для ўзораў з аднолькавым суадносінамі складанасці, пікавая тэмпература цеплавой дэградацыі знізілася з павелічэннем ступені гідраксіпрапілу, што сведчыць аб тым, што цеплавая ўстойлівасць кампазітнай плёнкі зніжалася з павелічэннем ступені гідраксіпрапілавай падставы. Гэта таму, што ўвядзенне гідраксіпрапілавых груп у малекулы крухмалу памяншае ўзаемадзеянне паміж малекулярнымі сегментамі і інгібіруе ўпарадкаваную перабудову малекул. Гэта адпавядае вынікам таго, што шчыльнасць самастойных структур памяншаецца з павелічэннем ступені гідраксіпрапілавай замены.

6.3.4 Аналіз механічных уласцівасцей кампазітных мембран HPMC/HPS з рознымі ступенямі гідраксіпрапілавага замяшчэння HPS

Мал. 6-5 Уласцівасці расцяжэння плёнак HPMC/HPS з рознымі гідраксіпрапілавымі ступенню замены HPS HPS

Уласцівасці пры расцяжэнні кампазітных плёнак HPMC/HPS з рознымі ступенямі гідраксіпрапілавага замяшчэння HPS былі правераны з дапамогай аналізатара механічных уласцівасцей пры 25 °C і адноснай вільготнасці 75%. На малюнках 6-5 паказаны модуль пругкасці (а), адноснае падаўжэнне пры разрыве (б) і трываласць на разрыў (в) кампазітных плёнак з рознай ступенню гидроксипропильного замяшчэння HPS. З малюнка відаць, што для кампазіцыйнай сістэмы HPMC/A1081 з павелічэннем утрымання HPS модуль пругкасці і трываласць на разрыў кампазітнай плёнкі паступова зніжаюцца, а адноснае падаўжэнне пры разрыве значна павялічваецца, што адпавядае 3,3. 5 medium and high humidity. The results of the composite membranes with different compounding ratios were consistent.

Для чыстых HPS-мембран як модуль пругкасці, так і трываласць на разрыў павялічваліся з памяншэннем ступені гідраксіпрапілавага замяшчэння HPS, што сведчыць аб тым, што гидроксипропилирование зніжае калянасць кампазітнай мембраны і паляпшае яе гнуткасць. This is mainly because with the increase of hydroxypropyl substitution degree, the hydrophilicity of HPS increases, and the membrane structure becomes more-loose, which is consistent with the result that the fractal dimension decreases with the increase of substitution degree in the small angle X- тэст на рассейванне прамянёў. Аднак падаўжэнне пры разрыве памяншаецца з памяншэннем ступені замяшчэння гидроксипропильной групы HPS, што ў асноўным звязана з тым, што ўвядзенне гидроксипропильной групы ў малекулу крухмалу можа інгібіраваць рэкрышталізацыю крухмалу. Вынікі адпавядаюць павелічэнню і памяншэнню.

Для кампазітнай мембраны HPMC/HPS з аднолькавым суадносінамі злучэння модуль пругкасці матэрыялу мембраны ўзрастае з памяншэннем ступені гідраксіпрапілавага замяшчэння HPS, а трываласць на разрыў і адноснае падаўжэнне пры разрыве памяншаюцца з памяншэннем ступені замяшчэння. Варта адзначыць, што механічныя ўласцівасці кампазітных мембран цалкам вар'іруюцца ў залежнасці ад каэфіцыента злучэння з рознай ступенню замяшчэння гидроксипропила HPS. Гэта галоўным чынам таму, што на механічныя ўласцівасці кампазітнай мембраны ўплывае не толькі ступень замены HPS на структуру мембраны, але і сумяшчальнасць паміж кампанентамі ў злучальнай сістэме. Глейкасць HPS памяншаецца з павелічэннем ступені гідраксіпрапілавай падставы, больш спрыяльна ўтвараць раўнамернае злучэнне шляхам складання.

