Reologija i kompatibilnost HPMC/HPS kompleksa

Reologija i kompatibilnost odHPMC/HPSKompleks

Ključne riječi: hidroksipropil metilceluloza; hidroksipropil škrob; reološka svojstva; kompatibilnost; hemijska modifikacija.

Hidroksipropil metilceluloza (HPMC) je polisaharidni polimer koji se obično koristi u pripremi jestivih filmova. Široko se koristi u oblasti hrane i medicine. Film ima dobru prozirnost, mehanička svojstva i svojstva barijere za ulje. Međutim, HPMC je termički inducirani gel, što dovodi do njegovih loših performansi obrade na niskim temperaturama i velike potrošnje energije u proizvodnji; osim toga, njegova skupa cijena sirovina ograničava njegovu široku primjenu uključujući i farmaceutsku oblast. Hidroksipropil skrob (HPS) je jestivi materijal koji se široko koristi u oblasti hrane i medicine. Ima širok spektar izvora i niske cijene. To je idealan materijal za smanjenje troškova HPMC. Štaviše, svojstva hladnog gela HPS-a mogu uravnotežiti viskozitet i druga reološka svojstva HPMC-a. , za poboljšanje performansi obrade na niskim temperaturama. Osim toga, HPS jestiva folija ima izvrsna svojstva barijere za kisik, tako da može značajno poboljšati svojstva barijere kisika HPMC jestivog filma.

HPS je dodan u HPMC za mešanje, i konstruisan je HPMC/HPS sistem gel spoja hladne i vruće reverzne faze. Raspravljalo se o zakonu uticaja svojstava, mehanizmu interakcije između HPS i HPMC u rastvoru, kompatibilnosti i faznom prelazu sistema jedinjenja, te je utvrđena veza između reoloških svojstava i strukture sistema jedinjenja. Rezultati pokazuju da sistem jedinjenja ima kritičnu koncentraciju (8%), ispod kritične koncentracije, HPMC i HPS postoje u nezavisnim molekulskim lancima i faznim regionima; iznad kritične koncentracije, HPS faza se formira u rastvoru kao centar gela. Struktura mikrogela, koja je povezana isprepletanjem HPMC molekularnih lanaca, pokazuje ponašanje slično onom polimernog rastapa. Reološka svojstva sistema jedinjenja i odnos jedinjenja su u skladu sa pravilom logaritamskog zbira i pokazuju određeni stepen pozitivnog i negativnog odstupanja, što ukazuje da dve komponente imaju dobru kompatibilnost. Sistem jedinjenja je kontinualna faza dispergovane faze „more-ostrvo“ struktura na niskoj temperaturi, a kontinuirani fazni prelaz se dešava na 4:6 sa smanjenjem omjera jedinjenja HPMC/HPS.

Kao važna komponenta prehrambene robe, ambalaža za hranu može spriječiti oštećenje i zagađenje hrane vanjskim faktorima u procesu cirkulacije i skladištenja, čime se produžava rok trajanja i rok skladištenja hrane. Kao novi tip ambalažnog materijala koji je siguran i jestiv, pa čak i ima određenu hranjivu vrijednost, jestivi film ima široke aplikacije za ambalažu i očuvanje hrane, brze hrane i farmaceutskih kapsula, te je postala istraživačka žarišta u trenutnoj hrani polja vezana za pakiranje.

HPMC/HPS kompozitna membrana pripremljena je metodom livenja. Kompatibilnost i fazno razdvajanje kompozitnog sistema dalje je istraženo skenirajućim elektronskim mikroskopom, dinamičkom analizom termomehaničkih svojstava i termogravimetrijskom analizom, a proučavana su i mehanička svojstva kompozitne membrane. i propusnost kiseonika i druga svojstva membrane. Rezultati pokazuju da se na SEM slikama svih kompozitnih filmova ne nalazi očigledan dvofazni interfejs, postoji samo jedna tačka staklene tranzicije u DMA rezultatima većine kompozitnih filmova, a samo jedan vrh termalne degradacije pojavljuje se na DTG krivuljama. većine kompozitnih filmova. HPMC ima određenu kompatibilnost sa HPS-om. Dodavanje HPS-a HPMC-u značajno poboljšava svojstva barijere kisika kompozitne membrane. Mehanička svojstva kompozitne membrane uvelike variraju s omjerom mješavine i relativnom vlažnošću okoline i predstavljaju tačku ukrštanja, koja može pružiti referencu za optimizaciju proizvoda za različite zahtjeve primjene.

Mikroskopska morfologija, distribucija faza, fazni prijelaz i druge mikrostrukture HPMC/HPS složenog sistema proučavane su jednostavnom analizom optičkog mikroskopa za bojenje jodom, a prozirnost i mehanička svojstva složenog sistema su proučavane ultraljubičastim spektrofotometrom i testerom mehaničkih svojstava. Utvrđen je odnos između mikroskopske morfološke strukture i makroskopskih sveobuhvatnih performansi HPMC/HPS složenog sistema. Rezultati pokazuju da je u složenom sustavu prisutan veliki broj mezofaza koji ima dobru kompatibilnost. Postoji fazna tranzicijska točka u složenom sustavu, a ova fazna tranzicijska točka ima određeni sastojni omjer i ovisnost o koncentraciji otopine. Najniža točka transparentnosti složenog sustava u skladu je s fazom tranzicijske točke HPMC-a iz kontinuirane faze do raspršene faze i minimalne točke zategljenog modula. Mladi modul i izduženje na raspustu smanjeni su povećanjem koncentracije otopine, koji je imao uzročni odnos s prelaskom HPMC-a iz kontinuirane faze u raspršenu fazu.

Reometar je korišten za proučavanje utjecaja kemijske modifikacije HPS-a na reološka svojstva i svojstva gela HPMC/HPS sistema hladnih i toplih spojeva reverzne faze gela. Studirani su kapaciteti i fazni prijelazi, a uspostavljen je odnos između mikrostrukturne i reološkog i gel svojstava. Rezultati istraživanja pokazuju da hidroksipropilacija HPS-a može smanjiti viskoznost sistema jedinjenja na niskim temperaturama, poboljšati fluidnost rastvora smeše i smanjiti pojavu smičnog stanjivanja; hidroksipropilacija HPS-a može suziti linearni viskozitet sistema jedinjenja. U elastičnom području, temperatura faznog prijelaza HPMC/HPS složenog sistema je smanjena, a ponašanje složenog sistema nalik na čvrstu supstancu na niskoj temperaturi i fluidnost na visokoj temperaturi je poboljšano. HPMC i HPS formiraju kontinuirane faze na niskim i visokim temperaturama, respektivno, a kao dispergirane faze određuju reološka svojstva i svojstva gela kompozitnog sistema na visokim i niskim temperaturama. I nagla promjena krivulje viskoziteta složenog sistema i tan delta vrh na krivulji faktora gubitka pojavljuju se na 45 °C, što odražava fenomen ko-kontinuirane faze uočen na mikrografijama obojenim jodom na 45 °C.

The effect of chemical modification of HPS on the crystalline structure and micro-divisional structure of the composite film was studied by synchrotron radiation small-angle X-ray scattering technology, and the mechanical properties, oxygen barrier properties and thermal stability of the composite film were sistematski proučavao uticaj promena hemijske strukture komponenti jedinjenja na mikrostrukturu i makroskopska svojstva složenih sistema. Rezultati sinhrotronskog zračenja pokazali su da hidroksipropilacija HPS-a i poboljšanje kompatibilnosti dvije komponente može značajno inhibirati rekristalizaciju škroba u membrani i potaknuti stvaranje labavije samoslične strukture u kompozitnoj membrani. Makroskopska svojstva kao što su mehanička svojstva, termička stabilnost i propusnost kiseonika HPMC/HPS kompozitne membrane usko su povezana sa njenom unutrašnjom kristalnom strukturom i strukturom amorfnog regiona. Kombinovani efekat dva efekta.

Prvo poglavlje Uvod

Kao važna komponenta prehrambenih proizvoda, materijali za pakovanje hrane mogu zaštititi hranu od fizičkih, hemijskih i bioloških oštećenja i zagađenja tokom cirkulacije i skladištenja, održati kvalitet same hrane, olakšati potrošnju hrane i osigurati hranu. Dugotrajno skladištenje i konzerviranje, te daju izgled hrani kako bi privukli potrošnju i dobili vrijednost iznad materijalnih troškova [1-4]. Kao nova vrsta materijala za pakovanje hrane koja je sigurna i jestiva, pa čak ima i određenu nutritivnu vrijednost, jestiva folija ima široku perspektivu primjene u pakiranju i konzerviranju hrane, brze hrane i farmaceutskih kapsula, te je postala žarište istraživanja u trenutnoj hrani. oblasti vezane za pakovanje.

