Реология и съвместимост на HPMC/HPS комплекс

Реология и съвместимост наHPMC/HPSКомплекс

Ключови думи: хидроксипропил метилцелулоза; хидроксипропил нишесте; реологични свойства; съвместимост; химическа модификация.

Хидроксипропил метилцелулозата (HPMC) е полисахариден полимер, който обикновено се използва при получаването на ядливи филми. Той се използва широко в областта на храните и медицината. Филмът има добра прозрачност, механични свойства и масло бариерни свойства. HPMC обаче е термично индуциран гел, което води до неговата лоша производителност при ниска температура и висока производствена консумация на енергия; в допълнение, неговата скъпа цена на суровината ограничава широкото му приложение, включително във фармацевтичната област. Хидроксипропиловото нишесте (HPS) е ядлив материал, широко използван в областта на храните и медицината. Има широка гама от източници и ниска цена. Това е идеален материал за намаляване на разходите за HPMC. Освен това свойствата на студения гел на HPS могат да балансират вискозитета и други реологични свойства на HPMC. , за да подобри ефективността на обработка при ниска температура. В допълнение, ядливото фолио HPS има отлични свойства на кислородна бариера, така че може значително да подобри свойствата на ядливото фолио HPMC.

HPS се добавя в HPMC за съставяне и е конструирана HPMC/HPS студена и гореща обърната фазова система за съединение. Беше обсъден законът за влияние на свойствата, механизмът на взаимодействие между HPS и HPMC в разтвор, съвместимостта и фазовият преход на системата от съединения бяха обсъдени и беше установена връзката между реологичните свойства и структурата на системата от съединения. Резултатите показват, че системата от съединения има критична концентрация (8%), под критичната концентрация HPMC и HPS съществуват в независими молекулни вериги и фазови области; над критичната концентрация, HPS фазата се образува в разтвора като гел център. Структурата на микрогела, която е свързана чрез преплитане на HPMC молекулни вериги, проявява поведение, подобно на това на полимерна стопилка. Реологичните свойства на системата от съединения и съотношението на съединенията съответстват на правилото за логаритмична сума и показват известна степен на положително и отрицателно отклонение, което показва, че двата компонента имат добра съвместимост. Съставната система е непрекъсната фазово-дисперсна фазова структура „морски остров“ при ниска температура и непрекъснатият фазов преход се извършва при 4:6 с намаляване на съотношението HPMC/HPS съединение.

Като важен компонент на хранителните стоки, опаковката на храните може да предотврати повреждането и замърсяването на храната от външни фактори в процеса на циркулация и съхранение, като по този начин удължава срока на годност и периода на съхранение на храната. Като нов вид материал за опаковане на храни, който е безопасен и годен за консумация и дори има определена хранителна стойност, ядливото фолио има широки перспективи за приложение в опаковането и консервирането на храни, бързо хранене и фармацевтични капсули и се е превърнало в изследователска гореща точка в настоящите храни области, свързани с опаковане.

The HPMC/HPS composite membrane was prepared by casting method. Съвместимостта и разделянето на фазите на композитната система бяха допълнително изследвани чрез сканираща електронна микроскопия, динамичен термомеханичен анализ на свойствата и термогравиметричен анализ и бяха изследвани механичните свойства на композитната мембрана. and oxygen permeability and other membrane properties. Резултатите показват, че не е намерен очевиден двуфазен интерфейс в SEM изображенията на всички композитни филми, има само една точка на встъкляване в резултатите от DMA на повечето от композитните филми и само един пик на термично разграждане се появява в DTG кривите на повечето от композитните филми. HPMC има определена съвместимост с HPS. Добавянето на HPS към HPMC значително подобрява свойствата на кислородната бариера на композитната мембрана. Механичните свойства на композитната мембрана варират значително в зависимост от съотношението на смесване и относителната влажност на околната среда и представляват пресечна точка, която може да предостави отправна точка за оптимизиране на продукта за различни изисквания за приложение.

Микроскопичната морфология, разпределението на фазата, фазовия преход и други микроструктури на съединението на HPMC/HPS са проучени чрез обикновен йоден багрилен оптичен анализ на микроскоп, а прозрачността и механичните свойства на съединената система са проучени чрез ултравиолетовия спектрофотометър и механичния тестер на свойствата. Създадена е връзката между микроскопичната морфологична структура и макроскопската всеобхватна ефективност на системата на съединението на HPMC/HPS. Резултатите показват, че голям брой мезофази присъстват в съставната система, която има добра съвместимост. В системата на фазовия преход има фазов преход и тази точка на прехода на фазовия преход има определено съотношение на съединението и зависимост от концентрация на разтвора. Най -ниската точка на прозрачност на сложната система е в съответствие с фазовата преходна точка на HPMC от непрекъсната фаза до дисперсирана фаза и минималната точка на модула на опън. Модулът на младия и удължение при счупване намалява с увеличаването на концентрацията на разтвора, което има причинно -следствена връзка с прехода на HPMC от непрекъснатата фаза към диспергираната фаза.

Използван е реометър за изследване на ефекта от химическата модификация на HPS върху реологичните свойства и свойствата на гела на HPMC/HPS студена и гореща обратнофазова гелова система. Изследвани са капацитети и фазови преходи и е установена връзката между микроструктурата и реологичните и гел свойства. Резултатите от изследването показват, че хидроксипропилирането на HPS може да намали вискозитета на комбинираната система при ниска температура, да подобри течливостта на разтвора на съединението и да намали феномена на изтъняване при срязване; Хидроксипропилирането на HPS може да стеснява линейния вискозитет на сложната система. В еластичната област температурата на фазов преход на HPMC/HPS комбинираната система е намалена и поведението на твърдо вещество на комбинираната система при ниска температура и течливостта при висока температура са подобрени. HPMC и HPS образуват непрекъснати фази съответно при ниски и високи температури и като диспергирани фази определят реологичните свойства и свойствата на гела на композитната система при високи и ниски температури. Както рязката промяна в кривата на вискозитета на смесената система, така и пикът на тен делта в кривата на фактора на загуба се появяват при 45 °C, което отразява феномена на съвместната непрекъсната фаза, наблюдаван в оцветените с йод микрографии при 45 °C.

Ефектът от химическата модификация на HPS върху кристалната структура и микродивизионната структура на композитния филм е проучен чрез синхротронно излъчване на дребноъгълно разсейване на рентгеновите разсейване, а механичните свойства, свойствата на оксигенната бариера и термичната стабилност на композитния филм са били композитни филми Систематично изследва влиянието на промените в химическата структура на съставните компоненти върху микроструктурата и макроскопските свойства на съединителните системи. Резултатите от синхротронно лъчение показват, че хидроксипропилирането на HPS и подобряването на съвместимостта на двата компонента могат значително да инхибират прекристализацията на нишесте в мембраната и да насърчат образуването на по-ниска самоподобна структура в композитната мембрана. Макроскопичните свойства като механични свойства, термична стабилност и кислородна пропускливост на HPMC/HPS композитната мембрана са тясно свързани с нейната вътрешна кристална структура и структура на аморфна област. The combined effect of the two effects.

Първа глава Въведение

Като важен компонент на хранителните стоки, материалите за опаковане на храни могат да предпазят храната от физически, химически и биологични увреждания и замърсяване по време на обращение и съхранение, да поддържат качеството на самата храна, да улеснят консумацията на храна и да осигурят храна. Дългосрочно съхранение и съхранение и придаване на външен вид на храната, за да привлече консумацията и да се получи стойност извън материалните разходи [1-4]. Като нов вид материал за опаковане на храни, който е безопасен и годен за консумация и дори има определена хранителна стойност, ядливото фолио има широки перспективи за приложение в опаковането и консервирането на храни, бързо хранене и фармацевтични капсули и се е превърнало в изследователска гореща точка в настоящите храни области, свързани с опаковане.

Ядливите филми са филми с пореста мрежеста структура, обикновено получени чрез обработка на естествени годни за консумация полимери. Много естествени полимери, съществуващи в природата, имат свойства на гел и техните водни разтвори могат да образуват хидрогелове при определени условия, като някои естествени полизахариди, протеини, липиди и др. Естествените структурни полизахариди като нишесте и целулоза, поради тяхната специална молекулярна структура на дълговерижна спирала и стабилни химични свойства, могат да бъдат подходящи за дългосрочни и различни среди за съхранение и са широко изследвани като ядливи филмообразуващи материали. Ядливите филми, направени от единичен полизахарид, често имат определени ограничения в производителността. Следователно, за да се премахнат ограниченията на единични полизахаридни ядливи филми, да се получат специални свойства или да се разработят нови функции, да се намалят цените на продуктите и да се разширят техните приложения, обикновено се използват два вида полизахариди. Или горните естествени полизахариди се смесват, за да се постигне ефект на допълващи се свойства. Поради разликата в молекулната структура между различните полимери, има определена конформационна ентропия и повечето полимерни комплекси са частично съвместими или несъвместими. The phase morphology and compatibility of the polymer complex will determine the properties of the composite material. Деформацията и историята на потока по време на обработката оказват значително влияние върху структурата. Следователно се изследват макроскопичните свойства като реологичните свойства на полимерната комплексна система. Взаимовръзката между микроскопичните морфологични структури като фазова морфология и съвместимост е важна за регулиране на ефективността, анализа и модифицирането на композитни материали, технологията за обработка, ръководството на дизайна на формулата и обработката на машините и оценката на производството. Ефективността на обработката на продукта и разработването и прилагането на нови полимерни материали са от голямо значение.

В тази глава статутът на изследване и напредъкът на приложението на ядливи филмови материали са разгледани подробно; изследователската ситуация на естествените хидрогелове; целта и методът на полимерно съединение и напредъка на изследванията на полизахаридното съединение; методът на реологично изследване на системата за смесване; Анализират се и се обсъждат реологичните свойства и конструкцията на модела на системата за студен и горещ обратен гел, както и изследователската значимост, изследователската цел и изследването на съдържанието на тази статия.

1.1 Ядливо фолио

Ядлив филм се отнася до добавянето на пластификатори и кръстосани агенти, базирани на естествени ядливи вещества (като структурни полизахариди, липиди, протеини), чрез различни междумолекулни взаимодействия, чрез съединение, нагряване, покритие, сушене и др. Филмът с пореста мрежа структура, образувана от лечението. Той може да предостави различни функции като избираеми бариерни свойства на газ, влага, съдържание и външни вредни вещества, така че да подобри сетивното качество и вътрешната структура на храната и да удължи периода на съхранение или срока на годност на хранителните продукти.

1.1.1 История на развитието на ядивните филми

Развитието на ядлив филм може да бъде проследено до 12 и 13 век. По това време китайците използваха прост метод на парафиниране, за да покрият цитрусите и лимоните, което ефективно намали загубата на вода в плодовете и зеленчуците, така че плодовете и зеленчуците запазиха първоначалния си блясък, като по този начин удължиха срока на годност на плодовете и зеленчуци, но прекомерно инхибиране на аеробното дишане на плодовете и зеленчуците, което води до ферментативно влошаване на плодовете. През 15-ти век азиатците вече са започнали да правят ядлив филм от соево мляко и са го използвали за защита на храната и подобряване на външния вид на храната [20]. През 16 век британците са използвали мазнина за покриване на хранителни повърхности, за да намалят загубата на влага от храната. През 19-ти век захарозата е използвана за първи път като ядливо покритие върху ядки, бадеми и лешници, за да се предотврати окисляването и гранясването по време на съхранение. През 1830-те години се появяват търговски парафинови филми за горещи топи за плодове като ябълки и круши. В края на 19-ти век желатиновите филми се напръскват върху повърхността на месни продукти и други храни за консервиране на храни. В началото на 50-те години на миналия век карнаубският восък и т.н. са били превърнати в емулсии масло във вода за покриване и консервиране на пресни плодове и зеленчуци. В края на 50-те години на миналия век започнаха да се развиват изследвания върху годни за консумация филми, прилагани върху месни продукти, и най-обширният и успешен пример са продуктите за клизма, преработени от животински тънки черва в обвивки.

От 50 -те години на миналия век може да се каже, че концепцията за ядлив филм е била наистина предложена само. Оттогава много изследователи са развили силен интерес към ядливи филми. През 1991 г. Nisperes прилага карбоксиметил целулоза (CMC) към покритието и запазването на банани и други плодове, плодовото дишане е намалено и загубата на хлорофил се забавя. Парк и др. През 1994 г. съобщава за ефективните бариерни свойства на протеиновия филм Zein до O2 и CO2, което подобри загубата на вода, увяхването и обезцветяването на доматите. През 1995 г. Лурдин използва разреден алкален разтвор за лечение на нишесте и добавя глицерин за покриване на ягоди за свежест, което намалява степента на загуба на вода от ягоди и забавя развалянето. Baberjee подобри свойствата на ядливи филми през 1996 г. чрез микро-ликвидация и ултразвуково третиране на филмовата течност, така че размерът на частиците на течността, образуваща филма, е значително намалена и хомогенната стабилност на емулсията е подобрена. През 1998 г. Padegett et al. Добавя се лизозим или низин към соевия протеинов филм и го използва за увиване на храната и установи, че растежът на млечнокисели бактерии в храната е ефективно инхибиран [30]. През 1999 г. Yin Qinghong et al. Използван пчелен восък за приготвяне на филмово покритие за запазване и съхранение на ябълки и други плодове, което може да инхибира дишането, да предотврати свиването и загубата на тегло и да инхибира микробната инвазия.

В продължение на много години чашите за печене на царевица за опаковане на сладолед, лепкава оризова хартия за опаковане на бонбони и кожи от тофу за месни ястия са типични опаковки за консумация. Но през 1967 г. комерсиалните приложения на годни за консумация филми практически не съществуват и дори консервирането на плодове с восъчно покритие имаше много ограничена търговска употреба. До 1986 г. няколко компании започнаха да предоставят продукти от ядливо фолио, а до 1996 г. броят на компаниите за ядливо фолио нарасна до повече от 600. Понастоящем приложението на ядливо фолио в консервирането на хранителни опаковки се увеличава и е постигнало Годишни приходи от над 100 милиона щатски долара.

1.1.2 Характеристики и видове фолио за консумация

Според съответните изследвания, ядливият филм има следните изключителни предимства: ядливият филм може да предотврати упадъка и влошаване на качеството на храната, причинено от взаимната миграция на различни хранителни вещества; някои ядливи филмови компоненти сами по себе си имат специална хранителна стойност и функция за грижа за здравето; ядивното фолио има незадължителни бариерни свойства за CO2, O2 и други газове; ядливото фолио може да се използва за микровълнова фурна, печене, пържена храна и филм и покритие за лекарства; ядливият филм може да се използва като антиоксиданти и консерванти и други носители, като по този начин се удължава срокът на годност на храната; Ядливият филм може да се използва като носител за оцветители и хранителни укрепления и др., За да се подобри качеството на храната и да подобри сензорните свойства на храната; Ядливият филм е безопасен и годни за консумация и може да се консумира заедно с храна; Филмите за ядливи опаковки могат да се използват за опаковане на малки количества или единици храна и образуват многослойни композитни опаковки с традиционни опаковъчни материали, което подобрява общата бариерна производителност на опаковките.

Причината, поради която годни за консумация опаковъчни филми имат горните функционални свойства, се основава главно на образуването на определена триизмерна мрежова структура вътре в тях, като по този начин показва определена сила и бариерни свойства. The functional properties of the edible packaging film are significantly affected by the properties of its components, and the degree of internal polymer crosslinking, the uniformity and density of the network structure are also affected by different film-forming processes. Има очевидни разлики в производителността [15, 35]. Ядливите филми също имат някои други свойства като разтворимост, цвят, прозрачност и др. Подходящи материали за опаковане на ядливи филми могат да бъдат избрани според различните среди за използване и разликите в продуктовите обекти, които трябва да бъдат опаковани.

Според метода на формиране на ядлив филм, той може да бъде разделен на филми и покрития: (1) Предварително подготвените независими филми обикновено се наричат ​​филми. (2) Тънкият слой, образуван на повърхността на храната, чрез покритие, потапяне и пръскане, се нарича покритие. Филмите се използват главно за храни с различни съставки, които трябва да бъдат индивидуално опаковани (като пакети с подправки и олио в готови храни), храни с една и съща съставка, но трябва да бъдат опаковани отделно (като малки опаковки кафе, мляко на прах, и др.) и лекарства или продукти за здравеопазване. Капсулен материал; покритието се използва главно за консервиране на пресни храни като плодове и зеленчуци, месни продукти, покритие на лекарства и сглобяване на микрокапсули с контролирано освобождаване.

Според филмообразуващите материали на ядливото опаковъчно фолио, то може да бъде разделено на: полизахаридно ядливо фолио, протеиново ядливо фолио, липидно ядливо фолио, микробно ядливо фолио и композитно ядливо фолио.

1.1.3 Полагане на ядивно фолио

Като нов тип опаковъчен материал, който е безопасен и годни за консумация и дори има определена хранителна стойност, ядливият филм се използва широко в индустрията за опаковане на храни, фармацевтичното поле, съхранението и опазването на плодове и зеленчуци, обработката и консервацията на месо и водни продукти, производство на бърза храна и производство на масло. Той има широки перспективи за приложение в запазването на храни като пържени печени бонбони.

1.1.3.1 Приложение в опаковките на храни

Разтворът за образуване на филм се покрива върху храната, която ще се опакова чрез пръскане, изчеткване, потапяне и т.н., за да се предотврати проникването на влага, кислород и ароматни вещества, което може ефективно да намали загубата на опаковка и да намали броя на слоевете на опаковката ; значително намаляват външния слой на храната Сложността на компонентите на пластмасовата опаковка улеснява нейното рециклиране и обработка и намалява замърсяването на околната среда; прилага се при отделното опаковане на някои компоненти на многокомпонентни сложни храни, за да се намали взаимната миграция между различните компоненти, като по този начин се намали замърсяването на околната среда. Намалете развалянето на храната или влошаването на качеството на храната. Ядливото фолио се преработва директно в опаковъчна хартия или опаковъчни торби за опаковане на храни, което не само постига безопасност, чистота и удобство, но и намалява натиска на бялото замърсяване върху околната среда.

Използвайки царевица, соя и пшеница като основни суровини, хартиените филми, подобни на зърнени култури, могат да бъдат приготвени и използвани за опаковане на колбаси и други храни. След употреба, дори и да се изхвърлят в естествената среда, те са биоразградими и могат да бъдат превърнати в почвени торове за подобряване на почвата. . Използвайки нишесте, хитозан и боб DREG като основни материали, ядлива опаковъчна хартия може да бъде подготвена за опаковане на бърза храна като юфка за бързо хранене и пържени картофи, което е удобно, безопасно и много популярно; Използвани за подправяне на пакети, твърди супи опаковката на удобни храни като суровини, които могат да бъдат директно приготвени в саксията, когато се използват, могат да предотвратят замърсяването на храната, да увеличат храненето на храната и да улеснят почистването. Изсушеното авокадо, картофите и счупеният ориз се ферментират и преобразуват в полизахариди, които могат да се използват за приготвяне на нови ядливи вътрешни опаковъчни материали, които са безцветни и прозрачни, имат добри свойства на бариерата на кислород и механични свойства и се използват за опаковане на мляко на прах , Салатно масло и други продукти [19]. За военна храна, след като се използва продуктът, традиционният пластмасов опаковъчен материал се изхвърля в околната среда и се превръща в маркер за проследяване на врага, което е лесно да се разкрие местонахождението. В многокомпонентни специални храни като пица, сладкиш, кетчуп, сладолед, кисело мляко, торти и десерти, пластмасовите опаковъчни материали не могат да бъдат директно добавени за използване, а ядлив опаковъчен филм показва неговите уникални предимства, които могат да намалят броя на групите на групите фракционни Миграцията на ароматните вещества подобрява качеството и естетиката на продукта [21]. Филмът за ядливи опаковки може да се използва при микровълнова хранителна обработка на системата на тестото. Месните продукти, зеленчуците, сиренето и плодовете са предварително опаковани чрез пръскане, потапяне или четкане и др., Замразени и съхранени и трябва само да бъдат микровълнови за консумация.

Въпреки че са налични малко търговски документи за ядливи опаковки и чанти, много патенти са регистрирани във формулировката и прилагането на потенциални ядливи опаковъчни материали. Френските регулаторни органи на храните одобриха индустриализирана чанта за ядливи опаковки, наречена „Solupan“, която е съставена от хидроксипропил метилцелулоза, нишесте и натриев сорбат и се предлага в търговската мрежа.

1.1.3.2 Приложение в медицината

Желатин, целулозни производни, нишесте и ядлива дъвка могат да се използват за приготвяне на меки и твърди капсулни обвивки на лекарства и здравни продукти, които могат ефективно да осигурят ефикасността на лекарствата и здравните продукти и са безопасни и годни за консумация; Някои лекарства имат присъщ горчив вкус, което е трудно да се използва от пациентите. Приетите, ядливи филми могат да се използват като покрития за маскиране на вкус за такива лекарства; Някои ентерични полимерни полимери не се разтварят в средата на стомаха (рН 1,2), но са разтворими в чревната (рН 6.8) среда и могат да се използват в чревното покритие с устойчиво освобождаване; може да се използва и като носител за насочени лекарства.

Blanco-Fernandez et al. Приготви хитозан ацетилиран моноглицериден композитен филм и го използва за продължително освобождаване на антиоксидантната активност на витамин Е и ефектът е забележителен. Дългосрочни антиоксидантни опаковъчни материали. Джан и др. Смесено нишесте с желатин, добавя полиетилен гликол пластификатор и се използва традиционно. Изследваха се кухите твърди капсули, приготвени чрез процеса на потапяне на композитния филм и прозрачността, механичните свойства, хидрофилните свойства и фазовата морфология на композитния филм. Добър материал от капсула [52]. Lal et al. Направи Кафирин в ядливо покритие за ентеричното покритие на парацетамол капсули и изследва механичните свойства, топлинните свойства, бариерните свойства и свойствата за освобождаване на лекарството на ядливият филм. Резултатите показват, че покритието на сорго различни твърди капсули на филма от глиадин не е счупено в стомаха, но пуска лекарството в червата при рН 6.8. Paik et al. prepared HPMC phthalate particles coated with indomethacin, and sprayed the edible film-forming liquid of HPMC on the surface of the drug particles, and studied the drug entrapment rate, average particle size of drug particles, edible film the results showed that the HPMCN-coated Индометациновото перорално лекарство може да постигне целта на маскиране на горчивия вкус на лекарството и насочването към доставката на лекарства. Oladzadabbasabadi et al. Смесено модифицирано нишесте SAGO с Carrageenan, за да се подготви ядлив композитен филм като заместител на традиционните желатинови капсули и изследва неговата кинетика, термомеханични свойства, физикохимични свойства и бариер да се използва при производството на фармацевтични капсули.

1.1.3.3 Приложение в опазването на плодове и зеленчуци

В пресните плодове и зеленчуци след бране, биохимичните реакции и дишането все още протичат енергично, което ще ускори увреждането на тъканите на плодовете и зеленчуците и е лесно да се причини загуба на влага в плодовете и зеленчуците при стайна температура, което води до качество на вътрешните тъкани и сензорни свойства на плодовете и зеленчуците. упадък. Следователно запазването се превърна в най-важния въпрос при съхранението и транспортирането на плодове и зеленчуци; традиционните методи за консервиране имат слаб ефект на консервиране и висока цена. Консервирането на плодове и зеленчуци с покритие в момента е най-ефективният метод при съхранение при стайна температура. Ядливата филмообразуваща течност е покрита върху повърхността на плодовете и зеленчуците, което може ефективно да предотврати нахлуването на микроорганизми, да намали дишането, загубата на вода и загубата на хранителни вещества от тъканите на плодовете и зеленчуците, да забави физиологичното стареене на тъканите на плодовете и зеленчуците, и запазете тъканите на плодовете и зеленчуците оригиналните пухкави и гладки. Гланцов външен вид, така че да се постигне целта за запазване на свежестта и удължаване на периода на съхранение. Американците използват ацетил моноглицерид и сирене, извлечено от растително масло, като основни суровини за приготвяне на ядливо фолио и го използват за рязане на плодове и зеленчуци, за да запазят пресни, да предотвратят дехидратация, покафеняване и нахлуване на микроорганизми, така че да могат да се поддържат за дълго време дълго време. Прясно състояние. Япония използва отпадъчна коприна като суровина за приготвяне на филм за запазване на свежестта на картофите, който може да постигне ефект на запазване на свежестта, сравним с този при хладилно съхранение. Американците използват растително масло и плодове като основни суровини за направата на течност за покритие и поддържат нарязаните плодове свежи и установяват, че ефектът на консервиране е добър.

Marquez et al. Използва се суроватъчен протеин и пектин като суровини и добави глутаминаза за омрежване за приготвяне на композитен ядлив филм, който се използва за покриване на прясно нарязани ябълки, домати и моркови, което може значително да намали степента на отслабване. , инхибират растежа на микроорганизмите на повърхността на прясно нарязани плодове и зеленчуци и удължават срока на годност на предположението за поддържане на вкуса и аромата на прясно нарязани плодове и зеленчуци. Shi Lei et al. Покритото грозде червен глобус с хитозан, ядлив филм, който може да намали загубата на тегло и степента на гниене на гроздето, да поддържа цвета и яркостта на гроздето и да забави разграждането на разтворимите твърди вещества. Използвайки хитозан, натриев алгинат, натриев карбоксиметилцелулоза и полиакрилат като суровини, Liu et al. Приготвени ядливи филми чрез многослойно покритие за свежо поддържане на плодове и зеленчуци и изучават тяхната морфология, разтворимост на вода и др. Резултатите показват, че натриевият карбоксиметил целулозен-хитозан-глицерол композитен филм има най-добрия ефект на консервиране. Sun Qingshen et al. изследва композитния филм на соевия протеинов изолат, който се използва за запазването на ягоди, което може значително да намали транспирацията на ягоди, да инхибира дишането им и да намали скоростта на гнилите плодове. Ferreira et al. Използвани плодови и зеленчукови остатъци на прах и картофено отпържка за приготвяне на композитен ядлив филм, изследват разтворимостта на водата и механичните свойства на композитния филм и използваният метод на покритие за запазване на глог. The results showed that the shelf life of hawthorn was prolonged. 50%, the weight loss rate decreased by 30-57%, and the organic acid and moisture did not change significantly . Fu Xiaowei et al. Изучава запазването на пресни чушки от хитозан за ядлив филм и резултатите показват, че той може значително да намали интензивността на дишането на пресни чушки по време на съхранение и да забави стареенето на чушки. Navarro-Tarazaga et al. Използван модифициран от пчелен восък HPMC филм за годни за запазване на сливи. Резултатите показват, че пчелен восък може да подобри свойствата на бариерата на кислорода и влагата и механичните свойства на HPMC филмите. Скоростта на отслабване на сливите е значително намалена, омекотяването и кървенето на плодовете по време на съхранение са подобрени и периодът на съхранение на сливите е удължен. Tang Liing et al. използва се алкален разтвор на Shellac в модификация на нишесте, приготвя ядлив опаковчен филм и изучава своите филмови свойства; В същото време, използвайки течността си, формираща филмов, за да покрие манго за свежест, може ефективно да намали дишането, то може да предотврати феномена на Браунинг по време на съхранение, да намали степента на отслабване и да удължи периода на съхранение.

1.1.3.4 Приложение при обработката и консервирането на месни продукти

Месните продукти с богати хранителни вещества и активност с висока вода се нахлуват лесно от микроорганизмите в процеса на преработка, транспортиране, съхранение и консумация, което води до потъмняване на цвета и окисляването на мазнини и други разваляне. За да се удължи периода на съхранение и срок на годност на месните продукти, е необходимо да се опитате да инхибира активността на ензимите в месните продукти и инвазията на микроорганизмите на повърхността и да се предотврати влошаването на цвета и миризмата, причинена от окисляването на мазнините. Понастоящем запазването на ядливи филми е един от често срещаните методи, широко използвани при запазването на месото у дома и в чужбина. Сравнявайки го с традиционния метод, се установява, че инвазията на външни микроорганизми, окислителната гранявност на мазнините и загубата на сок са значително подобрени в месни продукти, опаковани в ядлив филм, и качеството на месните продукти е значително подобрено. Срокът на годност е удължен.

The research on edible film of meat products began in the late 1950s, and the most successful application case was collagen edible film, which has been widely used in sausage production and processing . Emiroglu et al. добави сусамово масло към ядлив филм от соев протеин, за да направи антибактериален филм, и проучи неговия антибактериален ефект върху замразено говеждо месо. Резултатите показват, че антибактериалният филм може значително да инхибира възпроизводството и растежа на Staphylococcus aureus. Wook et al. подготви ядлив филм от проантоцианидин и го използва за покриване на охладено свинско месо за свежест. Изследвани са цветът, рН, стойността на TVB-N, тиобарбитуровата киселина и микробното число на свинските пържоли след съхранение в продължение на 14 дни. Резултатите показват, че ядливият филм от проантоцианидини може ефективно да намали образуването на тиобарбитурова киселина, да предотврати развалянето на мастни киселини, да намали инвазията и размножаването на микроорганизми на повърхността на месните продукти, да подобри качеството на месните продукти и да удължи периода на съхранение и срок на годност. Jiang Shaotong et al. added tea polyphenols and allicin to the starch-sodium alginate composite membrane solution, and used them to preserve the freshness of chilled pork, which could be stored at 0-4 °C for more than 19 days . Cartagena et al. reported the antibacterial effect of collagen edible film added with nisin antimicrobial agent on the preservation of pork slices, indicating that collagen edible film can reduce the moisture migration of refrigerated pork slices, delay the rancidity of meat products, and add 2 The collagen film with % низинът имаше най-добър ефект на запазване. Wang Rui и др. 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. Трите вида ядливи филми на натриев витамин бяха използвани за запазване на свежестта на охладеното говеждо месо. Резултатите показват, че ядивният филм от натриев алгинат има идеален ефект на запазване на свежестта. Каприоли и др. увийте варени пуешки гърди с ядлив филм от натриев казеинат и след това го охладете при 4 °C. Проучванията показват, че ядливият филм от натриев казеинат може да забави пуешкото месо по време на охлаждане. на гранясване .

1.1.3.5 Приложение при консервиране на водни продукти

Качественият спад на водните продукти се проявява главно в намаляването на свободната влага, влошаването на вкуса и влошаването на текстурата на водния продукт. Разлагането на водни продукти, окисляване, денатурация и суха консумация, причинени от микробна инвазия, са важни фактори, влияещи върху срока на годност на водните продукти. Замразеното съхранение е често срещан метод за запазване на водните продукти, но в процеса ще има и определена степен на качествено влошаване, което е особено сериозно за сладководни риби.

Запазването на ядливи филми на водни продукти започва в края на 70 -те години на миналия век и сега е широко използвано. Ядливият филм може ефективно да запази замразените водни продукти, да намали загубата на вода и също така може да се комбинира с антиоксиданти, за да се предотврати окисляването на мазнините, като по този начин постига целта за удължаване на срока на годност и срок на годност. Meenatchisundaram et al. Приготви композитен филм на базата на нишесте, използвайки нишесте като матрица и добави подправки като карамфил и канела, и го използва за запазването на бели скариди. The results showed that the edible starch film can effectively inhibit the growth of microorganisms, slow down fat oxidation, prolong the shelf life of refrigerated white shrimp at 10 °C and 4 °C was as long as 14 and 12 days, respectively . Чен Юанюан и други изучаваха консервата на разтвора на пулулана и извършиха сладководни риби. Консервирането може ефективно да инхибира растежа на микроорганизми, да забави окисляването на рибния протеин и мазнини и да има отличен ефект на консервиране. Yunus et al. покрита дъгова пъстърва с желатинов ядлив филм, към който е добавено етерично масло от дафинов лист, и изследва ефекта от съхранението в хладилник при 4 °C. Резултатите показват, че филмът за ядливи желатин е ефективен за поддържане на качеството на дъговата пъстърва до 22 дни. за дълго време. Wang Siwei et al. Използвани натриев алгинат, хитозан и CMC като основни материали, добавиха стеаринова киселина за приготвяне на ядлива филмова течност и я използва за покриване на Penaeus vannamei за свежест. Проучването показа, че композитният филм на CMC и хитозан течността има добър ефект на запазване и може да удължи срока на годност с около 2 дни. Ян Шенгинг и други използваха полифенолен филм за хитозан-чай за хладилни и запазване на пресен хайлай около 12 дни.

1.1.3.6 Приложение в пържени храни

Дълбоката пържена храна е широко популярна готова храна с голяма продукция. Той е обвит с полизахарид и протеинов ядлив филм, който може да предотврати смяната на цвета на храната по време на процеса на пържене и да намали консумацията на масло. Влизане на кислород и влага [80]. Плъзгащата се пържена храна с геланова дъвка може да намали консумацията на масло с 35%-63%, например при пържене на сашими, това може да намали консумацията на масло с 63%; При пържене на картофени чипса може да намали консумацията на масло с 35%-63%. Намален разход на гориво с 60%и др. [81].

Singthong et al. направени ядливи филми на полизахариди като натриев алгинат, карбоксиметил целулоза и пектин, които се използват за покритие на пържени бананови ленти и изследват скоростта на усвояване на маслото след пържене. Резултатите показват, че пектинът и карбоксил пържените бананови ленти, покрити с метилцелулоза, показват по -добро сетивно качество, сред което пектинният ядлив филм има най -добър ефект върху намаляването на абсорбцията на масло [82]. Holownia et al. Покрити HPMC и MC филми на повърхността на пържените пилешки филета, за да се проучат промените в консумацията на масло, съдържанието на свободни мастни киселини и цветовата стойност при пърженото масло. Предварителното покритие може да намали усвояването на маслото и да подобри живота на маслото [83]. Sheng Meixiang et al. Изработени ядливи филми на CMC, хитозан и соя протеинов изолат, покрити с картофени чипсове и ги пържеха при висока температура, за да изучават абсорбцията на масло, съдържанието на вода, цвета, съдържанието на акриламид и сетивното качество на картофените чипове. , Резултатите показват, че соевият протеинов изолат ядният филм има значително влияние върху намаляването на консумацията на масло от пържени картофени чипсове, а хитозановият ядлив филм има по -добър ефект върху намаляването на съдържанието на акриламид [84]. Salvador et al. Покрива повърхността на пържени калмари с пшенично нишесте, модифицирано царевично нишесте, декстрин и глутен, което може да подобри хрупкавостта на пръстените на калмарите и да намали скоростта на усвояване на маслото [85].