6.3.5 Аналіз пранікальнасці кіслароду кампазітных мембран HPMC/HPS з рознымі HPS Гідраксіпропил

Акісленне, выкліканае кіслародам, з'яўляецца пачатковай стадыяй многіх спосабаў псуты харчовых прадуктаў, таму ядомыя кампазітныя плёнкі з пэўнымі кіслароднымі бар'ернымі ўласцівасцямі могуць палепшыць якасць ежы і падоўжыць тэрмін захоўвання ежы [108, 364]. Такім чынам, былі вымераныя хуткасці прапускання кіслароду кампазітнымі мембранамі HPMC/HPS з рознымі ступенямі гідраксіпрапілавага замяшчэння HPS, і вынікі паказаны на малюнку 5-6. На малюнку відаць, што пранікальнасць кіслароду ўсіх чыстых HPS мембран значна ніжэйшая, чым у чыстых HPMC мембран, што паказвае на тое, што HPS мембраны маюць лепшыя кіслародныя бар'ерныя ўласцівасці, чым мембраны HPMC, што адпавядае папярэднім вынікам. Для чыстых мембран HPS з рознай ступенню гідраксіпрапілавай замены хуткасць перадачы кіслароду павялічваецца з павелічэннем ступені замены, што сведчыць аб тым, што плошча, дзе кісларод пранікае ў мембранным матэрыяле. Гэта ўзгадняецца з аналізам мікраструктуры рассейвання рэнтгенаўскіх прамянёў пад малым вуглом, што структура мембраны становіцца больш друзлай з павелічэннем ступені гідраксіпрапілавага замяшчэння, таму канал пранікнення кіслароду ў мембрану становіцца большым, а кісларод у мембране Па меры павелічэння плошчы пранікае, хуткасць перадачы кіслароду таксама паступова павялічваецца.

Мал. 6-6 Кіслародапранікальнасць плёнак HPS/HPMC з рознай ступенню гидроксипропильного замяшчэння HPS

Для кампазітных мембран з рознымі ступенямі гідраксіпрапілавага замяшчэння HPS хуткасць перадачы кіслароду зніжаецца з павелічэннем ступені гідраксіпрапілавага замяшчэння. This is mainly because in the 5:5 compounding system, HPS exists in the form of dispersed phase in the low-viscosity HPMC continuous phase, and the viscosity of HPS decreases with the increase of hydroxypropyl substitution degree. The smaller the viscosity difference, the more conducive to the formation of a homogeneous compound, the more tortuous the oxygen permeation channel in the membrane material, and the smaller the oxygen transmission rate.

6.4 Рэзюмэ раздзела

In this chapter, HPMC/HPS edible composite films were prepared by casting HPS and HPMC with different degrees of hydroxypropyl substitution, and adding polyethylene glycol as a plasticizer. Уплыў розных ступеняў гідраксіпрапілавага замяшчэння ГПС на крышталічную структуру і мікрадаменную структуру кампазітнай мембраны вывучаўся з дапамогай тэхналогіі маловугловага рэнтгенаўскага рассейвання сінхратроннага выпраменьвання. Уплыў розных ступеняў гідраксіпрапілавага замяшчэння HPS на тэрмічную стабільнасць, механічныя ўласцівасці і кіслародную пранікальнасць кампазітных мембран і іх законы былі вывучаны з дапамогай тэрмагравіметрычнага аналізатара, тэстара механічных уласцівасцей і тэстара кіслароднай пранікальнасці. Асноўныя высновы наступныя:

1. For the HPMC/HPS composite membrane with the same compounding ratio, with the increase of hydroxypropyl substitution degree, the crystallization peak area corresponding to HPS at 5.30 decreases, while the crystallization peak area corresponding to HPMC at 7.70 does not change much, indicating that the Гідраксіпрапіляцыя крухмалу можа перашкаджаць перакрышталізацыі крухмалу ў кампазітнай плёнцы.
2. У параўнанні з мембранамі з чыстых кампанентаў HPMC і HPS, плошчы пікаў крышталізацыі HPS (5,30) і HPMC (7,70) кампазітных мембран зніжаюцца, што сведчыць аб тым, што дзякуючы камбінацыі гэтых двух і HPMC, і HPS могуць быць эфектыўнымі ў кампазітныя мембраны. Перакрышталізацыя іншага кампанента гуляе пэўную інгібіруючую ролю.
3. Усе кампазітныя мембраны HPMC/HPS паказалі, што яны падобныя на масу фрактальнай структуры. For composite membranes with the same compound ratio, the density of the membrane material decreased significantly with the increase of hydroxypropyl substitution degree; Нізкае HPS гидроксипропил-замена Шчыльнасць кампазітнага мембраннага матэрыялу значна ніжэй, чым у двухпавярховай кампанентнай матэрыялы, у той час як шчыльнасць кампазітнага мембраннага матэрыялу з высокай HPS-гідраксіпрапілавай падставай вышэй, чым у чыстай мембраны HPS, якая ёсць, якая ёсць, якая ёсць. Галоўным чынам таму, што на шчыльнасць кампазітнага мембраннага матэрыялу ўплывае адначасова. Уплыў гидроксипропилирования HPS на памяншэнне звязвання палімернага сегмента і сумяшчальнасць паміж двума кампанентамі сістэмы злучэння.
4. Гідраксіпрапіляванне HPS можа знізіць тэрмічную стабільнасць кампазітных плёнак HPMC/HPS, а пікавая тэмпература тэрмічнай дэградацыі кампазітных плёнак ссоўваецца ў вобласць нізкіх тэмператур з павелічэннем ступені гідраксіпрапільнага замяшчэння, што звязана з гідраксіпрапільнай групай у малекулах крухмалу. Ўвядзенне зніжае ўзаемадзеянне паміж малекулярнымі сегментамі і тармозіць упарадкаваную перабудову малекул.
5. Модуль пругкасці і трываласць на расцяжэнне чыстай HPS-мембраны зніжаліся з павелічэннем ступені гідраксіпрапілавага замяшчэння HPS, у той час як падаўжэнне пры разрыве павялічвалася. Гэта галоўным чынам таму, што гидроксипропилирование інгібіруе рэкрышталізацыю крухмалу і робіць кампазітную плёнку больш друзлай структурай.
6. Модуль пругкасці кампазітнай плёнкі HPMC/HPS паменшыўся з павелічэннем ступені гідраксіпрапілавага замяшчэння HPS, але трываласць на разрыў і адноснае падаўжэнне пры разрыве павялічыліся, таму што ступень гідраксіпрапілавага замяшчэння HPS не паўплывала на механічныя ўласцівасці кампазітнай плёнкі. У дадатак да ўплыву, на гэта таксама ўплывае сумяшчальнасць двух кампанентаў складанай сістэмы.
7. Кіслародапранікальнасць чыстага ГПС павялічваецца з павелічэннем ступені гидроксипропильного замяшчэння, таму што гидроксипропилирование зніжае шчыльнасць аморфнай вобласці ГПС і павялічвае плошчу пранікнення кіслароду ў мембране; Кампазітная мембрана HPMC/HPS Кіслародная пранікальнасць памяншаецца з павелічэннем ступені гідраксіпрапілавага замяшчэння, галоўным чынам таму, што гіпергідраксіпрапілаваны HPS мае лепшую сумяшчальнасць з HPMC, што прыводзіць да павелічэння звілістасці канала пранікнення кіслароду ў кампазітнай мембране. Зніжэнне кіслароднай пранікальнасці.

Вышэйпрыведзеныя эксперыментальныя вынікі паказваюць, што макраскапічныя ўласцівасці, такія як механічныя ўласцівасці, тэрмічная стабільнасць і кіслародная пранікальнасць кампазітных мембран HPMC/HPS, цесна звязаны з іх унутранай крышталічнай структурай і структурай аморфнай вобласці, на якія ўплывае не толькі гідраксіпрапільнае замяшчэнне HPS, але таксама па комплексе. Уплыў двухкампанентнай сумяшчальнасці лігандных сістэм.