Jestivi filmovi su filmovi s poroznom mrežnom strukturom, obično dobivenim preradom prirodnih jestivih polimera. Mnogi prirodni polimeri koji postoje u prirodi imaju svojstva gela, a njihove vodene otopine mogu pod određenim uvjetima formirati hidrogelove, kao što su neki prirodni polisaharidi, proteini, lipidi itd. Prirodni strukturni polisaharidi kao što su škrob i celuloza, zbog svoje posebne molekularne strukture dugolančane spirale i stabilnih hemijskih svojstava, mogu biti pogodni za dugotrajna i različita okruženja za skladištenje, te su široko proučavani kao jestivi materijali za stvaranje filma. Jestivi filmovi izrađeni od jednog polisaharida često imaju određena ograničenja u performansama. Stoga se, kako bi se eliminisala ograničenja jestivih filmova s ​​jednim polisaharidom, postigla posebna svojstva ili razvile nove funkcije, smanjile cijene proizvoda i proširila njihova primjena, obično se koriste dvije vrste polisaharida. Ili gore navedeni prirodni polisaharidi su složeni za postizanje učinka komplementarnih svojstava. Međutim, zbog razlike u molekularnoj strukturi između različitih polimera, postoji određena konformacijska entropija, a većina polimernih kompleksa je djelomično kompatibilna ili nekompatibilna. Fazna morfologija i kompatibilnost polimernog kompleksa će odrediti svojstva kompozitnog materijala. Deformacija i istorija protoka tokom obrade imaju značajan uticaj na strukturu. Stoga se proučavaju makroskopska svojstva kao što su reološka svojstva polimernog kompleksnog sistema. Međusobna veza između mikroskopskih morfoloških struktura kao što su fazna morfologija i kompatibilnost je važna za regulaciju performansi, analizu i modifikaciju kompozitnih materijala, tehnologije obrade, dizajna vodećih formula i dizajna strojeva za obradu, te evaluacije proizvodnje. Performanse obrade proizvoda i razvoj i primjena novih polimernih materijala su od velikog značaja.

U ovom poglavlju se detaljno razmatra status istraživanja i napredak u primjeni jestivih filmskih materijala; situacija istraživanja prirodnih hidrogelova; svrha i način kompaundiranja polimera i napredak istraživanja polisaharidnog kompaundiranja; reološki metod istraživanja sistema mešanja; Reološka svojstva i model izgradnja hladnog i vrućeg obrnutog gela analiziraju se i raspravljaju, kao i značaj istraživanja, svrha istraživanja i istraživanje ovog papirne sadržaja.

1.1 Jestiva folija

Jestiva folija se odnosi na dodavanje plastifikatora i agenasa za umrežavanje na bazi prirodnih jestivih supstanci (kao što su strukturni polisaharidi, lipidi, proteini), kroz različite intermolekularne interakcije, mešanjem, zagrijavanjem, premazivanjem, sušenjem itd. Film sa poroznom mrežom struktura nastala tretmanom. Može da pruži različite funkcije kao što su izborna svojstva barijere za gas, vlagu, sadržaj i vanjske štetne supstance, kako bi se poboljšao senzorni kvalitet i unutrašnja struktura hrane, i produžio period skladištenja ili rok trajanja prehrambenih proizvoda.

1.1.1 Istorija razvoja jestivih filmova

Razvoj jestivog filma može se pratiti do 12. i 13. stoljeća. U to vrijeme, Kinezi su koristili jednostavnu metodu depilacije voskom za premazivanje citrusa i limuna, što je efikasno smanjilo gubitak vode u voću i povrću, tako da je voće i povrće zadržalo svoj izvorni sjaj, produžavajući na taj način rok trajanja voća i povrća. povrće, ali pretjerano inhibira aerobno disanje voća i povrća, što rezultira pogoršanjem fermentacije voća. U 15. stoljeću Azijci su već počeli da pravite jestivog filma iz sojevog mlijeka i koristili ga za zaštitu hrane i povećava izgled hrane [20]. U 16. stoljeću britanska su koristila masti da kase površine hrane za smanjenje gubitka vlage hrane. U 19. stoljeću, saharoza se prvo koristila kao jestivi premaz na maticama, bademima i lješnjacima za sprečavanje oksidacije i rasidnosti tokom skladištenja. U 1830-im godinama, pojavile su se komercijalne vruće topljive parafinske folije za voće kao što su jabuke i kruške. Krajem 19. stoljeća, želatinske folije se prskaju po površini proizvoda od mesa i druge hrane za konzerviranje hrane. Početkom 1950-ih, karnauba vosak, itd., prerađivan je u emulzije ulja u vodi za premazivanje i konzerviranje svježeg voća i povrća. Krajem 1950-ih, istraživanje o jestivim filmovima koje se primjenjuju na mesne proizvode počele su se razvijati, a najopsežniji i uspješniji primjer su proizvodi za klizanje obrađenih od životinjskih malih creva u kućice.

Od 1950-ih može se reći da je koncept jestivog filma zaista predložen samo. Since then, many researchers have developed a strong interest in edible films. Nisperes je 1991. primijenio karboksimetil celulozu (CMC) na premazivanje i konzerviranje banana i drugog voća, smanjeno je disanje voća, a gubitak klorofila odgođen. Park i dr. 1994. prijavili su efikasne barijere zein proteinskog filma prema O2 i CO2, što je poboljšalo gubitak vode, uvenuće i promjenu boje paradajza. Godine 1995. Lourdin je koristio razrijeđen alkalni rastvor za tretiranje škroba i dodao glicerin za oblaganje jagoda radi svježine, što je smanjilo stopu gubitka vode jagoda i odložilo kvarenje. Baberjee je poboljšao svojstva jestivog filma 1996. mikro-ukapljivanjem i ultrazvučnom obradom tečnosti koja stvara film, tako da je veličina čestica tečnosti koja stvara film značajno smanjena i homogena stabilnost emulzije je poboljšana. Godine 1998, Padegett et al. dodao lizozim ili nizin jestivom filmu od proteina soje i koristio ga za umotavanje hrane i otkrio da je rast bakterija mliječne kiseline u hrani djelotvorno inhibiran [30]. 1999. godine Yin Qinghong i sur. koristio pčelinji vosak za izradu agensa za filmsko oblaganje za očuvanje i skladištenje jabuka i drugog voća, koji bi mogao inhibirati disanje, spriječiti skupljanje i gubitak težine i inhibirati mikrobnu invaziju.

For many years, corn-baking beakers for ice cream packaging, glutinous rice paper for candy packaging, and tofu skins for meat dishes are typical edible packaging. But commercial applications of edible films were virtually non-existent in 1967, and even wax-coated fruit preservation had very limited commercial use. Do 1986. godine, nekoliko kompanija počelo je isporučivati ​​jestive filmske proizvode, a do 1996. godine broj kompanija za jestivu foliju porastao je na više od 600. Trenutno je primjena jestivog filma u konzerviranju ambalaže hrane sve veća, te je postigla godišnji prihod veći od 100 miliona američkih dolara.

1.1.2 Karakteristike i vrste jestivih filmova

Prema relevantnim istraživanjima, jestiva folija ima sljedeće izvanredne prednosti: jestiva folija može spriječiti opadanje i pogoršanje kvaliteta hrane uzrokovano međusobnom migracijom različitih prehrambenih supstanci; neke komponente jestivog filma same po sebi imaju posebnu nutritivnu vrijednost i funkciju zdravstvene zaštite; jestiva folija ima opciona svojstva barijere za CO2, O2 i druge gasove; jestiva folija se može koristiti za mikrovalnu pećnicu, pečenje, prženu hranu i film za lijekove i premazivanje; jestiva folija može se koristiti kao antioksidansi i konzervansi i drugi nosači, čime se produžava rok trajanja hrane; jestiva folija se može koristiti kao nosač za boje i nutritivne pojačivače, itd., za poboljšanje kvaliteta hrane i poboljšanje senzornih svojstava hrane; jestiva folija je sigurna i jestiva i može se konzumirati zajedno sa hranom; Jestive folije za pakovanje mogu se koristiti za pakovanje malih količina ili jedinica hrane, te formirati višeslojnu kompozitnu ambalažu sa tradicionalnim materijalima za pakovanje, čime se poboljšavaju ukupni barijerski performansi materijala za pakovanje.

Razlog zbog kojeg je jestivi ambalažni filmovi imaju gornja funkcionalna svojstva uglavnom zasnovana na formiranju određene trodimenzionalne mrežne strukture unutar njih, čime se prikazuje određena svojstva čvrstoće i barijera. Na funkcionalna svojstva jestive folije za pakovanje značajno utiču svojstva njenih komponenti, a na stepen unutrašnjeg umrežavanja polimera, ujednačenost i gustoću mrežne strukture utiču i različiti procesi formiranja filma. Postoje očigledne razlike u performansama [15, 35]. Jestive folije imaju i neka druga svojstva kao što su rastvorljivost, boja, prozirnost itd. Odgovarajući materijali za pakovanje jestivih folija mogu se odabrati prema različitim okruženjima upotrebe i razlikama u objektima proizvoda koji se pakuju.

Prema načinu formiranja jestivog filma, može se podijeliti u filmove i premaze: (1) unaprijed pripremljeni neovisni filmovi obično se nazivaju filmovima. (2) Tanki sloj formiran na površini hrane pomoću premaza, uranjanja i prskanja naziva se premazom. Filmovi se uglavnom koriste za hranu s različitim sastojcima koji su potrebni pojedinačno pakirani (poput začin paketa i paketa ulja u praktičnoj hrani), hrana s istim sastojkom, ali je potrebno zasebno pakirati (poput malih paketa kafe, mliječnih praha, itd.), i lijekovi ili zdravstveni proizvodi. Kapsula materijal; Premaz se uglavnom koristi za očuvanje svježe hrane poput voća i povrća, mesnih proizvoda, premaza lijekova i montaža mikrokapsula kontroliranog oslobađanja.