1.1.3.7 Заявление в печива

Ядливият филм може да се използва като гладко покритие за подобряване на външния вид на печени продукти; може да се използва като бариера срещу влага, кислород, мазнини и т.н., за да се подобри срокът на годност на печени продукти, например, ядивният филм от хитозан се използва за повърхностно покритие на хляб Може да се използва и като лепило за хрупкави закуски и закуски, Например, печените фъстъци често са покрити с лепила за покриване на сол и подправки [87].

Christos et al. направени ядливи филми от натриев алгинат и суроватъчен протеин и ги покриват върху повърхността на пробиотичния хляб Lactobacillus rhamnosus. Проучването показа, че степента на оцеляване на пробиотиците е значително подобрена, но двата вида хляб показват, че храносмилателните механизми са много сходни, така че покритието на ядивния филм не променя текстурата, вкуса и термофизичните свойства на хляба [88]. Panuwat и др. добави екстракт от индийско цариградско грозде в метилцелулозна матрица, за да подготви ядлив композитен филм и го използва, за да запази свежестта на печено кашу. Резултатите показват, че композитният ядлив филм може ефективно да попречи на печеното кашу по време на съхранение. Качеството се влошава и срокът на годност на печеното кашу се удължава с до 90 дни [89]. Schou и др. направиха прозрачен и гъвкав ядлив филм с натриев казеинат и глицерин и проучиха механичните му свойства, водопропускливостта и опаковъчния ефект върху изпечени филийки хляб. Резултатите показват, че ядливият филм от натриев казеинат обвива изпечен хляб. След паниране твърдостта му може да бъде намалена в рамките на 6 часа след съхранение при стайна температура [90]. Du et al. използва ядливо фолио на базата на ябълки и ядливо фолио на базата на домати, добавени с растителни етерични масла, за да обвият печено пиле, което не само инхибира растежа на микроорганизми преди печене на пилето, но също така подобрява вкуса на пилето след печене [91]. Javanmard et al. Подготви ядлив филм от пшенично нишесте и го използва за увиване на изпечени ядки с шам -фъстък. Резултатите показват, че ядливият филм от нишесте може да предотврати окислителното гранясване на ядките, да подобри качеството на ядките и да удължи срока им на годност [92]. Маджид и др. използва ядлив филм от суроватъчен протеин за покриване на печени фъстъци, което може да повиши кислородната бариера, да намали гранясването на фъстъците, да подобри крехкостта на печените фъстъци и да удължи периода на съхранение [93].

1.1.3.8 Приложение в сладкарски изделия

Сладкарската промишленост има високи изисквания към дифузията на летливи компоненти, така че за шоколад и бонбони с полирани повърхности е необходимо да се използват водоразтворими ядливи филми, които да заменят покриващата течност, съдържаща летливи компоненти. The edible packaging film can form a smooth protective film on the surface of the candy to reduce the migration of oxygen and moisture [19]. The application of whey protein edible films in confectionery can significantly reduce the diffusion of its volatile components. Когато шоколадът се използва за капсулиране на мазни храни като бисквитки и фъстъчено масло, маслото ще мигрира към външния слой на шоколада, правейки шоколада лепкав и причинявайки феномен на „обратно замръзване“, но вътрешният материал ще изсъхне, което ще доведе до промяна на вкуса му. Adding a layer of edible film packaging material with grease barrier function can solve this problem [94].

Нелсън и др. използва метилцелулозен ядлив филм за покриване на бонбони, съдържащи множество липиди и показва много ниска липидна пропускливост, като по този начин инхибира феномена на глазура в шоколада [95]. Майерс приложи ядлив филм за ядлив хидрогел, за да дъвче дъвка, който може да подобри адхезията му, да намали изпарението на водата и да удължи срока на годност [21]. Вода, приготвена от Fadini et al. Decollagen-Cocoa масло за годни за консумация е изучен за неговите механични свойства и проницаемост на водата и се използва като покритие за шоколадови продукти с добри резултати [96].

1.1.4 Хранителни филми на целулозна основа

Хранително фолио на основата на целулоза е вид ядливо фолио, направено от най-разпространената целулоза и нейните производни в природата като основни суровини. Ядливото фолио на основата на целулоза е без мирис и вкус и има добра механична якост, маслени бариерни свойства, прозрачност, гъвкавост и добри газови бариерни свойства. Въпреки това, поради хидрофилната природа на целулозата, устойчивостта на ядливото фолио на основата на целулоза е като цяло сравнително лошо [82, 97-99].

Филмът за годни за целулоза, изработен от отпадъчни материали в производството на хранителна индустрия, може да получи ядливи опаковъчни филми с отлично представяне и може да използва повторно отпадъчните материали, за да увеличи добавената стойност на продуктите. Ferreira et al. Смесени плодови и зеленчукови остатъци на прах с прах от картофи за приготвяне на ядлив композитен филм на основата на целулоза и го нанесе върху покритието на глог, за да запази свежестта и постигна добри резултати [62]. Tan Huizi et al. Използвани диетични фибри, извлечени от боб, като основен материал, и добавиха определено количество сгъстител за приготвяне на ядлив филм от соеви влакна, който има добри механични свойства и бариерни свойства [100], който се използва главно за опаковане на бързо хранене на юфка подправяне , Удобно и питателно е да се разтвори пакета за материали директно в гореща вода.

Водноразтворимите целулозни производни, като метил целулоза (MC), карбоксиметил целулоза (CMC) и хидроксипропил метил целулоза (HPMC), могат да образуват непрекъсната матрица и обикновено се използват в разработването и изследването на ядливи филми. Xiao Naiyu et al. Използва се MC като основен филмов субстрат, добави полиетилен гликол и калциев хлорид и други спомагателни материали, приготвен MC ядлив филм по метод на кастинг и го приложи към запазването на олекранона, който може да удължи устата на олекранона. Срокът на срока на прасковата е 4,5 дни [101]. Esmaeili et al. Приготвен MC ядлив филм, като го летите и го прилагате върху покритието на микрокапсули за етерично масло. Резултатите показват, че MC Film има добър ефект на блокиране на масло и може да се приложи към опаковане на храни, за да се предотврати разваляне на мастни киселини [102]. Tian et al. Модифицирани MC ядливи филми със стеаринова киселина и ненаситени мастни киселини, които биха могли да подобрят свойствата на блокиране на водата на MC ядливи филми [103]. Lai Fengying et al. изследва ефекта на типа разтворител върху процеса на формиране на филми на MC ядлив филм и бариерните свойства и механичните свойства на ядлив филм [104].

CMC мембраните имат добри бариерни свойства на O2, CO2 и масла и се използват широко в областта на храната и медицината [99]. Bifani et al. Приготвени CMC мембрани и изследват ефекта на екстрактите от листа върху свойствата на водната бариера и свойствата на газовата бариера на мембраните. Резултатите показват, че добавянето на екстракти от листа може значително да подобри свойствата на влагата и кислородната бариера на мембраните, но не и за CO2. Свойствата на бариерата са свързани с концентрацията на екстракта [105]. De Moura et al. Приготвените хитозанови наночастици засилват CMC филмите и изследват термичната стабилност, механичните свойства и разтворимостта на водата на композитните филми. Резултатите показват, че наночастиците на хитозан могат ефективно да подобрят механичните свойства и термичната стабилност на CMC филмите. Секс [98]. Ghanbarzadeh et al. Приготвени CMC ядливи филми и изследват ефектите на глицерол и олеинова киселина върху физикохимичните свойства на CMC филмите. Резултатите показват, че бариерните свойства на филмите са значително подобрени, но механичните свойства и прозрачността намаляват [99]. Cheng et al. Приготви карбоксиметил целулоза-konjac глюкоманан за консуматор композитен филм и изследва ефекта на палмовото масло върху физикохимичните свойства на композитния филм. Резултатите показват, че по -малките липидни микросфери могат значително да увеличат композитния филм. Повърхностната хидрофобност и кривината на канала за проникване на молекулата на водната молекула могат да подобрят ефективността на бариерата на влагата на мембраната [106].

HPMC има добри филмови свойства, а филмът му е гъвкав, прозрачен, безцветен и без мирис и има добри свойства на маслената бариера, но неговите механични свойства и свойства на блокиране на вода трябва да бъдат подобрени. Проучването на Zuniga et al. показаха, че първоначалната микроструктура и стабилност на HPMC филмообразуващия разтвор може значително да повлияе на повърхността и вътрешната структура на филма, а начинът, по който маслените капки навлизат по време на образуването на структурата на филма, може значително да повлияе на пропускливостта на светлината и повърхностната активност на филм. Добавянето на агента може да подобри стабилността на филмообразуващия разтвор, което от своя страна влияе върху повърхностната структура и оптичните свойства на филма, но механичните свойства и пропускливостта на въздуха не се намаляват [107]. Klangmuang и др. използва органично модифицирана глина и пчелен восък, за да подобри и модифицира HPMC годния филм за подобряване на механичните свойства и бариерните свойства на HPMC филма. Проучването показа, че след модифициране с пчелен восък и глина, механичните свойства на фолиото за консумация от HPMC са сравними с тези на фолиото за консумация. Ефективността на компонентите за влага беше подобрена [108]. Dogan et al. приготви HPMC ядлив филм и използва микрокристална целулоза за подобряване и модифициране на HPMC филма и проучи водопропускливостта и механичните свойства на филма. Резултатите показват, че свойствата на бариера срещу влага на модифицирания филм не са се променили значително. , но неговите механични свойства са значително подобрени [109]. Choi et al. добави етерично масло от листа от риган и бергамот в HPMC матрица, за да подготви годен за консумация композитен филм и го приложи към консервирането на покритието на пресни сливи. Проучването показа, че ядливият композитен филм може ефективно да инхибира дишането на сливите, намалявайки производството на етилен, намалявайки скоростта на загуба на тегло и подобрявайки качеството на сливите [110]. Esteghlal et al. Смесени HPMC с желатин за приготвяне на ядливи композитни филми и изучават ядливи композитни филми. Физикохимичните свойства, механичните свойства и съвместимостта на HPMC желатина показват, че свойствата на опън на HPMC желатиновите композитни филми не се променят значително, което може да се използва при приготвянето на медицински капсули [111]. Villacres и др. изследва механичните свойства, свойствата на газовата бариера и антибактериалните свойства на HPMC-Cassava нишестето за ядливи композитни филми. Резултатите показват, че композитните филми имат добри свойства на кислородна бариера и антибактериални ефекти [112]. Byun et al. подготвиха композитни мембрани shellac-HPMC и проучиха ефектите на видовете емулгатори и концентрацията на шеллак върху композитните мембрани. Емулгаторът намалява водоблокиращите свойства на композитната мембрана, но нейните механични свойства не намаляват значително; добавянето на шеллак значително подобри термичната стабилност на HPMC мембраната и неговият ефект се увеличи с увеличаването на концентрацията на шеллак [113].

1.1.5 Филми, базирани на нишесте

Нишестето е естествен полимер за приготвяне на ядливи филми. Той има предимствата на широкия източник, ниската цена, биосъвместимостта и хранителната стойност и се използва широко в хранителната и фармацевтичната индустрия [114-117]. Наскоро проучвания за чисти нишестени филми и нишесте на ядливи композитни филми за съхранение и съхранение на храна се появиха един след друг [118]. Високо амилозното нишесте и неговата хидроксипропилирана модифицирана нишесте са основните материали за приготвяне на ядливи филми на базата на нишесте [119]. Ретроградирането на нишестето е основната причина за способността му да формира филм. Колкото по-високо е съдържанието на амилоза, толкова по-строго е междумолекулното свързване, толкова по-лесно е да се получи ретроградация и толкова по-добро е свойството, формиращо филма, и окончателната сила на опън на филма. по-голям. Амилозата може да направи водоразтворими филми с ниска пропускливост на кислород, а бариерните свойства на високоамилозните филми няма да намалят при високотемпературни среди, което може ефективно да защити пакетираната храна [120].

Ядливото фолио от нишесте, без цвят и мирис, има добра прозрачност, водоразтворимост и газови бариерни свойства, но показва относително силна хидрофилност и лоши бариерни свойства срещу влага, така че се използва главно в опаковки с бариера за храна, кислород и масло [121-123]. В допълнение, мембраните на базата на нишесте са предразположени към стареене и ретроградиране, а техните механични свойства са сравнително лоши [124]. За да се преодолее горните недостатъци, нишестето може да бъде променено по физически, химически, ензимни, генетични и адитивни методи за подобряване на свойствата на ядливи филми на базата на нишесте [114].

Zhang Zhengmao et al. Използва се ултра фино нишесте ядник за покриване на ягоди и установи, че той може ефективно да намали загубата на вода, да забави намаляването на съдържанието на разтворимо захар и ефективно да удължи периода на съхранение на ягоди [125]. Garcia et al. Модифицирано нишесте с различни съотношения на веригата за получаване на модифицирана течност за формиране на нишесте, която се използва за съхранение на филми с прясно ягоди. Скоростта и скоростта на разпад бяха по -добри от тези на групата без покритие [126]. Ghanbarzadeh et al. Модифицирано нишесте чрез омрежване на лимонената киселина и получава химически омрежен модифициран нишестено филм. Проучванията показват, че след модификация на кръстосаното свързване, свойствата на бариерата на влагата и механичните свойства на нишестените филми са подобрени [127]. Gao Qunyu et al. извършва ензимно лечение на хидролиза на нишестето и получено нишестено ядливо филм и неговите механични свойства като якост на опън, удължаване и устойчивост на сгъване се увеличават и ефективността на влагата се увеличава с увеличаването на времето за действие на ензима. значително се подобри [128]. Parra et al. Добавено е кръстосано свързващо средство към нишестето от Tapioca, за да подготви ядлив филм с добри механични свойства и ниска скорост на предаване на водни пари [129]. Fonseca et al. Използва се натриев хипохлорит за окисляване на картофено нишесте и приготвя ядлив филм от окислено нишесте. Проучването показва, че скоростта на предаване на водните пари и разтворимостта на водата са значително намалени, което може да се приложи за опаковането на храна с висока вода [130].

Смесването на нишестето с други ядливи полимери и пластификатори е важен метод за подобряване на свойствата на ядливите филми на основата на нишесте. Понастоящем често използваните комплексни полимери са предимно хидрофилни колоиди, като пектин, целулоза, полизахарид от морски водорасли, хитозан, карагенан и ксантанова гума [131].

Maria Rodriguez et al. Използваните картофени нишесте и пластификатори или повърхностноактивни вещества като основни материали за приготвяне на ядливи филми на базата на нишесте, показващи, че пластификаторите могат да увеличат гъвкавостта на филма и повърхностноактивните вещества могат да намалят разтегляемостта на филма [132]. Santana et al. Използвани нановолокна за подобряване и модифициране на манипулационни нишестени филми и получават ядливи композитни филми на базата на нишесте с подобрени механични свойства, бариерни свойства и термична стабилност [133]. Azevedo et al. Смесеният суроватъчен протеин с термопластично нишесте за приготвяне на равномерен филмов материал, което показва, че суроватъчният протеин и термопластичното нишесте имат силна междуфазна адхезия и суроватъчният протеин може значително да подобри наличието на нишесте. Блокиране на вода и механични свойства на ядливи филми [134]. Edhirej et al. подготви ядлив филм на базата на тапиока на базата на тапиока и изучава ефекта на пластификатора върху физическата и химическата структура, механичните свойства и топлинните свойства на филма. The results show that the type and concentration of plasticizer can significantly affect the tapioca starch film. В сравнение с други пластификатори като урея и триетилен гликол, пектинът има най-добрия пластизиращ ефект, а пектин-пластизираният нишестено филм има добри свойства на блокиране на вода [135]. Saberi et al. used pea starch, guar gum and glycerin for the preparation of edible composite films. Резултатите показват, че граховото нишесте играе основна роля в дебелината на филма, плътността, сближаването, проницаемостта на водата и якостта на опън. Гуар дъвка може да повлияе на якостта на опън и еластичния модул на мембраната и глицеролът може да подобри гъвкавостта на мембраната [136]. Ji et al. Смесени хитозан и царевично нишесте и добавиха калциеви карбонатни наночастици за приготвяне на антибактериален филм на базата на нишесте. Проучването показва, че междумолекулните водородни връзки са образувани между нишесте и хитозан и механичните свойства на филма са и антибактериалните свойства са подобрени [137]. Meira et al. Подобрени и модифицирани царевични нишесте за ядлив антибактериален филм с наночастици от каолин и механичните и термичните свойства на композитния филм са подобрени и антибактериалният ефект не е засегнат [138]. Ortega-Toro et al. Добавен HPMC към нишесте и добави лимонена киселина за приготвяне на ядлив филм. Проучването показа, че добавянето на HPMC и лимонената киселина може ефективно да инхибира стареенето на нишестето и да намали пропускливостта на водата на ядлив филм, но свойствата на бариерната бариерна кислород [139].

1.2 Полимерни хидрогелове

Хидрогелите са клас хидрофилни полимери с триизмерна мрежова структура, които са неразтворими във вода, но могат да бъдат набъбвани от вода. Макроскопски хидрогелът има определена форма, не може да тече и е твърдо вещество. Микроскопски, водоразтворимите молекули могат да бъдат разпределени в различни форми и размери в хидрогела и дифузен при различни скорости на дифузия, така че хидрогелът показва свойствата на разтвора. Вътрешната структура на хидрогелите има ограничена сила и лесно се унищожава. It is in a state between a solid and a liquid. Той има подобна еластичност спрямо твърдото вещество и очевидно се различава от истинското твърдо вещество.

1.2.1 Преглед на полимерните хидрогелове

1.2.1.1 Класификация на полимерните хидрогелове

Полимерният хидрогел е триизмерна мрежеста структура, образувана от физическо или химическо кръстосано свързване между полимерни молекули [143-146]. It absorbs a large amount of water in water to swell itself, and at the same time, it can maintain its three-dimensional structure and be insoluble in water. вода.

Има много начини за класифициране на хидрогеловете. Въз основа на разликата в кръстосаните свойства, те могат да бъдат разделени на физически гелове и химически гелове. Физическите гелове се образуват от сравнително слаби водородни връзки, йонни връзки, хидрофобни взаимодействия, сили на ван дер Ваалс и физическо заплитане между полимерни молекулни вериги и други физически сили и могат да бъдат превърнати в разтвори в различни външни среди. Нарича се обратим гел; Химическият гел обикновено е постоянна триизмерна мрежова структура, образувана чрез омрежване на химични връзки като ковалентни връзки в присъствието на топлина, светлина, инициатор и др. След като се образува гел, той е необратим и постоянен, известен също като За истинския кондензат [147-149]. Физическите гелове обикновено не изискват химическа модификация и имат ниска токсичност, но техните механични свойства са сравнително лоши и е трудно да се издържат на голям външен стрес; Химическите гелове обикновено имат по -добра стабилност и механични свойства.

Въз основа на различни източници хидрогелите могат да бъдат разделени на синтетични полимерни хидрогели и естествени полимерни хидрогели. Синтетичните полимерни хидрогели са хидрогели, образувани чрез химическа полимеризация на синтетични полимери, включително главно, включително полиакрилова киселина, поливинилацетат, полиакриламид, полиетилен оксид и др.; Естествените полимерни хидрогели са полимерни хидрогели се образуват чрез кръстосано свързване на естествени полимери като полизахариди и протеини в природата, включително целулоза, алгинат, нишесте, агароза, хиалуронова киселина, желатин и колаген [6, 7, 150], 151]. Естествените полимерни хидрогели обикновено имат характеристиките на широк източник, ниска цена и ниска токсичност, а синтетичните полимерни хидрогели обикновено са лесни за обработка и имат големи добиви.

Въз основа на различни отговори на външната среда, хидрогелите също могат да бъдат разделени на традиционни хидрогели и интелигентни хидрогели. Традиционните хидрогели са сравнително нечувствителни към промените във външната среда; Умните хидрогели могат да усещат малки промени във външната среда и да доведат до съответните промени във физическата структура и химичните свойства [152-156]. За чувствителните към температурата хидрогели обемът се променя с температурата на околната среда. Обикновено такива полимерни хидрогели съдържат хидрофилни групи като хидроксил, етер и амид или хидрофобни групи като метил, етил и пропил. Температурата на външната среда може да повлияе на хидрофилното или хидрофобното взаимодействие между гел молекулите, водородна връзка и взаимодействието между водните молекули и полимерните вериги, като по този начин се отрази на баланса на гел системата. За PH-чувствителните хидрогели системата обикновено съдържа групи, модифициращи киселини като карбоксилни групи, групи сулфонова киселина или амино групи. In a changing pH environment, these groups can absorb or release protons, changing the hydrogen bonding in the gel and the difference between the internal and external ion concentrations, resulting in a volume change of the gel. For electric field, magnetic field and light-sensitive hydrogels, they contain functional groups such as polyelectrolytes, metal oxides, and photosensitive groups, respectively. Under different external stimuli, the system temperature or ionization degree is changed, and then the gel volume is changed by the principle similar to temperature or pH-sensitive hydrogel.

Въз основа на различни гел поведения, хидрогелите могат да бъдат разделени на студено индуцирани гелове и термично индуцирани гелове [157]. Студеният гел, наричан накратко студен гел, е макромолекула, която съществува под формата на произволни спирали при висока температура. По време на процеса на охлаждане, поради действието на междумолекулни водородни връзки, се формират спирални фрагменти постепенно, като по този начин завършват процеса от разтвора. Преходът към гел [158]; Термо-индуцираният гел, наричан термичен гел, е макромолекула в състояние на разтвор при ниска температура. По време на процеса на нагряване се формира триизмерна мрежова структура чрез хидрофобно взаимодействие и т.н., като по този начин се завършва прехода на гелацията [159], 160].

Hydrogels can also be divided into homopolymeric hydrogels, copolymerized hydrogels and interpenetrating network hydrogels based on different network properties, microscopic hydrogels and macroscopic hydrogels based on different gel sizes, and biodegradable properties. Различно разделени на разградими хидрогели и неразградими хидрогели.

1.2.1.2 Приложение на природни полимерни хидрогелове

Естествените полимерни хидрогелове имат характеристиките на добра биосъвместимост, висока гъвкавост, изобилие от източници, чувствителност към околната среда, високо задържане на вода и ниска токсичност и се използват широко в биомедицината, преработката на храни, опазването на околната среда, селското и горското стопанство и е широко разпространено използвани в индустрията и други области [142, 161-165].

Прилагане на естествени полимерни хидрогели в области, свързани с биомедицин. Естествените полимерни хидрогели имат добра биосъвместимост, биоразградимост и без токсични странични ефекти, така че те могат да се използват като превръзки на рани и директно да контактуват с човешките тъкани, което може ефективно да намали инвазията на микроорганизмите in vitro, да предотврати загубата на телесни течности и да позволи кислород да премине през. Насърчава заздравяването на рани; Може да се използва за приготвяне на контактни лещи, с предимствата на удобното носене, добра кислородна пропускливост и спомагателно лечение на очни заболявания [166, 167]. Естествените полимери са подобни на структурата на живите тъкани и могат да участват в нормалния метаболизъм на човешкото тяло, така че такива хидрогели могат да бъдат използвани като тъканни инженерни скелета, скелета за тъканни инженерни конци и др. скелета с форма и инжектиране. Предварителните стентове използват водата Специалната триизмерна мрежова структура на гела го позволява да играе определена поддържаща роля в биологичните тъкани, като същевременно осигурява специфично и достатъчно пространство за растеж на клетките, а също така може да индуцира клетъчен растеж, диференциация и разграждане и Абсорбция от човешкото тяло [168]. Инжекционните стентове използват поведението на фазовия преход на хидрогелите, за да образуват бързо гелове, след като са инжектирани в течащо състояние на разтвора, което може да сведе до минимум болката на пациентите [169]. Някои естествени полимерни хидрогели са чувствителни към околната среда, така че те се използват широко като материали, контролирани от лекарства, така че лекарствата, капсулирани в тях Ефекти на лекарствата върху човешкото тяло [170].

Прилагане на естествени полимерни хидрогели в полета, свързани с храната. Естествените полимерни хидрогели са важна част от трите хранения на хората на ден, като някои десерти, бонбони, заместители на месо, кисело мляко и сладолед. Често се използва като хранителна добавка в хранителните стоки, което може да подобри физическите му свойства и да му придаде гладък вкус. Например, той се използва като сгъстител в супи и сосове, като емулгатор в сок и като суспендиращ агент. В млечните напитки, като желинг агент в пудинги и аспира, като изясняващ агент и стабилизатор на пяна в бирата, като инхибитор на синереза ​​в сиренето, като свързващо вещество в колбасите, като инхибитори на ретроградирането на нишестето се използват в хляб и масло [171-174 ]. От наръчника за добавки за хранителни добавки се вижда, че голям брой естествени полимерни хидрогели са одобрени като хранителни добавки за преработка на храни [175]. Естествените полимерни хидрогели се използват като хранителни укрепления при разработването на здравни продукти и функционални храни, като хранителни влакна, използвани в продукти за отслабване и антиконстипационни продукти [176, 177]; Като пребиотици те се използват в здравни продукти и продукти за предотвратяване на рак на дебелото черво [178]; Естествените полимерни хидрогели могат да бъдат направени в годни за консумация или разградими покрития или филми, които могат да се използват в полето на опаковъчни материали, като опазване на плодове и зеленчуци, чрез покриване на плодове и зеленчуци на повърхността, това може да удължи срока на срока на срок на плодове и зеленчуци и пазете плодове и зеленчуци свежи и нежни; Може да се използва и като опаковъчни материали за удобни храни като колбаси и подправки за улесняване на почистването [179, 180].

Приложения на естествените полимерни хидрогели в други полета. По отношение на ежедневните нужди, той може да се добави към кремообразната грижа за кожата или козметиката, която може не само да попречи на продукта да изсъхне при съхранение, но и с трайна овлажняване и овлажняване на кожата; Може да се използва за стилизиране, овлажняване и бавно освобождаване на аромати в грим за красота; It can be used in daily necessities such as paper towels and diapers [181]. In agriculture, it can be used to resist drought and protect seedlings and reduce labor intensity; Като покритие на растителните семена, това може значително да увеличи скоростта на покълване на семената; when used in seedling transplanting, it can increase the survival rate of seedlings; Пестициди, подобряване на използването и намаляване на замърсяването [182, 183]. По отношение на околната среда се използва като флокулант и адсорбент за обработка на канализацията, който често съдържа тежки метални йони, ароматни съединения и багрила за защита на водните ресурси и подобряване на околната среда [184]. В индустрията се използва като дехидратиращо средство, сондажна смазка, материал за опаковане на кабели, уплътнителен материал и агент за съхранение на студено и др. [185].

1.2.2 Термогел от хидроксипропил метилцелулоза

Целулозата е естествено макромолекулно съединение, което е изследвано най-рано, има най-близка връзка с хората и е най-разпространено в природата. Той е широко присъстващ при по -високи растения, водорасли и микроорганизми [186, 187]. Целулозата постепенно привлече широко внимание поради своя широк източник, ниска цена, възобновяема, биоразградима, безопасна, нетоксична и добра биосъвместимост [188].

1.2.2.1 Целулоза и нейните етерни производни

Целулозата е линеен полимер с дълга верига, образуван от свързването на структурни единици на D-анхидроглукоза чрез β-1,4 гликозидни връзки [189-191]. Неразтворим. С изключение на една крайна група във всеки край на молекулната верига, във всяка глюкозна единица има три полярни хидроксилни групи, които могат да образуват голям брой вътремолекулни и междумолекулни водородни връзки при определени условия; и целулозата е полициклична структура, а молекулната верига е полу-твърда. Верига, висока кристалност и много редовна структура, така че има характеристиките на висока степен на полимеризация, добра молекулярна ориентация и химическа стабилност [83, 187]. Тъй като целулозната верига съдържа голям брой хидроксилни групи, тя може да бъде химически модифицирана чрез различни методи като естерификация, окисляване и етерификация за получаване на целулозни производни с отлични свойства на приложение [192, 193].

Целулозните производни са един от най -ранните изследвани и произведени продукти в областта на полимерната химия. Те са полимерни фини химически материали с широка гама от приложения, които са химически модифицирани от естествена полимерна целулоза. Сред тях широко използвани са целулозните етери. Това е една от най-важните химически суровини в промишлените приложения [194].

Има много разновидности на целулозните етери, всички от които обикновено имат своите уникални и отлични свойства и са широко използвани в много области като храна и медицина [195]. MC е най -простият вид целулозен етер с метилова група. С увеличаването на степента на заместване той може да бъде разтворен в разреден алкален разтвор, вода, алкохол и ароматен въглеводороден разтворител от своя страна, показвайки уникални свойства на термичен гел. [196]. CMC е анионно целулозен етер, получен от естествена целулоза чрез алкализация и подкисляване.

Това е най -широко използваният и използван целулозен етер, който е разтворим във вода [197]. HPC, хидроксиалкил целулозен етер, получен чрез алкализиране и етерифициране на целулоза, има добра термопластичност и също така проявява свойства на термичен гел, а неговата температура на гел се влияе значително от степента на хидроксипропилово заместване [198]. HPMC, важен смесен етер, също има свойства на термичен гел и неговите свойства на гел са свързани с двата заместителя и техните съотношения [199].

1.2.2.2 Структура на хидроксипропил метилцелулоза

Хидроксипропил метил целулоза (HPMC), молекулната структура е показана на фигура 1-3, е типичен неионно водоразтворим целулозен смесен етер. Реакцията на етерификация на метил хлорид и пропиленов оксид се провежда за получаване на [200,201], а уравнението на химическата реакция е показано на фигура 1-4.

Има хидрокси пропокси (-[OCH2CH (CH3)] N OH), метокси (-och3) и нереагирали хидроксилни групи върху структурната единица на HPMC едновременно и нейното изпълнение е отражението на съвместното действие на различни групи. [202]. The ratio between the two substituents is determined by the mass ratio of the two etherifying agents, the concentration and mass of sodium hydroxide, and the mass ratio of etherifying agents per unit mass of cellulose [203]. Хидрокси пропоксията е активна група, която може да бъде допълнително алкилирана и хидрокси алкилирана; Тази група е хидрофилна група с верига с дълги разклонения, която играе определена роля в пластизирането във вътрешността на веригата. Метокси е група за крайно ограничаване, която води до инактивиране на това място на реакция след реакцията; Тази група е хидрофобна група и има сравнително къса структура [204, 205]. Нереагираните и ново въведени хидроксилни групи могат да продължат да бъдат заместени, което води до доста сложна крайна химическа структура и свойствата на HPMC варират в определен диапазон. For HPMC, a small amount of substitution can make its physicochemical properties quite different [206], for example, the physicochemical properties of high methoxy and low hydroxypropyl HPMC are close to MC; Изпълнението на HPMC е близо до това на HPC.

1.2.2.3 Свойства на хидроксипропил метилцелулоза

(1) Термоьогулируемост на HPMC

HPMC веригата има уникални характеристики на хидратация-дехидратация поради въвеждането на хидрофобно-метилови и хидрофилни-хидроксипропилови групи. Постепенно претърпява конверсия на гелиране при нагряване и се връща в състояние на разтвор след охлаждане. Тоест, той има термично индуцирани гел свойства, а феноменът на желацията е обратим, но не идентичен процес.

Що се отнася до механизма на желация на HPMC, е широко прието, че при по-ниски температури (под температурата на гелиране), HPMC в разтвор и полярни водни молекули се свързват заедно от водородни връзки, за да образуват така наречената „птичи клетка“, подобна на надмолекуларна структура. Има някои прости преплитания между молекулярните вериги на хидратирания HPMC, освен това, има няколко други взаимодействия. Когато температурата се повиши, HPMC първо абсорбира енергията, за да разруши междумолекулните водородни връзки между водните молекули и HPMC молекулите, унищожавайки молекулната структура, подобна на клетката, постепенно губи свързаната вода върху молекулната верига и излагане на хидроксипропилни и метокси групи. Тъй като температурата продължава да се повишава (за да достигне температурата на гел), HPMC молекулите постепенно образуват триизмерна мрежова структура чрез хидрофобна асоциация, HPMC геловете в крайна сметка се образуват [160, 207, 208].

Добавянето на неорганични соли оказва известен ефект върху температурата на гела на HPMC, някои намаляват температурата на гел поради явлението на осоляването, а други повишават температурата на гел поради явлението разтваряне на сол [209]. С добавянето на соли като NaCl се появява феноменът на осоляването и температурата на гел на HPMC намалява [210, 211]. След добавяне на соли към HPMC, водните молекули са по -склонни да се комбинират със солни йони, така че водородната връзка между водните молекули и HPMC се унищожава, водният слой около HPMC молекулите се консумира и молекулите на HPMC могат да бъдат освободени бързо за хидрофобност. Асоциация, температурата на образуване на гел постепенно намалява. Напротив, когато се добавят соли като NASCN, се появява явлението разтваряне на сол и температурата на гел на HPMC се увеличава [212]. Редът на намаляващия ефект на анионите върху температурата на гел е: SO42−> S2O32−> H2PO4−> F−> CL−> BR−> NO3−> i−> CLO4−> SCN−, редът на катионите на The Увеличаването на температурата на гел е: li+> na+> k+> mg2+> ca2+> ba2+ [213].

Когато се добавят някои органични малки молекули, като едновалентни алкохоли, съдържащи хидроксилни групи, температурата на гела се повишава с увеличаване на количеството на добавяне, показва максимална стойност и след това намалява, докато настъпи разделяне на фазите [214, 215]. Това се дължи главно на неговото малко молекулно тегло, което е сравнимо с това на водните молекули по порядък на величината и може да постигне смесимост на молекулярно ниво след смесване.