Заключэнне і прагноз

1. Заключэнне

У гэтым артыкуле складаюцца цеплавыя гель HPMC і халодны гель HPS, а HPMC/HPS халодная і гарачая зваротная гель -складаная сістэма. The solution concentration, compounding ratio and shearing effect on the compound system are systematically studied the influence of rheological properties such as viscosity, flow index and thixotropy, combined with the mechanical properties, dynamic thermomechanical properties, oxygen permeability, light transmission properties and thermal stability of Кампазітныя фільмы, падрыхтаваныя метадам ліцця. Былі вывучаны комплексныя ўласцівасці і афарбоўванне ёду віном сумяшчальнасці, фазавага пераходу і фазавай марфалогіі кампазітнай сістэмы, былі вывучаны аптычнай мікраскапіяй, і была створана сувязь паміж мікраструктурай і макраскапічнымі ўласцівасцямі HPMC/HPS. In order to control the properties of the composites by controlling the phase structure and compatibility of the HPMC/HPS composite system according to the relationship between the macroscopic properties and the micromorphological structure of the HPMC/HPS composite system. Вывучаючы ўздзеянне хімічна мадыфікаванага HPS з рознай ступенню на рэалагічныя ўласцівасці, гелевыя ўласцівасці, мікраструктуру і макраскапічныя ўласцівасці мембран, была дадаткова даследавана сувязь паміж мікраструктурай і макраскапічнымі ўласцівасцямі HPMC/HPS халоднай і гарачай сістэмы геля. Узаемасувязь паміж імі і фізічная мадэль была створана для высвятлення механізму гелеўтварэння і фактараў, якія ўплываюць на яго, і законаў халоднага і гарачага геля ў сістэме злучэнняў. Адпаведныя даследаванні зрабілі наступныя высновы.

1. Changing the compounding ratio of HPMC/HPS compound system can significantly improve the rheological properties such as viscosity, fluidity and thixotropy of HPMC at low temperature. Далей была вывучана сувязь паміж рэалагічнымі ўласцівасцямі і мікраструктурай злучанай сістэмы. Канкрэтныя вынікі наступныя:

(1) Пры нізкай тэмпературы складаная сістэма ўяўляе сабой бесперапынную фазавую фазу структуры "марскога вострава", а бесперапынны фазавы пераход адбываецца пры 4: 6 са зніжэннем суадносін злучэння HPMC/HPS. Калі суадносіны складання высокае (больш утрымання HPMC), HPMC з нізкай глейкасцю з'яўляецца бесперапыннай фазай, а HPS - дысперсная фаза. Для складанай сістэмы HPMC/HPS, калі кампанент з нізкай глейкасцю з'яўляецца бесперапыннай фазай, а кампанент з высокай глейкасцю-бесперапынная фаза, уклад бесперапыннай глейкасці фазы ў глейкасць складанай сістэмы значна адрозніваецца. Калі HPMC з нізкай глейкасцю з'яўляецца бесперапыннай фазай, глейкасць злучэння ў асноўным адлюстроўвае ўклад глейкасці бесперапыннай фазы; Калі HPS з высокай гг. эфект. With the increase of HPS content and solution concentration in the compound system, the viscosity and shear thinning phenomenon of the compound system gradually increased, the fluidity decreased, and the solid-like behavior of the compound system was enhanced. Глейкасць і тыксатрапія HPMC збалансаваны рэцэптурай з HPS.

(2) Для складанай сістэмы 5: 5 HPMC і HPS могуць утвараць бесперапынныя фазы пры нізкіх і высокіх тэмпературах адпаведна. Гэта змяненне фазавай структуры можа істотна паўплываць на комплексную глейкасць, вязкапругкія ўласцівасці, частатную залежнасць і гелевыя ўласцівасці комплекснага геля. У якасці дысперсных фаз HPMC і HPS могуць вызначаць рэалагічныя ўласцівасці і ўласцівасці геля сістэм злучэнняў HPMC/HPS пры высокіх і нізкіх тэмпературах адпаведна. Грудкавыя крывыя кампазітныя ўзоры HPMC/HPS адпавядалі HPS пры нізкай тэмпературы і HPMC пры высокай тэмпературы.

(3) Была ўстаноўлена сувязь паміж мікраструктурай, рэалагічнымі ўласцівасцямі і гель -уласцівасцямі кампазітнай сістэмы HPMC/HPS. Як рэзкая змена крывой глейкасці складзенай сістэмы, так і дэльта-пік tang на крывой каэфіцыента страт з'яўляюцца пры 45 °C, што адпавядае з'яве сумеснай бесперапыннай фазы, якая назіраецца на мікрафатаграфіі (пры 45 °C).