Prema materijalima koji stvaraju film jestivog filma za pakiranje, može se podijeliti na: polisaharidni jestivi film, proteinski jestivi film, lipidni jestivi film, mikrobni jestivi film i kompozitni jestivi film.

1.1.3 Nanošenje jestivog filma

Kao nova vrsta materijala za pakovanje hrane koja je sigurna i jestiva, pa čak ima i određenu nutritivnu vrijednost, jestiva folija se široko koristi u industriji ambalaže za hranu, farmaceutskoj industriji, skladištenju i konzerviranju voća i povrća, preradi i konzerviranju. mesa i vodenih proizvoda, proizvodnja brze hrane i proizvodnje ulja. Ima široke perspektive aplikacije u očuvanju hrane poput prženih pečenih bombona.

1.1.3.1 Primjena u ambalaži za hranu

Otopina koja stvara film prekriva se na hranu koju treba pakirati prskanjem, četkom, umakanjem itd., kako bi se spriječio prodor vlage, kisika i aromatičnih tvari, što može učinkovito smanjiti gubitak ambalaže i smanjiti broj slojeva pakiranja. ; značajno smanjiti vanjski sloj hrane Složenost komponenti plastične ambalaže olakšava njenu reciklažu i preradu, te smanjuje zagađenje okoliša; primjenjuje se na zasebno pakovanje nekih komponenti višekomponentnih kompleksnih namirnica kako bi se smanjila međusobna migracija između različitih komponenti, čime se smanjuje zagađenje okoliša. Smanjite kvarenje hrane ili pad kvaliteta hrane. Jestiva folija se direktno prerađuje u ambalažni papir ili vrećice za pakovanje hrane, čime se ne postiže samo sigurnost, čistoća i praktičnost, već se smanjuje i pritisak bijelog zagađenja na okoliš.

Koristeći kukuruz, soju i pšenicu kao glavne sirovine, mogu se pripremiti papirnate folije od žitarica koje se koriste za pakovanje kobasica i drugih namirnica. Nakon upotrebe, čak i ako se odbace u prirodnom okruženju, biološki su razgradivi i mogu se pretvoriti u gnojivo za tlo za poboljšanje tla. . Koristeći skrob, hitozan i ostatke graha kao glavne materijale, može se pripremiti jestivi papir za pakovanje brze hrane kao što su rezanci brze hrane i pomfrit, što je zgodno, bezbedno i veoma popularno; koristi se za pakete začina, čvrste supe. Pakovanje praktične hrane kao što su sirovine, koje se mogu direktno kuvati u loncu kada se koriste, može sprečiti kontaminaciju hrane, povećati hranljivost hrane i olakšati čišćenje. Osušeni avokado, krompir i lomljena riža fermentiraju se i pretvaraju u polisaharide, koji se mogu koristiti za pripremu novih jestivih materijala za unutrašnju ambalažu koji su bezbojni i providni, imaju dobra svojstva barijere za kiseonik i mehanička svojstva, a koriste se za pakovanje mlijeka u prahu. , ulje salata i ostali proizvodi [19]. Za vojnu hranu, nakon upotrebe proizvoda, tradicionalna plastična ambalaža se odbacuje u okolinu i postaje marker za praćenje neprijatelja, koji lako otkriva gdje se nalazi. U višekomponentnoj specijalnoj hrani kao što su pizza, peciva, kečap, sladoled, jogurt, kolači i deserti, plastični materijali za pakovanje se ne mogu direktno dodavati u upotrebu, a jestiva folija za pakovanje pokazuje svoje jedinstvene prednosti, što može smanjiti broj grupa Frakcijskih migracija aromatičnih supstanci poboljšava kvalitetu i estetiku proizvoda [21]. Jestiva folija za pakovanje može se koristiti u mikrotalasnoj preradi hrane sistema za testo. Mesni proizvodi, povrće, sir i voće se prethodno pakuju prskanjem, potapanjem ili četkanjem itd., zamrzavaju i čuvaju, a za konzumaciju ih je potrebno samo peći u mikrovalnoj pećnici.

Iako je dostupno malo komercijalnih jestivih ambalažnih papira i vrećica, registrirani su mnogi patenti o formulaciji i primjeni potencijalnih jestivih materijala za pakovanje. Francuska regulatorna tijela za hranu odobrila su industrijaliziranu jestivu vrećicu za pakovanje pod nazivom “SOLUPAN”, koja se sastoji od hidroksipropil metilceluloze, škroba i natrijum sorbata, a komercijalno je dostupna.

1.1.3.2 Primjena u medicini

Želatin, derivati ​​celuloze, skrob i jestiva guma mogu se koristiti za pripremu mekih i tvrdih omotača kapsula lijekova i zdravstvenih proizvoda, koji mogu efikasno osigurati efikasnost lijekova i zdravstvenih proizvoda, te su sigurni i jestivi; neki lekovi imaju svojstven gorak ukus, koji pacijenti teško koriste. Prihvaćene, jestive folije mogu se koristiti kao obloge za maskiranje ukusa za takve lijekove; neki enterički polimerni polimeri se ne rastvaraju u želučanom (pH 1,2) okruženju, ali su rastvorljivi u crevnom (pH 6,8) okruženju i mogu se koristiti u crevnom omotaču leka sa produženim oslobađanjem; može se koristiti i kao nosač za ciljane droge.

Blanco-Fernandez i dr. Pripremio je chitosanski acetilirani monoglicerid kompozitni film i koristio ga za održivo oslobađanje antioksidans aktivnosti vitamina E, a učinak je bio izvanredan. Dugoročni antioksidancijski ambalažni materijali. Zhang et al. Pomiješani škrob sa želatinom, dodali polietilen glikolski plastifikator i koristi se tradicionalno. Šuplje tvrde kapsule pripremile su se po procesu uranjanja kompozitnog filma, te proučavaju transparentnost, mehanička svojstva, hidrofilna svojstva i fazna morfologija kompozitnog filma. Dobra kapsula Materijal [52]. Lal i dr. Naterao je kafirina u jestiv premaz za enterični premaz kapsula paracetamola i proučavao mehanička svojstva, termička svojstva, barijere i svojstva lijekovima jestivog filma. Rezultati su pokazali da se premaz sirguma razne tvrde kapsule Gliadin filma nije razbijeno u stomaku, već je puštao lijek u crijevu u pH 6.8. Paik i dr. Pripremili su HPMC ftalatne čestice premazane indometacima i prskali je jestivo formirajući tekućinu HPMC-a na površini čestica lijekova i proučavao brzinu za uvajanje lijeka, prosječnu veličinu čestica lijekova, jestivog filma Rezultat su pokazali da su HPMCN-obloženi Indometacinski oralni lijek mogao bi postići svrhu maskiranja gorkog ukusa lijeka i ciljajući dostavu lijekova. Oladzadabbasabadi i sur. Izmijenjeni modificirani sago škrob sa Carrageenanom za pripremu jestivog kompozitnog filma kao zamjena za tradicionalne gelatinske kapsule i proučavao je njezinu kinetiku, termomehaničku svojstva, fizikalna svojstva, rezultati pokazuju da kompozitni jestivi film ima slična svojstva za gelatin i može koristiti u proizvodnji farmaceutskih kapsula.

1.1.3.3 Primjena u konzerviranju voća i povrća

U svježim voćem i povrćem nakon branje biohemijskih reakcija i disanje i dalje se snalaze, što će ubrzati oštećenje tkiva voća i povrća, a lako je uzrokovati gubitak vlage u tempomiranju voća i povrća na sobnoj temperaturi, što rezultira Kvaliteta unutarnjih tkiva i senzornih svojstava voća i povrća. pad. Stoga je očuvanje postalo najvažnije pitanje u skladištu i prevozu voća i povrća; Tradicionalne metode očuvanja imaju loš efekat očuvanja i visoke troškove. Premazivanje plodova i povrća trenutno je najefikasnija metoda u sobnoj temperaturi. Jestiva tekućina za formiranje filma obložena je površinom voća i povrća, što može učinkovito spriječiti invaziju mikroorganizama, smanjiti disanje, gubitak vode i hranjivih tkiva, odgoditi fiziološko starenje voća i biljnih tkiva, I držite voće i povrće tkiva originalnog debela i glatka. Sjajni izgled, kako bi se postigla svrha održavanja svježeg i produženja razdoblja skladištenja. Amerikanci koriste acetil monoglicerid i sir koji se izvlače iz biljnog ulja kao glavne sirovine za pripremu jestivog filma i iskoristite ga za rezanje voća i povrća kako bi se spriječilo da bi se spriječilo za avaziju mikroorganizama, tako da se može održavati za a dugo vremena. Svježe stanje. Japan koristi otpadnu svilu kao sirovinu za pripremu filma za svježom od krompira, koji može postići svježom čuvajući učinak uporediv sa onim hladnjača. Amerikanci koriste biljno ulje i voće kao glavne sirovine za pravljenje tekućine za oblaganje i zadržati rezano voće svježe i otkrilo da je efekt očuvanja dobar.