(2) Разтворимост на HPMC

HPMC има неразтворими в гореща вода и разтворими в студена вода свойства, подобни на MC, но могат да бъдат разделени на тип студена дисперсия и тип гореща дисперсия според различната разтворимост във вода [203]. Студено диспергираният HPMC може бързо да се диспергира във вода в студена вода и неговият вискозитет се увеличава след определен период от време и той наистина се разтваря във вода; heat-dispersed HPMC, on the contrary, shows agglomeration when adding water at a lower temperature, but it is more difficult to add. Във вода с висока температура HPMC може бързо да се диспергира и вискозитетът се увеличава след понижаване на температурата, превръщайки се в истински воден разтвор на HPMC. Разтворимостта на HPMC във вода е свързана със съдържанието на метокси групи, които са неразтворими в гореща вода над 85 °C, 65 °C и 60 °C от висока до ниска. Най-общо казано, HPMC е неразтворим в органични разтворители като ацетон и хлороформ, но е разтворим във воден разтвор на етанол и смесени органични разтвори.

(3) Толеранс на солта на HPMC

Неионният характер на HPMC прави неспособно да се йонизира във вода, така че няма да реагира с метални йони, за да се утаи. Въпреки това, добавянето на сол ще повлияе на температурата, при която се образува HPMC гел. Когато концентрацията на сол се увеличава, температурата на гел на HPMC намалява; когато концентрацията на сол е по-ниска от точката на флокулация, вискозитетът на HPMC разтвора може да се увеличи, така че при приложение целта за сгъстяване може да бъде постигната чрез добавяне на подходящо количество сол [210, 216].

(4) Киселинна и алкална устойчивост на HPMC

Като цяло, HPMC има силна стабилност на киселината и не се влияе от рН при рН 2-12. HPMC показва резистентност към определена степен на разредена киселина, но показва тенденция за намаляване на вискозитета за концентрирана киселина; Алкалите имат малък ефект върху него, но леко могат да се увеличат и след това бавно да намалят вискозитета на разтвора [217, 218].

(5) Коефициент на влияние на вискозитета на HPMC

HPMC е псевдопластичен, разтворът му е стабилен при стайна температура и вискозитетът му се влияе от молекулното тегло, концентрацията и температурата. При същата концентрация, колкото по -високо е молекулното тегло на HPMC, толкова по -високо е вискозитетът; За същия продукт на молекулно тегло, колкото по -висока е концентрацията на HPMC, толкова по -висока е вискозитета; Вискозитетът на HPMC продукта намалява с повишаването на температурата и достига температурата на образуване на гел, с внезапно увеличаване на вискозитета поради гелиране [9, 219, 220].

HPMC има силна устойчивост на ензимите и неговата резистентност към ензимите се увеличава със степента на заместване. Следователно, продуктът има по -стабилно качество по време на съхранение в сравнение с други захарни продукти [189, 212]. HPMC има определени емулгиращи свойства. Хидрофобните метокси групи могат да бъдат адсорбирани върху повърхността на маслената фаза в емулсията, за да се образува дебел адсорбционен слой, който може да действа като защитен слой; Водно разтворимите хидроксилни групи могат да се комбинират с вода за подобряване на непрекъснатата фаза. Вискозитетът, инхибира коалесценцията на диспергираната фаза, намалява повърхностното напрежение и стабилизира емулсията [221]. HPMC може да се смесва с водоразтворими полимери като желатин, метилцелулоза, локален боб дъвка, карагенан и арабик на дъвка, за да се образува равномерен и прозрачен разтвор, а също така може да се смесва с пластификатори като глицерин и полиетилен гликол. [200, 201, 214].

1.2.2.4 Проблеми, съществуващи при прилагането на хидроксипропил метилцелулоза

Първо, високата цена ограничава широкото приложение на HPMC. Въпреки че HPMC филмът има добра прозрачност, свойствата на бариерната бариера и механичните свойства. Въпреки това, високата му цена (около 100 000/тон) ограничава широкото му приложение, дори и в фармацевтични приложения с по-висока стойност като капсули. Причината, поради която HPMC е толкова скъпа, е първо, защото целулозата на суровината, използвана за приготвяне на HPMC, е сравнително скъпа. В допълнение, две заместващи групи, хидроксипропилова група и метокси група, са присадени върху HPMC едновременно, което прави процеса на получаване много труден. Комплексни, така че HPMC продуктите са по-скъпи.

Второ, свойствата на ниския вискозитет и ниската якост на гела на HPMC при ниски температури намаляват възможността за обработка в различни приложения. HPMC е термичен гел, който съществува в състояние на разтвор с много нисък вискозитет при ниска температура и може да образува вискозен гел, подобен на твърдо вещество при висока температура, така че процесите на обработка като нанасяне на покритие, пръскане и потапяне трябва да се извършват при висока температура . В противен случай разтворът лесно ще потече надолу, което ще доведе до образуването на неравномерен филмов материал, което ще повлияе на качеството и производителността на продукта. Такава работа при висока температура увеличава коефициента на трудност на работа, което води до висока производствена консумация на енергия и високи производствени разходи.

1.2.3 Студен гел от хидроксипропил нишесте

Нишестето е естествено полимерно съединение, синтезирано чрез фотосинтеза на растения в естествена среда. Съставните му полизахариди обикновено се съхраняват в семената и грудките на растенията под формата на гранули заедно с протеини, влакна, масла, захари и минерали. или в корена [222]. Нишестето е не само основният източник на прием на енергия за хората, но и важна индустриална суровина. Поради широкия си източник, ниска цена, зелена, естествена и възобновяема, тя се използва широко в храните и лекарството, ферментацията, производството на хартия, текстилната и петролната промишленост [223].

1.2.3.1 Нишесте и неговите производни

Нишестето е естествен висок полимер, чиято структурна единица е α-D-анхидроглукозна единица. Различните единици са свързани с гликозидни връзки, а молекулната му формула е (C6H10O5) n. Част от молекулната верига в нишестените гранули е свързана с α-1,4 гликозидни връзки, която е линейна амилоза; Друга част от молекулната верига е свързана с α-1,6 гликозидни връзки на тази основа, която е разклонена амилопектин [224]. В гранулите на нишестето има кристални области, в които молекулите са подредени в подредена подредба, и аморфни области, в които молекулите са подредени безредно. състав на части. Няма ясна граница между кристалната област и аморфната област и амилопектиновите молекули могат да преминават през множество кристални области и аморфни области. Въз основа на естествения характер на синтеза на нишесте, полизахаридната структура в нишесте варира в зависимост от растителните видове и източниците [225].

Въпреки че нишестето се е превърнало в един от важните суровини за индустриалното производство поради широкия си източник и възобновяеми имоти, родното нишесте обикновено има недостатъци като лоша разтворимост на вода и филмови свойства, ниски емулгиращи и желиращи способности и недостатъчна стабилност. За да разшири обхвата на приложението си, нишестето обикновено е физикохимично модифицирано, за да го адаптира към различни изисквания за приложение [38, 114]. На всяка структурна единица на глюкозата има три свободни хидроксилни групи в молекулите на нишестето. Тези хидроксилни групи са силно активни и дарват нишесте със свойства, подобни на полиоли, които осигуряват възможност за реакция на денатурация на нишесте.

След модификация някои свойства на местното нишесте са подобрени до голяма степен, преодолявайки дефектите на употребата на местното нишесте, така че модифицираното нишесте играе основна роля в настоящата индустрия [226]. Окисленото нишесте е една от най -използваните модифицирани нишестета със сравнително зряла технология. В сравнение с родното нишесте, окисленото нишесте е по -лесно за желатинизиране. Предимства на високата адхезия. Esterified starch is a starch derivative formed by esterification of hydroxyl groups in starch molecules. Много ниска степен на заместване може значително да промени свойствата на родното нишесте. Прозрачността и филмовите свойства на нишестената паста очевидно са подобрени. Етеризираното нишесте е реакцията на етерификация на хидроксилни групи в нишестените молекули за генериране на полистарк етер и ретроградирането му е отслабено. Under the strong alkaline conditions that oxidized starch and esterified starch cannot be used, the ether bond can also remain relatively stable. предразположен към хидролиза. Киселинно-модифицирано нишесте, нишестето се третира с киселина за увеличаване на съдържанието на амилоза, което води до засилена ретроградация и паста от нишесте. Той е сравнително прозрачен и образува твърд гел при охлаждане [114].

1.2.3.2 Структура на хидроксипропил нишесте

Хидроксипропилно нишесте (HPS), чиято молекулна структура е показана на фигури 1-4, е неионно нишестено етер, който се приготвя чрез реакцията на етерификация на пропилен оксид с нишесте при алкални условия [223, 227, 228] и ITS Уравнението на химическата реакция е показано на фигура 1-6.

По време на синтеза на HPS, в допълнение към реакцията с нишесте за генериране на хидроксипропилово нишесте, пропиленовият оксид може също да реагира с генерираното хидроксипропилово нишесте за генериране на полиоксипропилови странични вериги. степен на заместване. Степента на заместване (DS) се отнася до средния брой заместени хидроксилни групи на глюкозилна група. Повечето от глюкозилните групи на нишестето съдържат 3 хидроксилни групи, които могат да бъдат заменени, така че максималната DS е 3. Моларната степен на заместване (MS) се отнася до средната маса на заместителите на мол глюкозилна група [223, 229]. Условията на процеса на реакцията на хидроксипропилиране, морфологията на нишестените гранули и съотношението на амилоза към амилопектин в нативното нишесте влияят върху размера на MS.

1.2.3.3 Свойства на хидроксипропиловото нишесте

(1) Студено желиране на HPS

За горещата нишестена паста HPS, особено системата с високо съдържание на амилоза, по време на процеса на охлаждане амилозните молекулярни вериги в нишестената паста се заплитат една с друга, за да образуват триизмерна мрежеста структура и показват очевидно подобно на твърдо вещество поведение. Той се превръща в еластомер, образува гел и може да се върне в състояние на разтвор след повторно нагряване, тоест има свойства на студен гел и този феномен на гел има обратими свойства [228].

Желатинизираната амилоза е непрекъснато навита, за да образува коаксиална единична спирална структура. Външната част на тези единични спирални структури е хидрофилна група, а вътрешността е хидрофобна кухина. При висока температура HPS съществува във воден разтвор като случайни намотки, от които се простират някои единични спирални сегменти. Когато температурата се понижи, водородните връзки между HPS и водата се прекъсват, структурната вода се губи и водородните връзки между молекулните вериги се образуват непрекъснато, като накрая се образува триизмерна мрежова гел структура. Фазата на пълнене в гел мрежата на нишестето е остатъчните нишестени гранули или фрагменти след желатинизация, а преплитането на някои амилопектин също допринася за образуването на гел [230-232].

(2) Хидрофилност на HPS

Въвеждането на хидрофилни хидроксипропилови групи отслабва силата на водородните връзки между молекулите на нишестето, подпомага движението на молекулите или сегментите на нишестето и намалява температурата на топене на микрокристалите на нишестето; структурата на нишестените гранули се променя и повърхността на нишестените гранули е грапава С повишаване на температурата се появяват някои пукнатини или дупки, така че водните молекули могат лесно да навлязат във вътрешността на нишестените гранули, правейки нишестето по-лесно да набъбне и желатинизира, Така че температурата на желатинизация на нишестето намалява. Тъй като степента на заместване се увеличава, температурата на желатинизация на хидроксипропиловото нишесте намалява и накрая то може да набъбне в студена вода. След хидроксипропилиране течливостта, стабилността при ниска температура, прозрачността, разтворимостта и филмообразуващите свойства на нишестените пасти бяха подобрени [233–235].

(3) Стабилност на HPS

HPS е неионно нишестено етер с висока стабилност. По време на химични реакции като хидролиза, окисление и омрежване, етерната връзка няма да бъде разкъсана и заместителите няма да отпаднат. Следователно, свойствата на HPS са сравнително по-малко засегнати от електролити и рН, като гарантират, че той може да се използва в широк диапазон на киселинно-основно рН [236-238].

1.2.3.4 Приложение на HPS в областта на храните и лекарствата

HPS е нетоксичен и безвкусен, с добра ефективност на храносмилането и сравнително нисък вискозитет на хидролизат. Той е признат за безопасно ядливо модифицирано нишесте у дома и в чужбина. Още през 50 -те години на миналия век Съединените щати одобриха хидроксипропилно нишесте за директна употреба в храната [223, 229, 238]. HPS е модифицирано нишесте, широко използвано в хранителното поле, използвано главно като сгъстяващ агент, суспендиращ агент и стабилизатор.

Може да се използва в удобни храни и замразени храни като напитки, сладолед и конфитюри; Той може частично да замени ядливи венци на високи цени като желатин; Тя може да се превърне в ядливи филми и да се използва като хранителни покрития и опаковки [229, 236].

HPS обикновено се използва в областта на медицината като пълнители, свързващи вещества за медицински култури, дезинтегранти за таблетки, материали за фармацевтични меки и твърди капсули, лекарствени покрития, антикондензиращи агенти за изкуствени червени кръвни клетки и плазмени сгъстители и др. [239] .

1.3 Полимерно съединение

Полимерните материали се използват широко във всички аспекти на живота и са незаменими и важни материали. Непрекъснатото развитие на науката и технологиите прави изискванията на хората все по-разнообразни и като цяло е трудно еднокомпонентните полимерни материали да отговарят на разнообразните изисквания за приложение на хората. Комбинирането на два или повече полимери е най-икономичният и ефективен метод за получаване на полимерни материали с ниска цена, отлична производителност, удобна обработка и широко приложение, което привлече вниманието на много изследователи и е обърнато все повече и повече внимание [240-242] .

Основната цел на полимерното съединение: (l) за оптимизиране на всеобхватните свойства на материалите. Различните полимери се усложняват, така че крайното съединение запазва отличните свойства на една макромолекула, научава се от силните страни на другия и допълва неговите слабости и оптимизира цялостните свойства на полимерните материали. (2) Намалете разходите за материал. Някои полимерни материали имат отлични свойства, но са скъпи. Следователно, те могат да се усложняват с други евтини полимери, за да намалят разходите, без да влияят на употребата. (3) Подобряване на свойствата на обработката на материала. Някои материали имат отлични свойства, но са трудни за обработка и могат да се добавят подходящи други полимери за подобряване на техните свойства на обработка. (4) To strengthen a certain property of the material. In order to improve the performance of the material in a specific aspect, another polymer is used to modify it. (5) Разработване на нови функции на материалите.

Общи методи за полимерно съединение: (L) Разтопяване на топене. Под действието на срязване на оборудването за смесване различни полимери се нагряват над температурата на вискозния поток за смесване и след това се охлаждат и гранулират след смесване. (2) Реконструкция на разтвора. Двата компонента се разбъркват и смесват с помощта на общ разтворител или разтворените различни полимерни разтвори се разбъркват равномерно и след това разтворителят се отстранява, за да се получи полимерно съединение. (3) Емулсионно съставяне. След разбъркване и смесване на различни полимерни емулсии от един и същ тип емулгатор, се добавя коагулант за съвместно укрепване на полимера за получаване на полимерно съединение. (4) Съполимеризация и смесване. Включително присадена съполимеризация, блокова съполимеризация и реактивна съполимеризация, процесът на смесване е придружен от химическа реакция. (5) Взаимопроникваща мрежа [10].

1.3.2 Смесване на естествени полизахариди

Естествените полизахариди са общ клас полимерни материали в природата, които обикновено са химически модифицирани и проявяват различни отлични свойства. Въпреки това, единичните полизахаридни материали често имат определени ограничения на производителността, така че различни полизахариди често се смесват, за да се постигне целта за допълване на предимствата на производителността на всеки компонент и разширяване на обхвата на приложение. Още през 80 -те години на миналия век изследванията за съставянето на различни естествени полизахариди се увеличават значително [243]. Изследванията върху естествената полизахаридна съставна система у дома и в чужбина се фокусират най-вече върху комбинираната система от курдлан и не-курдлан и комбинираната система от два вида не-изварен полизахарид.

1.3.2.1 Класификация на естествените полизахаридни хидрогели

Естествените полизахариди могат да бъдат разделени на Curdlan и не-Curdlan според способността им да образуват гелове. Някои полизахариди могат да образуват гелове сами, така че те се наричат ​​Curdlan, като Carrageenan и др.; Други сами нямат желовни свойства и се наричат ​​не-изхранващи полизахариди, като ксантанова дъвка.

Хидрогелите могат да бъдат получени чрез разтваряне на естествения курдлан във воден разтвор. Въз основа на терморекверността на получения гел и температурната зависимост на неговия модул, той може да бъде разделен на следните четири различни типа [244]:

(1) Криогел, полизахариден разтвор може да получи гел само при ниска температура, като например Carrageenan.

(2) Термично индуциран гел, полизахариден разтвор може да получи гел само при висока температура, като глюкоманан.

(4) Разтворът може да получи гел само при определена температура в средата. Различната естествена Curdlan има своя критична (минимална) концентрация, над която може да се получи гел. Критичната концентрация на гела е свързана с непрекъснатата дължина на полизахаридната молекулна верига; Силата на гела се влияе значително от концентрацията и молекулното тегло на разтвора и като цяло силата на гела се увеличава с увеличаване на концентрацията [245].

1.3.2.2 СЪСТАВНА СИСТЕМА НА КУРДЛАН И НЕ КУРДЛАН

Смесването на не-курдан с Curdlan обикновено подобрява силата на гела на полизахаридите [246]. Комбинацията от гума коняк и карагенан подобрява стабилността и еластичността на гела на мрежовата структура на композитния гел и значително подобрява здравината на гела. Wei Yu и др. Смесени карагенан и конюк дъвка и обсъдиха структурата на гел след съставяне. Проучването установи, че след смесване на карагенан и конджакова гума се получава синергичен ефект и се образува мрежеста структура, доминирана от карагенан, конджаковата гума е диспергирана в нея и нейната гелова мрежа е по-плътна от тази на чистия карагенан [247]. Kohyama et al. изследва сложната система на карагенан/konjac дъвка и резултатите показват, че с непрекъснатото увеличаване на молекулното тегло на венците на Konjac, напрежението на разкъсване на композитния гел продължава да се увеличава; Konjac дъвка с различни молекулни тегла показва подобна форма на гел. температура. В тази комбинирана система образуването на гел мрежата се извършва от карагенан и взаимодействието между двете молекули на курдлан води до образуването на слаби омрежени области [248]. Nishinari et al. изследвали съединението от гума гелан/гума коняк и резултатите показали, че ефектът на едновалентните катиони върху съставния гел е по-изразен. Той може да повиши температурата на системния модул и образуване на гел. Дивалентните катиони могат да насърчават образуването на композитни гелове до известна степен, но прекомерните количества ще причинят фазово разделяне и ще намалят модула на системата [246]. Breneer et al. изследва състава на карагенан, гума от рожков и гума конджак и установи, че карагенан, гума от рожков и гума конджак могат да предизвикат синергични ефекти и оптималното съотношение е гума от рожков/карагенан 1:5,5, гума коняк/карагенан 1:7 , и когато трите се комбинират заедно, синергичният ефект е същият като този на гумата карагенан/конджак, което показва, че няма специално смесване на трите. взаимодействие [249].

1.3.2.2 Две комбинирани системи без курдлан

Два естествени полизахариди, които нямат гел свойства, могат да проявяват гел свойства чрез съединение, което води до гел продукти [250]. Combining locust bean gum with xanthan gum produces a synergistic effect that induces the formation of new gels [251]. Нов гел продукт може да бъде получен и чрез добавяне на ксантанова дъвка към Konjac Glucomannan за съставяне [252]. Wei Yanxia et al. изследва реологичните свойства на комплекса от локален боб дъвка и ксантанова дъвка. The results show that the compound of locust bean gum and xanthan gum produces a synergistic effect. Когато съотношението на обема на съединението е 4: 6, най -силният синергичен ефект [253]. Fitzsimons et al. Състави Konjac Glucomannan с ксантанова дъвка при стайна температура и при отопление. Резултатите показват, че всички съединения проявяват свойства на гел, отразяващи синергичния ефект между двете. Температурата на смесването и структурното състояние на ксантановата дъвка не влияят на взаимодействието между двете [254]. Гуо Шухун и други изучаваха оригиналната смесица от прасета фекали на дъвка и ксантанова дъвка, а резултатите показват, че свинският фасул дъвка и ксантанова дъвка имат силен синергичен ефект. Оптималното съотношение на смес на прасета изпражнения боб дъвка и ксантаново съединение на съединението е 6/4 (w/w). Той е 102 пъти по -голям от този на единичния разтвор на соевата дъвка и гелът се образува, когато концентрацията на съединената дъвка достигне 0,4%. Сложното лепило има висок вискозитет, добра стабилност и реологични свойства и е отлично хранителни размери [255].

Съвместимостта от термодинамична гледна точка се отнася до постигане на съвместимост на молекулно ниво, известна още като взаимна разтворимост. 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)

Сред тях, △���е сложната свободна енергия, △���е сложната топлина, е сложната ентропия; е абсолютната температура; Сложната система е съвместима система само когато свободната енергия се промени △���по време на сложния процес [256].

Концепцията за смесимост възниква от факта, че много малко системи могат да постигнат термодинамична съвместимост. Смесимостта се отнася до способността на различни компоненти да образуват хомогенни комплекси и често използваният критерий е, че комплексите показват една точка на встъкляване.

За разлика от термодинамичната съвместимост, обобщената съвместимост се отнася до способността на всеки компонент в комбинираната система да се приспособява един към друг, което се предлага от практическа гледна точка [257].

Въз основа на общата съвместимост системите от полимерни съединения могат да бъдат разделени на напълно съвместими, частично съвместими и напълно несъвместими системи. Напълно съвместима система означава, че съединението е термодинамично смесимо на молекулярно ниво; Частично съвместима система означава, че съединението е съвместимо в определен диапазон на температура или състав; Напълно несъвместима система означава, че съединението е неравномерност на молекулно ниво, не може да бъде постигната при всяка температура или състав.

Поради определени структурни разлики и конформационната ентропия между различните полимери, повечето полимерни комплексни системи са частично съвместими или несъвместими [11, 12]. В зависимост от фазовото разделяне на съединената система и нивото на смесване, съвместимостта на частично съвместимата система също ще варира значително [11]. Макроскопските свойства на полимерните композити са тясно свързани с тяхната вътрешна микроскопична морфология и физическите и химичните свойства на всеки компонент. 240], така че е от голямо значение да се изследва микроскопичната морфология и съвместимостта на сложната система.

Методи за изследване и характеризиране на съвместимостта на бинарни съединения:

(1) Температура на встъкляване T���метод за сравнение. Сравнявайки Т���на съединението с t���от неговите компоненти, ако само един Т���се появява в съединението, съставната система е съвместима система; ако има две Т���и двете t���Позициите на съединението са в двете групи в средата на точките t���показва, че съставната система е частично съвместима система; ако има две Т���и те са разположени на позициите на двата компонента t���, Той показва, че съединената система е несъвместима система.

T���Тестовите инструменти, които често се използват в метода за сравнение, са динамичен термомеханичен анализатор (DMA) и диференциален сканиращ калориметър (DSC). Този метод може бързо да прецени съвместимостта на сложната система, но ако t������Ще се появи и след съставяне, така че този метод има определени недостатъци [10].

(2) Метологичен метод за наблюдение. Първо, наблюдавайте макроскопската морфология на съединението. Ако съединението има очевидно фазово разделяне, то може да се прецени предварително, че сложната система е несъвместима система. Второ, микроскопичната морфология и фазовата структура на съединението се наблюдават чрез микроскоп. Двата компонента, които са напълно съвместими, ще образуват хомогенно състояние. Следователно, съединението с добра съвместимост може да наблюдава равномерно разпределение на фазата и размера на дребните фазови частици. и замъглено интерфейс.

Тестовите инструменти, често използвани в метода за наблюдение на топографията, са оптичен микроскоп и сканиращ електронен микроскоп (SEM). The topography observation method can be used as an auxiliary method in combination with other characterization methods。

(3) Метод за прозрачност. В частично съвместима комбинирана система, двата компонента могат да бъдат съвместими в рамките на определен диапазон на температура и състав, а разделянето на фазите ще настъпи извън този диапазон. В процеса на трансформация на сложната система от хомогенна система в двуфазна система, нейната светлинна пропускливост ще се промени, така че неговата съвместимост може да бъде проучена чрез изучаване на прозрачността на съединението.

Този метод може да се използва само като спомагателен метод, тъй като когато показателите на пречупване на двата полимера са еднакви, съединението, получено чрез смесване на двата несъвместими полимера, също е прозрачно.

(4) Реологичен метод. При този метод внезапната промяна на вискоеластични параметри на съединението се използва като знак за разделяне на фазите, например внезапната промяна на кривата вискозитет-температура се използва за отбелязване на разделянето на фазите и внезапната промяна на видимата кривата напрежение-температура на срязване се използва като знак за разделяне на фазите. Системата за смесване без разделяне на фазите след смесване има добра съвместимост, а тези с разделяне на фазите са несъвместими или частично съвместими системи [258].

(5) Метод на кривата на Хан. Кривата на Хан е LG���"���) lg G”, ако кривата на Хан на съставната система няма температурна зависимост и кривата на Хан при различни температури образува основна крива, съставната система е съвместима; Ако комбинираната система е съвместима, кривата на Хан зависи от температурата. Ако кривата на Хан е отделена една от друга при различни температури и не може да образува основна крива, съставната система е несъвместима или частично съвместима. Следователно, съвместимостта на сложната система може да се прецени според разделянето на кривата на Хан.

(6) Метод на вискозитета на разтвора. Този метод използва промяната на вискозитета на разтвора, за да характеризира съвместимостта на сложната система. При различни концентрации на разтвор вискозитетът на съединението е начертан спрямо състава. Ако това е линейна връзка, това означава, че сложната система е напълно съвместима; Ако това е нелинейна връзка, това означава, че сложната система е частично съвместима; Ако това е S-образна крива, тогава тя показва, че сложната система е напълно несъвместима [10].

(7) Infrared spectroscopy. След като двата полимера се смесят, ако съвместимостта е добра, ще има взаимодействия като водородни връзки и позициите на лентите на характерните групи в инфрачервения спектър на всяка група от полимерната верига ще се изместят. Отместването на характеристичните групи групи на комплекса и всеки компонент може да прецени съвместимостта на сложната система.

В допълнение, съвместимостта на комплексите може да бъде изследвана и чрез термогравиметрични анализатори, рентгенова дифракция, рентгеново разсейване с малък ъгъл, разсейване на светлината, разсейване на неутронни електрони, ядрено-магнитен резонанс и ултразвукови техники [10].

1.3.4 Напредък в изследванията на смесване на хидроксипропил метилцелулоза/хидроксипропил нишесте

1.3.4.1 Комбиниране на хидроксипропил метилцелулоза и други вещества

Съединенията на HPMC и други вещества се използват главно в системи за освобождаване на лекарства и ядливи или разградими материали за опаковане на филми. In the application of drug-controlled release, the polymers often compounded with HPMC include synthetic polymers such as polyvinyl alcohol (PVA), lactic acid-glycolic acid copolymer (PLGA) and polycaprolactone (PCL), as well as proteins, Natural polymers such as полизахариди. Abdel-Zaher et al. изследва структурния състав, термичната стабилност и връзката им с работата на HPMC/PVA композитите и резултатите показват, че има известна смесимост в присъствието на двата полимера [259]. Zabihi et al. used HPMC/PLGA complex to prepare microcapsules for controlled and sustained release of insulin, which can achieve sustained release in the stomach and intestine [260]. Javed et al. Смесени хидрофилни HPMC и хидрофобни PCL и използват HPMC/PCL комплекси като микрокапсулни материали за контролирани с лекарства и продължително освобождаване, които могат да бъдат освободени в различни части на човешкото тяло чрез регулиране на съотношението на смес [261]. Ding et al. изследва реологичните свойства като вискозитет, динамичната вискоеластичност, възстановяването на пълзене и тиксотропията на HPMC/колагеновите комплекси, използвани в областта на контролираното освобождаване на лекарството, осигурявайки теоретични насоки за индустриални приложения [262]. Arthanari, Cai and Rai et al. [263-265] The complexes of HPMC and polysaccharides such as chitosan, xanthan gum, and sodium alginate were applied in the process of vaccine and drug sustained release, and the results showed a controllable drug release effect [263-265].

При разработването на ядливи или разградими филмови опаковъчни материали полимерите, често съчетани с HPMC, са главно естествени полимери като липиди, протеини и полизахариди. Karaca, Fagundes и Contreras-Oliva et al. Приготвени ядливи композитни мембрани с HPMC/липидни комплекси и ги използваха съответно при запазването на сливи, чери домати и цитрусови плодове. Резултатите показват, че HPMC/липидните сложни мембрани имат добър антибактериален ефект на прясното поддържане [266-268]. Shetty, Rubilar и Ding et al. изследва механичните свойства, термичната стабилност, микроструктурата и взаимодействията между компонентите на ядливи композитни филми, приготвени съответно от HPMC, копринен протеин, изолат на суроватъчен протеин и колаген [269-271]. Esteghlal et al. Формулиран HPMC с желатин за приготвяне на ядливи филми за използване в опаковъчни материали на базата на биологично основа [111]. Priya, Kondaveeti, Sakata и Ortega-Toro et al. Приготвени HPMC/хитозан HPMC/Xyloglucan, HPMC/етил целулоза и HPMC/нишесте, съответно композитни филми, и изучават тяхната термична стабилност, свойствата на механичните свойства, микроструктурата и антибактериалните свойства [139, 272-274]. Съединението HPMC/PLA може да се използва и като опаковъчен материал за хранителни стоки, обикновено чрез екструзия [275].

При разработването на ядливи или разградими филмови опаковъчни материали полимерите, често съчетани с HPMC, са главно естествени полимери като липиди, протеини и полизахариди. Karaca, Fagundes и Contreras-Oliva et al. Приготвени ядливи композитни мембрани с HPMC/липидни комплекси и ги използваха съответно при запазването на сливи, чери домати и цитрусови плодове. Резултатите показват, че HPMC/липидните сложни мембрани имат добър антибактериален ефект на прясното поддържане [266-268]. Shetty, Rubilar и Ding et al. изследва механичните свойства, термичната стабилност, микроструктурата и взаимодействията между компонентите на ядливи композитни филми, приготвени съответно от HPMC, копринен протеин, изолат на суроватъчен протеин и колаген [269-271]. Esteghlal et al. Формулиран HPMC с желатин за приготвяне на ядливи филми за използване в опаковъчни материали на базата на биологично основа [111]. Priya, Kondaveeti, Sakata и Ortega-Toro et al. Приготвени HPMC/хитозан HPMC/Xyloglucan, HPMC/етил целулоза и HPMC/нишесте, съответно композитни филми, и изучават тяхната термична стабилност, свойствата на механичните свойства, микроструктурата и антибактериалните свойства [139, 272-274]. Съединението HPMC/PLA може да се използва и като опаковъчен материал за хранителни стоки, обикновено чрез екструзия [275].

1.3.4.2 Смесване на нишесте и други вещества

Изследването на съставянето на нишесте и други вещества първоначално се фокусира върху различни хидрофобни алифатни полиестерни вещества, включително полилактична киселина (PLA), поликапролактон (PCL), полибутен сукцинова киселина (PBSA) и др. 276]. Мюлер и др. изследва структурата и свойствата на композитите на нишесте/PLA и взаимодействието между двете, а резултатите показват, че взаимодействието между двете е слабо и механичните свойства на композитите са лоши [277]. Correa, Komur и Diaz-Gomez et al. изследва механичните свойства, реологичните свойства, свойствата на гела и съвместимостта на двата компонента на комплексите нишесте/PCL, които бяха приложени за разработването на биоразградими материали, биомедицински материали и материали за тъканно инженерство [278-280]. Ohkika и др. установи, че сместа от царевично нишесте и PBSA е много обещаваща. Когато съдържанието на нишесте е 5-30%, увеличаването на съдържанието на нишестени гранули може да увеличи модула и да намали напрежението на опън и удължението при скъсване [281,282]. Хидрофобният алифатен полиестер е термодинамично несъвместим с хидрофилно нишесте, а обикновено се добавят различни съвместими и добавки за подобряване на фазовия интерфейс между нишесте и полиестер. Szadkowska, Ferri и Li et al. изследва ефектите на пластилизатори на базата на силанол, малеично анхидридно ленено масло и функционализирани производни на растително масло върху структурата и свойствата на нишестените/PLA комплекси, съответно [283-285]. Ortega-Toro, Yu et al. използва се лимонена киселина и дифенилметан диизоцианат, за да съвмести съответно нишесте/PCL и нишесте/PBSA съединение, за да подобри свойствата на материала и стабилността [286, 287].

През последните години се правят все повече изследвания върху смесването на нишестето с естествени полимери като протеини, полизахариди и липиди. Teklehaimanot, Sahin-Nadeen и Zhang et al изследват физикохимичните свойства на нишесте/Zein, нишесте/суроватъчен протеин и нишесте/желатинови комплекси, както и резултатите, постигнати добри резултати, които могат да бъдат приложени към биоматериали на храната и капсули [52, 288, 289]. Lozanno-Navarro, Talon и Ren et al. изследва светлинната пропускливост, механичните свойства, антибактериалните свойства и концентрацията на хитозан на композитни филми от нишесте/хитозан, и добавени естествени екстракти, чаени полифеноли и други естествени антибактериални средства, за да подобрят антибактериалния ефект на композитния филм. Резултатите от изследванията показват, че композитният филм на нишесте/хитозан има голям потенциал в активната опаковка на храна и медицина [290-292]. Kaushik, Ghanbarzadeh, Arvanitoyannis и 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 и Lascombes et al. изследва съединения на нишесте/хранителна гума като нишесте/пектин, нишесте/агар и нишесте/карагенан, използвани главно в областта на храните и опаковането на храни [296-298]. Физикохимичните свойства на нишесте от тапиока/царевично масло, нишесте/липидни комплекси са изследвани от Perez, De et al., главно за насочване на производствения процес на екструдирани храни [299, 300].