1. Вывучаючы мікраструктуру і механічныя ўласцівасці, дынамічныя тэрмамеханічныя ўласцівасці, прапусканне святла, кіслародную пранікальнасць і тэрмічную стабільнасць кампазітных мембран, прыгатаваных пры розных прапорцыях злучэнняў і канцэнтрацыях раствораў, у спалучэнні з тэхналогіяй аптычнай мікраскапіі афарбоўвання ёдам, даследавалі фазавую марфалогію, фазавы пераход і сумяшчальнасць комплексаў даследаваны і ўстаноўлена сувязь паміж мікраструктурай і макраскапічнымі ўласцівасцямі комплексаў. Канкрэтныя вынікі наступныя:

(1) Не існуе відавочнага двухфазнага інтэрфейсу ў SEM-малюнках кампазітных плёнак з рознымі суадносінамі, якія складаюцца. Большасць кампазітных плёнак маюць толькі адну кропку шклянога пераходу ў выніках DMA, а большасць кампазітных плёнак маюць толькі адзін пік тэрмічнай дэградацыі ў крывой DTG. Яны разам паказваюць, што HPMC мае пэўную сумяшчальнасць з HPS.

(2) Адносная вільготнасць аказвае значны ўплыў на механічныя ўласцівасці кампазітных плёнак HPMC/HPS, а ступень яго эфекту павялічваецца з павелічэннем утрымання HPS. Пры меншай адноснай вільготнасці як эластычны модуль, так і трываласць на расцяжэнне кампазітных плёнак павялічваліся з павелічэннем утрымання HPS, а падаўжэнне пры разрыве кампазітных плёнак была значна ніжэй, чым у чыстых кампанентных плёнак. З павелічэннем адноснай вільготнасці, модуль пругкасці і трываласці на расцяжэнне кампазітнай плёнкі знізілася, а падаўжэнне пры перапынку значна павялічылася, а сувязь паміж механічнымі ўласцівасцямі кампазітнай плёнкі і суадносінамі злучэння паказала цалкам супрацьлеглую змену ў розных зменах у розных розных схемах пры розных адносная вільготнасць паветра. Механічныя ўласцівасці кампазітных мембран з рознымі суадносінамі злучэння паказваюць скрыжаванне пры розных умовах адноснай вільготнасці, што дае магчымасць аптымізаваць прадукцыйнасць прадукту ў адпаведнасці з рознымі патрабаваннямі прымянення.

(3) Была ўстаноўлена ўзаемасувязь паміж мікраструктурай, фазавым пераходам, празрыстасцю і механічнымі ўласцівасцямі кампазітнай сістэмы HPMC/HPS. а. Самая нізкая кропка празрыстасці кампазіцыйнай сістэмы ўзгадняецца з кропкай фазавага пераходу ГПМЦ з суцэльнай фазы ў дысперсную і мінімальнай кропкай зніжэння модуля пругкасці пры расцяжэнні. б. Модуль і падаўжэнне маладых пры разрыве памяншаюцца з павелічэннем канцэнтрацыі раствора, што прычынна звязана з марфалагічнай зменай HPMC з бесперапыннай фазы да дысперснай фазы ў злучальнай сістэме.

(4) Даданне HPS павялічвае звілістасць канала пранікнення кіслароду ў кампазітнай мембране, значна зніжае кіслародную пранікальнасць мембраны і паляпшае характарыстыкі кіслароднага бар'ера мембраны HPMC.

1. Былі вывучаны ўплыў хімічнай мадыфікацыі HPS на рэалагічныя ўласцівасці кампазітнай сістэмы і ўсебаковыя ўласцівасці кампазітнай мембраны, такія як крышталічная структура, структура аморфнай вобласці, механічныя ўласцівасці, кіслародная пранікальнасць і тэрмічная стабільнасць. Канкрэтныя вынікі наступныя:

(1) Гідраксіпрапіляванне HPS можа знізіць глейкасць сістэмы злучэння пры нізкай тэмпературы, палепшыць цякучасць раствора злучэння і паменшыць з'яву разрэджвання зруху; Гідраксіпрапіляцыя HPS можа звузіць лінейную вязкаэластычную вобласць злучальнай сістэмы, знізіць тэмпературу фазавага пераходу сістэмы злучэння HPMC/HPS, а таксама палепшыць цвёрда-падобнае паводзіны злучальнай сістэмы пры нізкай тэмпературы і беднасці пры высокай тэмпературы.