Marquez i sur. koristili su proteine ​​sirutke i pektin kao sirovine, a dodali glutaminazu za umrežavanje za pripremu kompozitnog jestivog filma, koji je korišten za premazivanje svježe rezanih jabuka, paradajza i mrkve, što može značajno smanjiti brzinu gubitka težine. , inhibiraju rast mikroorganizama na površini svježe rezanog voća i povrća, te produžuju rok trajanja pod pretpostavkom održavanja okusa i arome svježe rezanog voća i povrća. Shi Lei i sur. Obloženi crveni grožđe globusa sa Chitosanom jestivom filmom, koji bi mogao smanjiti gubitak kilograma i stopu trupa grožđa, održavati boju i svjetlinu grožđa i odgoditi degradaciju topivih krutih tvari. Korištenje Chitosana, natrijum-alginate, natrijum karboksimetilceluloza i poliakrilata kao sirovina, Liu et al. Pripremljeni jestivi filmovi višeslojnog premaza za svježe voće i povrće i proučavao njihovu morfologiju, rastvorljivost vode itd. Rezultati su pokazali da je natrijum-karboksimetil celulozni-chitosan-glicerol kompozitni film imao najbolji učinak očuvanja. Sun Qingshen i dr. Proučavao je kompozitni film izolata sojinog proteina koji se koristi za očuvanje jagoda, što može značajno smanjiti transpiraciju jagoda, inhibirati njihovo disanje i smanjiti stopu trulog voća. Ferreira i sur. Polovni prah voća i povrća i peel puder krompir za pripremu kompozitnog jestivog filma, proučavao je rastvorljivost u vodi i mehanička svojstva kompozitnog filma i koristili se za sačuvanje glog za sačuvanje glog. Rezultati su pokazali da je rok trajanja gloga produžen. 50%, stopa gubitka težine smanjena je za 30-57%, a organska kiselina i vlaga nisu se značajno promijenila. Fu Xiaowei i dr. Proučavao je očuvanje svježih paprika Chitosana jestivog filma, a rezultati su pokazali da može značajno smanjiti intenzitet disanja svježih paprika tokom skladištenja i odgoditi starenje paprike. Navarro-Tarazaga i dr. Rabljeni Beeswax modificirani HPMC jestivi film za očuvanje šljive. Rezultati su pokazali da bi pčelari mogla poboljšati svojstva za barijer kisika i vlage i mehanička svojstva HPMC filmova. Stopa mršavljenja šljive značajno je smanjena, omekšavanje i krvarenje voća tokom skladištenja su poboljšani, a razdoblje skladištenja šljiva je produženo. Tang liing et al. Rabljeni rastvor u Shellac Alkali u modifikaciji škroba, pripremljenim jestivim ambalažnim filmom i proučavao je svoje svojstva filma; at the same time, using its film-forming liquid to coat mangoes for freshness can effectively reduce breathing It can prevent the browning phenomenon during storage, reduce the weight loss rate and prolong the storage period .

1.1.3.4 Primjena u preradi i konzerviranju mesnih proizvoda

Mesnim proizvodima sa bogatim hranjivim sastojcima i visokim vodovodnim aktivnostima lako se napadaju mikroorganizmima u procesu prerade, transporta, skladištenja i potrošnje, što rezultira pomračenjem boje i debelim oksidacijom i ostalim kvarenjem. Da bi se produžio razdoblje skladištenja i rok trajanja mesnih proizvoda, potrebno je pokušati inhibirati aktivnost enzima u mesnim proizvodima i invaziju mikroorganizama na površini i spriječiti pogoršanje boje i mirisa uzrokovanog oksidacijom masti. Trenutno je jestivo očuvanje filmova jedno od uobičajenih metoda koje se široko koriste u očuvanju mesa u zemlji i inostranstvu. Upoređujući ga sa tradicionalnom metodom, utvrđeno je da se invazija vanjskih mikroorganizama, oksidativna rasiditeta masti i gubitka soka značajno poboljšana u mesnim proizvodima pakiranim u jestivom filmu, a kvaliteta mesnih proizvoda značajno je poboljšana. Rok trajanja se produžava.

Istraživanje jestivog filma mesnih proizvoda počelo je kasnih 1950-ih, a najuspješniji slučaj primjene bio je jestivi film kolagena, koji se široko koristi u proizvodnji i preradi kobasica. Emiroglu i dr. dodao je susamovo ulje u jestivu foliju proteina soje kako bi napravio antibakterijski film i proučavao njegovo antibakterijsko djelovanje na smrznutu govedinu. Rezultati su pokazali da antibakterijski film može značajno inhibirati reprodukciju i rast Staphylococcus aureus. Wook et al. pripremio jestivi film proantocijanidina i koristio ga za oblaganje rashlađene svinjetine radi svježine. The color, pH, TVB-N value, thiobarbituric acid and microbial count of pork chops after storage for 14 days were studied. Rezultati su pokazali da je jestivi film proantoličanki može efikasno smanjiti formiranje thibarbiturne kiseline, sprječavajući kvarenje masne kiseline, smanjiti invaziju i reprodukciju mikroorganizama na površini mesnih proizvoda i produžiti razdoblje od mesnih proizvoda i produžiti period skladištenja i rok trajanja. Jiang Shaotong i dr. dodali polifenole čaja i alicin u kompozitnu membransku otopinu škrob-natrijum alginat i koristili ih za očuvanje svježine ohlađene svinjetine koja se može čuvati na 0-4 °C duže od 19 dana. Cartagena et al. prijavili su antibakterijski učinak kolagenske jestive folije dodane s antimikrobnim sredstvom nizin na očuvanje svinjskih kriški, što ukazuje da kolagen jestivi film može smanjiti migraciju vlage rashlađenih svinjskih kriški, odgoditi užeglost mesnih proizvoda i dodati 2 Kolagen film sa % Nisin je imao najbolji efekat očuvanja. Wang Rui i dr. proučavali su promjene natrijum alginata, hitozana i karboksimetil vlakana uporednom analizom pH, isparljivog baznog dušika, crvenila i ukupnog broja kolonija goveđeg mesa u roku od 16 dana skladištenja. Za očuvanje svježine rashlađene govedine korištene su tri vrste jestivih filmova natrijum-vitamina. Rezultati su pokazali da je jestivi film natrijevog alginata ima idealan učinak očuvanja svježine. Caprioli et al. kuvana ćureća prsa umotati u jestivu foliju natrijum kazeinata i zatim ih ohladiti na 4 °C. Studije su pokazale da jestivi film natrijum kazeinata može usporiti ćureće meso tokom hlađenja. rasidnosti.

1.1.3.5 Primjena u očuvanju vodenih proizvoda

Pad kvaliteta vodenih proizvoda uglavnom se očituje u smanjenju slobodne vlage, pogoršanju okusa i pogoršanju teksture vodenih proizvoda. Razgradnja vodenih proizvoda, oksidacija, denaturacija i suha potrošnja uzrokovana invazijom mikroba su svi važni faktori koji utječu na rok trajanja vodenih proizvoda. Smrznuto skladištenje je uobičajena metoda za očuvanje vodenih proizvoda, ali će u tom procesu doći i do određenog stepena degradacije kvaliteta, što je posebno ozbiljno za slatkovodnu ribu.

Konzerviranje vodenih proizvoda jestivim filmom počelo je kasnih 1970-ih i sada se široko koristi. Jestiva folija može učinkovito sačuvati smrznute vodene proizvode, smanjiti gubitak vode, a također se može kombinirati s antioksidansima kako bi se spriječila oksidacija masti, čime se postiže svrha produženja roka trajanja i roka trajanja. Meenatchisundaram et al. pripremili kompozitni jestivi film na bazi škroba koristeći škrob kao matricu i dodali začine kao što su karanfilić i cimet, te ga koristili za konzerviranje bijelih škampa. Rezultati su pokazali da jestivi skrobni film može djelotvorno inhibirati rast mikroorganizama, usporiti oksidaciju masti, produžiti rok trajanja ohlađenih bijelih škampa na 10°C i 4°C čak 14, odnosno 12 dana. Cheng Yuanyuan i drugi proučavali su konzervans otopine pululana i izveli slatkovodnu ribu. Konzerviranje može efikasno inhibirati rast mikroorganizama, usporiti oksidaciju ribljih proteina i masti i imati odličan učinak konzervacije. Yunus et al. obložene kalifornijske pastrmke jestivim filmom od želatine u koje je dodano eterično ulje lovorovog lista i proučavao učinak čuvanja u hladnjaku na 4 °C. Rezultati su pokazali da je jestivi film od želatine bio efikasan u održavanju kvaliteta kalifornijske pastrmke do 22 dana. dugo vremena. Wang Siwei et al. koristio natrijum alginat, hitozan i CMC kao glavne materijale, dodao stearinsku kiselinu za pripremu jestive filmske tečnosti i koristio je za premazivanje Penaeus vannamei radi svježine. Studija je pokazala da kompozitni film CMC i hitozana tečnost ima dobar efekat očuvanja i može produžiti rok trajanja za oko 2 dana. Yang Shengping i drugi koristili su jestivu foliju od kitozan-čaja od polifenola za hlađenje i očuvanje svježeg repa za kosu, koji može učinkovito inhibirati razmnožavanje bakterija na površini repa, odgoditi stvaranje hlapljive klorovodične kiseline i produžiti vijek trajanja repa za kosu. oko 12 dana.