1.3.4.3 Съединяване на хидроксипропил метилцелулоза и нишесте

Понастоящем няма много проучвания за сложната система на HPMC и нишесте у дома и в чужбина и повечето от тях добавят малко количество HPMC в матрицата на нишестето, за да подобрят феномена на стареенето на нишестето. Jimenez et al. използва HPMC за намаляване на стареенето на родното нишесте за подобряване на пропускливостта на нишестените мембрани. Резултатите показват, че добавянето на HPMC намалява стареенето на нишестето и увеличава гъвкавостта на композитната мембрана. Пропускливостта на кислорода на композитната мембрана е значително увеличена, но водоустойчивата производителност не го направи. Колко се е променило [301]. Villacres, Basch et al. Смесени HPMC и Tapioca нишесте за приготвяне на HPMC/нишестено композитни филмови материали и изследва пластизиращия ефект на глицерин върху композитния филм и ефектите на калиевия сорбат и низин върху антибактериалните свойства на композитния филм. Резултатите показват, че с увеличаването на съдържанието на HPMC еластичният модул и якостта на опън на композитния филм се увеличават, удължаването при счупване е намалено и пропускливостта на водната пара има малък ефект; Калиев сорбат и низин могат да подобрят композитния филм. Антибактериалният ефект на два антибактериални агента е по -добър, когато се използва заедно [112, 302]. Ortega-Toro et al. изследва свойствата на HPMC/нишесте с горещо пресовани композитни мембрани и изследва ефекта на лимонената киселина върху свойствата на композитните мембрани. Резултатите показват, че HPMC е диспергиран в непрекъснатата фаза на нишестето и както лимонената киселина, така и HPMC имат ефект върху стареенето на нишестето. до известна степен на инхибиране [139]. Ayorinde et al. Използван композитен филм HPMC/нишесте за покритие на орален амлодипин и резултатите показват, че времето за разпадане и скоростта на освобождаване на композитния филм са много добри [303].

Zhao Ming et al. studied the effect of starch on the water retention rate of HPMC films, and the results showed that starch and HPMC had a certain synergistic effect, which resulted in an overall increase in water retention rate [304]. Джан и др. изследва филмовите свойства на съединението HPMC/HPS и реологичните свойства на разтвора. The results show that the HPMC/HPS compound system has a certain compatibility, the compound membrane performance is good, and the rheological properties of HPS to HPMC Has a good balancing effect [305, 306]. Има малко проучвания на системата на съединението на HPMC/нишестето с високо съдържание на HPMC и повечето от тях са в плитките изследвания на ефективността, а теоретичните изследвания на сложната система сравнително липсват, особено гелът на HPMC/HPS студено-Heat, обърнат към обърнато Heat, обърнат -фазен композитен гел. Механистичните проучвания все още са в празно състояние.

1.4 Реология на полимерни комплекси

В процеса на обработка на полимерни материали неизбежно ще възникнат течливост и деформация, а реологията е науката, която изучава законите на течливостта и деформацията на материалите [307]. Потокът е свойство на течни материали, докато деформацията е свойство на твърди (кристални) материали. Общо сравнение на потока на течността и твърдата деформация е следната:

В практически индустриални приложения на полимерни материали техният вискозитет и вискоеластичност определят тяхната обработка. В процеса на обработка и формоване, с промяна на скоростта на срязване, вискозитетът на полимерните материали може да има голяма величина от няколко порядъка. Промяна [308]. Реологичните свойства като вискозитет и изтъняване при срязване влияят пряко върху контрола на изпомпване, перфузия, дисперсия и пръскане по време на обработката на полимерни материали и са най-важните свойства на полимерните материали.

1.4.1 Вискоеластичност на полимерите

Под действието на външната сила полимерната течност може не само да тече, но и да показва деформация, показвайки един вид „вискоеластичност“ и същността й е съвместното съществуване на „двуфазна твърдо-течна“ [309]. Тази вискоеластичност обаче не е линейна вискоеластичност при малки деформации, а нелинейна вискоеластичност, когато материалът проявява големи деформации и продължително напрежение [310].

Естественият воден разтвор на полизахарид се нарича още хидрозол. В разредения разтвор полизахаридните макромолекули са под формата на намотки, отделени една от друга. Когато концентрацията се увеличи до определена стойност, макромолекулните намотки се проникват и се припокриват взаимно. Стойността се нарича критична концентрация [311]. Под критичната концентрация вискозитетът на разтвора е сравнително нисък и не се влияе от скоростта на срязване, показвайки поведението на нютоновото течност; Когато се достигне критичната концентрация, макромолекулите, които първоначално се движат в изолация, започват да се оплитат помежду си и вискозитетът на разтвора значително се увеличава. увеличение [312]; Докато когато концентрацията надвишава критичната концентрация, се наблюдава изтъняване на срязване и разтворът проявява неньонско поведение на течността [245].

Някои хидрозоли могат да образуват гелове при определени условия и техните вискоеластични свойства обикновено се характеризират с модул на съхранение G', модул на загуба G” и тяхната честотна зависимост. Модулът на съхранение съответства на еластичността на системата, докато модулът на загуба съответства на вискозитета на системата [311]. При разредени разтвори няма заплитане между молекулите, така че в широк диапазон от честоти G 'е много по -малък от G ″ и показва силна честотна зависимост. Тъй като G′ и G″ са пропорционални на честотата ω и нейната квадратна, съответно, когато честотата е по-висока, G′ > G″. Когато концентрацията е по -висока от критичната концентрация, G 'и G ″ все още имат честотна зависимост. Когато честотата е по-ниска, G′ < G″, и честотата постепенно се увеличава, двете ще се пресекат и ще се обърнат към G′ > във високочестотната област G”.

Някои естествени полизахаридни молекули образуват слаби асоциации и тяхната гел структура лесно се унищожава и G 'е малко по -голям от G ”, показвайки по -ниска честотна зависимост; Докато някои естествени полизахаридни молекули могат да образуват стабилни кръстосани региони, които гел структурата е по-силна, G 'е много по-голям от G ″ и няма честотна зависимост [311].

1.4.2 Реологично поведение на полимерни комплекси

За напълно съвместима система за полимерни съединения, съединението е хомогенна система и вискоеластичността му обикновено е сумата от свойствата на един полимер и неговата вискоеластичност може да бъде описана чрез прости емпирични правила [314]. Практиката доказа, че хомогенната система не е благоприятна за подобряването на неговите механични свойства. Напротив, някои сложни системи с фазови разделителни структури имат отлична работа [315].

Съвместимостта на частично съвместима комбинирана система ще бъде повлияна от фактори като съотношение на системно съединение, скорост на срязване, температура и структура на компонента, показващи съвместимост или разделяне на фазите, и преходът от съвместимост към разделяне на фазите е неизбежен. което води до значителни промени във вискоеластичността на системата [316, 317]. През последните години има множество изследвания върху вискоеластичното поведение на частично съвместими полимерни комплексни системи. Изследването показва, че реологичното поведение на комбинираната система в зоната на съвместимост представя характеристиките на хомогенната система. В зоната на отделяне на фазата реологичното поведение е напълно различно от хомогенната зона и изключително сложно.

Разбирането на реологичните свойства на системата за смесване при различни концентрации, съотношения на смесване, скорости на срязване, температури и т.н. е от голямо значение за правилния избор на технология за обработка, рационален дизайн на формулите, строг контрол на качеството на продукта и подходящо намаляване на производството консумация на енергия. [309]. Например, за чувствителни към температурата материали вискозитетът на материала може да бъде променен чрез регулиране на температурата. И подобряване на производителността на обработката; Разберете зоната на изтъняване на срязване на материала, изберете подходящата скорост на срязване, за да контролирате ефективността на обработката на материала и да подобрите ефективността на производството.

1.4.3 Фактори, влияещи върху реологичните свойства на съединението

1.4.3.1 Състав

Физическите и химичните свойства и вътрешната структура на комбинираната система са цялостно отражение на комбинирания принос на свойствата на всеки компонент и взаимодействието между компонентите. Therefore, the physical and chemical properties of each component itself have a decisive role in the compound system. The degree of compatibility between different polymers varies widely, some are very compatible, and some are almost completely incompatible.

1.4.3.2 Съотношението на съставната система

Вискоеластичността и механичните свойства на системата на полимерните съединения ще се променят значително с промяната на съотношението на съединението. Това е така, защото съотношението на съединението определя приноса на всеки компонент към съединената система и също засяга всеки компонент. взаимодействие и фазово разпределение. Xie Yajie и др. изследва хитозан/хидроксипропил целулоза и установи, че вискозитетът на съединението се увеличава значително с увеличаването на съдържанието на хидроксипропил целулоза [318]. Zhang Yayuan и др. изследва комплекса от ксантанова гума и царевично нишесте и установи, че когато съотношението на ксантанова гума е 10%, коефициентът на консистенция, границата на провлачване и индексът на течност на сложната система се увеличават значително. Очевидно [319].

1.4.3.3 Скорост на срязване

Повечето полимерни течности са псевдопластични течности, които не съответстват на закона на потока на Нютон. The main feature is that the viscosity is basically unchanged under low shear, and the viscosity decreases sharply with the increase of shear rate [308, 320]. Кривата на потока на полимерната течност може грубо да бъде разделена на три области: Нютонова област с ниско срязване, област на изтъняване на срязване и област с висока стабилност на срязване. Когато скоростта на срязване клони към нула, напрежението и деформацията стават линейни и поведението на потока на течността е подобно на това на Нютонова течност. По това време вискозитетът клони към определена стойност, която се нарича вискозитет при нулево срязване η0. η0 отразява максималното време на релаксация на материала и е важен параметър на полимерните материали, който е свързан със средното молекулно тегло на полимера и енергията на активиране на вискозния поток. В зоната на изтъняване при срязване вискозитетът постепенно намалява с увеличаване на скоростта на срязване и възниква феноменът „разреждане при срязване“. Тази зона е типична зона на потока при обработката на полимерни материали. In the high shear stability region, as the shear rate continues to increase, the viscosity tends to another constant, the infinite shear viscosity η∞, but this region is usually difficult to reach.

1.4.3.4 Температура

Температурата директно влияе върху интензивността на произволното термично движение на молекулите, което може значително да повлияе на междумолекулните взаимодействия като дифузия, ориентация на молекулната верига и заплитането. Като цяло, по време на потока от полимерни материали, движението на молекулните вериги се извършва на сегменти; с повишаване на температурата свободният обем се увеличава и съпротивлението на потока на сегментите намалява, така че вискозитетът намалява. Въпреки това, за някои полимери, с повишаване на температурата, възниква хидрофобна асоциация между веригите, така че вместо това вискозитетът се увеличава.

Различните полимери имат различна степен на чувствителност към температурата и един и същ полимер с висока степен има различни ефекти върху работата на неговия механизъм в различни температурни диапазони.

1.5.1 Изследователска значимост

Въпреки че HPMC е безопасен и ядлив материал, широко използван в областта на храната и медицината, той има добро образуване на филми, диспергиране, сгъстяване и стабилизиране на свойствата. HPMC филмът също има добра прозрачност, свойства на бариерата на маслото и механични свойства. Въпреки това, високата му цена (около 100 000/тон) ограничава широкото му приложение, дори и в фармацевтични приложения с по-висока стойност като капсули. В допълнение, HPMC е термично индуциран гел, който съществува в състояние на разтвор с нисък вискозитет при ниска температура и може да образува вискозен твърд гел при висока температура, така че процесите на обработка като покритие, пръскане и потапяне трябва да се пренася, така че се пренася, така че се пренася, така че обработващите процеси като покритие, пръскане и потапяне трябва да се пренася. out at high temperature, resulting in high production energy consumption and high production cost. Свойства като по -нисък вискозитет и якостта на гела на HPMC при ниски температури намаляват обработваемостта на HPMC в много приложения.

За разлика от тях, HPS е евтин (около 20 000/тон) ядлив материал, който също се използва широко в областта на храната и лекарството. Причината, поради която HPMC е толкова скъпа, е, че целулозата на суровината, използвана за приготвяне на HPMC, е по -скъпа от нишестето от суровина, използвана за приготвяне на HPS. В допълнение, HPMC се присажда с два заместители, хидроксипропил и метокси. В резултат на това процесът на подготовка е много сложен, така че цената на HPMC е много по -висока от тази на HPS. Този проект се надява да замени някои от скъпите HPMC с евтини HPS и да намали цената на продукта въз основа на поддържане на подобни функции.

В допълнение, HPS е студен гел, който съществува във вискоеластичен гел при ниска температура и образува течащ разтвор при висока температура. Следователно добавянето на HPS към HPMC може да намали температурата на гела на HPMC и да увеличи вискозитета си при ниска температура. и якост на гела, подобрявайки неговата обработка при ниски температури. Освен това, HPS ядливото фолио има добри свойства за кислородна бариера, така че добавянето на HPS към HPMC може да подобри свойствата за кислородна бариера на ядливото фолио.

В обобщение, комбинацията от HPMC и HPS: Първо, тя има важно теоретично значение. HPMC е горещ гел, а HPS е студен гел. Чрез усложняване на двете, теоретично има преходна точка между горещи и студени гелове. Създаването на HPMC/HPS система за студено и горещо гел съединение и нейното изследване на механизма може да предостави нов начин за изследване на този вид студено и горещо гел съединение с обърната фаза, установено теоретично ръководство. Второ, това може да намали производствените разходи и да подобри печалбите на продукта. Чрез комбинацията от HPS и HPMC, производствените разходи могат да бъдат намалени по отношение на потреблението на суровини и производствена енергия, а печалбата от продукта може да бъде значително подобрена. Трето, той може да подобри производителността на обработката и да разшири приложението. Добавянето на HPS може да повиши концентрацията и силата на гела на HPMC при ниска температура и да подобри производителността му при ниска температура. В допълнение, производителността на продукта може да бъде подобрена. Чрез добавяне на HPS за приготвяне на ядлив композитен филм на HPMC/HPS, кислородните бариерни свойства на ядлив филм могат да бъдат подобрени.

Съвместимостта на системата от полимерни съединения може директно да определи микроскопичната морфология и цялостните свойства на съединението, особено механичните свойства. Ето защо е много важно да се проучи съвместимостта на системата HPMC/HPS. Както HPMC, така и HPS са хидрофилни полизахариди с една и съща структурна единица - глюкоза и модифицирана от същата функционална група хидроксипропил, което значително подобрява съвместимостта на HPMC/HPS комбинираната система. Въпреки това, HPMC е студен гел, а HPS е горещ гел, а поведението на обратното гел на двете води до феномена на отделяне на фазата на системата HPMC/HPS. В обобщение, фазовата морфология и фазовият преход на HPMC/HPS студено-гореща гел композитна система са доста сложни, така че съвместимостта и фазовото разделяне на тази система ще бъдат много интересни.

Морфологичната структура и реологичното поведение на полимерните комплексни системи са взаимосвързани. От една страна, реологичното поведение по време на обработката ще окаже голямо влияние върху морфологичната структура на системата; От друга страна, реологичното поведение на системата може точно да отразява промените в морфологичната структура на системата. Следователно е от голямо значение да се проучат реологичните свойства на системата на съединението на HPMC/HPS за ръководство на производството, обработката и контрола на качеството.

Макроскопските свойства като морфологична структура, съвместимост и реология на HPMC/HPS студена и гореща гел съставна система са динамични и са повлияни от поредица от фактори като концентрация на разтвор, съотношение на смесване, скорост на срязване и температура. The relationship between the microscopic morphological structure and the macroscopic properties of the composite system can be regulated by controlling the morphological structure and compatibility of the composite system.

1.5.2 Изследователска цел

The HPMC/HPS cold and hot reversed-phase gel compound system was constructed, its rheological properties were studied, and the effects of the physical and chemical structure of the components, compounding ratio and processing conditions on the rheological properties of the system were explored. Приготвен е ядливият композитен филм от HPMC/HPS и са изследвани макроскопичните свойства като механични свойства, пропускливост на въздух и оптични свойства на филма и са изследвани влияещите фактори и закони. Систематично изучавайте фазовия преход, съвместимостта и отделянето на фазата на HPMC/HPS студената и гореща обърната фазова гел сложна система, изследвайте влияещите му фактори и механизми и установете връзката между микроскопичната морфологична структура и макроскопските свойства. Морфологичната структура и съвместимостта на композитната система се използват за контрол на свойствата на композитните материали.

1.5.3 Съдържание на изследването

За да постигне очакваната цел на изследване, този документ ще направи следните изследвания:

(1) Construct the HPMC/HPS cold and hot reversed-phase gel compound system, and use a rheometer to study the rheological properties of the compound solution, especially the effects of concentration, compounding ratio and shear rate on the viscosity and flow index of сложната система. Влиянието и законът на реологичните свойства като тиксотропия и тиксотропия бяха изследвани и се изследва механизмът на образуване на студен и горещ композитен гел.

(2) е подготвен HPMC/HPS ядлив композитен филм и сканиращият електронен микроскоп се използва за изследване на влиянието на присъщите свойства на всеки компонент и съотношението на композицията върху микроскопичната морфология на композитния филм; тестерът за механични свойства беше използван за изследване на присъщите свойства на всеки компонент, състава на композитния филм. Влиянието на съотношението и относителната влажност на околната среда върху механичните свойства на композитния филм; използването на тестер за скорост на предаване на кислород и UV-Vis спектрофотометър за изследване на ефектите от присъщите свойства на компонентите и съотношението на съединението върху свойствата на предаване на кислород и светлина на композитния филм Съвместимостта и фазовото разделяне на HPMC/HPS студено- Горещата обратна гел композитна система е проучена чрез сканираща електронна микроскопия, термогравиметричен анализ и динамичен термомеханичен анализ.

(3) Установена е връзката между микроскопичната морфология и механичните свойства на HPMC/HPS студено-гореща обратна гел композитна система. Беше приготвен ядивният композитен филм от HPMC/HPS и влиянието на концентрацията на съединението и съотношението на съединението върху фазовото разпределение и фазовия преход на пробата беше изследвано чрез оптичен микроскоп и метод на йодно боядисване; Установено е правилото за влияние на концентрацията на съединението и съотношението на съединението върху механичните свойства и свойствата на пропускливост на светлина на пробите. Изследвана е връзката между микроструктурата и механичните свойства на HPMC/HPS студено гореща гел композитна система.

(4) Ефекти от степента на заместване на HPS върху реологичните свойства и геловите свойства на HPMC/HPS студено-гореща реверсирана фаза гел композитна система. Ефектите от степента на заместване на HPS, скоростта на срязване и температурата върху вискозитета и други реологични свойства на комбинираната система, както и точката на преход на гела, зависимостта на модулната честота и други свойства на гела и техните закони бяха изследвани с помощта на реометър. Температурно-зависимото фазово разпределение и фазовият преход на пробите бяха изследвани чрез оцветяване с йод и беше описан механизмът на желиране на системата HPMC/HPS студено-горещ гел с обърната фаза.

(5) Ефекти на модификацията на химическата структура на HPS върху макроскопските свойства и съвместимостта на HPMC/HPS студено-гореща реверсирана фаза гел композитна система. Приготвен е ядливият композитен филм на HPMC/HPS и ефектът от степента на заместване на HPS хидроксипропил върху кристалната структура и микродоменната структура на композитния филм е проучен чрез синхротронно излъчване на рентгеново разсейване. Законът за влиянието на HPS хидроксипропил степента на заместване върху механичните свойства на композитната мембрана е проучен чрез тестер на механично свойство; Законът за влиянието на степента на заместване на HPS върху кислородната пропускливост на композитната мембрана е проучен чрез тестер за пропускливост на кислород; HPS хидроксипропил влияние на степента на заместване на групата върху топлинната стабилност на композитни филми HPMC/HPS.

Глава 2 Реологично изследване на HPMC/HPS комбинирана система

Ядливите филми на основата на естествени полимери могат да бъдат приготвени чрез сравнително прост мокър метод [321]. Първо, полимерът се разтваря или се диспергира в течната фаза, за да се приготви ядливо филмово образуване на течност или образуваща филмова суспензия и след това се концентрира чрез отстраняване на разтворителя. Тук операцията обикновено се извършва чрез сушене при малко по-висока температура. Този процес обикновено се използва за производство на предварително опаковани годни за консумация филми или за покриване на продукта директно с филмово формиращ разтвор чрез потапяне, четкане или пръскане. Дизайнът на обработката на ядливи филми изисква придобиването на точни реологични данни на течността, образуваща филма, което е от голямо значение за контрола на качеството на продукта на филми и покрития за ядливи опаковки [322].

HPMC е термично лепило, което образува гел при висока температура и е в състояние на разтвор при ниска температура. Това свойство на термичния гел прави неговия вискозитет при ниска температура много нисък, което не е благоприятно за специфичните производствени процеси като потапяне, четкане и потапяне. работа, което води до лоша обработка при ниски температури. За разлика от тях, HPS е студен гел, вискозно състояние на гел при ниска температура и висока температура. Състояние на разтвор с нисък вискозитет. Следователно, чрез комбинацията от двете, реологичните свойства на HPMC като вискозитет при ниска температура могат да бъдат балансирани до известна степен.

Тази глава се фокусира върху ефектите на концентрацията на разтвора, съотношението на съединенията и температурата върху реологичните свойства като вискозитет на нулев срязване, индекс на потока и тиксотропия на HPMC/HPS студено-гореща система за обвързване на гел. Правилото за добавяне се използва за предварително обсъждане на съвместимостта на сложната система.

2.2 Експериментален метод

2.2.1 Подготовка на HPMC/HPS съединен разтвор

Първо претеглете HPMC и HPS сух прах и смесете съгласно 15% (w/w) концентрация и различни съотношения 10: 0, 7: 3, 5: 5, 3: 7, 0:10; След това добавете 70 ° С във вода с С, разбъркайте бързо в продължение на 30 минути при 120 об/мин/мин, за да разпръснете напълно HPMC; След това загрейте разтвора до над 95 ° С, разбъркайте бързо в продължение на 1 час със същата скорост, за да се желатинизират HPS; След това желатинизацията се завършва, температурата на разтвора бързо се намалява до 70 ° С и HPMC се разтваря напълно чрез разбъркване с бавна скорост от 80 об/мин/мин в продължение на 40 минути. (Всички w/w в тази статия са: суха маса на пробата/общата маса на разтвора).

2.2.2 Реологични свойства на HPMC/HPS комбинирана система

2.2.2.1 Принцип на реологичния анализ

Ротационният реометър е оборудван с чифт паралелни скоби нагоре и надолу, а простият поток на срязване може да се реализира чрез относителното движение между скобите. Реометърът може да бъде тестван в режим на стъпка, режим на поток и режим на трептене: в стъпка режим реометърът може да приложи преходно напрежение към пробата, което се използва главно за тестване на преходния характерен отговор и време за стабилно състояние на пробата. Оценка и вискоеластичен отговор като релаксация на стреса, пълзене и възстановяване; В режим на поток, реомерът може да приложи линейно напрежение върху пробата, което се използва главно за тестване на зависимостта на вискозитета на пробата от скоростта на срязване и зависимостта на вискозитета от температурата и тиксотропията; В режим на трептене реометърът може да генерира синусоидално променливо осцилиращо напрежение, което се използва главно за определяне на линейната вискоеластична област, оценка на термичната стабилност и температурата на желацията на пробата.

2.2.2.2 Метод за изпитване в режим на поток

Използва се приспособление за успоредна плоча с диаметър 40 mm и разстоянието между плочите е настроено на 0,5 mm.

1. Вискозитетът се променя с времето. Тестовата температура е 25 ° С, скоростта на срязване е 800 S-1, а времето за изпитване е 2500 s.

2. Вискозитетът варира в зависимост от скоростта на срязване. Температура на изпитване 25 ° C, скорост на предварително срязване 800 S-1, време преди срязване 1000 s; Скорост на срязване 10²-10³s.

Напрежението на срязване (τ ) и скоростта на срязване (γ) следват степенния закон на Ostwald-de Waele:

̇τ=K.γ n (2-1)

където τ е напрежението на срязване, Pa;

γ е скоростта на срязване, s-1;

n е индексът на ликвидност;

K е коефициентът на вискозитет, Pa·sn.

Връзката между вискозитета (ŋ) на полимерния разтвор и скоростта на срязване (γ) може да се напасне чрез модула на Карен:

Сред тях,ŋ0вискозитет на срязване, PA S;

ŋ∞е безкраен вискозитет на срязване, Pa s;

λ е времето на релаксация, s;

n е индексът на изтъняване при срязване;

3. Тристепенният метод на тест за тиксотропия. Тестовата температура е 25 ° C, a. Стационарният етап, скоростта на срязване е 1 S-1, а времето за изпитване е 50 s; b. Етапът на срязване, скоростта на срязване е 1000 S-1, а времето за изпитване е 20 s; c. Процесът на възстановяване на структурата, скоростта на срязване е 1 S-1, а времето за изпитване е 250 s.

В процеса на възстановяване на структурата степента на възстановяване на структурата след различно време за възстановяване се изразява от скоростта на възстановяване на вискозитета:

Dsr = ŋt ⁄ ŋ╳100%

Сред тях,ŋT е вискозитетът при структурното време за възстановяване TS, PA S;

hŋе вискозитетът в края на първия етап, Pa s.

2.3 Резултати и дискусии

2.3.1 Ефектът от времето на срязване върху реологичните свойства на сложната система

При постоянна скорост на срязване, очевидният вискозитет може да покаже различни тенденции с увеличаване на времето за срязване. Фигура 2-1 показва типична крива на вискозитета спрямо времето в HPMC/HPS комбинирана система. От фигурата може да се види, че с удължаването на времето на срязване, видимият вискозитет намалява непрекъснато. Когато времето на срязване достигне около 500 s, вискозитетът достига стабилно състояние, което показва, че вискозитетът на комбинираната система при високоскоростно срязване има определена стойност. Времената зависимост на, тоест тиксотропията се показва в определен период от време.

Следователно, при изучаване на закона за вариация на вискозитета на сложната система със скоростта на срязване, преди реалния тест за срязване в стационарно състояние, е необходим определен период на високоскоростно предварително срязване, за да се елиминира влиянието на тиксотропията върху сложната система . По този начин се получава законът за вариацията на вискозитета със скоростта на срязване като един фактор. В този експеримент вискозитетът на всички проби достигна стабилно състояние преди 1000 s при висока скорост на срязване от 800 1/s с времето, което не е представено тук. Следователно, в бъдещия експериментален дизайн, предварително срязване за 1000 s при висока скорост на срязване от 800 1/s беше прието, за да се елиминира ефекта на тиксотропията на всички проби.

2.3.2 Ефектът на концентрацията върху реологичните свойства на сложната система

Generally, the viscosity of polymer solutions increases with the increase of solution concentration. Фигура 2-2 показва ефекта на концентрацията върху зависимостта на скоростта на срязване на вискозитета на състава на HPMC/HPS. От фигурата можем да видим, че при същата скорост на срязване вискозитетът на сложната система се увеличава постепенно с увеличаването на концентрацията на разтвора. Вискозитетът на съединенията на HPMC/HPS с различни концентрации постепенно намалява с увеличаването на скоростта на срязване, показвайки очевидно явление на изтъняване на срязване, което показва, че съединените разтвори с различни концентрации принадлежат на псевдопластични течности. Въпреки това, зависимостта на скоростта на срязване на вискозитета показва различна тенденция с промяната на концентрацията на разтвора. Когато концентрацията на разтвора е ниска, феноменът на изтъняване на срязване на композитния разтвор е малък; С увеличаването на концентрацията на разтвора феноменът на изтъняване на срязване на композитния разтвор е по -очевиден.

2.3.2.1 Ефект на концентрацията върху нулев вискозитет на срязване на сложната система

Кривите на скоростта на срязване на вискозитет на съединената система при различни концентрации бяха монтирани от модела на Carren и вискозитетът на нулевия срязване на съединения разтвор се екстраполира (0.9960 <r₂ <0.9997). Ефектът на концентрацията върху вискозитета на сложния разтвор може да бъде допълнително проучен чрез изследване на връзката между нулевия вискозитет и концентрацията. От фигура 2-3 се вижда, че връзката между вискозитета на нулевия срязване и концентрацията на сложния разтвор следва закон за мощността:

където k и m са константи.

В двойната логаритмична координата, в зависимост от величината на наклона М, може да се види, че зависимостта от концентрацията представлява две различни тенденции. Според теорията на Dio-Edwards при ниска концентрация наклонът е по-висок (M = 11.9, R2 = 0.9942), който принадлежи на разреден разтвор; Докато при висока концентрация, наклонът е сравнително нисък (M = 2.8, R2 = 0.9822), което принадлежи към суб-концентриран разтвор. Следователно, критичната концентрация c* на съставната система може да бъде определена на 8% през кръстовището на тези два региона. Според общата връзка между различни състояния и концентрации на полимери в разтвор е предложен молекулярно състояние на системата на съединението на HPMC/HPS в нисък температурен разтвор, както е показано на фигура 2-3.

HPS е студен гел, той е гел при ниска температура и е състояние на разтвор при висока температура. При тестовата температура (25 ° C) HPS е състояние на гел, както е показано в областта на синята мрежа на фигурата; Напротив, HPMC е горещ гел, при тестовата температура, той е в състояние на разтвор, както е показано в молекулата на червената линия.

С нарастващата концентрация разстоянието между независимите молекулни вериги и фазовите области постепенно намалява. Когато се достигне критичната концентрация C*, HPMC молекулите, взаимодействащи с HPS гел фазата, постепенно се увеличават и независимите HPMC молекулни вериги започват да се свързват една с друга, образувайки HPS фазата като център на гела, а HPMC молекулните вериги се преплитат и са свързани помежду си. Състоянието на микрогела е показано на фигура 2-2b.

С по -нататъшното увеличаване на концентрацията, c> c*, разстоянието между фазите на HPS гел е допълнително намалено и заплетените HPMC полимерни вериги и фазовата област HPS стават по -сложни и взаимодействието е по -интензивно, така че разтворът проявява поведение Подобно на това на полимерните стопилки, както е показано на фиг. 2-2С.

2.3.2.2 Ефект на концентрацията върху поведението на течността на сложната система

Законът за мощност на Ostwald-de Waele (виж формула (2-1)) се използва за приспособяване на кривите на напрежението на срязване и скоростта на срязване (не е показано в текста) на сложната система с различни концентрации и коефициента на индекс на потока и коефициента на вискозитет K може да се получи. , Резултатът за монтаж е както е показано в таблица 2-1.

Таблица 2-1 Индекс на поведението на потока (n) и индекс на консистенция на течността (k) на разтвора на HPS/HPMC с различна концентрация при 25 ° C

Поточният експонент на нютоновата течност е n = 1, експонентът на потока на псевдопластичната течност е n <1, а колкото по -далеч се отклонява от 1, толкова по -силна е псевдопластичността на течността, а експонатът на дилатантната течност е n> 1. От таблица 2-1 може да се види, че стойностите на N на сложните разтвори с различни концентрации са по-малки от 1, което показва, че съединителните разтвори са всички псевдопластични течности. При ниски концентрации N стойността на възстановения разтвор е близо до 0, което показва, че разтворът на съединението с нискоконцентрация е близък до нютоновата течност, тъй като в разтвора на съединението с нискоконцентрация полимерните вериги съществуват независимо един от друг. С увеличаването на концентрацията на разтвора, N стойността на сложната система постепенно намалява, което показва, че увеличаването на концентрацията повишава псевдопластичното поведение на съединения. Взаимодействия като заплитане са възникнали между и с фазата на HPS и поведението му на потока е по -близо до това на полимерните стопилки.

При ниска концентрация коефициентът на вискозитет K на системата от съединения е малък (C < 8%, K < 1 Pa·sn), а с увеличаването на концентрацията стойността на K на системата от съединения постепенно се увеличава, което показва, че вискозитетът на the compound system decreased, which is consistent with the concentration dependence of zero shear viscosity.

2.3.3 Влияние на съотношението на съединение върху реологичните свойства на системата за съединение

Фиг. 2-4 Вискозитет спрямо скоростта на срязване на разтвор на HPMC/HPS с различно съотношение на смес при 25 ° C

Таблица 2-2 Индекс на поведение на потока (N) и индекс на консистенция на течността (K) на HPS/HPMC разтвора с различно съотношение на смес при 25 °

Фигури 2-4 показват ефекта на съотношението на смес върху зависимостта на скоростта на срязване на вискозитета на разтвора на HPMC/HPS Compounding. От фигурата може да се види, че вискозитетът на сложната система с ниско съдържание на HPS (HPS <20%) не се променя значително с увеличаването на скоростта на срязване, главно защото в съединената система с ниско съдържание на HPS, HPMC в състояние на състоянието на разтвора в състояние на разтвор При ниска температура е непрекъснатата фаза; Вискозитетът на сложната система с високо съдържание на HPS постепенно намалява с увеличаването на скоростта на срязване, показвайки очевидно явление на изтъняване на срязване, което показва, че съединителният разтвор е псевдопластична течност. При същата скорост на срязване вискозитетът на сложния разтвор се увеличава с увеличаването на съдържанието на HPS, което е главно защото HPS е в по -вискозно състояние на гел при ниска температура.

Използвайки закона за мощност на Ostwald-de Waele (виж формула (2-1)), за да се поберат кривите на скоростта на срязване на срязване (не са показани в текста) на сложните системи с различни съотношения на съединението, експонентът на потока n и коефициента на вискозитет K, Резултатите от монтажа са показани в таблица 2-2. От таблицата се вижда, че 0,9869 <R2 <0,9999, резултатът от монтажа е по -добър. The flow index n of the compound system decreases gradually with the increase of HPS content, while the viscosity coefficient K shows a gradually increasing trend with the increase of HPS content, indicating that the addition of HPS makes the compound solution more viscous and difficult to flow . Тази тенденция е в съответствие с резултатите от изследванията на Zhang, но за същото съотношение на съставяне, N стойността на сложния разтвор е по-висока от резултата на Zhang [305], което е главно защото в този експеримент е извършено предварително срязване, за да се елиминира ефекта на тиксотропията се елиминира; Резултатът от Джан е резултат от комбинираното действие на тиксотропията и скоростта на срязване; Разделянето на тези два метода ще бъде разгледано подробно в глава 5.

2.3.3.1 Влияние на съотношението на съединение върху нулевия вискозитет на срязване на системата за съединение

Връзката между реологичните свойства на системата от хомогенни полимерни съединения и реологичните свойства на компонентите в системата съответства на правилото за логаритмично сумиране. За двукомпонентна съставна система връзката между съставната система и всеки компонент може да се изрази със следното уравнение:

Сред тях F е параметърът на реологичното свойство на сложната система;

F1, F2 са съответно реологичните параметри на компонент 1 и компонент 2;

∅1 и ∅2 са масовите фракции на компонент 1 и компонент 2, съответно и ∅1 ∅2.