(2) Гідраксіпрапіляцыя HPS і паляпшэнне сумяшчальнасці двух кампанентаў могуць значна перашкаджаць перакрышталізацыі крухмалу ў мембране і спрыяць фарміраванню свабоднай самастойнай структуры ў кампазітнай мембране. Увядзенне грувасткіх гидроксипропильных груп у малекулярную ланцужок крухмалу абмяжоўвае ўзаемнае звязванне і ўпарадкаванае перабудова малекулярных сегментаў HPS, што прыводзіць да фарміравання больш адчувальнай структуры HPS. Для складанай сістэмы павелічэнне ступені гідраксіпрапілавай замены дазваляе ланцужку, падобным на малекулы HPMC, увайсці ў вобласць гптавай паражніны HPS, што паляпшае сумяшчальнасць складанай сістэмы і паляпшае шчыльнасць самастойнай структуры HPS. Сумяшчальнасць складанай сістэмы павялічваецца з павелічэннем ступені замены гідраксіпрапілавай групы, што адпавядае вынікам рэалагічных уласцівасцей.

(3) The macroscopic properties such as mechanical properties, thermal stability and oxygen permeability of HPMC/HPS composite membrane are closely related to its internal crystalline structure and amorphous region structure. Камбінаваны эфект двух эфектаў сумяшчальнасці двух кампанентаў.

1. By studying the effects of solution concentration, temperature and chemical modification of HPS on the rheological properties of the compound system, the gelation mechanism of the HPMC/HPS cold-heat inverse gel compound system was discussed. Канкрэтныя вынікі наступныя:

(1) у складанай сістэме існуе крытычная канцэнтрацыя (8%), ніжэй за крытычную канцэнтрацыю, HPMC і HPS існуюць у незалежных малекулярных ланцужках і фазавых абласцях; Пры дасягненні крытычнай канцэнтрацыі фаза HPS ўтвараецца ў растворы ў якасці кандэнсату. Гель -цэнтр - гэта структура мікрагеля, злучаная перапляценнем малекулярных ланцугоў HPMC; Над крытычнай канцэнтрацыяй перапляценне больш складанае, а ўзаемадзеянне мацней, а раствор праяўляе паводзіны, падобнае да палімернага расплаву.

(2) Складаная сістэма мае кропку пераходу бесперапыннай фазы са зменай тэмпературы, якая звязана з паводзінамі геля HPMC і HPS у складанай сістэме. Пры нізкіх тэмпературах глейкасць ГПМЦ значна ніжэй, чым глейкасць ГПМС, таму ГПМЦ утварае бесперапынную фазу, якая акружае высокавязкую гелевую фазу ГПС. Па краях дзвюх фаз гідраксільныя групы ў ланцугу HPMC губляюць частку звязваючай вады і ўтвараюць міжмалекулярныя вадародныя сувязі з малекулярным ланцугом HPS. У працэсе награвання малекулярныя ланцужкі HPS рухаліся за кошт паглынання дастатковай колькасці энергіі і ўтваралі вадародныя сувязі з малекуламі вады, у выніку чаго структура геля разрывалася. У той жа час структуры воднай клеткі і воднай абалонкі на ланцугах HPMC былі разбураны і паступова разрываліся, каб агаліць гідрафільныя групы і гідрафобныя кластары. Пры высокай тэмпературы HPMC утварае гелевую сеткавую структуру дзякуючы міжмалекулярным вадародным сувязям і гідрафобнай асацыяцыі і, такім чынам, становіцца высокавязкай дысперснай фазай, дыспергаванай у бесперапыннай фазе HPS выпадковых шпулек.