1.1.3.6 Primjena u prženoj hrani

Pržena hrana je široko popularna gotova hrana sa velikim učinkom. Umotana je polisaharidnom i proteinskom jestivom folijom, koja može spriječiti promjenu boje hrane tokom procesa prženja i smanjiti potrošnju ulja. Ulaz kisika i vlage [80]. Premazivanje pržene hrane gelanskom gumom može smanjiti potrošnju ulja za 35%-63%, kao što je kod prženja sašimija, može smanjiti potrošnju ulja za 63%; pri prženju čipsa može smanjiti potrošnju ulja za 35%-63%. Smanjena potrošnja goriva za 60% itd. [81].

Singthong i sur. napravio jestive filmove od polisaharida kao što su natrijev alginat, karboksimetil celuloza i pektin, koji su korišteni za premazivanje prženih traka banane, te proučavao brzinu apsorpcije ulja nakon prženja. Rezultati su pokazali da pektin i karboksil Pržene trake banane obložene metilcelulozom pokazuju bolji senzorni kvalitet, među kojima je pektinski jestivi film imao najbolji učinak na smanjenje apsorpcije ulja [82]. Holownia et al. obložene HPMC i MC filmove na površini prženih pilećih fileta radi proučavanja promjena u potrošnji ulja, sadržaja slobodnih masnih kiselina i vrijednosti boje u ulju za prženje. Prethodno premazivanje može smanjiti apsorpciju ulja i poboljšati vijek trajanja ulja [83]. Sheng Meixiang i dr. napravio jestive filmove od CMC-a, hitozana i izolata proteina soje, premazao čips od krompira i pržio ih na visokoj temperaturi da bi se proučavala apsorpcija ulja, sadržaj vode, boja, sadržaj akrilamida i senzorna kvaliteta čipsa. , rezultati su pokazali da jestivi film izolata sojinog proteina ima značajan učinak na smanjenje potrošnje ulja u prženom čipsu, a jestivi film hitozana ima bolji učinak na smanjenje sadržaja akrilamida [84]. Salvador et al. premazali su površinu prženih kolutova lignje pšeničnim škrobom, modificiranim kukuruznim škrobom, dekstrinom i glutenom, što bi moglo poboljšati hrskavost kolutova lignje i smanjiti brzinu apsorpcije ulja [85].

1.1.3.7 Primjena u pekarskim proizvodima

Jestibi se može koristiti kao glatki premaz za poboljšanje izgleda peked robe; može se koristiti kao prepreka za vlagu, kisik, masnoću itd. za poboljšanje roka trajanja pekarskih proizvoda, na primjer, kitozan jestiva folija se koristi za površinsko oblaganje kruha Može se koristiti i kao ljepilo za hrskave grickalice i grickalice, na primjer, pečeni kikiriki se često premazuju ljepilom za oblaganje soli i začina [87].

Christos i dr. Napravili su jestive filmove natrijum alginate i surutke proteina i obloženi su na površini laktobacillus Rhamnosus probiotičkog hljeba. The study showed that the survival rate of probiotics was significantly improved, but the two types of bread showed Digestive mechanisms are very similar, so the coating of the edible film does not alter the texture, flavor and thermophysical properties of the bread [88]. Panuwat i sur. added Indian gooseberry extract into methyl cellulose matrix to prepare an edible composite film, and used it to preserve the freshness of roasted cashews. Rezultati su pokazali da bi kompozitni jestivi film mogao učinkovito inhibirati pečene indijske indijske mase tokom skladištenja. Kvaliteta se pogoršala i rok trajanja pečenih indikatora proširio je do 90 dana [89]. Schou et al. Napravio je proziran i fleksibilan jestiv film sa natrijum kamencama i glicerinom i proučavao je mehanička svojstva, propusnost vode i njen efekt ambalaže na kriške pečenog kruha. Rezultati su pokazali da je jestivi film natrijum kamenke umotao pečeni kruh. Nakon grudnjaka, njegova tvrdoća može se smanjiti u roku od 6 h skladištenja na sobnoj temperaturi [90]. Du et al. Rabljeni jestivi film na bazi jabuka i rajčija koji se temelji na biljci esencijalni ulje za omotavanje pečene piletine, što ne samo da ne inhibira rast mikroorganizama prije pečenja piletine, ali i pojačao je okus piletine nakon pečenja [91]. Javanmard et al. Pripremio je jestivog filma pšeničnog škroba i koristio ga za omotavanje pečenih pistacija. Rezultati su pokazali da bi jestivi škrobni film mogao spriječiti oksidativnu rasiditetu orašastih plodova, poboljšati kvalitetu orašastih plodova i produžiti njihov rok trajanja [92]. Majid et al. Rabljeni hihey proteinski jestivi film za kaput pečene kikiriki, koji mogu povećati kikirijsku barijeru, smanjiti rasidnost kikirikija, poboljšati pečena kikirikića i produžiti njegov period pohrane [93].

1.1.3.8 Primjena u konditorskim proizvodima

Industrija slatkiša ima visoke zahtjeve za difuziju isparljivih komponenti, tako da za čokoladu i bombone s poliranim površinama, potrebno je koristiti i jestive filmove koji topise u vodi za zamjenu tekućina za oblaganje koja sadrži isparljive komponente. Jestivi ambalažni film može formirati gladak zaštitni film na površini slatkiša da bi se smanjila migracija kisika i vlage [19]. Primjena jestivih filmova surutke proteina u konditorskim resursima može značajno smanjiti difuziju njegovih isparljivih komponenti. Kada se čokolada koristi za ubrajanje masne hrane, poput kolačića i kikiriki putera, ulje će migrirati na vanjski sloj čokolade, čineći čokoladu ljepljivim i uzrokujući pojavu unutrašnjeg frosta, ali unutrašnji materijal će se osušiti, što će se unutrašnji materijal osušiti, što će se unutrašnji materijal nasušiti, što će se unutrašnji materijal nasušiti promjena njegovog ukusa. Dodavanje sloja jestivog filmskog ambalažnog materijala s funkcijama barijere za mast može riješiti ovaj problem [94].

Nelson i dr. Rabljeni metilcelulozni jestivi film za kaput bomboni koji sadrže više lipida i pokazali su vrlo nisku propusnost lipida, čime je inhibirao fenomen smrzavanja u čokoladi [95]. Meyers je na žvakaću gumu nanio dvoslojni hidrogel-vosak, koji bi mogao poboljšati njegovu adheziju, smanjiti isparavanje vode i produžiti njezin vijek trajanja [21]. Voda koju su pripremili Fadini et al. Jestivi kompozitni film dekolagen-kakao maslac proučavan je zbog njegovih mehaničkih svojstava i vodopropusnosti, te je s dobrim rezultatima korišten kao premaz za čokoladne proizvode [96].

1.1.4 Jestivi filmovi na bazi celuloze

Jestiva folija na bazi celuloze je vrsta jestivog filma napravljenog od najzastupljenije celuloze i njenih derivata u prirodi kao glavne sirovine. Jestivi film na bazi celuloze je bez mirisa i ukusa, te ima dobru mehaničku čvrstoću, svojstva barijere za ulje, prozirnost, fleksibilnost i dobra svojstva barijere za plin. Međutim, zbog hidrofilne prirode celuloze, otpornost jestivog filma na bazi celuloze je Vodena svojstva općenito relativno slaba [82, 97-99].

Jestiva folija na bazi celuloze napravljena od otpadnih materijala u proizvodnji prehrambene industrije može dobiti jestive folije za pakovanje s odličnim performansama i može ponovo koristiti otpadne materijale kako bi povećala dodanu vrijednost proizvoda. Ferreira et al. pomiješao prah ostataka voća i povrća sa prahom kore krumpira za pripremu jestivog kompozitnog filma na bazi celuloze i nanio ga na premaz od gloga radi očuvanja svježine i postigao dobre rezultate [62]. Tan Huizi i dr. koristio je dijetetska vlakna ekstrahirano iz taloga graha kao osnovni materijal i dodao određenu količinu zgušnjivača za pripremu jestivog filma od sojinih vlakana, koji ima dobra mehanička svojstva i svojstva barijere [100], koji se uglavnom koristi za pakovanje začina za rezanci brze hrane , zgodno je i hranljivo rastvoriti paket materijala direktno u vrućoj vodi.

Derivati ​​celuloze rastvorljivi u vodi, kao što su metil celuloza (MC), karboksimetil celuloza (CMC) i hidroksipropil metil celuloza (HPMC), mogu formirati kontinuirani matriks i obično se koriste u razvoju i istraživanju jestivih filmova. Xiao Naiyu et al. koristio MC kao glavni filmoformirajući supstrat, dodao polietilen glikol i kalcijum hlorid i druge pomoćne materijale, pripremio MC jestivu foliju metodom livenja i primenio je na očuvanje olekranona, koji može produžiti usta olekranona. The shelf life of peach is 4.5 days [101]. Esmaeili et al. Pripremio je MC jestiv film livenjem i primijenili ga na premaz biljnih mikrokapsula esencijalnih ulja postrojenja. Rezultati su pokazali da MC film ima dobar efekt blokiranja ulja i može se primijeniti na ambalažu hrane kako bi se spriječilo pokvarenje masnih kiselina [102]. Tian et al. modificirane MC jestive folije sa stearinskom kiselinom i nezasićenim masnim kiselinama, koje bi mogle poboljšati svojstva blokiranja vode MC jestivih filmova [103]. Lai Fengying et al. proučavao je utjecaj tipa otapala na proces formiranja filma MC jestive folije i svojstva barijere i mehanička svojstva jestivog filma [104].