Следователно, вискозитетът на нулевата срязване на съединената система след съставяне с различни съотношения на съединение може да бъде изчислен съгласно принципа на логаритмичното обобщение за изчисляване на съответната прогнозирана стойност. Експерименталните стойности на сложните разтвори с различни съотношения на съединението все още се екстраполират от монтиране на карета на кривата на скоростта на срязване на вискозитета. Предсказаната стойност на нулевия вискозитет на срязване на системата от съединения HPMC/HPS с различни съотношения на съединенията се сравнява с експерименталната стойност, както е показано на Фигура 2-5.

Частта с пунктирана линия на фигурата е предвидената стойност на нулевия вискозитет на срязване на разтвора на съединението, получена чрез правилото за логаритмична сума, а графиката с пунктирана линия е експерименталната стойност на системата от съединения с различни съотношения на смесване. Може да се види от фигурата, че експерименталната стойност на разтвора на съединението показва известно положително-отрицателно отклонение спрямо правилото за смесване, което показва, че системата на съединението не може да постигне термодинамична съвместимост и системата на съединението е непрекъсната фазова дисперсия при ниска температура „Морско острова“ структурата на двуфазната система; и с непрекъснатото намаляване на съотношението на смесване HPMC/HPS, непрекъснатата фаза на системата за смесване се промени, след като съотношението на смесване беше 4:6. В главата подробно се разглежда изследването.

Може ясно да се види от фигурата, че когато съотношението HPMC/HPS съединение е голямо, системата от съединения има отрицателно отклонение, което може да се дължи на това, че HPS с висок вискозитет е разпределен в състояние на дисперсна фаза в средата на непрекъсната фаза на HPMC с по-нисък вискозитет . С увеличаването на съдържанието на HPS има положително отклонение в системата на съединението, което показва, че непрекъснатият фазов преход се случва в системата на съединението по това време. HPS с висок вискозитет става непрекъсната фаза на комбинираната система, докато HPMC се диспергира в непрекъснатата фаза на HPS в по-еднородно състояние.

2.3.3.2 Влияние на съотношението на смес върху поведението на течността на системата за съединение

Фигури 2-6 показват индекса на потока N на сложната система като функция на съдържанието на HPS. Тъй като индексът на потока N е монтиран от логаритмична координата на логаритмията, N тук е линейна сума. От фигурата може да се види, че с увеличаването на съдържанието на HPS, индексът на потока N на сложната система постепенно намалява, което показва, че HPS намалява свойствата на нютоновата течност на сложния разтвор и подобрява своето псевдопластично поведение на течността. Долната част е състоянието на гел с по -висок вискозитет. От фигурата може да се види и, че връзката между индекса на потока на сложната система и съдържанието на HPS съответства на линейна връзка (R2 е 0,98062), това показва, че сложната система има добра съвместимост.

2.3.3.3 Влияние на съотношението на съединение върху коефициента на вискозитет на системата за съединение

Фигура 2-7 показва коефициента на вискозитет k на сложния разтвор като функция на съдържанието на HPS. It can be seen from the figure that the K value of pure HPMC is very small, while the K value of pure HPS is the largest, which is related to the gel properties of HPMC and HPS, which are in solution and gel state respectively at ниска температура. Когато съдържанието на компонента с нисък вискозитет е високо, тоест, когато съдържанието на HPS е ниско, коефициентът на вискозитет на сложния разтвор е близо до това на компонента с нисък вискозитет HPMC; while when the content of the high-viscosity component is high, the K value of the compound solution increases with the increase of HPS content increased significantly, which indicated that HPS increased the viscosity of HPMC at low temperature. Това отразява главно приноса на вискозитета на непрекъснатата фаза към вискозитета на сложната система. In different cases where the low-viscosity component is the continuous phase and the high-viscosity component is the continuous phase, the contribution of the continuous phase viscosity to the viscosity of the compound system is obviously different. When low-viscosity HPMC is the continuous phase, the viscosity of the compound system mainly reflects the contribution of the viscosity of the continuous phase; И когато HPS с висока вискозитет е непрекъснатата фаза, HPMC като дисперсирана фаза ще намали вискозитета на HPS с висока вискозитет. ефект.

2.3.4 Тиксотропия

Тиксотропията може да се използва за оценка на стабилността на вещества или множество системи, тъй като тиксотропията може да получи информация за вътрешната структура и степента на увреждане при силата на срязване [323-325]. Тиксотропията може да бъде свързана с времевите ефекти и историята на срязването, водещи до микроструктурни промени [324, 326]. Тристепенният тиксотропният метод е използван за изследване на ефекта на различни съотношения на съединение върху тиксотропните свойства на системата за смесване. Както се вижда от фигури 2-5, всички проби проявяват различни степени на тиксотропия. При ниска скорост на срязване вискозитетът на съединения разтвор се увеличава значително с увеличаването на съдържанието на HPS, което е в съответствие с промяната на нулевия срязващ вискозитет със съдържанието на HPS.

Структурната степен на възстановяване DSR на композитните проби при различно време за възстановяване се изчислява по формула (2-3), както е показано в таблица 2-1. Ако DSR <1, пробата има ниско съпротивление на срязване, а пробата е тиксотропна; И обратно, ако DSR> 1, пробата има анти-тиксотропия. От таблицата можем да видим, че стойността на DSR на чистия HPMC е много висока, почти 1, това е така, защото молекулата HPMC е твърда верига, а времето му за релаксация е кратко, а структурата се възстановява бързо под силата с висока срязване. Стойността на DSR на HPS е сравнително ниска, което потвърждава силните му тиксотропни свойства, главно защото HPS е гъвкава верига и времето му за релаксация е дълго. Структурата не се възстанови напълно в рамките на времевата рамка за тестване.

За сложния разтвор, в същото време за възстановяване, когато съдържанието на HPMC е по -голямо от 70%, DSR намалява бързо с увеличаването на съдържанието на HPS, тъй като HPS молекулната верига е гъвкава верига и броят на твърдите молекулярни вериги В комбинираната система се увеличава с добавянето на HPS. Ако е намалено, времето за релаксация на общия молекулен сегмент на съединената система се удължава и тиксотропията на сложната система не може да бъде възстановена бързо под действието на високо срязване. When the content of HPMC is less than 70%, the DSR increases with the increase of the content of HPS, which indicates that there is an interaction between the molecular chains of HPS and HPMC in the compound system, which improves the overall rigidity of molecular Сегментите в съединената система и съкращават времето за релаксация на съединената система се намалява и тиксотропията се намалява.

В допълнение, стойността на DSR на комбинираната система е значително по-ниска от тази на чист HPMC, което показва, че тиксотропията на HPMC е значително подобрена чрез смесване. Стойностите на DSR на повечето от пробите в комбинираната система са по-високи от тези на чист HPS, което показва, че стабилността на HPS е подобрена до известна степен.

От таблицата също може да се види, че при различни времена на възстановяване стойностите на DSR показват най -ниската точка, когато съдържанието на HPMC е 70%, а когато съдържанието на нишестето е по -голямо от 60%, стойността на DSR на комплекса е по -висока от този на чистия HPS. Стойностите на DSR в рамките на 10 s от всички проби са много близки до крайните стойности на DSR, което показва, че структурата на композитната система основно изпълнява повечето от задачите за възстановяване на структурата в рамките на 10 s. Заслужава да се отбележи, че композитните проби с високо съдържание на HPS показват тенденция за увеличаване в началото и след това намалява с удължаването на времето за възстановяване, което показва, че композитните проби също показват определена степен на тиксотропия при действието на ниско срязване и Тяхната структура е по -нестабилна.

Качественият анализ на тристепенната тиксотропия е в съответствие с отчетените резултати от теста за тиксотропен пръстен, но резултатите от количествения анализ не са в съответствие с резултатите от теста за тиксотропен пръстен. Тиксотропията на системата на съединението на HPMC/HPS се измерва чрез метод на тиксотропния пръстен с увеличаване на съдържанието на HPS [305]. Дегенерацията първо намалява и след това се увеличава. Тестът за тиксотропен пръстен може само да спекулира съществуването на тиксотропен феномен, но не може да го потвърди, тъй като тиксотропният пръстен е резултат от едновременното действие на времето на срязване и скоростта на срязване [325-327].

2.4 Резюме на тази глава

В тази глава е използван термичен гел HPMC и HPS студен гел HPS за конструиране на двуфазна композитна система от студен и горещ гел. Влияние на реологичните свойства като вискозитет, модела на потока и тиксотропията. Според общата връзка между различни състояния и концентрации на полимери в разтвор, се предлага молекулярно състояние на системата на съединението на HPMC/HPS в нискотемпературен разтвор. Според принципа на логаритмичното сумиране на свойствата на различните компоненти в сложната система е проучена съвместимостта на сложната система. Основните констатации са следните:

1. Всички проби от съединения с различни концентрации показват известна степен на изтъняване при срязване и степента на изтъняване при срязване се увеличава с увеличаването на концентрацията.
2. С увеличаването на концентрацията, индексът на течливост на системата от съединения намалява и вискозитетът при нулево срязване и коефициентът на вискозитет се увеличават, което показва, че подобно на твърдо вещество поведение на системата от съединения е подобрено.
3. Съществува критична концентрация (8%) в системата от съединения HPMC/HPS, под критичната концентрация молекулните вериги на HPMC и областта на геловата фаза на HPS в разтвора на съединението са отделени един от друг и съществуват независимо; когато се достигне критичната концентрация, в разтвора на съединението се образува състояние на микрогел с HPS фазата като гел център, а HPMC молекулните вериги са преплетени и свързани една с друга; над критичната концентрация, претъпканите HPMC макромолекулни вериги и тяхното преплитане с HPS фазовия регион са по-сложни и взаимодействието е по-сложно. По -интензивно, така че разтворът се държи като полимерна стопилка.
4. Коефициентът на смесване оказва значително влияние върху реологичните свойства на съединението на HPMC/HPS. С увеличаването на съдържанието на HPS, феноменът на изтъняване на срязване на съединената система е по-очевиден, индексът на потока постепенно намалява и постепенно се увеличава коефициентът на вискозитет на нулев срязване и вискозитет постепенно се увеличава. се увеличава, което показва, че твърдото поведение на комплекса е значително подобрено.
5. Вискозитетът на нулевия срязване на сложната система показва определено положително отрицателно-отклонение спрямо правилото за логаритмично сумиране. Сложната система е двуфазна система с непрекъсната фазово-диспергирана фазова структура „морски остров“ при ниска температура и тъй като съотношението на комбиниране на HPMC/HPS намалява след 4: 6, непрекъснатата фаза на системата за смесване се променя.
6. Има линейна зависимост между индекса на потока и съотношението на смесване на смесените разтвори с различни съотношения на смесване, което показва, че системата за смесване има добра съвместимост.
7. За системата на съединението на HPMC/HPS, когато компонентът с ниска вискозитет е непрекъснатата фаза, а компонентът с висока вискозитет е непрекъснатата фаза, приносът на непрекъснатия фазов вискозитет към вискозитета на съединената система е значително различен. Когато HPMC с ниска вискозност е непрекъснатата фаза, вискозитетът на съединената система отразява главно приноса на вискозитета на непрекъсната фаза; Докато когато HPS с висока вискозитет е непрекъснатата фаза, HPMC като дисперсна фаза ще намали вискозитета на HPS с висока вискозитет. ефект.
8. Тристепенната тиксотропия се използва за изследване на ефекта на съотношението на смес върху тиксотропията на сложната система. Тиксотропията на сложната система показа тенденция на първо намаляване и след това се увеличава с намаляването на съотношението на комбиниране на HPMC/HPS.
9. Горните експериментални резултати показват, че чрез смесването на HPMC и HPS, реологичните свойства на двата компонента, като вискозитет, феномен на изтъняване при срязване и тиксотропия, са балансирани до известна степен.

Глава 3 Подготовка и свойства на HPMC/HPS ядливи композитни филми

Полимерното съединение е най-ефективният начин за постигане на многокомпонентна допълнение на производителността, разработване на нови материали с отлична производителност, намаляване на цените на продуктите и разширяване на обхвата на материалите на приложението [240-242, 328]. След това, поради определени разлики в молекулната структура и конформационната ентропия между различните полимери, повечето полимерни комбиниращи системи са несъвместими или частично съвместими [11, 12]. Механичните свойства и други макроскопични свойства на системата на полимерните съединения са тясно свързани с физикохимичните свойства на всеки компонент, съотношението на смес на всеки компонент, съвместимостта между компонентите и вътрешната микроскопична структура и други фактори [240, 329].

От гледна точка на химическата структура както HPMC, така и HPS са хидрофилен курдлан, имат една и съща структурна единица - глюкоза и се променят от една и съща функционална група - хидроксипропилна група, така че HPMC и HPS трябва да имат добра фаза. Капацитет. Въпреки това, HPMC е термично индуциран гел, който е в състояние на разтвор с много нисък вискозитет при ниска температура и образува колоид при висока температура; HPS е индуциран от студено гел, който е с нисък температурен гел и е в състояние на разтвор при висока температура; Условията и поведението на гела са напълно противоположни. Смесването на HPMC и HPS не е благоприятно за образуването на хомогенна система с добра съвместимост. Като се вземе предвид както химическата структура, така и термодинамиката, тя е от голямо теоретично значение и практическа стойност за комбиниране на HPMC с HPS за установяване на студено горещо съединение на гел.

Тази глава се фокусира върху изучаването на присъщите свойства на компонентите в системата за студено и горещо гелово съединение на HPMC/HPS, съотношението на съединение и относителната влажност на околната среда върху микроскопичната морфология, съвместимост и фазово разделяне, механични свойства, оптични свойства , и свойства на термична капка на сложната система. И влиянието на макроскопските свойства като свойства на кислородната бариера.

3.1 Материали и оборудване

3.1.1 Основни експериментални материали

3.1.2 Основни инструменти и оборудване

3.2 Експериментален метод

3.2.1 Подготовка на HPMC/HPS ядлив композитен филм

15% (w/w) сух прах от HPMC и HPS се смесва с 3% (w/w) полиетилен гликолов пластификатор се смесва в дейонизирана вода, за да се получи смесената филмообразуваща течност и ядливия композитен филм от HPMC/ HPS се приготвя по метода на леене.

Метод на приготвяне: Първо претеглете HPMC и HPS сух прах и ги смесете според различни съотношения; След това добавете в 70 ° С вода и разбъркайте бързо при 120 об/мин/мин в продължение на 30 минути, за да се разпръсне напълно HPMC; След това загрейте разтвора до над 95 ° C, разбъркайте бързо със същата скорост в продължение на 1 час, за да желатинират напълно HPS; След завършване на желатинизацията температурата на разтвора бързо се намалява до 70 ° С и разтворът се разбърква с бавна скорост от 80 об/мин/мин в продължение на 40 минути. Напълно разтворете HPMC. Изсипете 20 g от смесения филмов разтвор в ястие с полистирол Петри с диаметър 15 cm, хвърлете го плоско и го изсушете при 37 ° C. Изсушеният филм е отлепен от диска, за да се получи ядлива композитна мембрана.

Всички ядливи филми бяха уравновесени при 57% влажност за повече от 3 дни преди тестване, а частта за ядливи филми, използвана за механично тестване на свойството, се уравновеси при 75% влажност за повече от 3 дни.

3.2.2.1 Принцип на анализ на сканиращия електронен микроскоп

Електронният пистолет в горната част на сканиращата електронна микроскопия (SEM) може да излъчи голямо количество електрони. After being reduced and focused, it can form an electron beam with a certain energy and intensity. Задвижван от магнитното поле на сканиращата намотка, съгласно определено време и пространство, сканирайте повърхността на точката на пробата по точка. Поради разликата в характеристиките на повърхностната микро-зона, взаимодействието между пробата и електронния лъч ще генерира вторични електронни сигнали с различни интензивности, които се събират от детектора и се преобразуват в електрически сигнали, които се усилват от видеото and input to The grid of the picture tube, after adjusting the brightness of the picture tube, a secondary electron image can be obtained that can reflect the morphology and characteristics of the micro-region on the surface of the sample. В сравнение с традиционните оптични микроскопи, разделителната способност на SEM е сравнително висока, около 3Nm-6nm от повърхностния слой на пробата, което е по-подходящо за наблюдение на характеристиките на микроструктурата на повърхността на материалите.

3.2.2.2 Метод на изпитване

Ядливият филм се поставя в ексикатор за изсушаване и се избира подходящ размер на годния за консумация филм, залепен върху SEM специален етап за проба с проводящо лепило и след това позлатен с машина за вакуумно покритие. По време на теста пробата се поставя в SEM и микроскопичната морфология на пробата се наблюдава и се снима на 300 пъти и 1000 пъти увеличение под напрежението на ускорение на електронния лъч от 5 kV.

3.2.3 Светлопропускливост на HPMC/HPS ядливо композитно фолио

3.2.3.1 Принцип на анализ на UV-VIS спектрофотометрията

Спектрофотометърът UV-VIS може да излъчва светлина с дължина на вълната 200 ~ 800nm ​​и да го облъчва върху обекта. Някои специфични дължини на вълната на светлината в падащата светлина се абсорбират от материала и възниква преход на енергийно ниво на молекулярни вибрации и преход на електронно енергийно ниво. Тъй като всяко вещество има различни молекулярни, атомни и молекулярни пространствени структури, всяко вещество има свой специфичен спектър на абсорбция и съдържанието на веществото може да бъде определено или определено според нивото на абсорбция при някои специфични дължини на вълната на спектъра на абсорбция. Следователно UV-Vis спектрофотометричният анализ е едно от ефективните средства за изследване на състава, структурата и взаимодействието на веществата.

Когато лъч светлина удари обект, част от падащата светлина се абсорбира от обекта, а другата част от падащата светлина се предава през обекта; Съотношението на интензитета на предаваната светлина към интензитета на падащата светлина е предаванието.

Формулата за връзката между абсорбцията и предаването е:

Сред тях А е абсорбцията;

T е предаването, %.

Крайната абсорбция беше равномерно коригирана чрез абсорбция × 0.25 mm/дебелина.

3.2.3.2 Метод на изпитване

Пригответе 5% разтвори на HPMC и HPS, смесете ги в различни съотношения, изсипете 10 g от филмообразуващия разтвор в полистиролово петриево блюдо с диаметър 15 cm и ги изсушете при 37 °C, за да образуват филм. Нарежете ядливия филм на 1 мм × 3 мм правоъгълна лента, сложете го в кюветата и направете ядливия филм близо до вътрешната стена на кюветата. За сканиране на пробите се използва WFZ UV-3802 UV-VIS спектрофотометър за сканиране на пробите при пълната дължина на вълната 200-800 nm и всяка проба беше тествана 5 пъти.

3.2.4 Динамични термомеханични свойства на HPMC/HPS ядливи композитни филми

3.2.4.1 Принцип на динамичния термомеханичен анализ

Динамичният термомеханичен анализ (DMA) е инструмент, който може да измери връзката между масата и температурата на пробата при определено шоково натоварване и програмирана температура и може да тества механичните свойства на пробата под действието на периодично променливо напрежение и време, температура и температура. честотна връзка.

Високите молекулярни полимери имат вискоеластични свойства, които могат да съхраняват механична енергия като еластомер от една страна и да консумират енергия като слуз от друга страна. Когато се прилага периодичната променлива сила, еластичната част превръща енергията в потенциална енергия и я съхранява; докато вискозната част преобразува енергията в топлинна енергия и я губи. Полимерните материали обикновено показват две състояния на нискотемпературно състояние на стъкло и високо температурно каучуково състояние, а температурата на прехода между двете състояния е температурата на прехода на стъклото. Температурата на встъкляване пряко влияе върху структурата и свойствата на материалите и е една от най-важните характеристични температури на полимерите.

Чрез анализиране на динамичните термомеханични свойства на полимерите може да се наблюдава вискоеластичност на полимерите и могат да се получат важни параметри, които определят работата на полимерите, така че те да могат да бъдат по -добре приложени към действителната среда за използване. In addition, dynamic thermomechanical analysis is very sensitive to glass transition, phase separation, cross-linking, crystallization and molecular motion at all levels of molecular segments, and can obtain a lot of information on the structure and properties of polymers. Често се използва за изследване на молекулите на полимерите. поведение на движение. Използвайки режима на зареждане на температурата на DMA, може да се тества появата на фазови преходи като стъкления преход. В сравнение с DSC, DMA има по -висока чувствителност и е по -подходящ за анализ на материали, симулиращи действителното използване.

3.2.4.2 Метод на изпитване

Изберете чисти, равномерни, плоски и неповредени проби и ги нарежете на 10 мм × 20 мм правоъгълни ленти. Пробите бяха тествани в режим на опън, използвайки диамантен динамичен термомеханичен анализатор на Pydris от Perkinelmer, САЩ. Температурният диапазон на теста беше 25~150 °C, скоростта на нагряване беше 2 °C/min, честотата беше 1 Hz и тестът беше повторен два пъти за всяка проба. По време на експеримента бяха записани модулът на съхранение (E') и модулът на загуба (E”) на пробата и съотношението на модула на загуба към модула на съхранение, т.е. допирателният ъгъл tan δ, също може да бъде изчислено.

3.2.5.1 Принцип на термогравиметричния анализ

Топлинният гравиметричен анализатор (TGA) може да измери промяната на масата на проба с температура или време при програмирана температура и може да се използва за изследване на възможното изпаряване, топене, сублимация, дехидратация, разлагане и окисляване на вещества по време на отоплителния процес . и други физически и химически явления. Кривата на връзката между масата на материята и температурата (или времето), получена директно след тестваната проба, се нарича термогравиметрична (TGA крива). загуба на тегло и друга информация. Производна термогравиметрична крива (DTG крива) може да бъде получена след извличането на първи ред на кривата на TGA, която отразява промяната на скоростта на отслабване на тестваната проба с температура или време, а пиковата точка е максималната точка на константата процент.

3.2.5.2 Метод на изпитване

Изберете ядливия филм с еднаква дебелина, нарежете го на кръг със същия диаметър като термогравиметричния анализатор тестов диск и след това го поставете плосък на тестовия диск и го тествайте в азотна атмосфера с дебит от 20 ml/min . Температурният диапазон беше 30–700 °C, скоростта на нагряване беше 10 °C/min и всяка проба беше тествана два пъти.

3.2.6.1 Принцип на анализа на собствеността на опън

3.2.6 Свойства на опън на HPMC/HPS ядливи композитни филми

Тестерът за механични свойства може да приложи статично натоварване на опън върху шлица по надлъжната ос при специфични условия на температура, влажност и скорост, докато шлицът се счупи. По време на теста натоварването, приложено към шлица, и неговата степен на деформация бяха записани от устройството за изпитване на механични свойства и беше начертана кривата напрежение-деформация по време на деформацията на опън на шлица. От кривата напрежение-деформация могат да бъдат изчислени якостта на опън (ζt), удължението при скъсване (εb) и модулът на еластичност (E), за да се оценят свойствата на опън на филма.

Връзката на напрежението на материалите обикновено може да бъде разделена на две части: еластична област на деформация и пластмасова деформация. В зоната на еластична деформация напрежението и деформацията на материала имат линейна зависимост и деформацията в този момент може да бъде напълно възстановена, което е в съответствие със закона на Кук; в зоната на пластична деформация напрежението и деформацията на материала вече не са линейни и деформацията, която възниква в този момент, е необратима, в крайна сметка материалът се счупва.

Формула за изчисляване на якостта на опън:

Където: е якостта на опън, MPa;

P е максималното натоварване или счупване на товар, n;

D е дебелината на пробата, mm.

Формулата за изчисляване на удължението при скъсване:

Къде: εb е удължението при почивка, %;

L е разстоянието между маркиращите линии, когато пробата се счупи, mm;

L0 е оригиналната дължина на габарит на пробата, mm.

Сред тях: E е еластичният модул, MPA;

ζ е стрес, MPA;

ε е щамът.

3.2.6.2 Метод на изпитване

Изберете чисти, еднакви, плоски и неповредени проби, обърнете се към националния стандарт GB13022-91 и ги нарежете на шлици с форма на дъмбел с обща дължина 120 mm, начално разстояние между приспособленията 86 mm, разстояние между маркировките 40 mm и ширина 10 мм. Шировете се поставят на 75% и 57% (в атмосфера на наситения натриев хлорид и разтвора на натриев бромид) и се уравновесяват повече от 3 дни преди измерването. В този експеримент, ASTM D638, 5566 тестер за механични свойства на Instron Corporation от Съединените щати и неговата пневматична скоба 2712-003 са използвани за тестване. Скоростта на опън е 10 mm/min, а пробата се повтаря 7 пъти и средната стойност се изчислява.

3.2.7 кислородна пропускливост на HPMC/HPS ядлив композитен филм

3.2.7.1 Принцип на анализ на пропускливостта на кислород

След инсталирането на пробата за изпитване, тестовата кухина се разделя на две части, A и B; поток от кислород с висока чистота с определена скорост на потока се пропуска в кухината А, а поток от азот с определена скорост на потока се пропуска в кухината В; по време на тестовия процес кухината A Кислородът прониква през пробата в кухината B, а кислородът, проникнал в кухината B, се пренася от азотния поток и напуска кухината B, за да достигне кислородния сензор. Сензорът за кислород измерва съдържанието на кислород в потока азот и извежда съответен електрически сигнал, като по този начин изчислява кислорода в пробата. пропускливост.

3.2.7.2 Метод на изпитване

Изберете неповредени ядливи композитни филми, нарежете ги на 10,16 х 10,16 см проби с диамантена форма, покрийте ръбовите повърхности на скобите с вакуумна мазнина и закрепете пробите към тестовия блок. Тестван според ASTM D-3985, всяка проба има тестова площ 50 cm2.

3.3.1 Анализ на микроструктурата на ядливи композитни филми

Взаимодействието между компонентите на филмообразуващата течност и условията на сушене определят крайната структура на филма и сериозно влияят върху различни физични и химични свойства на филма [330, 331]. Присъщите свойства на гела и съотношението на смесване на всеки компонент могат да повлияят на морфологията на съединението, което допълнително засяга повърхностната структура и крайните свойства на мембраната [301, 332]. Следователно микроструктурният анализ на филмите може да предостави подходяща информация за молекулярното пренареждане на всеки компонент, което от своя страна може да ни помогне да разберем по-добре бариерните свойства, механичните свойства и оптичните свойства на филмите.

Микрографите на повърхностно сканиращи електронни микрографи на HPS/HPMC филми с различни съотношения са показани на фигура 3-1. Както се вижда от фигура 3-1, някои проби показват микро-креки на повърхността, което може да бъде причинено от намаляване на влагата в пробата по време на теста или от атаката на електронния лъч в микроскопската кухина [122 , 139]. На фигурата чиста HPS мембрана и чист HPMC. Мембраните показват сравнително гладки микроскопични повърхности, а микроструктурата на чистите HPS мембрани е по -хомогенна и по -гладка от чистите HPMC мембрани, което може да се дължи главно на макромолекули на нишесте (амилозни молекули и амилопектин молекули) по време на процеса на охлаждане. във воден разтвор. Много изследвания показват, че системата амилоза-амилопектин-вода в процеса на охлаждане

Възможно е да има конкурентен механизъм между образуването на гел и отделянето на фазата. Ако скоростта на разделяне на фазите е по-ниска от скоростта на образуване на гел, разделянето на фазите няма да настъпи в системата, в противен случай ще настъпи разделяне на фазите в системата [333, 334]. Освен това, когато съдържанието на амилоза надвишава 25%, желатинизацията на амилозата и непрекъснатата структура на амилозна мрежа могат значително да инхибират появата на фазово разделяне [334]. Съдържанието на амилоза в HPS, използвано в тази статия, е 80%, много по-високо от 25%, като по този начин илюстрира по-добре феномена, че чистите HPS мембрани са по-хомогенни и по-гладки от чистите HPMC мембрани.

От сравнението на фигурите може да се види, че повърхностите на всички композитни филми са сравнително груби и някои неправилни неравности са разпръснати, което показва, че има известна степен на несмесеност между HPMC и HPS. Освен това, композитните мембрани с високо съдържание на HPMC показват по -хомогенна структура от тези с високо съдържание на HPS. Кондензация на базата на HPS при 37 ° C температура на образуване на филми

Въз основа на свойствата на гел, HPS представи състояние на вискозен гел; Докато се основава на свойствата на термичния гел на HPMC, HPMC представи състояние на разтвор, подобно на вода. В композитната мембрана с високо съдържание на HPS (7:3 HPS/HPMC), вискозният HPS е непрекъсната фаза, а подобен на вода HPMC се диспергира в непрекъснатата фаза с висок вискозитет на HPS като дисперсна фаза, която не е благоприятна до равномерното разпределение на диспергираната фаза; В композитния филм с високо съдържание на HPMC (3:7 HPS/HPMC), HPMC с нисък вискозитет се трансформира в непрекъсната фаза, а вискозният HPS се диспергира във фазата на HPMC с нисък вискозитет като дисперсна фаза, което благоприятства образуването на хомогенна фаза. съставна система.

От фигурата може да се види, че въпреки че всички композитни филми показват груби и нехомогенни повърхностни структури, не е открит очевиден фазов интерфейс, което показва, че HPMC и HPS имат добра съвместимост. Композитните филми HPMC/нишесте без пластификатори като PEG показват очевидно разделяне на фазите [301], като по този начин показват, че както хидроксипропиловата модификация на нишестето, така и пластификаторите на PEG могат да подобрят съвместимостта на композитната система.

3.3.2 Анализ на оптичните свойства на годни за консумация композитни филми

Свойствата на светлинното предаване на ядливи композитни филми на HPMC/HPS с различни съотношения бяха тествани чрез UV-VIS спектрофотометър, а UV спектрите са показани на фигура 3-2. Колкото по -голяма е стойността на светлинната пропускливост, толкова по -равномерна и прозрачна е филмът; И обратно, колкото по -малка е стойността на светлинната пропускливост, толкова по -неравномерна и непрозрачна е филмът. Може да се види от Фигура 3-2(a), че всички композитни филми показват подобна тенденция с увеличаване на дължината на вълната на сканиране в целия обхват на сканиране с дължина на вълната, а пропускливостта на светлината се увеличава постепенно с увеличаването на дължината на вълната. При 350nm кривите са склонни към плато.

Изберете коефициента на пропускане при дължина на вълната от 500 nm за сравнение, както е показано на Фигура 3-2(b), коефициентът на пропускане на чист HPS филм е по-нисък от този на чист HPMC филм и с увеличаването на съдържанието на HPMC коефициентът на пропускане първо намалява, and then increased after reaching the minimum value. When the HPMC content increased to 70%, the light transmittance of the composite film was greater than that of pure HPS. Добре известно е, че хомогенната система ще прояви по-добра светлина за осветление, а стойността му за измерване на UV-измерване като цяло е по-висока; Нехомогенните материали обикновено са по-трудни и имат по-ниски стойности на UV пропускане. Стойностите на пропускливост на композитните филми (7:3, 5:5) са по-ниски от тези на чистите HPS и HPMC филми, което показва, че има известна степен на разделяне на фазите между двата компонента на HPS и HPMC.

Фиг. 3-2 UV спектри при всички дължини на вълната (A) и при 500 nm (B), за филми за смеси HPS/HPMC. The bar represents mean ±standard deviations. AC: Различните букви са значително различни с различно съотношение на смес (p <0,05), приложени в пълната дисертация

3.3.3 Динамичен термомеханичен анализ на ядливи композитни филми

Фигура 3-3 показва динамичните термомеханични свойства на ядливи филми от HPMC/HPS с различни формулировки. От фиг. 3-3 (а) може да се види, че модулът на съхранение (E ') намалява с увеличаването на съдържанието на HPMC. В допълнение, модулът на съхранение на всички проби постепенно намалява с повишаване на температурата, с изключение на това, че модулът на съхранение на чистия HPS (10: 0) филм се увеличава леко след повишаване на температурата до 70 ° C. При висока температура, за композитния филм с високо съдържание на HPMC, модулът на съхранение на композитния филм има очевидна тенденция на намаляване на температурата; докато за пробата с високо съдържание на HPS модулът на съхранение намалява леко с повишаване на температурата.

Фиг. 3-3 модул на съхранение (E ′) (A) и тангента за загуба (TAN δ) (B) на филми за смес HPS/HPMC

От фигура 3-3 (б) може да се види, че пробите със съдържание на HPMC по-високо от 30% (5: 5, 3: 7, 0:10) показват пик на прехода на стъкло и с увеличаване на съдържанието на HPMC, Стъклото преход температурата на прехода се измести към висока температура, което показва, че гъвкавостта на полимерната верига HPMC намалява. От друга страна, чистата HPS мембрана показва голям връх на обвивката около 67 ° С, докато композитната мембрана със 70% съдържание на ХПС няма очевиден преход на стъкло. Това може да е така, защото има известна степен на взаимодействие между HPMC и HPS, като по този начин се ограничава движението на молекулните сегменти на HPMC и HPS.

3.3.4 Анализ на термична стабилност на ядливи композитни филми

Фиг. 3-4 TGA криви (a) и техните производни (DTG) криви (b) на HPS/HPMC смесени филми

Термичната стабилност на ядливия композитен филм от HPMC/HPS беше тествана с термогравиметричен анализатор. Фигура 3-4 показва термогравиметричната крива (TGA) и кривата на скоростта на загуба на тегло (DTG) на композитния филм. От кривата на TGA на фигура 3-4 (а) се вижда, че пробите от композитната мембрана с различни съотношения показват две очевидни термогравиметрични етапа на промяна с повишаване на температурата. The volatilization of the water adsorbed by the polysaccharide macromolecule results in a small phase of weight loss at 30–180 °C before the actual thermal degradation occurs. Впоследствие има по -голяма фаза на загуба на тегло при 300 ~ 450 ° C, тук е фазата на термично разграждане на HPMC и HPS.