(3) З павышэннем ступені гідраксіпрапілавага замяшчэння ў ГЭС паляпшаецца сумяшчальнасць сістэмы злучэння ГПМЦ/ГЭС, і тэмпература фазавага пераходу ў сістэме злучэння пераходзіць да нізкай тэмпературы. З павелічэннем ступені гідраксіпрапілавага замяшчэння ў растворы HPS з'яўляецца больш расцягнутых спіральных фрагментаў, якія могуць утвараць больш міжмалекулярных вадародных сувязей з малекулярным ланцугом HPMC на мяжы дзвюх фаз, утвараючы такім чынам больш аднастайную структуру. Гидроксипропилирование зніжае глейкасць крухмалу, так што розніца ў глейкасці паміж HPMC і HPS ў злучэнні звужаецца, што спрыяе адукацыі больш аднастайнага злучэння, а мінімальнае значэнне розніцы глейкасці паміж двума кампанентамі пераходзіць да нізкага. тэмпературны рэгіён.

2. Інавацыйныя пункты

1. Design and construct the HPMC/HPS cold and hot reversed-phase gel compound system, and systematically study the unique rheological properties of this system, especially the concentration of compound solution, compound ratio, temperature and chemical modification of components. The influence laws of the rheological properties, gel properties and compatibility of the compound system were further studied, and the phase morphology and phase transition of the compound system were further studied combined with the observation of the iodine dyeing optical microscope, and the micro-morphological структура сістэмы злучэння была ўстаноўлена- рэалагічныя ўласцівасці геля ўласцівасці ўзаемасувязь. Упершыню мадэль Арэніуса была выкарыстана для падганяння закону гелеўтварэння халодных і гарачых кампазітных геляў са зваротнай фазай у розных дыяпазонах тэмператур.

2. Фазавае размеркаванне, фазавы пераход і сумяшчальнасць кампазітнай сістэмы HPMC/HPS назіраліся з дапамогай тэхналогіі аналізу аптычнага мікраскопа з фарбаваннем ёдам, а механічныя ўласцівасці празрыстасці былі ўстаноўлены шляхам аб'яднання аптычных уласцівасцей і механічных уласцівасцей кампазітных плёнак. Сувязь паміж мікраструктурай і макраскапічнымі ўласцівасцямі, такімі як уласцівасці-фазавая марфалогія і канцэнтрацыя-механічныя ўласцівасці-фазавая марфалогія. Гэта першы выпадак непасрэднага назірання за законам змены фазавай марфалогіі гэтай сістэмы злучэнняў з каэфіцыентам злучэння, тэмпературай і канцэнтрацыяй, асабліва ўмовамі фазавага пераходу і ўплывам фазавага пераходу на ўласцівасці сістэмы злучэнняў.

3. Крышталічная структура і аморфная структура кампазітных мембран з рознымі ступенямі гідраксіпрапілавага замяшчэння HPS былі вывучаны з дапамогай SAXS, а механізм гелеўтварэння і ўплыў кампазітных геляў абмяркоўваліся ў спалучэнні з рэалагічныя вынікамі і макраскапічнымі ўласцівасцямі, такімі як кіслародная пранікальнасць кампазітных мембран. Фактары і законы, упершыню было ўстаноўлена, што глейкасць кампазітнай сістэмы звязана з шчыльнасцю самападобных структур у кампазітнай мембране і непасрэдна вызначае макраскапічныя ўласцівасці, такія як кіслародная пранікальнасць і механічныя ўласцівасці кампазіта. Мембрана і ўсталёўвае рэалагічныя ўласцівасці-мікраструктуры-мембрана ўзаемасувязі паміж уласцівасцямі матэрыялу.