CMC membrane imaju dobru barijeru za O2, CO2 i ulja i široko se koriste u polju hrane i lijekova [99]. Bifani i dr. Pripremljene CMC membrane i proučavao je efekt ekstrakata lista na svojstva vode i svojstva gasnih barijera membrane. Rezultati su pokazali da bi dodavanje ekstrakata lista mogao značajno poboljšati svojstva za vlagu i kisik membrane, ali ne i za CO2. Svojstva barijere povezana su sa koncentracijom ekstrakta [105]. De Moura i dr. prepared chitosan nanoparticles reinforced CMC films, and studied the thermal stability, mechanical properties and water solubility of the composite films. Rezultati pokazuju da Chitosan nanočesticle mogu efikasno poboljšati mehanička svojstva i toplinska stabilnost CMC filmova. Seks [98]. Ghanbarzadeh i dr. Pripremljeni CMC jestivi filmovi i proučavali su efekte glicerola i oleinske kiseline na fizikalnohemijska svojstva CMC filmova. Rezultati su pokazali da su se barijerska svojstva filmova značajno poboljšala, ali mehanička svojstva i transparentnost su smanjeni [99]. Cheng et al. Pripremio sam karboksimetil celulozni kompozitni kompozitni kompozitni kompozitni kompozitni kompozitni kompozitni kompozitni kompozitni kompozitni film i proučavao je efekt palmi na fizikohemijskim svojstvima kompozitnog filma. Rezultati su pokazali da manja lipidna mikrosfera mogu značajno povećati kompozitni film. The surface hydrophobicity and the curvature of the water molecule permeation channel can improve the moisture barrier performance of the membrane [106].

HPMC ima dobra svojstva stvaranja filma, a njegov film je fleksibilan, proziran, bez boje i mirisa, te ima dobra svojstva barijere za ulje, ali njegove mehaničke osobine i svojstva blokiranja vode treba poboljšati. Studija Zuniga et al. pokazao da početna mikrostrukcija i stabilnost HPMC rješenja za formiranje filma može značajno utjecati na površinu i unutrašnju strukturu filma, a način na koji kapljice ulja ulaze tokom formiranja filmske strukture mogu značajno utjecati na aktivnost prenošenja i površinsku aktivnost film. Dodatak agenta može poboljšati stabilnost rješenja za formiranje filmova, što zauzvrat utječe na površinsku strukturu i optička svojstva filma, ali mehanička svojstva i propusnost zraka ne smanjuju [107]. Klangmuang et al. koristio je organski modificiranu glinu i pčelinji vosak za poboljšanje i modificiranje HPMC jestivog filma kako bi se poboljšala mehanička svojstva i svojstva barijere HPMC filma. Studija je pokazala da su nakon modifikacije pčelinjeg voska i gline, mehanička svojstva HPMC jestive folije bila usporediva s onima jestive folije. Poboljšane su performanse komponenti vlage [108]. Dogan i dr. pripremio je HPMC jestivu foliju i koristio mikrokristalnu celulozu za poboljšanje i modifikaciju HPMC filma i proučavao vodopropusnost i mehanička svojstva filma. Rezultati su pokazali da se svojstva barijere vlage modificiranog filma nisu značajno promijenila. , ali su njegova mehanička svojstva značajno poboljšana [109]. Choi et al. dodali listove origana i eterično ulje bergamota u HPMC matricu za pripremu jestivog kompozitnog filma i nanijeli ga na premaz za konzerviranje svježih šljiva. Studija je pokazala da jestivi kompozitni film može učinkovito inhibirati disanje šljiva, smanjujući proizvodnju etilena, smanjujući stopu gubitka kilograma i poboljšanje kvaliteta šljiva [110]. Esteghlal et al. Pomiješali su HPMC sa želatinom da pripremi jestive kompozitne filmove i proučavali jestive kompozitne filmove. Fizičko-kemijska svojstva, mehanička svojstva i kompatibilnost HPMC želatina pokazali su da se vlačna svojstva HPMC želatinskih kompozitnih filmova nisu značajno promijenila, koji bi se mogli koristiti u pripremi medicinskih kapsula [111]. Villacres et al. Proučavao je mehanička svojstva, svojstva za gas barijere i antibakterijska svojstva HPMC-Cassava Storch jestivih kompozitnih filmova. Rezultati su pokazali da su kompozitni filmovi imali dobru svojstva za barijer kisika i antibakterijske efekte [112]. Byun et al. pripremio šelak-HPMC kompozitne membrane, te proučavao djelovanje vrsta emulgatora i koncentracije šelaka na kompozitne membrane. Emulgator je smanjio svojstva blokiranja vode kompozitne membrane, ali njegova mehanička svojstva nisu se značajno smanjila; dodatak šelaka uvelike je poboljšao termičku stabilnost HPMC membrane, a njegov učinak se povećao s povećanjem koncentracije šelaka [113].

Storch je prirodni polimer za pripremu jestivih filmova. Ima prednosti širokog izvora, niske cijene, biokompatibilnosti i nutritivne vrijednosti, te se široko koristi u prehrambenoj i farmaceutskoj industriji [114-117]. Nedavno su se jedna za drugom pojavila istraživanja jestivih filmova od čistog škroba i jestivih kompozitnih filmova na bazi škroba za skladištenje i konzerviranje hrane [118]. Visoki amilozni škrob i njen hidroksipropilirani modificirani škrob glavni su materijali za pripremu iskih jestivih filmova [119]. Retrogradacija škroba je glavni razlog za njegovu sposobnost formiranja filma. Što je veći sadržaj amiloze, to je čvršća međumolekularna veza, lakše je proizvesti retrogradaciju, a to je bolje svojstvo stvaranja filma i konačna vlačna čvrstoća filma. veći. Amiloza može napraviti filmove rastvorljive u vodi sa niskom propusnošću kiseonika, a svojstva barijere filmova sa visokim sadržajem amiloze neće se smanjiti pod visokim temperaturama, što može efikasno zaštititi upakovanu hranu [120].

Škrobni jestivi film, bez boje i mirisa, ima dobru prozirnost, topljivost u vodi i svojstva barijere za plin, ali pokazuje relativno jaku hidrofilnost i slaba svojstva barijere vlage, pa se uglavnom koristi u ambalaži za zaštitu od kisika i ulja [121-123]. Pored toga, membrane na bazi škroba sklone su starenjem i retrogradnji, a njihova mehanička svojstva su relativno loša [124]. Kako bi se prevladali navedeni nedostaci, škrob se može modificirati fizičkim, kemijskim, enzimskim, genetskim i aditivnim metodama kako bi se poboljšala svojstva jestivih filmova na bazi škroba [114].

Zhang Zhengmao i dr. Rabljeni ultra-fini škrobni jestivi film za kaput jagode i ustanovi da može učinkovito smanjiti gubitak vode, odgoditi smanjenje rastvorljivih sadržaja šećera i efikasno produžiti period skladištenja jagoda [125]. Garcia et al. modified starch with different chain ratios to obtain modified starch film-forming liquid, which was used for fresh strawberry coating film preservation. Stopa brzine i propadanja bili su bolji od onih neusklađene grupe [126]. Ghanbarzadeh i dr. Modifikovani škrob od limunske kiseline unakrsne veze i dobiveni hemijski unakrsni modificirani škrobni film. Studije su pokazale da su nakon modifikacije unakrsnog povezivanja poboljšana svojstva barijere vlage i mehanička svojstva škrobnih filmova [127]. Gao Qunyu i sur. Proveo je enzimsku hidrolizu tretman škroba i dobiveni škrobni jestivi film, a povećala se njena mehanička svojstva, poput zatezne čvrstoće, izduženja i sklopivih otpora, a performanse barijera vlage povećali su se rastom vremena za akciju enzima. značajno poboljšano [128]. Parra et al. Dodao je agent za povezivanje sa tapioca škrobom za pripremu jestivog filma s dobrim mehaničkim svojstvima i brzinom prijenosa niske vode [129]. Fonseca i sur. Rabljeni natrijum-hipohlorit za oksidiranje škroba krumpira i pripremio jestiv film oksidiranog škroba. Studija je pokazala da su njezina brzina prijenosa vode i topljivost vode značajno smanjena, što se može primijeniti na ambalažu hrane visoko vodene aktivnosti [130].

Kombinacija škroba s drugim jestivim polimerima i plastifikatorima je važna metoda za poboljšanje svojstava jestivih filmova na bazi škroba. Trenutno, najčešće korišteni kompleksni polimeri su uglavnom hidrofilni koloidi, kao što su pektin, celuloza, polisaharid morskih algi, hitozan, karagenan i ksantan guma [131].