От кривите на DTG на фигура 3-4 (б), може да се види, че термичните разградени пикови температури на чист HPS и чист HPMC са съответно 338 ° C и 400 ° C, а топлинната деградационна температура на чистия HPMC е По -висока от тази на HPS, което показва, че HPMC по -добра термична стабилност от HPS. Когато съдържанието на HPMC е 30% (7: 3), един пик се появи при 347 ° С, което съответства на характерния пик на HPS, но температурата е по -висока от пика на термично разграждане на HPS; Когато съдържанието на HPMC е 70% (3: 7), само характерният пик на HPMC се появи при 400 ° С; Когато съдържанието на HPMC е 50%, на кривата на DTG, 345 ° С и 396 ° С, 345 ° С и 396 ° С. Пиковете съответстват съответно на характерните пикове на HPS и HPMC, но пикът на термично разграждане, съответстващ на HPS, е по -малък и двата пика имат определено изместване. Вижда се, че повечето от композитните мембрани показват само характерен единичен пик, съответстващ на определен компонент, и те са компенсирани в сравнение с чистата компонентна мембрана, което показва, че има известна разлика между HPMC и HPS компонентите. степен на съвместимост. Температурата на пиковата температура на термичното разграждане на композитната мембрана е по -висока от тази на чистия HPS, което показва, че HPMC може да подобри топлинната стабилност на HPS мембраната до известна степен.

3.3.5 Механични свойства Анализ на ядлив композитен филм

Свойствата на опън на HPMC/HPS композитни филми с различни съотношения бяха измерени чрез анализатор на механични свойства при 25 °C, относителна влажност от 57% и 75%. Фигура 3-5 показва еластичния модул (а), удължаване при почивка (В) и якост на опън (С) на композитни филми на HPMC/HPS с различни съотношения при различна относителна влажност. От фигурата може да се види, че когато относителната влажност е 57%, модулът на еластичност и якостта на опън на чистия HPS филм са най-големи, а чистият HPMC е най-малък. С увеличаването на съдържанието на HPS, еластичният модул и якостта на опън на композитните филми се увеличават непрекъснато. Удължението при скъсване на чистата HPMC мембрана е много по-голямо от това на чистата HPS мембрана и двете са по-големи от тези на композитната мембрана.

Когато относителната влажност е по-висока (75%) в сравнение с 57% относителна влажност, модулът на еластичност и якостта на опън на всички проби намаляват, докато удължението при скъсване се увеличава значително. Това е главно защото водата, като общ пластификатор, може да разреди HPMC и HPS матрицата, да намали силата между полимерните вериги и да подобри мобилността на полимерните сегменти. При висока относителна влажност модулът на еластичност и якостта на опън на чистите HPMC филми са по-високи от тези на чистите HPS филми, но удължението при скъсване е по-ниско, резултат, който е напълно различен от резултатите при ниска влажност. Струва си да се отбележи, че изменението на механичните свойства на композитните филми със съотношения на компонентите при висока влажност от 75% е напълно противоположно на това при ниска влажност в сравнение със случая при относителна влажност от 57%. При висока влажност съдържанието на влага във филма се увеличава и водата не само има известен пластифициращ ефект върху полимерната матрица, но също така насърчава прекристализацията на нишестето. В сравнение с HPMC, HPS има по -силна тенденция да прекристализира, така че ефектът на относителната влажност върху HPS е много по -голям от този на HPMC.

Фиг. 3-5 Свойства на опън на HPS/HPMC филми с различни HPS/HPMC съотношения, балансирани при различни условия на относителна скромност (RH). *: Различните букви са значително различни с различни RH, приложени в пълната дисертация

3.3.6 Анализ на кислородната пропускливост на ядливи композитни филми

Използваният композитен филм се използва като материал за опаковане на храни за удължаване на срока на срок на срок на срок на срок на срок на срок на срок на срок на срок на срок на годност, а неговата ефективност на кислородната бариера е един от важните показатели. Следователно, скоростта на предаване на кислород на ядливи филми с различни съотношения на HPMC/HPS се измерва при температура 23 ° C и резултатите са показани на фигура 3-6. От фигурата може да се види, че кислородната пропускливост на чистата HPS мембрана е значително по -ниска от тази на чистата HPMC мембрана, което показва, че HPS мембраната има по -добри свойства на кислородна бариера от HPMC мембраната. Поради ниския вискозитет и съществуването на аморфни региони, HPMC е лесен за образуване на сравнително разхлабена мрежова структура с ниска плътност във филма; В сравнение с HPS, той има по -висока тенденция да прекристализира и е лесно да се образува плътна структура във филма. Много проучвания показват, че нишестените филми имат добри свойства на кислородна бариера в сравнение с други полимери [139, 301, 335, 336].

Фиг. 3-6 кислородна пропускливост на филми за смеси HPS/HPMC

Добавянето на HPS може значително да намали кислородната пропускливост на HPMC мембраните, а кислородната пропускливост на композитните мембрани намалява рязко с увеличаването на съдържанието на HPS. Добавянето на кислород-импулсния HPS може да увеличи туртуозността на кислородния канал в композитната мембрана, което от своя страна води до намаляване на скоростта на проникване на кислород и в крайна сметка по-ниска пропускливост на кислорода. Подобни резултати са докладвани за други местни нишестета [139,301].

In this chapter, using HPMC and HPS as the main raw materials, and adding polyethylene glycol as a plasticizer, the edible composite films of HPMC/HPS with different ratios were prepared by the casting method. The influence of the inherent properties of the components and the compounding ratio on the microscopic morphology of the composite membrane was studied by scanning electron microscopy; Механичните свойства на композитната мембрана са проучени от тестера за механични имоти. Влиянието на присъщите свойства на компонентите и съотношението на комбиниране върху свойствата на бариерата на кислорода и светлинното предаване на композитния филм е проучено чрез тестер за предавател на кислород и UV-VIS спектрофотометър. Използвани са сканиращи електронни микроскопия, термогравиметричен анализ и динамичен термичен анализ. Механичният анализ и други аналитични методи бяха използвани за изследване на съвместимостта и отделянето на фазата на системата за студено горещо съединение. Основните констатации са следните:

1. В сравнение с чистия HPMC, Pure HPS е по -лесен за образуване на хомогенна и гладка микроскопична морфология на повърхността. Това се дължи главно на по-доброто молекулярно пренареждане на макромолекулите на нишестето (молекули амилоза и молекули амилопектин) във водния разтвор на нишестето по време на процеса на охлаждане.
2. Съединенията с високо съдържание на HPMC са по -склонни да образуват хомогенни мембранни структури. Това се основава главно на свойствата на гел на HPMC и HPS. При температурата на формирането на филма HPMC и HPS показват състояние на решение с ниска вискозитет и състояние на гел с висока вискозитет. Фазата с висока вискозитет се диспергира в непрекъснатата фаза с ниска вискозитет. , по -лесно е да се образува хомогенна система.
3. Относителната влажност има значителен ефект върху механичните свойства на HPMC/HPS композитните филми, като степента на нейния ефект нараства с увеличаване на съдържанието на HPS. При по-ниска относителна влажност както модулът на еластичност, така и якостта на опън на композитните филми се увеличават с увеличаването на съдържанието на HPS, а удължението при скъсване на композитните филми е значително по-ниско от това на филмите с чист компонент. С увеличаването на относителната влажност модулът на еластичност и якостта на опън на композитния филм намаляват, а удължението при скъсване се увеличава значително и връзката между механичните свойства на композитния филм и съотношението на смесване показва напълно противоположен модел на промяна при различни относителна влажност. Механичните свойства на композитните мембрани с различни съотношения на смесване показват пресичане при различни условия на относителна влажност, което осигурява възможност за оптимизиране на производителността на продукта според различните изисквания на приложението.
4. Добавянето на HPS значително подобри свойствата на кислородната бариера на композитната мембрана. Пропускливостта на кислорода на композитната мембрана рязко намалява с увеличаването на съдържанието на HPS.
5. В системата за студено и горещо гел на HPMC/HPS има известна съвместимост между двата компонента. Не е открит очевиден двуфазен интерфейс в SEM изображенията на всички композитни филми, повечето от композитните филми са имали само една стъклена преходна точка в резултатите от DMA, а само един пик на термично разграждане се появи в кривите на DTG на повечето композитни филми. Това показва, че има известна описателност между HPMC и HPS.

Горните експериментални резултати показват, че съставянето на HPS и HPMC може не само да намали производствените разходи за ядлив филм за HPMC, но и да подобри работата му. Механичните свойства, свойствата на кислородната бариера и оптичните свойства на ядливия композитен филм могат да бъдат постигнати чрез регулиране на съотношението на смесване на двата компонента и относителната влажност на външната среда.

В сравнение с ентропията с по -висока смесване по време на смесване на метална сплав, смесвателната ентропия по време на полимерно съединение обикновено е много малка, а топлината на смесването по време на смесването обикновено е положителна, което води до процеси на полимерно съединение. Промяната на свободната енергия на Гибс в е положителна (���>), следователно, полимерните състави са склонни да образуват двуфазни системи, разделени с фаза, и напълно съвместими полимерни състави са много редки [242].

Смесните сложни системи обикновено могат да постигнат смесимост на молекулно ниво в термодинамиката и да образуват хомогенни съединения, така че повечето полимерни съединения са несметни. Въпреки това, много полимерни съединения могат да достигнат съвместимо състояние при определени условия и да се превърнат в сложни системи с определена съвместимост [257].

Макроскопичните свойства като механичните свойства на полимерните композитни системи зависят до голяма степен от взаимодействието и фазовата морфология на техните компоненти, особено от съвместимостта между компонентите и състава на непрекъснати и дисперсни фази [301]. Следователно е от голямо значение да се изследват микроскопичната морфология и макроскопичните свойства на композитната система и да се установи връзката между тях, което е от голямо значение за контролиране на свойствата на композитните материали чрез контролиране на фазовата структура и съвместимостта на композитната система.

В процеса на изучаване на морфологията и фазовата диаграма на сложната система е много важно да се изберат подходящи средства за разграничаване на различните компоненти. Въпреки това, разграничението между HPMC и HPS е доста трудно, тъй като и двата имат добра прозрачност и подобен индекс на пречупване, така че е трудно да се разграничат двата компонента чрез оптична микроскопия; освен това, тъй като и двата са органичен въглероден материал, така че и двата имат подобно поглъщане на енергия, така че също е трудно за сканираща електронна микроскопия да различи точно двойката компоненти. Инфрачервената спектроскопия с преобразуване на Фурие може да отразява промените в морфологията и фазовата диаграма на комплексната система протеин-нишесте чрез съотношението на площта на полизахаридната лента при 1180-953 cm-1 и амидната лента при 1750-1483 cm-1 [52, 337], но тази техника е много сложна и обикновено изисква инфрачервени техники за преобразуване на Фурие на синхротронно лъчение за генериране на достатъчен контраст за HPMC/HPS хибридни системи. Съществуват и техники за постигане на това разделяне на компоненти, като трансмисионна електронна микроскопия и рентгеново разсейване с малък ъгъл, но тези техники обикновено са сложни [338]. В този предмет се използва простият метод за анализ с оптичен микроскоп за боядисване на йод и принципът, че крайната група на амилозната спирална структура може да реагира с йод, за да образува комплекси на включване, се използва за боядисване на HPMC/HPS комбинираната система чрез йодно боядисване, така че че HPS компонентите се отличават от HPMC компонентите по различните им цветове под светлинния микроскоп. Следователно методът за анализ с оптичен микроскоп за боядисване на йод е прост и ефективен метод за изследване на морфологията и фазовата диаграма на сложни системи на основата на нишесте.

В тази глава микроскопската морфология, фазовото разпределение, фазовият преход и други микроструктури на HPMC/HPS комбинираната система бяха изследвани посредством анализ с оптичен микроскоп за боядисване на йод; и механични свойства и други макроскопични свойства; и чрез корелационния анализ на микроскопичната морфология и макроскопските свойства на различни концентрации на разтвора и съотношения на смесване, беше установена връзката между микроструктурата и макроскопичните свойства на HPMC/HPS комбинираната система, за да се контролира HPMC/HPS. Осигурете основата на свойствата на композитните материали.

4.1 Материали и оборудване

4.2 Експериментален метод

4.2.1 Приготвяне на разтвор на HPMC/HPS съединение

Пригответе HPMC разтвор и HPS разтвор при концентрация 3%, 5%, 7% и 9%, вижте 2.2.1 за метод за приготвяне. Смесете HPMC разтвор и HPS разтвор съгласно 100: 0, 90:10, 80:20, 70:30, 60:40, 50:50, 45:55, 40:60, 30:70, 20:80, 0: 100 Different ratios were mixed at a speed of 250 rmp/min at 21 °C for 30 min, and mixed solutions with different concentrations and different ratios were obtained.

4.2.2 Приготвяне на HPMC/HPS композитна мембрана

Вижте 3.2.1.

Вижте разтвора, приготвен по метода в 2.2.1, използвайте форма на неръждаема стомана за потапяне и изсушете го при 37 ° C. Издърпайте изсушените капсули, отрежете излишъка и ги поставете заедно, за да образувате чифт.

4.2.4 HPMC/HPS оптичен микроскоп с композитен филм

4.2.4.1 Принципи на анализ на оптичната микроскопия

Оптичният микроскоп използва оптичния принцип на увеличаващото се изображения с изпъкнала леща и използва две сближаващи се лещи, за да разшири ъгъла на отваряне на близките малки вещества към очите, и да увеличи размера на малките вещества, които не могат да бъдат разпознати от човешкото око докато размерът на веществата не може да бъде разпознат от човешкото око.

4.2.4.2 Метод на изпитване

Разтворите на HPMC/HPS съединенията с различни концентрации и съотношения на смесване се изваждат при 21 °C, капват се върху предметно стъкло, изливат се в тънък слой и се сушат при същата температура. Филмите се оцветяват с 1% разтвор на йод (1 g йод и 10 g калиев йодид се поставят в мерителна колба от 100 ml и се разтварят в етанол), поставят се в полето на светлинен микроскоп за наблюдение и се фотографират.

4.2.5.1 Принцип на анализ на UV-VIS спектрофотометрията

Същото като 3.2.3.1.

4.2.5.1 Метод на изпитване

Виж 3.2.3.2.

4.2.6 Свойства на опън на HPMC/HPS композитни филми

4.2.6.1 Принцип на анализа на свойствата на опън

Същото като 3.2.3.1.

4.2.6.1 Метод на изпитване

Пробите бяха тествани след уравновесяване при 73% влажност в продължение на 48 часа. Вижте 3.2.3.2 за метода на изпитване.

4.3 Резултати и дискусия

4.3.1 Наблюдение на прозрачността на продукта

Фигура 4-1 показва годни за консумация филми и капсули, приготвени чрез смесване на HPMC и HPS в съотношение 70:30. Както може да се види от фигурата, продуктите имат добра прозрачност, което показва, че HPMC и HPS имат подобни показатели на пречупване и може да се получи хомогенно съединение след смесване на двете.

4.3.2 Изображения с оптичен микроскоп на HPMC/HPS комплекси преди и след оцветяване

Фигура 4-2 показва типичната морфология преди и след боядисване на HPMC/HPS комплекси с различни съотношения на смесване, наблюдавани под оптичен микроскоп. Както може да се види от фигурата, трудно е да се разграничат НРМС фазата и HPS фазата в неоцветената фигура; боядисаните чист HPMC и чист HPS показват свои собствени уникални цветове, което се дължи на реакцията на HPS и йод чрез оцветяване с йод Цветът му става по-тъмен. Следователно, двете фази в системата от съединения HPMC/HPS са просто и ясно разграничени, което допълнително доказва, че HPMC и HPS не са смесими и не могат да образуват хомогенно съединение. Както може да се види от фигурата, тъй като съдържанието на HPS се увеличава, площта на тъмната зона (HPS фаза) на фигурата продължава да се увеличава, както се очаква, като по този начин се потвърждава, че по време на този процес възниква двуфазно пренареждане. Когато съдържанието на HPMC е по-високо от 40%, HPMC представлява състояние на непрекъсната фаза, а HPS се диспергира в непрекъснатата фаза на HPMC като дисперсна фаза. Обратно, когато съдържанието на HPMC е по-ниско от 40%, HPS представлява състояние на непрекъсната фаза и HPMC се диспергира в непрекъснатата фаза на HPS като дисперсна фаза. Следователно, в 5% разтвор на съединение HPMC/HPS, с нарастващо съдържание на HPS, се случва обратното, когато съотношението на съединението е HPMC/HPS 40:60. Непрекъснатата фаза се променя от началната HPMC фаза към по-късната HPS фаза. Чрез наблюдение на фазовата форма може да се види, че HPMC фазата в HPS матрицата е сферична след дисперсия, докато диспергираната форма на HPS фазата в HPMC матрицата е по-неправилна.

Освен това, чрез изчисляване на съотношението на площта на светло оцветената област (НРМС) към тъмно оцветената област (HPS) в комплекса HPMC/HPS след боядисване (без да се отчита мезофазната ситуация), беше установено, че площта на HPMC (лек цвят)/HPS (тъмен цвят) На фигурата съотношението винаги е по -голямо от действителното съотношение на съединението HPMC/HPS. Например, в диаграмата на оцветяване на HPMC/HPS съединение със съотношение на съединението 50:50, площта на HPS в интерфазната зона не е изчислена и съотношението светла/тъмна област е 71/29. Този резултат потвърждава съществуването на голям брой мезофази в композитната система HPMC/HPS.

Добре известно е, че напълно съвместимите системи за полимерно съединение са доста редки, тъй като по време на процеса на полимерно съединение, топлината на смесването обикновено е положителна и ентропията на смесването обикновено се променя малко, като по този начин води до свободна енергия по време на промяна на промените в положителна стойност. Въпреки това, в системата на съединението на HPMC/HPS, HPMC и HP все още обещават да покажат по -голяма степен на съвместимост, тъй като HPMC и HPS са едновременно хидрофилни полизахариди, имат една и съща структурна единица - глюкоза и преминават същата функционална група се модифицира с хидроксипропил. Явлението на множество мезофази в системата на съединението HPMC/HPS също показва, че HPMC и HPS в съединението имат определена степен на съвместимост и подобно явление се среща в системата на нишесте-поливинил алкохол с добавена пластификатор. се появи и [339].

4.3.3 Връзката между микроскопичната морфология и макроскопските свойства на сложната система

Връзката между морфологията, феномена на отделяне на фазата, прозрачността и механичните свойства на композитната система HPMC/HPS е проучена подробно. Фигура 4-3 показва ефекта на съдържанието на HPS върху макроскопските свойства като прозрачност и модул на опън на системата на съединението на HPMC/HPS. От фигурата може да се види, че прозрачността на чистия HPMC е по -висока от тази на чистия HPS, главно защото прекристализацията на нишестето намалява прозрачността на HPS, а хидроксипропилната модификация на нишестето също е важна причина за намаляване на прозрачността на HPS [340, 341]. От фигурата може да се намери, че предаването на системата HPMC/HPS Compound ще има минимална стойност с разликата на съдържанието на HPS. Предавателността на сложната система, в обхвата на съдържанието на HPS под 70%, се увеличава сi

4.3.4 Ефектът на концентрацията на разтвора върху микроскопичната морфология на сложната система

Фигура 4-4 показва ефекта на концентрацията на разтвора върху морфологията и фазовия преход на системата на съединението на HPMC/HPS. Както може да се види от фигурата, ниската концентрация на 3% HPMC/HPS комбинирана система, в съотношението на съединението на HPMC/HPS е 40:60, може да се наблюдава появата на съвместна непрекъсната структура; Докато във високата концентрация от 7% разтвор, тази съвместна конструкция се наблюдава на фигурата със съотношение на смес 50:50. Този резултат показва, че точката на фазов преход на системата от съединения HPMC/HPS има определена зависимост от концентрацията и съотношението на съединението HPMC/HPS на фазовия преход се увеличава с увеличаването на концентрацията на разтвора на съединението и HPS има тенденция да образува непрекъсната фаза . . В допълнение, HPS домейните, разпръснати в непрекъснатата фаза на HPMC, показват сходни форми и морфологии с промяната на концентрацията; Докато HPMC диспергираните фази, диспергирани в непрекъснатата фаза на HPS, показват различни форми и морфологии при различни концентрации. И с увеличаването на концентрацията на разтвора, дисперсионната зона на HPMC става все по -нередовна. Основната причина за това явление е, че вискозитетът на HPS разтвора е много по-висок от този на HPMC разтвора при стайна температура и тенденцията на HPMC фазата да образува чисто сферично състояние е потисната поради повърхностното напрежение.

4.3.5 Ефект на концентрацията на разтвора върху механичните свойства на съединителната система

4.4 Резюме на тази глава

In this chapter, HPMC/HPS compound solutions and edible composite films with different concentrations and compounding ratios were prepared, and the microscopic morphology and phase transition of the HPMC/HPS compound system were observed by optical microscope analysis of iodine staining to distinguish starch phases. The light transmittance and mechanical properties of the edible composite film of HPMC/HPS were studied by UV-vis spectrophotometer and mechanical property tester, and the effects of different concentrations and compounding ratios on the optical properties and mechanical properties of the compounding system were studied. 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. Основните констатации са следните:

1. Методът за анализ на оптичния микроскоп за разграничаване на фазите на нишестето чрез оцветяване на йод е най-простият, директен и ефективен метод за изучаване на морфологията и фазовия преход на системите на базата на нишесте. При оцветяване на йод фазата на нишестето изглежда по -тъмна и по -тъмна при светлинна микроскопия, докато HPMC не е оцветена и следователно изглежда по -лек на цвят.
2. Системата HPMC/HPS съединение не е смесима и има точка на фазов преход в системата на съединението и тази точка на фазов преход има определена зависимост от съотношението на съединението и зависимост от концентрацията на разтвора.
3. Системата за съединение на HPMC/HPS има добра съвместимост, а голям брой мезофази присъстват в съединената система. В междинната фаза непрекъснатата фаза се диспергира в дисперсираната фаза в състоянието на частиците.
4. Дисперсната фаза на HPS в HPMC матрица показва подобна сферична форма при различни концентрации; HPMC показа неправилна морфология в HPS матрицата и неравномерността на морфологията се увеличи с увеличаването на концентрацията.
5. Създадена е връзката между микроструктурата, фазовия преход, прозрачността и механичните свойства на композитната система HPMC/HPS. а. Най -ниската точка на прозрачност на съединената система е в съответствие с фазовата преходна точка на HPMC от непрекъснатата фаза към диспергираната фаза и минималната точка на намаляването на модула на опън. b. Модулът на Йънг и удължаването при счупване намалява с увеличаването на концентрацията на разтвора, което е причинно свързано с морфологичната промяна на HPMC от непрекъсната фаза до дисперзирана фаза в съединената система.

В обобщение, макроскопските свойства на композитната система HPMC/HPS са тясно свързани с неговата микроскопична морфологична структура, фазов преход, отделяне на фазата и други явления и свойствата на композитите могат да бъдат регулирани чрез контролиране на фазовата структура и съвместимостта на композитът система.

Глава 5 Влияние на HPS хидроксипропил степен на заместване върху реологичните свойства на съединението на HPMC/HPS

Добре известно е, че малките промени в химическата структура на нишестето могат да доведат до драматични промени в нейните реологични свойства. Следователно химическата модификация предлага възможност за подобряване и контрол на реологичните свойства на продуктите на базата на нишесте [342]. От своя страна овладяването на влиянието на нишестето химическа структура върху неговите реологични свойства може по-добре да разбере структурните свойства на продуктите на базата на нишесте и да даде основа за проектирането на модифицирани нишесте с подобрени функционални свойства на нишесте [235]. Хидроксипропил нишесте е професионално модифицирано нишесте, широко използвано в областта на храната и медицината. Обикновено се приготвя чрез реакцията на етерификация на естественото нишесте с пропилен оксид при алкални условия. Хидроксипропил е хидрофилна група. The introduction of these groups into the starch molecular chain can break or weaken the intramolecular hydrogen bonds that maintain the starch granule structure. Следователно, физикохимичните свойства на хидроксипропил нишесте са свързани със степента на заместване на хидроксипропилни групи върху неговата молекулна верига [233, 235, 343, 344].

Много проучвания са изследвали ефекта на степента на заместване на хидроксипропил върху физикохимичните свойства на хидроксипропил нишесте. Han et al. studied the effects of hydroxypropyl waxy starch and hydroxypropyl cornstarch on the structure and retrogradation characteristics of Korean glutinous rice cakes. Проучването установи, че хидроксипропилирането може да намали температурата на желатинизацията на нишестето и да подобри капацитета на водното задържане на нишестето. Производителността и значително инхибира феномена на стареенето на нишестето в корейските глутинови оризови питки [345]. Kaur et al. studied the effect of hydroxypropyl substitution on the physicochemical properties of different varieties of potato starch, and found that the degree of hydroxypropyl substitution of potato starch varied with different varieties, and its effect on the properties of starch with large particle size More significant; Реакцията на хидроксипропилиране причинява много фрагменти и канали на повърхността на нишестените гранули; hydroxypropyl substitution can significantly improve the swelling properties, water solubility and solubility of starch in dimethyl sulfoxide, and improve starch the transparency of the paste [346]. Lawal et al. изследва ефекта на заместване на хидроксипропил върху свойствата на нишестето от сладък картоф. Проучването показва, че след хидроксипропилна модификация, свободният капацитет на подуване и разтворимостта на водата на нишестето са подобрени; Прекристализацията и ретроградирането на местното нишесте бяха инхибирани; Подобряването се подобрява [347]. Schmitz et al. Приготвено хидроксипропилна нишесте на тапиока и установи, че има по-голям капацитет на подуване и вискозитет, по-ниска скорост на стареене и по-висока стабилност на замръзване-размразяване [344].

Въпреки това, има малко проучвания за реологичните свойства на хидроксипропил нишесте и ефектите на хидроксипропилната модификация върху реологичните свойства и гел-свойствата на системите на базата на нишесте рядко се съобщават досега. Chun et al. изследва реологията на нискоконцентрационния (5%) хидроксипропилен оризов нишесте. The results showed that the effect of hydroxypropyl modification on the steady-state and dynamic viscoelasticity of starch solution was related to the degree of substitution, and a small amount of hydroxypropyl Propyl substitution can significantly change the rheological properties of starch solutions; Коефициентът на вискозитет на нишестените разтвори намалява с увеличаването на степента на заместване, а температурната зависимост на неговите реологични свойства се увеличава с увеличаването на степента на заместване на хидроксипропил. Сумата намалява с увеличаване на степента на заместване [342]. Lee et al. изследва ефекта на заместване на хидроксипропил върху физическите свойства и реологичните свойства на нишестето от сладък картоф, а резултатите показват, че способността за подуване и разтворимостта на водата на нишесте се увеличава с увеличаването на степента на хидроксипропил заместване; Стойността на енталпията намалява с увеличаването на степента на заместване на хидроксипропил; Коефициентът на вискозитет, сложен вискозитет, стрес на добив, сложен вискозитет и динамичен модул на нишестения разтвор намаляват с увеличаването на степента на заместване на хидроксипропил, индекс на течности и коефициент на загуба се увеличава със степента на хидроксипропил заместване; Якостта на гел на лепилото на нишесте намалява, стабилността на замръзване-размразяване се увеличава и ефектът на синерезата намалява [235].

In this chapter, the effect of HPS hydroxypropyl substitution degree on the rheological properties and gel properties of HPMC/HPS cold and hot gel compound system was studied. The transition situation is of great significance for in-depth understanding of the relationship between structure formation and rheological properties. В допълнение, механизмът на желиране на HPMC/HPS система от съединения с обратно охлаждане беше предварително обсъден, за да се осигурят някои теоретични насоки за други подобни гел системи с обратно охлаждане на топлината.

5.2 Експериментален метод

15% HPMC/HPS compound solutions with different compounding ratios (100/0, 50/50, 0/100) and HPS with different hydroxypropyl substitution degrees (G80, A939, A1081) were prepared. Методите за подготовка на A1081, A939, HPMC и техните сложни разтвори са показани на 2.2.1. G80 and its compound solutions with HPMC are gelatinized by stirring under the conditions of 1500psi and 110°C in an autoclave, because G80 Native starch is high amylose (80%), and its gelatinization temperature is higher than 100 °C, which cannot be Достигнати по оригиналния метод на желатинизация на водната баня [348].

5.2.2 Реологични свойства на съединения на HPMC/HPS с различни степени на HPS хидроксипропил заместване

Същото като 2.2.2.1

5.2.2.2 Метод за изпитване в режим на поток

1. Има метод за изпитване на поток преди срязване и тристепенна тиксотропия. Същото като 2.2.2.2.
2. Метод на тест на потока без предварително срязване и тиксотропна тиксотропия. Тестовата температура е 25 ° C, a. Срязване с увеличаване на скоростта, диапазон на скоростта на срязване 0-1000 S-1, време на срязване 1 мин; b. Constant shearing, shearing rate 1000 s-1, shearing time 1 min; c. Reduced speed shearing, the shear rate range is 1000-0s-1, and the shearing time is 1 min.

5.2.2.3 Метод за изпитване на режим на трептене

Използва се паралелно приспособление за плоча с диаметър 60 mm и разстоянието на плочата беше настроено на 1 mm.

1. Размах на променлива деформация. Test temperature 25 °C, frequency 1 Hz, deformation 0.01-100 %.
2. Температурно сканиране. Честота 1 Hz, деформация 0,1 %, a. Процес на отопление, температура 5-85 ° C, скорост на нагряване 2 ° C/min; b. Процес на охлаждане, температура 85-5 ° C, скорост на охлаждане 2 ° C/min. Около пробата се използва уплътнение на силиконово масло, за да се избегне загубата на влага по време на тестване.
3. Промяна на честотата. Вариация 0,1 %, честота 1-100 rad/s. Тестовете се провеждат съответно при 5 ° С и 85 ° С и се уравновесяват при тестовата температура в продължение на 5 минути преди тестване.

Връзката между модула на съхранение G′ и модула на загуба G″ на полимерния разтвор и ъгловата честота ω следва степенен закон:

където N ′ и N ″ са наклоните на log g'-log ω и log g ″ -log ω, съответно;

G0′ и G0″ са пресечните точки съответно на log G′-log ω и log G″-log ω.

Същото като 4.2.3.1

5.2.3.2 Метод на изпитване

Разтворът на 3% 5: 5 HPMC/HPS се изважда при различни температури от 25 ° C, 45 ° C и 85 ° C, падна върху стъклен плъзгач, поддържан при същата температура, и се хвърля в тънък филм. разтвор на слой и изсушен при същата температура. Филмите бяха оцветени с 1% йоден разтвор, поставен в полето на светлинния микроскоп за наблюдение и снимани.

5.3 Резултати и дискусия

5.3.1 Анализ на вискозитета и модела на потока

5.3.1.1 Метод за изпитване на потока без предварително срязване и тиксотропна пръстен тиксотропия

Използвайки метода за изпитване на потока без предварително срязване и тиксотропния метод с тиксотропен пръстен, беше изследван вискозитетът на разтвора на HPMC/HPS съединение с различни степени на хидроксипропилово заместване HPS. Резултатите са показани на фигура 5-1. От фигурата може да се види, че вискозитетът на всички проби показва тенденция към намаляване с увеличаване на скоростта на срязване под действието на силата на срязване, показвайки определена степен на феномен на изтъняване на срязване. Повечето полимерни разтвори или стопилки с висока концентрация претърпяват силно разплитане и молекулярно пренареждане при срязване, като по този начин показват поведение на псевдопластична течност [305, 349, 350]. Степените на изтъняване при срязване на разтворите на HPMC/HPS съединения на HPS с различни степени на хидроксипропилово заместване са различни.

Фиг. 5-1 Вискозитети спрямо скоростта на срязване на HPS/HPMC разтвора с различна степен на хидропропилово заместване на HPS (без предварително срязване, плътните и кухите символи представляват съответно нарастваща скорост и процес на намаляваща скорост)

От фигурата може да се види, че вискозитетът и степента на изтъняване на срязване на чистата HPS проба са по -високи от тези на съединението на HPMC/HPS, докато степента на изтъняване на срязване на разтвора на HPMC е най -ниската, главно защото вискозитетът на HPS При ниска температура е значително по -висока от тази на HPMC. В допълнение, за разтвора на съединението на HPMC/HPS със същото съотношение на съединението, вискозитетът се увеличава със степента на заместване на HPS хидроксипропил. Това може да се дължи на това, че добавянето на хидроксипропилни групи в нишестените молекули разбива междумолекулните водородни връзки и по този начин води до разпадане на нишестените гранули. Хидроксипропилирането значително намалява феномена на изтъняване на срязване на нишестето, а феноменът на изтъняване на срязване на местното нишесте беше най -очевидно. С непрекъснатото увеличаване на степента на заместване на хидроксипропил, степента на изтъняване на срязване на HP постепенно намалява.

Всички проби имат тиксотропни пръстени върху кривата на скоростта на срязване на срязване, което показва, че всички проби имат определена степен на тиксотропия. Тиксотропната якост е представена от размера на зоната на тиксотропния пръстен. Колкото повече тиксотропна е пробата [351]. Индексът на потока N и коефициентът на вискозитет K на пробния разтвор може да бъде изчислен от Закона за мощност на Ostwald-de Waele (виж уравнение (2-1)).

Таблица 5-1 Индекс на поведение на потока (n) и индекс на консистенция на флуида (K) по време на процес на нарастване и намаляване на скоростта и площ на тиксотропния контур на HPS/HPMC разтвор с различна степен на хидропропилово заместване на HPS при 25 °C

Таблица 5-1 показва индекса на потока N, коефициентът на вискозитет K и Thixotropic пръстена на HPMC/HPS съединения разтвори с различни степени на хидроксипропил заместване на HPS в процеса на увеличаване на срязването и намаляването на срязването. От таблицата може да се види, че индексът на потока на всички проби е по -малък от 1, което показва, че всички разтвори на проби са псевдопластични течности. За системата на съединението на HPMC/HPS със същата степен на заместване на HPS хидроксипропил, индексът на потока N се увеличава с увеличаването на съдържанието на HPMC, което показва, че добавянето на HPMC прави съставния разтвор да проявява по -силни нютонови характеристики на течността. Въпреки това, с увеличаването на съдържанието на HPMC, коефициентът на вискозитет K намалява непрекъснато, което показва, че добавянето на HPMC намалява вискозитета на съединения, тъй като коефициентът на вискозитет k е пропорционален на вискозитета. N стойността и k стойност на чистия HPS с различни степени на заместване на хидроксипропил в стадия на нарастващ срязване и двете намаляват с увеличаването на степента на заместване на хидроксипропил, което показва, че модификацията на хидроксипропилирането може да подобри псевдопластичността на нишестето и да намали вискозитета на нишестените разтвори. Напротив, стойността на N се увеличава с увеличаването на степента на заместване в намаляващия стадий на срязване, което показва, че хидроксипропилирането подобрява поведението на течността на Нютония на разтвора след високоскоростно срязване. N стойността и K стойността на съединението на HPMC/HPS са повлияни както от HPS хидроксипропилиране, така и от HPMC, които са резултат от тяхното комбинирано действие. В сравнение с нарастващия етап на срязване, стойностите на N на всички проби в намаляващия етап на срязване стават по-големи, докато стойностите на K стават по-малки, което показва, че вискозитетът на съединения е намален след високоскоростно срязване и The Нютоновото поведение на течността на сложния разтвор беше засилено. .