3. Перспектыва

У апошнія гады распрацоўка бяспечных і ядомых харчовых упаковачных матэрыялаў з выкарыстаннем аднаўляльных прыродных палімераў у якасці сыравіны стала даследчай кропкай доступу ў галіне ўпакоўкі харчовых прадуктаў. У гэтай працы ў якасці асноўнай сыравіны выкарыстоўваецца натуральны поліцукрыд. Пры складанні HPMC і HPS кошт сыравіны зніжаецца, паляпшаецца прадукцыйнасць апрацоўкі HPMC пры нізкай тэмпературы, і палепшана прадукцыйнасць кіслароду кампазітнай мембраны. Вывучалася праз спалучэнне рэалагічнага аналізу, быў вывучаны аналіз аптычнага мікраскопа афарбоўвання ёду і кампазітнай мікраструктуры і комплекснага аналізу прадукцыйнасці, былі вывучаны фазавая марфалогія, фазавы пераход, аддзяленне фазы і сумяшчальнасць халоднай гарачай-фазы гель-кампазітнай сістэмы. Была ўстаноўлена сувязь паміж мікраструктурай і макраскапічнымі ўласцівасцямі кампазітнай сістэмы. У залежнасці ад сувязі паміж макраскапічнымі ўласцівасцямі і мікраморфалагічнай структурай кампазітнай сістэмы HPMC/HPS, фазавая структура і сумяшчальнасць кампазітнай сістэмы могуць кантраляваць для кантролю кампазітнага матэрыялу. Даследаванне ў гэтым артыкуле мае важнае значэнне для фактычнага вытворчага працэсу; Абмяркоўваецца механізм фарміравання, якія ўплываюць на фактары і законы халодных і гарачых зваротных кампазітных геляў, які ўяўляе сабой падобную кампазітную сістэму халодных і гарачых зваротных геляў. Даследаванне гэтага артыкула дае тэарэтычную мадэль для прадастаўлення тэарэтычных рэкамендацый па распрацоўцы і прымяненні разумных матэрыялаў, якія кантралююцца на тэмпературы. Вынікі даследаванняў гэтага дакумента маюць добрую тэарэтычную каштоўнасць. Даследаванне гэтага дакумента ўключае ў сябе перасячэнне ежы, матэрыялу, геля і складаных і іншых дысцыплін. З -за абмежавання часу і метадаў даследавання, даследаванне гэтай тэмы па -ранейшаму мае шмат незавершаных пунктаў, якія можна паглыбіцца і палепшыць з наступных аспектаў. пашырыць:

Тэарэтычныя аспекты:

1. Вывучыць уплыў розных суадносін разгалінаванняў ланцуга, малекулярных мас і разнавіднасцей ГПС на рэалагічныя ўласцівасці, мембранныя ўласцівасці, фазавую марфалогію і сумяшчальнасць сістэмы злучэння, а таксама вывучыць закон яго ўплыву на механізм гелеўтварэння злучэння. сістэма.
2. 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. Уплыў правілаў механізму фарміравання геля.
3. Вывучаны ўплыў солі, pH, пластыфікатара, сшывальніка, антыбактэрыйнага агента і іншых сістэм злучэнняў на рэалагічныя ўласцівасці, уласцівасці геля, структуру і ўласцівасці мембраны і іх заканамернасці.

Ужыванне:

1. Аптымізаваць формулу для ўпакоўкі прыправы пакеты, агароднінныя пакеты і цвёрдыя супы, а таксама вывучыць эфект захавання прыправы, гародніны і супы ў перыяд захоўвання, механічныя ўласцівасці матэрыялаў і змены прадукцыйнасці прадукцыі пры падвярганні знешніх сіл , Растваральнасць у вадзе і гігіенічны індэкс матэрыялу. Ён таксама можа прымяняцца да грануляваных харчовых прадуктаў, такіх як кава і чай з малаком, а таксама да ядомай упакоўкі тартоў, сыроў, дэсертаў і іншых прадуктаў.
2. Optimize the formula design for the application of botanical medicinal plant capsules, further study the processing conditions and the optimal selection of auxiliary agents, and prepare hollow capsule products. Былі правераны фізічныя і хімічныя паказчыкі, такія як прыдатнасць, час распаду, утрыманне цяжкіх металаў і мікробнае ўтрыманне.
3. Для прымянення ў свежым выглядзе садавіны і агародніны, мясных прадуктаў і г.д., у адпаведнасці з рознымі метадамі апрацоўкі распыленнем, акунаннем і афарбоўкай, выберыце адпаведную формулу і вывучыце ўзровень гнілых пладоў, страту вільгаці, спажыванне пажыўных рэчываў, цвёрдасць гародніны пасля ўпакоўкі ў перыяд захоўвання, бляск і водар і іншыя паказчыкі; Колер, рН, значэнне TVB-N, тиобарбитуровая кіслата і колькасць мікраарганізмаў мясных прадуктаў пасля ўпакоўкі.