Maria Rodriguez et al. koristio krumpirov škrob i plastifikatore ili tenzide kao glavne materijale za pripremu jestivih filmova na bazi škroba, pokazujući da plastifikatori mogu povećati fleksibilnost filma, a surfaktanti mogu smanjiti rastezljivost filma [132]. Santana et al. koristio nanovlakna za poboljšanje i modificiranje jestivih filmova od škroba manioke i dobio jestive kompozitne filmove na bazi škroba s poboljšanim mehaničkim svojstvima, svojstvima barijere i termičkom stabilnošću [133]. Azevedo et al. složeni protein surutke sa termoplastičnim škrobom za pripremu uniformnog filmskog materijala, što ukazuje da protein surutke i termoplastični škrob imaju jaku međufaznu adheziju, a protein sirutke može značajno poboljšati dostupnost škroba. Blokiranje vode i mehanička svojstva jestivih filmova [134]. Edhirej et al. pripremio jestivu foliju na bazi škroba tapioke i proučavao uticaj plastifikatora na fizičku i hemijsku strukturu, mehanička svojstva i termička svojstva filma. Rezultati pokazuju da vrsta i koncentracija plastifikatora mogu značajno utjecati na film skroba tapioke. U usporedbi s drugim plastifikatorima kao što su urea i trietilen glikol, pektin ima najbolji učinak plastificiranja, a pektinski plastificirani škrob ima dobru svojstva blokiranja vode [135]. Saberi et al. koristio škrob od graška, guar gumu i glicerin za pripremu jestivih kompozitnih filmova. Rezultati su pokazali da škrob graška igra glavnu ulogu u debljini filma, gustoći, koheziji, vodopropusnosti i vlačnoj čvrstoći. Guar guma može utjecati na vlačnu čvrstoću i modul elastičnosti membrane, a glicerol može poboljšati fleksibilnost membrane [136]. Ji et al. spojio hitozan i kukuruzni škrob i dodao nanočestice kalcijum karbonata za pripremu antibakterijskog filma na bazi škroba. Studija je pokazala da se između škroba i hitozana formiraju intermolekularne vodikove veze, te da su mehanička svojstva filma poboljšana i antibakterijska svojstva [137]. Meira et al. poboljšani i modificirani jestivi antibakterijski film od kukuruznog škroba s nanočesticama kaolina, te su poboljšane mehaničke i termičke osobine kompozitnog filma, a antibakterijski učinak nije utjecao [138]. Ortega-Toro i dr. added HPMC to starch and added citric acid to prepare edible film. Studija je pokazala da dodatak HPMC i limunske kiseline može učinkovito inhibirati starenje škroba i smanjiti vodopropusnost jestivog filma, ali svojstva barijere kisika opadaju [139].

1.2 Polimerni hidrogelovi

Hydrogels su klasa hidrofilnih polimera sa trodimenzionalnom mrežnom strukturom koja su nerastvorljiva u vodi, ali može se nabubri vode. Makroskopski, hidrogel ima određen oblik, ne može teći i čvrsta je supstanca. Mikroskopski, molekule rastvorljive u vodi mogu se distribuirati u različitim oblicima i veličinama u hidrogelu i difundovati različitim brzinama difuzije, tako da hidrogel pokazuje svojstva rastvora. The internal structure of hydrogels has limited strength and is easily destroyed. U stanju je između čvrstog i tečnosti. Ima sličnu elastičnost kao čvrsta, i jasno se razlikuje od prave čvrste materije.

1.2.1 Pregled polimernih hidrogelova

1.2.1.1 Klasifikacija polimernih hidrogela

Polimerni hidrogel je trodimenzionalna mrežasta struktura formirana fizičkim ili hemijskim umrežavanjem između molekula polimera [143-146]. On apsorbira veliku količinu vode u vodi da bi se nabubrio, a u isto vrijeme može zadržati svoju trodimenzionalnu strukturu i biti nerastvorljiv u vodi. vode.

Postoji mnogo načina za klasificiranje hidrogela. Na osnovu razlike u nekretninama u unakrsnom povezivanju mogu se podijeliti u fizičke gelove i hemijske gelove. Fizički gelovi se formiraju relativno slabim vodoničnim vezama, ionskim vezama, hidrofobnim interakcijama, van der Waalsovim silama i fizičkim preplitanjem između polimernih molekularnih lanaca i drugih fizičkih sila, a mogu se pretvoriti u otopine u različitim vanjskim okruženjima. Zove se reverzibilni gel; Hemijski gel obično je stalna trodimenzionalna mrežna struktura formirana unakrsnim vezama za hemijske veze kao što su kovalentne obveznice u prisustvu topline, svjetla, inicijatora itd. Nakon što se gel formira, nepovratno i trajno, poznato i kao Za pravi kondenzat [147-149]. Fizički gelovi uglavnom ne zahtijevaju hemijsku modifikaciju i imaju nisku toksičnost, ali njihova mehanička svojstva su relativno loša i teško je izdržati veliki vanjski stres; Hemijski gelovi uglavnom imaju bolju stabilnost i mehanička svojstva.

Na osnovu različitih izvora, hidrogelovi se mogu podijeliti na sintetičke polimerne hidrogelove i prirodne polimerne hidrogelove. Sintetički polimerni hidrogelovi su hidrogelovi nastali hemijskom polimerizacijom sintetičkih polimera, uglavnom uključujući poliakrilnu kiselinu, polivinil acetat, poliakrilamid, polietilen oksid, itd.; prirodni polimerni hidrogelovi su Polimerni hidrogelovi nastaju umrežavanjem prirodnih polimera kao što su polisaharidi i proteini u prirodi, uključujući celulozu, alginat, škrob, agarozu, hijaluronsku kiselinu, želatin i kolagen [6, 7, 150], 151. Prirodni polimerni hidrogelovi obično imaju karakteristike širokog izvora, niske cijene i niske toksičnosti, a sintetički polimerni hidrogelovi su općenito laki za obradu i imaju velike prinose.

Based on different responses to the external environment, hydrogels can also be divided into traditional hydrogels and smart hydrogels. Traditional hydrogels are relatively insensitive to changes in the external environment; pametni hidrogelovi mogu osjetiti male promjene u vanjskom okruženju i proizvesti odgovarajuće promjene u fizičkoj strukturi i hemijskim svojstvima [152-156]. For temperature-sensitive hydrogels, the volume changes with the temperature of the environment. Obično takvi polimerni hidrogelovi sadrže hidrofilne grupe kao što su hidroksil, eter i amid ili hidrofobne grupe kao što su metil, etil i propil. Temperatura spoljašnjeg okruženja može uticati na hidrofilnu ili hidrofobnu interakciju između molekula gela, vodoničnu vezu i interakciju između molekula vode i polimernih lanaca, čime utiče na ravnotežu sistema gela. Za hidrogelove osetljive na pH, sistem obično sadrži grupe koje modifikuju kiselinu i baze kao što su karboksilne grupe, grupe sulfonske kiseline ili amino grupe. U promjenjivom pH okruženju, ove grupe mogu apsorbirati ili oslobađati protone, mijenjajući vodikovu vezu u gelu i razliku između unutrašnjih i vanjskih koncentracija jona, što rezultira promjenom volumena gela. Za električno polje, magnetno polje i hidrogelove osjetljive na svjetlost, oni sadrže funkcionalne grupe kao što su polielektroliti, metalni oksidi i fotoosjetljive grupe. Pod različitim spoljašnjim stimulansima, temperatura sistema ili stepen jonizacije se menja, a zatim se menja zapremina gela po principu sličnom temperaturnom ili pH osetljivom hidrogelu.

Na osnovu različitog ponašanja gela, hidrogelovi se mogu podijeliti na hladno-inducirane gelove i gelove inducirane toplinom [157]. Hladni gel, skraćeno poznat kao hladni gel, je makromolekula koja postoji u obliku nasumičnih zavojnica na visokoj temperaturi. Tokom procesa hlađenja, djelovanjem međumolekularnih vodikovih veza, postepeno se formiraju spiralni fragmenti, čime se proces završava iz otopine. Prijelaz u gel [158]; termo-inducirani gel, koji se naziva termalni gel, je makromolekula u stanju rastvora na niskoj temperaturi. Tokom procesa zagrijavanja, hidrofobnom interakcijom, itd., formira se trodimenzionalna mrežna struktura, čime se završava gelirajući prijelaz [159], 160.

Hidrogelovi se također mogu podijeliti na homopolimerne hidrogelove, kopolimerizirane hidrogelove i interpenetrirajuće mrežne hidrogelove na osnovu različitih mrežnih svojstava, mikroskopske hidrogelove i makroskopske hidrogelove zasnovane na različitim veličinama gela i biorazgradivim svojstvima. Različito se dijele na razgradive hidrogelove i nerazgradive hidrogelove.

1.2.1.2 Primjena prirodnih polimernih hidrogelova

Prirodni polimerni hidrogelovi imaju karakteristike dobre biokompatibilnosti, visoke fleksibilnosti, bogatih izvora, osjetljivosti na okoliš, visokog zadržavanja vode i niske toksičnosti, te se široko koriste u biomedicini, preradi hrane, zaštiti okoliša, poljoprivredi i šumarskoj proizvodnji i široko su rasprostranjeni. koristi se u industriji i drugim oblastima [142, 161-165].