Площта на тиксотропния пръстен намалява с увеличаването на съдържанието на HPMC, което показва, че добавянето на HPMC намалява тиксотропията на съединения разтвор и подобрява неговата стабилност. За разтвора на съединението на HPMC/HPS със същото съотношение на смес, площта на тиксотропния пръстен намалява с увеличаването на степента на заместване на HPS хидроксипропил, което показва, че хидроксипропилирането подобрява стабилността на HPS.

5.3.1.2 Метод на срязване с предварително рязане и триетапен тиксотропният метод

Методът на срязване с предварително срязване се използва за изследване на промяната на вискозитета на разтвора на съединението на HPMC/HPS с различни степени на HPS на хидроксипропил заместване със скорост на срязване. Резултатите са показани на фигура 5-2. От фигурата може да се види, че HPMC разтворът не показва почти никакво изтъняване при срязване, докато другите проби показват изтъняване при срязване. Това е в съответствие с резултатите, получени с метода на срязване без предварително срязване. От фигурата може да се види и от фигурата, че при ниска скорост на срязване, силно хидроксипропил заместената проба показва плато област.

Фиг.

Вискозитетът на нулевия срязване (H0), индексът на потока (N) и коефициентът на вискозитет (K), получени чрез монтаж, са показани в таблица 5-2. От таблицата можем да видим, че за чистите HPS проби, стойностите на N, получени по двата метода, се увеличават със степента на заместване, което показва, че твърдото поведение на нишестения разтвор намалява с увеличаване на степента на заместване. С увеличаването на съдържанието на HPMC, N стойностите показват тенденция надолу, което показва, че HPMC намалява твърдото поведение на разтвора. Това показва, че качествените резултати от анализа на двата метода са последователни.

Сравнявайки данните, получени за една и съща проба при различни методи за изпитване, е установено, че стойността на N, получена след предварително срязване, е винаги по-голяма от тази, получена по метода без предварително срязване, което показва, че композитната система, получена от PRE -Методът на пробиване е твърд, който поведението е по-ниско от това, измерено по метода без предварително срязване. Това е така, защото крайният резултат, получен в теста без предварително срязване, всъщност е резултат от комбинираното действие на скоростта на срязване и времето на срязване, докато методът на изпитване с предварително срязване първо елиминира тиксотропния ефект чрез високо срязване за определен период от време. Следователно, този метод може по -точно да определи феномена на изтъняване на срязване и характеристиките на потока на сложната система.

From the table, we can also see that for the same compounding ratio (5:5), the n value of the compounding system is close to 1, and the pre-sheared n increases with the degree of hydroxypropyl substitution It shows that HPMC is Непрекъсната фаза в съединената система и HPMC има по-силен ефект върху нишестените проби с ниска степен на заместване на хидроксипропил, което е в резултат на това, че стойността на N се увеличава с увеличаването на степента на заместване, без предварително срязване напротив. Стойностите на k на съединителните системи с различна степен на заместване в двата метода са сходни и няма особено очевидна тенденция, докато вискозитетът на нулевия срязване показва ясна тенденция надолу, тъй като вискозитетът на нулевия срязване не зависи от срязването процент. Вътрешният вискозитет може точно да отразява свойствата на самото вещество.

Тристепенният тиксотропен метод беше използван за изследване на ефекта от различни степени на хидроксипропилово заместване на хидроксипропил нишесте върху тиксотропните свойства на системата от съединения. Може да се види от Фигура 5-3, че в етапа на ниско срязване вискозитетът на разтвора намалява с увеличаването на съдържанието на HPMC и намалява с увеличаването на степента на заместване, което е в съответствие със закона за нулев вискозитет на срязване.

Степента на структурно възстановяване след различно време в етапа на възстановяване се изразява от скоростта на възстановяване на вискозитета DSR и методът на изчисление е показан на 2.3.2. От таблица 5-2 може да се види, че в същото време за възстановяване, DSR на чист HPS е значително по-нисък от този на чистия HPMC, което е главно защото HPMC молекулата е твърда верига, а времето му за релаксация е кратко и Структурата може да бъде възстановена за кратко време. Възстановяване. Докато HPS е гъвкава верига, времето му за релаксация е дълго, а възстановяването на структурата отнема много време. С увеличаването на степента на заместване, DSR на чистия HPS намалява с увеличаването на степента на заместване, което показва, че хидроксипропилирането подобрява гъвкавостта на нишестето молекулна верига и прави времето за релаксация на HPS по -дълго. DSR на съединения разтвор е по -нисък от този на чистия HPS и чисти HPMC проби, но с увеличаването на степента на заместване на HPS хидроксипропил, DSR на съединената проба се увеличава, което показва, че тиксотропията на съединената система се увеличава с The Увеличаване на HPS хидроксипропил заместване. Той намалява с увеличаване на степента на радикално заместване, което е в съответствие с резултатите без предварително срязване.

Таблица 5-2 Вискозитет при нулево срязване (h0), индекс на поведение на потока (n), индекс на консистенция на флуида (K) по време на нарастваща скорост и степен на възстановяване на структурата (DSR) след определено време за възстановяване за HPS/HPMC разтвора с различен хидропропил Степен на заместване на HPS при 25 ° C

In summary, the steady-state test without pre-shearing and the thixotropic ring thixotropy test can qualitatively analyze samples with large performance differences, but for the compounds with different HPS hydroxypropyl substitution degrees with small performance differences The research results of the solution are contrary to Реалните резултати, тъй като измерените данни са изчерпателните резултати от влиянието на скоростта на срязване и времето на срязване и не могат наистина да отразяват влиянието на една променлива.

5.3.2 Линеен вискоеластичен регион

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 . It is determined by frictional energy consumption such as vibration and rotation. Съществуващ знак за пресечната точка на модула на съхранение G ′ и модула на загуба G ″ (т.е. tan Δ = 1). Преходът от разтвор към гел се нарича гел точка. The storage modulus G′ and the loss modulus G″ are often used to study the gelation behavior, the formation rate and structural properties of the gel network structure [352]. Те също могат да отразяват развитието на вътрешната структура и молекулната структура по време на образуването на структурата на гел мрежата. interaction [353].

Фигура 5-4 показва кривите на деформация на разтвори на съединения HPMC/HPS с различни степени на хидроксипропилово заместване HPS при честота от 1 Hz и диапазон на деформация от 0,01%-100%. It can be seen from the figure that in the lower deformation area (0.01–1%), all samples except HPMC are G′ > G″, showing a gel state. For HPMC, G′ is in the whole shape The variable range is always less than G”, indicating that HPMC is in solution state. В допълнение, зависимостта на деформацията на вискоеластичността на различните проби е различна. За пробата G80 честотната зависимост на вискоеластичността е по-очевидна: когато деформацията е по-голяма от 0,3%, може да се види, че G' постепенно намалява, придружено от значително увеличение на G”. увеличение, както и значително увеличение на tan δ; и се пресичат, когато количеството на деформация е 1,7%, което показва, че мрежовата структура на гел на G80 е силно повредена, след като количеството на деформация надвишава 1,7% и е в състояние на разтвор.

Фиг. 5-4 Модул на съхранение (G′) и модул на загуба (G″) спрямо деформация за смеси HPS/HPMC с различна степен на хидроипропилово заместване на HPS (Плътните и кухите символи представят съответно G′ и G″)

От фигурата може да се види, че линейната вискоеластична област на чист HPS е очевидно стеснена с намаляване на степента на хидроксипропилово заместване. С други думи, тъй като HPS хидроксипропиловата степен на заместване се увеличава, значителните промени в кривата на тен δ са склонни да се появяват в диапазона на по-високо количество на деформация. По -специално, линейният вискоеластичен регион на G80 е най -тесният от всички проби. Следователно за определяне на линейния вискоеластичен регион на G80 се използва

Критерии за определяне на стойността на деформационната променлива в следните серии от тестове. За системата на съединението на HPMC/HPS със същото съотношение на смес, линейният вискоеластичен участък също се стеснява с намаляването на степента на заместване на хидроксипропил, но свиващият се ефект на степента на заместване на хидроксипропил върху линейната вискоеластична област не е толкова очевидна.

5.3.3 Вискоеластични свойства по време на отопление и охлаждане

Динамичните вискоеластични свойства на съединенията на HPMC/HPS на HPS с различна степен на заместване на хидроксипропил са показани на фигура 5-6. Както се вижда от фигурата, HPMC проявява четири етапа по време на процеса на нагряване: първоначален регион на платото, два етапа на формиране на конструкция и окончателен регион на платото. В началния етап на платото, G ′ <g ″, стойностите на G ′ и G ″ са малки и са склонни да намаляват леко с повишаването на температурата, показвайки общото течно вискоеластично поведение. Термичното гелиране на HPMC има два различни етапа на образуване на структура, ограничени от пресичането на G 'и G ″ (тоест преходна точка на разтвор-гел, около 49 ° C), което е в съответствие с предишните доклади. Последователни [160, 354]. При висока температура, поради хидрофобна асоциация и хидрофилна асоциация, HPMC постепенно образува структура на кръстосана мрежа [344, 355, 356]. В областта на платото на опашката стойностите на G ′ и G ″ са високи, което показва, че мрежовата структура на HPMC гел е напълно оформена.

Тези четири етапа на HPMC се появяват последователно в обратен ред, тъй като температурата намалява. Пресечната точка на G 'и G ″ се измества в областта с ниска температура при около 32 ° C по време на етапа на охлаждане, което може да се дължи на хистерезис [208] или кондензационния ефект на веригата при ниска температура [355]. Подобно на HPMC, други проби по време на процеса на отопление има и четири етапа, а обратимото явление възниква по време на процеса на охлаждане. От фигурата обаче може да се види, че G80 и A939 показват опростен процес без пресичане между G 'и G ”, а кривата на G80 дори не се появява. Площта на платформата отзад.

За пробите от съединения на HPMC/HPS, както G ', така и G ″ намаляват с увеличаването на степента на заместване на HPS Hydroxypropyl, което е в съответствие с резултатите от чиста HPS. Освен това, с добавянето на HPMC, степента на заместване имаше значителен ефект върху G 'ефектът с G ”става по -слабо изразен.

Вискоеластичните криви на всички HPMC/HPS композитни проби показват същата тенденция, която съответства на HPS при ниска температура и HPMC при висока температура. С други думи, при ниска температура HPS доминира вискоеластичните свойства на смесената система, докато при висока температура HPMC определя вискоеластични свойства на смесената система. Този резултат се дължи главно на HPMC. По -специално, HPS е студен гел, който се променя от състояние на гел в състояние на разтвор при нагряване; Напротив, HPMC е горещ гел, който постепенно образува гел с увеличаване на температурната мрежова структура. За HPMC/HPS комбинираната система, при ниска температура, свойствата на гела на комбинираната система се допринасят главно от HPS студения гел, а при висока температура, при топли температури, желирането на HPMC доминира в комбинираната система.

Фиг. 5-6 Модул на съхранение (G′), модул на загуба (G″) и тен δ спрямо температура за смесен разтвор на HPS/HPMC с различна степен на хидроипропилово заместване на HPS

Модулът на композитната система HPMC/HPS, както се очаква, е между модулите на чистия HPMC и чистия HPS. Освен това, сложната система проявява G ′> G ″ в целия диапазон на сканиране на температурата, което показва, че както HPMC, така и HPS могат да образуват междумолекулни водородни връзки с водни молекули, съответно и могат също така да образуват междумолекулни водородни връзки помежду си. В допълнение, на кривата на коефициента на загуба всички сложни системи имат пик на тен Δ при около 45 ° С, което показва, че преходът на непрекъснатия фаза е настъпил в сложната система. Този фазов преход ще бъде обсъден в следващия 5.3.6. продължете дискусията.

5.3.4 Влияние на температурата върху вискозитета на съединението

Разбирането на ефекта на температурата върху реологичните свойства на материалите е важно поради широкия диапазон от температури, които могат да възникнат по време на обработката и съхранението [359, 360]. В диапазона от 5 ° C-85 ° C, ефектът на температурата върху сложния вискозитет на съединенията на HPMC/HPS с различни степени на хидроксипропил заместване на HPS е показан на фигура 5-7. От фигура 5-7 (а) може да се види, че сложният вискозитет на чистия HPS намалява значително с повишаването на температурата; Вискозитетът на чистия HPMC намалява леко от първоначалния до 45 ° C с повишаването на температурата. подобрете.

Кривите на вискозитет на всички сложни проби показват сходни тенденции с температура, първо намалявайки с повишаване на температурата и след това се повишава с повишаване на температурата. В допълнение, вискозитетът на сложните проби е по -близо до този на HPS при ниска температура и по -близо до този на HPMC при висока температура. Този резултат също е свързан с особеното поведение на жела както на HPMC, така и на HPS. Кривата на вискозитет на сложната проба показва бърз преход при 45 ° С, вероятно поради фазов преход в системата, съставена от HPMC/HPS. Въпреки това, заслужава да се отбележи, че вискозитетът на съединителната проба G80/HPMC 5: 5 при висока температура е по -висок от този на чистия HPMC, което се дължи главно на по -високия вътрешен вискозитет на G80 при висока температура [361]. При едно и също съотношение на смес, вискозитетът на съединението на системата за съединение намалява с увеличаването на степента на заместване на HPS хидроксипропил. Следователно, въвеждането на хидроксипропилни групи в молекули на нишесте може да доведе до счупване на вътремолекулни водородни връзки в молекулите на нишестето.

Фиг. 5-7 сложен вискозитет спрямо температурата за HPS/HPMC смеси с различната степен на заместване на хидройпропил на HPS

Ефектът на температурата върху комплексния вискозитет на HPMC/HPS комбинираната система отговаря на зависимостта на Арениус в рамките на определен температурен диапазон, а комплексният вискозитет има експоненциална връзка с температурата. Уравнението на Арениус е както следва:

Сред тях η* е комплексният вискозитет, Pa s;

A е константа, PA S;

T е абсолютната температура, K;

R е константата на газ, 8,3144 j · mol - 1 · k - 1;

E е енергията на активиране, j · mol -1.

В температурния диапазон от 5 ° C - 45 ° C, E стойността на композитната проба HPMC/HPS е малко по -ниска от тази на чистия HPS, което може да се дължи на взаимодействието между HPS и HPMC. Намалете температурната зависимост на вискозитета. Стойността на E Pure HPMC е по -висока от тази на другите проби. Енергиите на активиране за всички проби, съдържащи нишесте, са ниски положителни стойности, което показва, че при по-ниски температури намаляването на вискозитета с температурата е по-слабо изразено и съставите показват текстура, подобна на нишесте.

Таблица 5-3 Параметри на уравнението на Арениус (E: енергия на активиране; A: константа; R 2 : коефициент на определяне) от уравнение (1) за смеси HPS/HPMC с различни степени на хидроксипропилиране на HPS

Въпреки това, в по -високия температурен диапазон от 45 ° C - 85 ° C, стойността на Е се променя качествено между чисти HPS и HPMC/HPS композитни проби, а E стойността на чистия HPSS е 45,6 kJ · mol - 1 - в диапазона на диапазона на диапазона на диапазона на диапазона на диапазона на диапазона на диапазона на диапазона на чисти 124 kJ · mol -1, стойностите на E са в диапазона от -3.77 kJ · mol -1– -72.2 kJ · mol -1. Тази промяна демонстрира силния ефект на HPMC върху енергията на активиране на сложната система, тъй като стойността на E Pure HPMC е -174 kJ mol -1. Стойностите на E чисти HPMC и сложната система са отрицателни, което показва, че при по-високи температури вискозитетът се увеличава с повишаване на температурата, а съединението показва текстура, подобна на HPMC, подобна на поведение.

5.3.5 Динамични механични свойства

Фигури 5-8 показват кривите на честота на почистване при 5 ° С от HPMC/HPS сложни разтвори на HPS с различни степени на хидроксипропилно заместване. От фигурата може да се види, че чистият HPS проявява типично твърдо поведение (G '> g ″), докато HPMC е течноподобно поведение (G ′ <g ″). Всички състави на HPMC/HPS проявяват твърдо поведение. За повечето проби както G ', така и G ″ се увеличават с увеличаване на честотата, което показва, че твърдото поведение на материала е силно.

Чистите HPMC проявяват ясна честотна зависимост, която е трудно да се види в чисти HPS проби. Както се очаква, HPMC/HPS сложната система показва известна степен на честотна зависимост. За всички съдържащи HPS проби, N 'винаги е по-нисък от N ″, а G ″ показва по-силна честотна зависимост от G ′, което показва, че тези проби са по-еластични от вискозните [352, 359, 363]. Следователно, ефективността на сложните проби се определя главно от HPS, което е главно защото HPMC представя състояние на разтвор с по -нисък вискозитет при ниска температура.

Таблица 5-4 n′, n″, G0′ и G0″ за HPS/HPMC с различна степен на хидропропилово заместване на HPS при 5 °C, както е определено от уравнения. (5-1) и (5-2)

Фиг. 5-8 Модул на съхранение (G') и модул на загуба (G″) спрямо честотата за смеси HPS/HPMC с различна степен на хидроипропилово заместване на HPS при 5 °C

Фигури 5-9 показват кривите на честотното сканиране на HPMC/HPS разтвори на съединение на HPS с различни степени на хидроксипропилово заместване при 85°C. Както се вижда от фигурата, всички други HPS проби, с изключение на A1081, проявяват типично твърдо поведение. За A1081 стойностите на G' и G” са много близки, а G' е малко по-малък от G”, което показва, че A1081 се държи като течност.

Това може да е така, защото A1081 е студен гел и претърпява преход на гел към разтвора при висока температура. От друга страна, за проби със същото съотношение на съединение, стойностите на N ′, N ″, G0 ′ и G0 ″ (Таблица 5-5) намаляват с увеличаването на степента на заместване на хидроксипропил, което показва, че хидроксипропилирането намалява твърдото твърдо вещество, което показва, че хидроксипропилирането намалява твърдостта Подобно на поведението на нишесте при висока температура (85 ° C). По-специално, N 'и N ″ на G80 са близо до 0, показвайки силно твърдо поведение; За разлика от това, стойностите на N 'и N ″ на A1081 са близки до 1, показващи силно поведение на течността. Тези стойности на N 'и N ”съответстват на данните за G' и G”. В допълнение, както се вижда от фигури 5-9, степента на заместване на хидроксипропил може значително да подобри честотната зависимост на HPS при висока температура.

Фиг. 5-9 Модул на съхранение (G') и модул на загуба (G″) спрямо честота за смеси HPS/HPMC с различна степен на хидроипропилово заместване на HPS при 85 °C

Фигури 5-9 показват, че HPMC проявява типично твърдо поведение (G '> g ″) при 85 ° C, което се дължи главно на неговите свойства на термогелите. В допълнение, G 'и G ″ на HPMC варират с честота увеличението не се променя много, което показва, че няма ясна честотна зависимост.

Таблица 5-5 N ′, N ″, G0 ′ и G0 ″ за HPS/HPMC с различно хидропропилно заместване на HPS при 85 ° C, както е определено от уравненията. (5-1) и (5-2)

Фазовият преход на системата на съединението на HPMC/HPS е проучен чрез йоден оцветяващ оптичен микроскоп. Системата за съединение на HPMC/HPS със съотношение на съединението 5: 5 се тества при 25 ° С, 45 ° С и 85 ° С. Изображенията на оцветените светлинни микроскоп по-долу са показани на фигури 5-10. От фигурата може да се види, че след боядисване с йод фазата на HPS се боядисва в по -тъмен цвят, а фазата на HPMC показва по -светъл цвят, тъй като не може да бъде боядисан от йод. Следователно, двете фази на HPMC/HPS могат да бъдат ясно разграничени. При по -високи температури площта на тъмните региони (HPS фаза) се увеличава и площта на ярките региони (HPMC фаза) намалява. По -специално, при 25 ° С, HPMC (ярък цвят) е непрекъснатата фаза в композитната система HPMC/HPS, а малката сферична HPS фаза (тъмен цвят) се диспергира в непрекъснатата фаза на HPMC. За разлика от това, при 85 ° С, HPMC се превръща в много малка и неправилно оформена дисперсна фаза, диспергирана в непрекъснатата фаза на HPS.

Фиг. 5-8 Морфологии на боядисани 1: 1 HPMC/HPS се смесва при 25 ° С, 45 ° С и 85 ° С

От фигурата може да се види и от фигурата, че при ниска температура (25 ° C) някои части от тъмната HPS диспергирана фаза показват определена степен на ярък цвят, което може да се дължи на това, че част от фазата на HPMC съществува във фазата на HPS във фазата на HPS в The Форма на разпръсната фаза. средата. Случайно, при висока температура (85 ° С) някои малки тъмни частици се разпределят във фазата на диспергирана от ярки цветни HPMC, а тези малки тъмни частици са непрекъснатите фазови HP. Тези наблюдения предполагат, че определена степен на мезофаза съществува в системата на съединението на HPMC-HPS, като по този начин също показва, че HPMC има определена съвместимост с HPS.

5.3.7 Схематична диаграма на фазовия преход на съединението на HPMC/HPS

Въз основа на класическото реологично поведение на полимерни разтвори и точки на композитен гел [216, 232] и сравнението с комплексите, обсъдени в статията, се предлага принципен модел за структурна трансформация на HPMC/HPS комплекси с температура, както е показано на фиг. 5-11.

Fig. 5-11 Schematic structures of the sol-gel transition of HPMC (a); HPS (B); и HPMC/HPS (C)

Поведението на гел на HPMC и свързаният с него механизъм за преход-разтвор са проучени много [159, 160, 207, 208]. Едно от широко приетите е, че веригите HPMC съществуват в разтвор под формата на агрегирани снопове. Тези клъстери са свързани помежду си чрез опаковане на някои незаменени или пестеливо разтворими целулозни структури и са свързани с гъсто заместени области чрез хидрофобна агрегация на метилови групи и хидроксилни групи. При ниска температура водните молекули образуват структури, подобни на клетки, извън метилови хидрофобни групи и водни черупки извън хидрофилни групи като хидроксилни групи, предотвратявайки HPMC да образува взаимосвързани водородни връзки при ниски температури. С увеличаването на температурата HPMC абсорбира енергията и тези водни клетки и конструкциите на водните обвивки са счупени, което е кинетиката на прехода на разтвора-гел. Разкъсванията на водната клетка и водната обвивка излагат метиловите и хидроксипропилните групи във водната среда, което води до значително увеличаване на свободния обем. При по-висока температура, поради хидрофобната връзка на хидрофобните групи и хидрофилната връзка на хидрофилните групи, триизмерната мрежова структура на гела е окончателно образувана, както е показано на фигура 5-11 (а).

След желатинизация на нишестето, амилозата се разтваря от гранули на нишесте, за да образува куха единична спирална структура, която непрекъснато се навива и накрая представя състояние на случайни намотки. Тази структура с едно хеликс образува хидрофобна кухина от вътрешната страна и хидрофилна повърхност отвън. Тази плътна структура на нишестето го дава на по-добра стабилност [230-232]. Следователно, HPS съществува под формата на променливи случайни намотки с някои разтегнати спирални сегменти във воден разтвор при висока температура. Тъй като температурата намалява, водородните връзки между HPS и водните молекули са счупени и се губи обвързана вода. И накрая, се образува триизмерна мрежова структура поради образуването на водородни връзки между молекулните вериги и се образува гел, както е показано на фигура 5-11 (б).

Обикновено, когато два компонента с много различни вискозитети се усложняват, компонентът с висок вискозитет има тенденция да образува дисперсирана фаза и се диспергира в непрекъснатата фаза на компонента с нисък вискозитет. При ниски температури вискозитетът на HPMC е значително по -нисък от този на HPS. Следователно, HPMC образува непрекъсната фаза, заобикаляща HPS фазата на HPS с висока вискозитет. В краищата на двете фази хидроксилните групи на HPMC веригите губят част от свързаната вода и образуват междумолекулни водородни връзки с HPS молекулярните вериги. During the heating process, the HPS molecular chains moved due to absorbing enough energy and formed hydrogen bonds with water molecules, resulting in the rupture of the gel structure. At the same time, the water-cage structure and water-shell structure on the HPMC chain were destroyed and gradually ruptured to expose hydrophilic groups and hydrophobic clusters. At high temperature, HPMC forms a gel network structure due to intermolecular hydrogen bonds and hydrophobic association, and thus becomes a high-viscosity dispersed phase dispersed in the HPS continuous phase of random coils, as shown in Figure 5-11(c). Следователно HPS и HPMC доминират в реологичните свойства, свойствата на гел и фазовата морфология на композитните гелове при ниски и високи температури, съответно.

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 във воден разтвор [362]. Следователно, обемните и хидрофилни свойства на хидроксипропил затрудняват рекомбинацията на амилозни молекулни вериги и образуването на кръстосани региони [233]. Следователно, с намаляването на температурата, в сравнение с местното нишесте, HPS има тенденция да образува по -разхлабена и по -мека гел мрежа.

С увеличаването на степента на заместване на хидроксипропил, в разтвора на HPS има по -разтегнати спирални фрагменти, които могат да образуват по -междумолекулни водородни връзки с молекулната верига HPMC на границата на двете фази, като по този начин образуват по -равномерна структура. В допълнение, хидроксипропилирането намалява вискозитета на нишестето, което намалява разликата в вискозитета между HPMC и HPS във формулировката. Следователно, точката на фазов преход в HPMC/HPS комплексната система се измества на ниска температура с увеличаване на степента на заместване на HPS хидроксипропил. Това може да бъде потвърдено от рязката промяна на вискозитета с температурата на възстановените проби в 5.3.4.

5.4 Обобщение на главата

В тази глава бяха приготвени разтвори на HPMC/HPS съединения с различни степени на заместване на HPS хидроксипропил и ефектът на степента на заместване на HPS хидроксипропил върху реологичните свойства и свойствата на гела на HPMC/HPS системата на студено и горещо гел съединение беше изследвано с реометър. Фазовото разпределение на HPMC/HPS студена и горещ гел композитна система е проучено чрез оптичен оптичен микроскоп за йод. Основните констатации са следните:

1. При стайна температура вискозитетът и изтъняването на срязване на разтвора на HPMC/HPS съединение намаляват с увеличаване на степента на заместване на HPS хидроксипропил. Това е главно защото въвеждането на хидроксипропилова група в молекулата на нишестето разрушава структурата на вътрешномолекулната водородна връзка и подобрява хидрофилността на нишестето.
2. При стайна температура вискозитетът при нулево срязване h0, индексът на течливост n и коефициентът на вискозитет K на разтворите на HPMC/HPS съединения се влияят както от HPMC, така и от хидроксипропилиране. С увеличаването на съдържанието на HPMC, нулевият вискозитет на срязване Н0 намалява, индексът на потока N се увеличава и коефициентът на вискозитет K намалява; вискозитетът при нулево срязване h0, индексът на течливост n и коефициентът на вискозитет K на чист HPS се увеличават с хидроксилната група. С увеличаването на степента на пропилово заместване тя става по-малка; но за комбинираната система вискозитетът при нулево срязване h0 намалява с увеличаване на степента на заместване, докато индексът на течливост n и вискозитетната константа K нарастват с увеличаване на степента на заместване.
3. Методът на срязване с предварително срязване и тристепенната тиксотропия могат по-точно да отразяват вискозитета, свойствата на потока и тиксотропията на разтвора на съединението.
4. Линейната вискоеластичен регион на съединението на HPMC/HPS се стеснява с намаляването на степента на заместване на хидроксипропил на HPS.
5. In this cold-hot gel compound system, HPMC and HPS can form continuous phases at low and high temperatures, respectively. Тази промяна на фазовата структура може значително да повлияе на сложния вискозитет, вискоеластичните свойства, честотната зависимост и геловите свойства на сложния гел.
6. Като диспергирани фази HPMC и HPS могат да определят реологичните свойства и свойствата на гела на HPMC/HPS комбинираните системи при високи и ниски температури, съответно. Вискоеластичните криви на композитните проби на HPMC/HPS са в съответствие с HPS при ниска температура и HPMC при висока температура.
7. Различната степен на химическа модификация на структурата на нишестето също има значителен ефект върху свойствата на гела. Резултатите показват, че комплексният вискозитет, модулът на съхранение и модулът на загуба намаляват с увеличаване на степента на заместване на HPS хидроксипропил. Следователно хидроксипропилирането на естественото нишесте може да наруши неговата подредена структура и да повиши хидрофилността на нишестето, което води до мека текстура на гел.
8. Хидроксипропилирането може да намали твърдото поведение на нишестените разтвори при ниска температура и течноподобно поведение при висока температура. При ниска температура стойностите на N 'и N ″ стават по -големи с увеличаването на степента на заместване на HPS хидроксипропил; При висока температура стойностите на N 'и N ″ стават по -малки с увеличаването на степента на заместване на HPS Hydroxypropyl.
9. Създадена е връзката между микроструктурата, реологичните свойства и гел свойствата на композитната система HPMC/HPS. Както рязната промяна в кривата на вискозитет на сложната система, така и пикът на Tan δ в кривата на коефициента на загуба се появяват при 45 ° C, което е в съответствие с съвместното непрекъснато фазово явление, наблюдавано в микрографа (при 45 ° C).

В обобщение, HPMC/HPS студено горещо гел композитна система показва специална фазова морфология и свойства на фазата и свойствата на температурата. Чрез различни химически модификации на нишесте и целулоза, системата за студено и горещо гел на HPMC/HPS може да се използва за разработване и прилагане на интелигентни материали с висока стойност.

Глава 6 Ефекти от степен на заместване на HPS върху свойствата и съвместимостта на системата на композитни мембрани на HPMC/HPS

It can be seen from Chapter 5 that the change of the chemical structure of the components in the compound system determines the difference in the rheological properties, gel properties and other processing properties of the compound system. Общото представяне има значително влияние.

Тази глава се фокусира върху влиянието на химическата структура на компонентите върху микроструктурата и макроскопичните свойства на композитната мембрана на HPMC/HPS. В комбинация с влиянието на глава 5 върху реологичните свойства на композитната система са установени реологичните свойства на HPMC/HPS композитната система- връзка между свойствата на филма.

6.1 Материали и оборудване

6.1.1 Основни експериментални материали

6.1.2 Основни инструменти и оборудване

6.2 Експериментален метод

Общата концентрация на разтвора на съединението е 8% (w/w), съотношението HPMC/HPS съединение е 10:0, 5:5, 0:10, пластификаторът е 2,4% (w/w) полиетилен гликол, годни за консумация Композитният филм на HPMC/HPS е подготвен по метод на кастинг. За конкретния метод на приготвяне вижте 3.2.1.

6.2.2 Микродоменова структура на композитни мембрани HPMC/HPS с различни степени на заместване на HPS хидроксипропил

6.2.2.1 Принципът на анализ на микроструктурата на синхротронната радиация с малък ъгъл рентгеново разсейване

Малкият ангел рентгеново разсейване (SAXS) се отнася до явлението разсейване, причинено от рентгеновия лъч, облъчващ пробата, която се изпитва в малък ъгъл, близо до рентгеновия лъч. Въз основа на разликата на плътността на наноразмерния електрон между разсейващия и заобикалящата среда, с малък ъгъл рентгеново разсейване обикновено се използва при изследване на твърди, колоидни и течни полимерни материали в наноразмерния диапазон. В сравнение с широкоъгълната рентгенова дифракционна технология, SAX могат да получат структурна информация в по-голям мащаб, която може да се използва за анализ на конформацията на полимерните молекулярни вериги, дълги периодични структури и фазовата структура и фазовото разпределение на полимерните комплексни системи системи . Синхротронната рентгенова светлина източник на светлина е нов тип високоефективен източник на светлина, който има предимствата на високата чистота, високата поляризация, тесен пулс, висока яркост и висока колимация, така че може да получи наноразмерната структурна информация на материалите по-бързо and accurately. Анализирането на SAXS спектъра на измереното вещество може качествено да получи равномерността на плътността на електронния облак, равномерността на еднофазната плътност на облака на електрон (положително отклонение от порода или теоремата на Debye) и яснотата на двуфазния интерфейс (отрицателно отклонение от порода или теоремата на Деби). ), разсейващо самополичие (независимо дали има фрактални характеристики), разсейване на разсейващите (монодисперсиране или полидиспергия, определени от Гиниер) и друга информация, и размерите на разсейващия фрактален размер, радиуса на цирацията и средния слой на повтарящите се единици също могат да бъдат получени количествено. Дебелина, среден размер, обемна фракция на разсейване, специфична повърхност и други параметри.

6.2.2.2 Метод на изпитване

В Австралийския център за синхротронно лъчение (Клейтън, Виктория, Австралия), усъвършенстваният източник на синхротронно лъчение от трето поколение (поток 1013 фотона/сек, дължина на вълната 1,47 Å) беше използван за определяне на структурата на микродомейна и друга свързана информация на композита филм. Двуизмерният модел на разсейване на тестовата проба беше събран от детектор Pilatus 1M (169 × 172 μm площ, 172 × 172 μm размер на пиксела), а измерената проба беше в диапазона от 0,015 < q < 0,15 Å−1 ( q е векторът на разсейване) Вътрешната едномерна крива на рентгеново разсейване се получава от двуизмерния модел на разсейване чрез софтуер за разсейване и разсейващият вектор Q и ъгълът на разсейване 2 се преобразуват от формулата I /,, Къде е дължината на вълната на рентгенови лъчи. Всички данни бяха предварително нормализирани преди анализа на данните.

6.2.3.1 Принцип на термогравиметричния анализ

Същото като 3.2.5.1

6.2.3.2 Метод на изпитване

Виж 3.2.5.2

6.2.4 Свойства на опън на HPMC/HPS композитни филми с различни степени на HPS хидроксипропилово заместване

6.2.4.1 Принцип на анализа на свойствата на опън

Същото като 3.2.6.1

6.2.4.2 Метод на изпитване

Вижте 3.2.6.2

Използвайки стандарта ISO37, той се нарязва на шлици с форма на дъмбел с обща дължина 35 mm, разстояние между линиите за маркиране 12 mm и ширина 2 mm. Всички тестови образци се уравновесяват при 75% влажност за повече от 3 d.

6.2.5 Кислородна пропускливост на HPMC/HPS композитни мембрани с различни степени на HPS хидроксипропилово заместване

6.2.5.1 Принцип на анализ на пропускливостта на кислород

Същото като 3.2.7.1

6.2.5.2 Метод на изпитване

Вижте 3.2.7.2

6.3 Резултати и дискусия

6.3.1 Анализ на кристална структура на композитни филми HPMC/HPS с различни степени на HPS хидроксипропилно заместване

Фигура 6-1 показва малките ъглови рентгенови разсейващи спектри на композитни филми HPMC/HPS с различни степени на HPS хидроксипропилно заместване. От фигурата може да се види, че в сравнително мащабния диапазон на q> 0,3 Å (2θ> 40) очевидни характерни пикове се появяват във всички мембранни проби. От рентгеновия модел на разсейване на чистия компонентен филм (фиг. 6-1А), Pure HPMC има силен рентгенов характеристичен пик на разсейване при 0,569 Å, което показва, че HPMC има рентгенов пик на разсейване в широкия ъгъл регион от 7.70 (2θ> 50). Кристални характеристики на върховете, което показва, че тук HPMC има определена кристална структура. Както чистите проби от A939, така и A1081 нишестета показват ясно изразен рентгенов пик на разсейване при 0,397 Å, което показва, че HPS има кристален характерен пик в широкоъгълната област 5.30, което съответства на кристалния пик на B-Type. От фигурата може да се види ясно, че A939 с ниско хидроксипропилно заместване има по -голяма пикова площ от A1081 с високо заместване. Това се дължи главно на това, че въвеждането на хидроксипропилна група в молекулната верига на нишестето разбива оригиналната подредена структура на нишестените молекули, увеличава трудността на пренареждането и омрежването между молекулярните вериги на нишестето и намалява степента на рекристализация на нишесте. С увеличаването на степента на заместване на хидроксипропилната група, инхибиторният ефект на хидроксипропилната група върху прекристализацията на нишестето е по -очевиден.

It can be seen from the small-angle X-ray scattering spectra of the composite samples (Fig. 6-1b) that the HPMC-HPS composite films all showed obvious characteristic peaks at 0.569 Å and 0.397 Å, corresponding to the 7.70 HPMC crystal Характерни върхове, съответно. Пиковата площ на кристализацията на HPS на композитен филм HPMC/A939 е значително по -голяма от тази на композитния филм на HPMC/A1081. The rearrangement is suppressed, which is consistent with the variation of the HPS crystallization peak area with the degree of hydroxypropyl substitution in pure component films. The crystalline peak area corresponding to HPMC at 7.70 for the composite membranes with different degrees of HPS hydroxypropyl substitution did not change much. Compared with the spectrum of pure component samples (Fig. 5-1a), the areas of HPMC crystallization peaks and HPS crystallization peaks of the composite samples decreased, which indicated that through the combination of the two, both HPMC and HPS could be effective for другата група. Феноменът на прекристализация на материала за разделяне на филма играе определена инхибиторна роля.

Фиг. 6-1 SAXS спектри на HPMC/HPS смесени филми с различна хидроксипропилова степен на заместване на HPS

В заключение, увеличаването на степента на заместване на HPS хидроксипропил и съставянето на двата компонента може да инхибира феномена на прекристализация на HPMC/HPS композитна мембрана до известна степен. Увеличаването на степента на заместване на хидроксипропил на HPS главно инхибира прекристализацията на HPS в композитната мембрана, докато двукомпонентното съединение играе определена инхибиторна роля в прекристализацията на HPS и HPMC в композитната мембрана.

6.3.2 Анализ на самоподобна фрактална структура на HPMC/HPS композитни мембрани с различни степени на заместване на HPS хидроксипропил

Средната дължина на веригата (R) на полизахаридните молекули като молекули на нишесте и целулозни молекули е в диапазона от 1000-1500 nm, а Q е в диапазона от 0,01-0,1 Å-1, с QR >> 1. Според The Формула на Porod, пробите от полизахаридните филми могат да се видят Връзката между интензитета на разсейване на рентгеновите рентгенови рентгенови лъчи и ъгъла на разсейване е:

Сред тях I(q) е интензитетът на рентгеновото разсейване под малък ъгъл;

q е ъгълът на разсейване;

α е наклонът на Пород.

Наклонът на порода α е свързан с фракталната структура. Ако α < 3, това показва, че структурата на материала е относително рохкава, повърхността на разпръсквача е гладка и е масов фрактал, а неговата фрактална размерност D = α; ако 3 < α <4, това показва, че структурата на материала е плътна и разпръсквачът е повърхността е грапава, което е повърхностен фрактал и неговата фрактална размерност D = 6 – α.

Фигура 6-2 показва диаграмите LNI (q) -LNQ на композитни мембрани HPMC/HPS с различни степени на HPS хидроксипропилно заместване. От фигурата може да се види, че всички проби представляват самоподобна фрактална структура в определен диапазон, а наклонът на порода α е по-малък от 3, което показва, че композитният филм представя масов фрактален, а повърхността на композитния филм е сравнително гладка. Масовите фрактални размери на композитни мембрани HPMC/HPS с различни степени на HPS хидроксипропил заместване са показани в таблица 6-1.

Таблица 6-1 показва фракталния размер на композитни мембрани HPMC/HPS с различни степени на HPS хидроксипропил заместване. It can be seen from the table that for pure HPS samples, the fractal dimension of A939 substituted with low hydroxypropyl is much higher than that of A1081 substituted with high hydroxypropyl, which indicates that with the increase of the degree of hydroxypropyl substitution, in the membrane Плътността на самоподобната структура е значително намалена. Това е така, защото въвеждането на хидроксипропилни групи в молекулната верига на нишестето значително пречи на взаимното свързване на HPS сегменти, което води до намаляване на плътността на самоподобната структура във филма. Хидрофилните хидроксипропилни групи могат да образуват междумолекулни водородни връзки с водни молекули, намалявайки взаимодействието между молекулните сегменти; По-големите хидроксипропилни групи ограничават рекомбинацията и омрежването между молекулните сегменти на нишестето, така че с нарастващата степен на заместване на хидроксипропил, HPS образува по-свободна самоподобна структура.

За комбинираната система HPMC/A939 фракталното измерение на HPS е по-високо от това на HPMC, което е така, защото между молекулните вериги се образува по-подредена структура в мембраната, което води до самоподобната структура в мембраната, което води до самоподобната структура в мембраната, която води до самоподобната структура в мембраната, която води до самоподобната структура в мембраната, което води до самоподобната структура в мембраната . Висока плътност. Фракталното измерение на сложната проба е по-ниска от това на двата чисти компонента, тъй като чрез съединение, взаимното свързване на молекулните сегменти на двата компонента се възпрепятства един от друг, което води до плътността на самопомощните структури намалява. За разлика от това, в съединението на HPMC/A1081, фракталният размер на HPS е много по -нисък от този на HPMC. Това е така, защото въвеждането на хидроксипропилни групи в молекулите на нишестета значително инхибира прекристализацията на нишестето. Самоподобната структура в дървесината е по-нахална. At the same time, the fractal dimension of the HPMC/A1081 compound sample is higher than that of pure HPS, which is also significantly different from the HPMC/A939 compound system. 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 С HPMC. съставки. From the data of rheological properties, it can be seen that hydroxypropylation can reduce the viscosity of starch, so during the compounding process, the viscosity difference between the two components in the compounding system is reduced, which is more conducive to the formation of a homogeneous Съединение.

Фиг. 6-2 LNI (q) -LNQ модели и неговите подходящи криви за HPMC/HPS смеси филми с различни хидроксипропилни степени на HPS

Таблица 6-1 Параметрите на фракталната структура на HPS/HPMC смесителните филми с различни степента на заместване на хидроксипропил на HPS

За композитните мембрани със същото съотношение на смес, фракталното измерение също намалява с увеличаването на степента на заместване на хидроксипропилната група. Въвеждането на хидроксипропил в HPS молекулата може да намали взаимното свързване на полимерните сегменти в съединената система, като по този начин намалява плътността на композитната мембрана; HPS с високо заместване на хидроксипропил има по -добра съвместимост с HPMC, по -лесно се образува равномерно и плътно съединение. Следователно, плътността на самоподобната структура в композитната мембрана намалява с увеличаването на степента на заместване на HPS, което е резултат от съвместното влияние на степента на заместване на HPS хидроксипропил и съвместимостта на двата компонента в композита система.

6.3.3 Анализ на термична стабилност на композитни филми HPMC/HPS с различни степени на заместване на HPS хидроксипропил

Thermogravimetric analyzer was used to test the thermal stability of HPMC/HPS edible composite films with different degrees of hydroxypropyl substitution. Фигура 6-3 показва термогравиметричната крива (TGA) и кривата на скоростта на загуба на тегло (DTG) на композитните филми с различни степени на HPS на хидроксипропил заместване. От кривата на TGA на фигура 6-3 (а) може да се види, че композитната мембрана проби с различни степени на заместване на HPS хидроксипропил. Има два очевидни етапа на термогравиметрична промяна с повишаването на температурата. Първо, има малък етап на отслабване при 30 ~ 180 ° C, което се причинява главно от изпарението на водата, адсорбирана от полизахаридната макромолекула. Има голяма фаза на отслабване при 300 ~ 450 ° C, която е реалната фаза на термично разграждане, причинена главно от термичното разграждане на HPMC и HPS. От фигурата може да се види и, че кривите на отслабване на HPS с различни степени на хидроксипропилно заместване са сходни и значително се различават от тези на HPMC. Между двата вида криви на отслабване за чисти HPMC и чисти HPS проби.

От кривите на DTG на фигура 6-3 (б) се вижда, че температурите на термично разграждане на чист HPS с различни степени на хидроксипропилно заместване са много близки, а пробите от термично разграждане на проби от A939 и A081 са 310 ° C. и 305 ° C, съответно топлинната разграждане на пиковата температура на чистата HPMC проба е значително по -висока от тази на HPS, а пиковата му температура е 365 ° C; Композитният филм HPMC/HPS има два пика на термично разграждане на кривата на DTG, съответстващо на термичното разграждане на HPS и HPMC, съответно. Характерни пикове, които показват, че има известна степен на отделяне на фазата в композитната система с композитно съотношение 5: 5, което е в съответствие с резултатите от термичното разграждане на композитния филм с съставно съотношение 5: 5 в глава 3 . Температурите на пиковите температури на топлинното разграждане на композитните проби от композитни филми HPMC/A1081 са съответно 306 ° C и 363 ° C. Пиковите температури на композитните проби от филми бяха изместени към по -ниски температури от чистите компонентни проби, което показва, че топлинната стабилност на композитните проби е намалена. За пробите със същото съотношение на смес, температурата на топлинното разграждане намалява с увеличаването на степента на заместване на хидроксипропил, което показва, че топлинната стабилност на композитния филм намалява с увеличаването на степента на заместване на хидроксипропил. Това е така, защото въвеждането на хидроксипропилни групи в нишестени молекули намалява взаимодействието между молекулните сегменти и инхибира подреденото пренареждане на молекулите. Съответства на резултатите, че плътността на самоподобните структури намалява с увеличаването на степента на хидроксипропилно заместване.

Фиг. 6-3 криви на TGA (A) и техните криви на производно (DTG) (B) на HPMC/HPS смеси филми с различни хидроксипропилни степени на HPS

6.3.4 Анализ на механични свойства на HPMC/HPS композитни мембрани с различни степени на заместване на HPS хидроксипропил

Фиг. 6-5 Свойства на опън на HPMC/HPS филми с различна степен на заместване на HPS на хидроксипропил на HPS

Свойствата на опън на композитни филми за HPMC/HPS с различни степени на заместване на HPS хидроксипропил бяха тествани чрез анализатор на механично свойство при 25 ° C и 75% относителна влажност. Фигури 6-5 показват еластичния модул (А), удължаване при почивка (В) и якост на опън (С) на композитни филми с различна степен на HPS хидроксипропил заместване. От фигурата може да се види, че за комбинираната система HPMC/A1081 с увеличаване на съдържанието на HPS, еластичният модул и якостта на опън на композитния филм постепенно намаляват и удължението при счупване се увеличава значително, което е в съответствие с 3,3. 5 средна и висока влажност. Резултатите от композитните мембрани с различни съотношения на смесване бяха последователни.

За чистите HPS мембрани както еластичният модул, така и якостта на опън се увеличават с намаляване на степента на заместване на HPS хидроксипропил, което предполага, че хидроксипропилирането намалява сковаността на композитната мембрана и подобрява неговата гъвкавост. Това се дължи главно на това, че с увеличаването на степента на заместване на хидроксипропил, хидрофилността на HPS се увеличава и мембранната структура става все по-нахална, което е в съответствие с резултата, че фракталното измерение намалява с увеличаването на степента на заместване в малкия ъгъл X--- Тест за разсейване на лъчите. Удължаването при счупване обаче намалява с намаляването на степента на заместване на HPS хидроксипропилна група, което се дължи главно на това, че въвеждането на хидроксипропилна група в молекулата на нишесте може да инхибира прекристализацията на нишестето. Резултатите са в съответствие с увеличаването и намаляването.

За композитната мембрана на HPMC/HPS със същото съотношение на съединението, еластичният модул на мембранния материал се увеличава с намаляването на степента на заместване на HPS хидроксипропил, както и силата на опън и удължаване при счупване и двете намаляват с намаляването на степента на заместване. Заслужава да се отбележи, че механичните свойства на композитните мембрани варират напълно със съотношението на смес с различните степени на HPS хидроксипропил заместване. Това е главно защото механичните свойства на композитната мембрана не се влияят само от степента на заместване на HPS в структурата на мембраната, но и от съвместимостта между компонентите в комбинираната система. Вискозитетът на HPS намалява с увеличаване на степента на хидроксипропилово заместване, по-благоприятно е да се образува еднородно съединение чрез смесване.

6.3.5 Анализ на кислородна пропускливост на композитни мембрани HPMC/HPS с различни степени на заместване на HPS хидроксипропил

Oxidation caused by oxygen is the initial stage in many ways of causing food spoilage, so edible composite films with certain oxygen barrier properties can improve food quality and prolong food shelf life [108, 364]. Therefore, the oxygen transmission rates of HPMC/HPS composite membranes with different HPS hydroxypropyl substitution degrees were measured, and the results are shown in Figure 5-6. It can be seen from the figure that the oxygen permeability of all pure HPS membranes is much lower than that of pure HPMC membranes, indicating that HPS membranes have better oxygen barrier properties than HPMC membranes, which is consistent with the previous results. For pure HPS membranes with different degrees of hydroxypropyl substitution, the oxygen transmission rate increases with the increase of the degree of substitution, which indicates that the area where oxygen permeates in the membrane material increases. This is consistent with the microstructure analysis of small angle X-ray scattering that the structure of the membrane becomes looser with the increase of the degree of hydroxypropyl substitution, so the permeation channel of oxygen in the membrane becomes larger, and the oxygen in the membrane Промененията с увеличаване на площта, скоростта на предаване на кислород също се увеличава постепенно.

Фиг. 6-6 Кислородна пропускливост на HPS/HPMC филми с различна хидроксипропилова степен на заместване на HPS

За композитните мембрани с различни степени на HPS хидроксипропилово заместване скоростта на предаване на кислород намалява с увеличаване на степента на хидроксипропилово заместване. Това е главно защото в системата за смесване 5:5, HPS съществува под формата на диспергирана фаза в непрекъснатата фаза на HPMC с нисък вискозитет и вискозитетът на HPS намалява с увеличаване на степента на хидроксипропилово заместване. Колкото по-малка е разликата във вискозитета, толкова по-благоприятна е образуването на хомогенно съединение, толкова по-криволичещ е каналът за проникване на кислород в материала на мембраната и толкова по-малка е скоростта на предаване на кислорода.

6.4 Обобщение на главата

В тази глава HPMC/HPS ядливи композитни филми бяха получени чрез отливане на HPS и HPMC с различни степени на хидроксипропилово заместване и добавяне на полиетилен гликол като пластификатор. Ефектът на различните степени на заместване на HPS хидроксипропил върху кристалната структура и микродомената на композитната мембрана е проучен чрез синхротронно излъчване с малък ъгъл на рентгеново разсейване. Ефектите от различни степени на заместване на HPS хидроксипропил върху топлинната стабилност, механичните свойства и кислородната пропускливост на композитните мембрани и техните закони са проучени чрез термогравиметричен анализатор, тестер на механично свойство и тестер за пропускливост на кислорода. Основните констатации са следните:

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 Хидроксипропилирането на нишесте може да инхибира прекристализацията на нишестето в композитния филм.
2. В сравнение с чистите компонентни мембрани на HPMC и HPS, кристализационните пикови зони на HPS (5.30) и HPMC (7.70) от композитните мембрани са намалени, което показва, че чрез комбинацията от двете, както HPMC, така и HPS могат да бъдат ефективни в композитните мембрани. Прекристализацията на друг компонент играе определена инхибиторна роля.
3. Всички HPMC/HPS композитни мембрани показаха самоподобна масова фрактална структура. За композитни мембрани със същото съотношение на съединение, плътността на мембранния материал намалява значително с увеличаване на степента на заместване на хидроксипропил; Хидроксипропил заместване с нисък HP главно защото плътността на материала на композитната мембрана е засегната в същото време. Ефектът на HPS хидроксипропилирането върху намаляването на свързването на полимерния сегмент и съвместимостта между двата компонента на съединената система.
4. Хидроксипропилирането на HPS може да намали термичната стабилност на HPMC/HPS композитните филми и пиковата температура на термично разграждане на композитните филми се измества към нискотемпературния регион с увеличаване на степента на хидроксипропилово заместване, което се дължи на хидроксипропиловата група в молекулите на нишестето. Въведението намалява взаимодействието между молекулните сегменти и инхибира подреденото пренареждане на молекулите.
5. Еластичният модул и якостта на опън на чистата HPS мембрана намаляват с увеличаването на степента на заместване на HPS хидроксипропил, докато удължението при скъсване се увеличава. Това се дължи главно на това, че хидроксипропилирането инхибира прекристализацията на нишестето и прави композитния филм да образува по -свободна структура.
6. Еластичният модул на композитния филм на HPMC/HPS намалява с увеличаването на степента на заместване на HPS хидроксипропил, но якостта и удължаването на опън при счупване се увеличават, тъй като механичните свойства на композитния филм не са засегнати от степента на заместване на HPS хидроксипропил. В допълнение към влиянието на, той се влияе и от съвместимостта на двата компонента на сложната система.
7. Кислородната пропускливост на чистия HPS се увеличава с увеличаването на степента на заместване на хидроксипропил, тъй като хидроксипропилирането намалява плътността на аморфната област на HPS и увеличава площта на кислородното проникване в мембраната; HPMC/HPS композитна мембрана Пропускливостта на кислорода намалява с увеличаването на степента на заместване на хидроксипропил, което се дължи главно на това, че хиперихидроксипропилираният HPS има по -добра съвместимост с HPMC, което води до повишената туристическа система на кислорода на канала за пропускане в канала на композитния мембран. Намалена кислородна пропускливост.

Горните експериментални резултати показват, че макроскопските свойства като механични свойства, термична стабилност и кислородна пропускливост на композитни мембрани на HPMC/HP също от комплекса. Влияние на двукомпонентната съвместимост на лигандните системи.

Заключение и перспектива

1. Заключение

In this paper, the thermal gel HPMC and the cold gel HPS are compounded, and the HPMC/HPS cold and hot reverse gel compound system is constructed. 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 Композитни филми, приготвени по метод на кастинг. Comprehensive properties, and iodine wine dyeing the compatibility, phase transition and phase morphology of the composite system were studied by optical microscopy, and the relationship between the microstructure and macroscopic properties of HPMC/HPS was established. 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. By studying the effects of chemically modified HPS with different degrees on the rheological properties, gel properties, microstructure and macroscopic properties of membranes, the relationship between the microstructure and macroscopic properties of the HPMC/HPS cold and hot inverse gel system was further investigated. Връзката между двете и физическия модел е създадена за изясняване на механизма на гелиране и неговите влияещи фактори и закони на студения и горещ гел в сложната система. Съответните проучвания са направили следните заключения.

1. Промяната на съотношението на комбиниране на системата на съединението на HPMC/HPS може значително да подобри реологичните свойства като вискозитет, течливост и тиксотропия на HPMC при ниска температура. Връзката между реологичните свойства и микроструктурата на сложната система беше допълнително проучена. Конкретните резултати са както следва:

(1) При ниска температура съединената система е непрекъсната фазово-диспергирана фазова структура „морско острова“, а непрекъснатият фазов преход се осъществява при 4: 6 с намаляването на съотношението HPMC/HPS. Когато съотношението на смес е високо (повече съдържание на HPMC), HPMC с нисък вискозитет е непрекъснатата фаза, а HPS е диспергираната фаза. For the HPMC/HPS compound system, when the low-viscosity component is the continuous phase and the high-viscosity component is the continuous phase, the contribution of the continuous phase viscosity to the viscosity of the compound system is significantly different. When the low-viscosity HPMC is the continuous phase, the viscosity of the compound system mainly reflects the contribution of the continuous-phase viscosity; Когато HPS с висока вискозност е непрекъснатата фаза, HPMC като дисперсирана фаза ще намали вискозитета на HPS с висока вискозитет. ефект. С увеличаването на съдържанието на HPS и концентрацията на разтвора в сложната система вискозитетът и феноменът на изтъняване на срязване на сложната система постепенно се увеличават, течността намалява и твърдото поведение на съединената система се засилва. Вискозитетът и тиксотропията на HPMC се балансират чрез състава с HPS.

(2) За 5: 5 комбинираща система, HPMC и HPS могат да образуват непрекъснати фази при ниски и високи температури, съответно. Тази промяна на фазовата структура може значително да повлияе на сложния вискозитет, вискоеластичните свойства, честотната зависимост и геловите свойства на сложния гел. Тъй като диспергираните фази, HPMC и HPS могат да определят реологичните свойства и геловите свойства на системите за съединение на HPMC/HPS при високи и ниски температури, съответно. Вискоеластичните криви на композитните проби на HPMC/HPS са в съответствие с HPS при ниска температура и HPMC при висока температура.

(3) Създадена е връзката между микроструктурата, реологичните свойства и гел -свойствата на композитната система HPMC/HPS. Както рязката промяна в кривата на вискозитета на смесената система, така и пикът на тен делта в кривата на фактора на загуба се появяват при 45 °C, което е в съответствие с феномена на съвместната непрекъсната фаза, наблюдаван на микроснимката (при 45 °C).

1. Чрез изучаване на микроструктурата и механичните свойства, динамичните термомеханични свойства, светлинната пропускливост, пропускливостта на кислорода и термичната стабилност на композитните мембрани, приготвени при различни съотношения на съединение, и концентрации на разтвор, комбинирани с йодна боядисване на оптична микроскопия, изследване на фазовата морфология, фазовата прехода и съвместимост от комплексите са изследвани и е установена връзката между микроструктурата и макроскопските свойства на комплексите. Специфичните резултати са следните:

(1) Няма очевиден двуфазен интерфейс в SEM изображенията на композитните филми с различни съотношения на смесване. Повечето от композитните филми имат само една стъклена преходна точка в резултатите от DMA, а повечето от композитните филми имат само един пик на термично разграждане в кривата на DTG. Те заедно показват, че HPMC има определена съвместимост с HPS.

(2) Relative humidity has a significant effect on the mechanical properties of HPMC/HPS composite films, and the degree of its effect increases with the increase of HPS content. At lower relative humidity, both the elastic modulus and tensile strength of the composite films increased with the increase of HPS content, and the elongation at break of the composite films was significantly lower than that of the pure component films. With the increase of relative humidity, the elastic modulus and tensile strength of the composite film decreased, and the elongation at break increased significantly, and the relationship between the mechanical properties of the composite film and the compounding ratio showed a completely opposite change pattern under different относителна влажност. Механичните свойства на композитните мембрани с различни съотношения на съединение показват пресечна точка при различни относителни условия на влажност, което предоставя възможност за оптимизиране на производителността на продукта според различните изисквания на приложение.

(3) Създадена е връзката между микроструктурата, фазовия преход, прозрачността и механичните свойства на композитната система HPMC/HPS. а. Най -ниската точка на прозрачност на съединената система е в съответствие с фазовата преходна точка на HPMC от непрекъснатата фаза към диспергираната фаза и минималната точка на намаляването на модула на опън. b. Модулът на Йънг и удължаването при счупване намалява с увеличаването на концентрацията на разтвора, което е причинно свързано с морфологичната промяна на HPMC от непрекъсната фаза до дисперзирана фаза в съединената система.

(4) Добавянето на HPS увеличава мъчителността на канала за проникване на кислород в композитната мембрана, значително намалява кислородната пропускливост на мембраната и подобрява характеристиката на кислородната бариера на HPMC мембраната.

1. Изследван е ефектът от химическата модификация на HPS върху реологичните свойства на композитната система и цялостните свойства на композитната мембрана като кристална структура, структура на аморфна област, механични свойства, пропускливост на кислород и термична стабилност. Конкретните резултати са както следва:

(1) Хидроксипропилирането на HPS може да намали вискозитета на комбинираната система при ниска температура, да подобри течливостта на разтвора на съединението и да намали феномена на изтъняване при срязване; хидроксипропилирането на HPS може да стесни линейния вискоеластичен участък на комбинираната система, да намали температурата на фазовия преход на HPMC/HPS комбинираната система и да подобри подобното на твърдо вещество поведение на комбинираната система при ниска температура и течливостта при висока температура.

(2) Хидроксипропилирането на HPS и подобряването на съвместимостта на двата компонента може значително да инхибира прекристализацията на нишестето в мембраната и да насърчи образуването на разхлабена самоподобна структура в композитната мембрана. Въвеждането на обемни хидроксипропилни групи върху молекулната верига на нишестето ограничава взаимното свързване и подреденото пренареждане на HPS молекулярните сегменти, което води до образуването на по-прилична самоподобна структура на HPS. За сложната система увеличаването на степента на заместване на хидроксипропил позволява на верижните HPMC молекули да влязат в разхлабената област на кухината на HPS, което подобрява съвместимостта на сложната система и подобрява плътността на самоподобната структура на HPS. The compatibility of the compound system increases with the increase of the substitution degree of hydroxypropyl group, which is consistent with the results of rheological properties.

(3) Макроскопските свойства като механични свойства, термична стабилност и кислородна пропускливост на композитна мембрана на HPMC/HPS са тясно свързани с неговата вътрешна кристална структура и аморфна структура на региона. Комбинираният ефект от двата ефекта от съвместимостта на двата компонента.

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. Специфичните резултати са следните:

(1) има критична концентрация (8%) в сложната система, под критичната концентрация, HPMC и HPS съществуват в независими молекулярни вериги и фазови региони; когато се достигне критичната концентрация, HPS фазата се образува в разтвора като кондензат. Центърът за гел е микрогелна структура, свързана с преплитане на HPMC молекулярни вериги; над критичната концентрация, преплитането е по-сложно и взаимодействието е по-силно и разтворът проявява поведение, подобно на това на полимерна стопилка.

(2) The complex system has a transition point of continuous phase with the change of temperature, which is related to the gel behavior of HPMC and HPS in the complex system. At low temperatures, the viscosity of HPMC is significantly lower than that of HPS, so HPMC forms a continuous phase surrounding the high-viscosity HPS gel phase. В краищата на двете фази хидроксилните групи по веригата HPMC губят част от своята свързваща вода и образуват междумолекулни водородни връзки с молекулната верига на HPS. По време на процеса на нагряване молекулните вериги HPS се движат поради абсорбирането на достатъчно енергия и образуват водородни връзки с водни молекули, което води до разкъсване на структурата на гел. В същото време структурите на водното клетка и водната черупка на веригите HPMC бяха унищожени и постепенно се разкъсваха, за да се разкрият хидрофилни групи и хидрофобни клъстери. При висока температура HPMC образува структура на гел мрежа поради междумолекулни водородни връзки и хидрофобна асоциация и по този начин се превръща в дисперсирана фаза с висока вискозност, диспергирана в непрекъснатата фаза на HPS на случайни намотки.

(3) С увеличаването на степента на заместване на хидроксипропил на HPS, съвместимостта на HPMC/HPS комбинираната система се подобрява и температурата на фазов преход в комбинираната система се премества до ниска температура. С увеличаването на степента на заместване на хидроксипропил, има повече разтегнати спирални фрагменти в HPS разтвора, които могат да образуват повече междумолекулни водородни връзки с HPMC молекулната верига на границата на двете фази, като по този начин образуват по-равномерна структура. Хидроксипропилирането намалява вискозитета на нишестето, така че разликата във вискозитета между HPMC и HPS в съединението е стеснена, което е благоприятно за образуването на по-хомогенно съединение, а минималната стойност на разликата във вискозитета между двата компонента се премества до ниска температурен регион.

2. Точки за иновации

1. Проектиране и конструиране на HPMC/HPS студена и гореща система с гелово съединение с обърната фаза и систематично изучава уникалните реологични свойства на тази система, особено концентрацията на сложен разтвор, съотношението на съединението, температурата и химическата модификация на компонентите. 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 Структурата на съединената система е установена- реологични свойства-гел-свойства Връзка. За първи път моделът на Arrhenius беше използван за прилягане на закона за образуване на гел на композитните гелове на студена и гореща фаза в различни температурни граници.

2. Фазовото разпределение, фазовият преход и съвместимостта на композитната система HPMC/HPS бяха наблюдавани чрез технология за анализ с оптичен микроскоп за боядисване на йод и механичните свойства на прозрачността бяха установени чрез комбиниране на оптичните свойства и механичните свойства на композитните филми. Връзката между микроструктура и макроскопични свойства като свойства-фазова морфология и концентрация-механични свойства-фазова морфология. Това е първият път, когато директно наблюдаваме закона за промяна на фазовата морфология на тази комбинирана система със съотношение на смесване, температура и концентрация, особено условията на фазов преход и ефекта на фазовия преход върху свойствата на комбинираната система.

3. Кристалната структура и аморфната структура на композитните мембрани с различни HPS хидроксипропилови степени на заместване бяха изследвани от SAXS и механизмът на желиране и влиянието на композитните гелове бяха обсъдени в комбинация с реологични резултати и макроскопични свойства като кислородна пропускливост на композитните мембрани. Фактори и закони, за първи път беше установено, че вискозитетът на композитната система е свързан с плътността на самоподобната структура в композитната мембрана и директно определя макроскопичните свойства като пропускливостта на кислород и механичните свойства на композита membrane, and establishes rheological properties-microstructure-membrane relationship between material properties.

3. Outlook

През последните години разработването на безопасни и годни за консумация материали за опаковане на храни, използващи възобновяеми естествени полимери като суровини, се превърна в изследователска гореща точка в областта на опаковането на храни. В този документ естественият полизахарид се използва като основна суровина. Чрез комбиниране на HPMC и HPS, цената на суровините се намалява, производителността на обработката на HPMC при ниска температура се подобрява и производителността на кислородната бариера на композитната мембрана се подобрява. Чрез комбинацията от реологичен анализ, анализ с оптичен микроскоп за боядисване на йод и микроструктура на композитен филм и изчерпателен анализ на производителността бяха изследвани фазовата морфология, фазовият преход, разделянето на фазите и съвместимостта на композитната система от гел с обърната фаза студено-горещо. Създадена е връзката между микроструктурата и макроскопските свойства на композитната система. Според връзката между макроскопичните свойства и микроморфологичната структура на HPMC/HPS композитната система, фазовата структура и съвместимостта на композитната система могат да бъдат контролирани, за да се контролира композитният материал. Изследванията в този документ имат важно ръководно значение за действителния производствен процес; Обсъждат се механизмът на образуване, факторите на влияние и законите на студените и горещите инверсни композитни гелове, което е подобна композитна система от студени и горещи инверсни гелове. Изследването на този документ предоставя теоретичен модел за предоставяне на теоретични насоки за разработването и прилагането на специални интелигентни материали с контролирана температура. Резултатите от изследванията на този документ имат добра теоретична стойност. Изследването на този документ включва пресечната точка на храната, материала, гела и съставянето и други дисциплини. Поради ограничеността на времето и методите на изследване, изследването на тази тема все още има много незавършени точки, които могат да бъдат задълбочени и подобрени от следните аспекти. Разширяване:

Теоретични аспекти:

1. За да се проучат ефектите на различните съотношения на клоновете на веригата, молекулните тегла и сортовете на HPS върху реологичните свойства, мембранните свойства, фазовата морфология и съвместимостта на съединената система и да се изследва закона на нейното влияние върху механизма за образуване на гел на съединението система.
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. Правило за влияние на механизма на образуване на гел.
3. Изследвани са влиянието на сол, рН, пластификатор, кръстосано свързване, антибактериален агент и други съединения върху реологичните свойства, геловите свойства, мембранната структура и свойствата и техните закони.

Приложение:

2. Оптимизирайте дизайна на формулата за прилагането на ботанически лечебни растителни капсули, допълнително проучете условията на обработка и оптималния избор на спомагателни агенти и подгответе кухи капсулни продукти. Тествани са физични и химични показатели като ронливост, време на разпадане, съдържание на тежки метали и микробно съдържание.
3. За прясното прилагане на плодове и зеленчуци, месни продукти и др на зеленчуци след опаковане по време на периода на съхранение, блясък и аромат и други индикатори; Цветът, рН, стойността на TVB-N, тиобарбитурната киселина и броят на микроорганизмите на месните продукти след опаковане.