Primjena prirodnih polimernih hidrogela u biomedicinskim poljima povezanim sa poljima. Prirodni polimerni hidrogelovi imaju dobru biokompatibilnost, biorazgradivost i nemaju toksične nuspojave, tako da se mogu koristiti kao zavoji za rane i u direktnom kontaktu s ljudskim tkivima, što može efikasno smanjiti invaziju mikroorganizama in vitro, spriječiti gubitak tjelesnih tekućina i omogućiti kisik proći kroz. Pospješuje zacjeljivanje rana; mogu se koristiti za pripremu kontaktnih sočiva, uz prednosti udobnog nošenja, dobre propusnosti kisika i pomoćnog liječenja očnih bolesti [166, 167]. Prirodni polimeri slični su strukturi živih tkiva i mogu sudjelovati u normalnom metabolizmu ljudskog tijela, tako da se takvi hidrogeli mogu koristiti kao tkivni inženjering materijali za skele, rezanje tkiva, itd. shaped and injection-moulded scaffolds. Unaprijed oblikovani stenti koriste posebnu trodimenzionalnu mrežnu strukturu gela omogućava da igra određenu podršku ulogu u biološkim tkivima, istovremeno pružajući specifičan i dovoljan prostor rasta za ćelije, a može izazvati i rast ćelija, diferencijaciju i degradaciju i absorption by the human body [168]. Stenti za ubrizgavanje koriste fazni prijelazno ponašanje hidrogela da bi brzo formirali gelove nakon ubrizgavanja u stanje tekućeg rješenja, što može minimizirati bol pacijenata [169]. Neki prirodni polimerni hidrogelovi su ekološki osjetljivi, pa se naširoko koriste kao materijali za oslobađanje kontroliranim lijekovima, tako da se lijekovi inkapsulirani u njima mogu otpustiti u potrebne dijelove ljudskog tijela na vremenski i kvantitativan način, smanjujući toksičnost i bočnu Uticaj lijekova na ljudsko tijelo [170].

Primjena prirodnih polimernih hidrogela u poljima vezanim za hranu. Prirodni polimerni hidrogelovi su važan dio tri obroka dnevno, kao što su neki deserti, bomboni, zamjene za meso, jogurt i sladoled. Često se koristi kao dodatak hrane u prehrambenim robama, što može poboljšati njezina fizička svojstva i dati glatki ukus. Na primjer, koristi se kao zgušnjivač u supama i umacima, kao emulgator u sokovima i kao sredstvo za suspenziju. U mliječnim pićima, kao želir u pudinzima i aspicima, kao sredstvo za bistrenje i stabilizator pjene u pivu, kao inhibitor sinereze u siru, kao vezivo u kobasicama, kao inhibitori retrogradacije škroba Inhibitori se koriste u kruhu i maslacu [171-174 ]. Iz Priručnika o prehrambenim aditivima može se vidjeti da je veliki broj prirodnih polimernih hidrogelova odobren kao aditivi za hranu za preradu hrane [175]. Prirodni polimerni hidrogeli koriste se kao prehrambeni utvrđeni u razvoju zdravstvenih proizvoda i funkcionalne hrane, poput prehrambenih vlakana, koje se koriste u proizvodima za mršavljenje i proizvode protiv konstipatora [176, 177]; kao prebiotici, koriste se u proizvodima za zdravstvenu njegu debelog crijeva i proizvodima za prevenciju raka debelog crijeva [178]; Prirodni polimerni hidrogeli mogu se izraditi u jestivim ili razgradljivim premazima ili filmovima, koji se mogu koristiti u polju ambalažnog materijala za pakiranje hrane, poput voća i povrća, prevlačenjem na voće i povrće na površini može produžiti rok trajanja voća i povrća i držite voće i povrće svježe i nježno; Može se koristiti i kao ambalažni materijali za praktičnu hranu kao što su kobasice i podmirivanje kako bi se olakšalo čišćenje [179, 180].

Primjena prirodnih polimernih hidrogelova u drugim oblastima. Što se tiče dnevnih potrepština, može se dodati u kremastu njegu kože ili kozmetičke preparate, što ne samo da može spriječiti isušivanje proizvoda u skladištenju, već i trajno hidratizirati i hidratizirati kožu; može se koristiti za oblikovanje, hidrataciju i sporo otpuštanje mirisa u kozmetičkoj šminki; Može se koristiti u svakodnevnim potrepštinama kao što su papirni ubrusi i pelene [181]. U poljoprivredi se može koristiti za otpornost na sušu i zaštitu sadnica i smanjenje intenziteta rada; kao sredstvo za oblaganje sjemena biljaka, može značajno povećati brzinu klijanja sjemena; kada se koristi u presađivanju sadnica, može povećati stopu preživljavanja sadnica; pesticida, poboljšavaju korištenje i smanjuju zagađenje [182, 183]. Što se tiče okoliša, koristi se kao flokulant i adsorbent za tretman otpadnih voda koji često sadrži ione teških metala, aromatične spojeve i boje za zaštitu vodnih resursa i poboljšanje okoliša [184]. U industriji se koristi kao sredstvo za dehidrataciju, mazivo za bušenje, materijal za omotavanje kablova, materijal za brtvljenje i sredstvo za skladištenje u hlađenju, itd. [185].

1.2.2 Termogel hidroksipropil metilceluloze

Celuloza je prirodno makromolekularno jedinjenje koje je najranije proučavano, ima najbliži odnos s ljudima i najzastupljenije je u prirodi. Široko je prisutan u višim biljkama, algama i mikroorganizmima [186, 187]. Celuloza je postepeno privukla široku pažnju zbog svog širokog izvora, niske cijene, obnovljive, biorazgradive, bezbedne, netoksične i dobre biokompatibilnosti [188].

1.2.2.1 celuloza i njeni eter derivati

Celuloza je linearni dugolančani polimer formiran povezivanjem strukturnih jedinica D-anhidroglukoze preko β-1,4 glikozidnih veza [189-191]. Nerastvorljivo. Osim jedne krajnje grupe na svakom kraju molekularnog lanca, postoje tri polarne hidroksilne grupe u svakoj jedinici glukoze, koje mogu formirati veliki broj intramolekularnih i intermolekularnih vodoničnih veza pod određenim uslovima; a celuloza je policiklična struktura, a molekularni lanac je polukrut. Lanac, visoke kristalnosti i vrlo pravilne strukture, pa ima karakteristike visokog stepena polimerizacije, dobre molekularne orijentacije i hemijske stabilnosti [83, 187]. Budući da celulozni lanac sadrži veliki broj hidroksilnih grupa, može se kemijski modificirati različitim metodama kao što su esterifikacija, oksidacija i eterifikacija kako bi se dobili derivati ​​celuloze sa odličnim svojstvima primjene [192, 193].

Derivati ​​celuloze jedan su od najranijih istraživanih i proizvedenih proizvoda u oblasti polimernog hemije. Oni su polimerni fini hemijski materijali sa širokim rasponom upotrebe, koji su hemijski modificirani iz prirodne polimerne celuloze. Među njima se široko koriste celulozni eteri. To je jedna od najvažnijih hemijskih sirovina u industrijskim primjenama [194].

Postoje mnoge varijante etera celuloze, od kojih svi općenito imaju svoja jedinstvena i izvrsna svojstva, te se široko koriste u mnogim poljima kao što su hrana i medicina [195]. MC je najjednostavnija vrsta celuloznog etera sa metil grupom. Sa povećanjem stepena supstitucije, može se rastvoriti u razblaženom alkalnom rastvoru, vodi, alkoholu i aromatičnom ugljovodoničnom rastvaraču, pokazujući jedinstvena svojstva termičkog gela. [196]. CMC je anjonski eter celuloze dobijen od prirodne celuloze alkalizacijom i acidifikacijom.

To je najrasprostranjeniji i najkorišteniji eter celuloze, koji je rastvorljiv u vodi [197]. HPC, eter hidroksialkil celuloze dobijen alkalizacijom i eterifikovanjem celuloze, ima dobru termoplastičnost i takođe pokazuje svojstva termičkog gela, a na njegovu temperaturu gela značajno utiče stepen hidroksipropilne supstitucije [198]. HPMC, važan miješani etar, također ima svojstva termičkog gela, a njegova svojstva gela su povezana sa dva supstituenta i njihovim omjerima [199].

1.2.2.2 Struktura hidroksipropil metilceluloze

Hidroksipropil metil celuloza (HPMC), molekularna struktura prikazana na slici 1-3, je tipičan nejonski eter celuloze rastvorljiv u vodi. Reakcija eterifikacije metil hlorida i propilen oksida se izvodi da bi se dobio [200,201], a jednačina hemijske reakcije je prikazana na slici 1-4.

Postoje hidroksi propoksi (- [Och2CH (CH3)] n oh), metoksi (-och3) i nereagovane hidroksilne grupe na strukturnoj jedinici HPMC-a, a njezina performansa je odraz zajedničkog djelovanja različitih grupa. [202]. Odnos između dva supstituenta određuje se omjerom masovnog broja dvaju eteričnih agenata, koncentracije i masi natrijum hidroksida, te masovnom omjerom agenata za eteriranje po jedinici mase celuloze [203]. Hydroxy propoxy je aktivna grupa koja može biti dodatna alkilirana i hidroksinalna alkilarana; Ova grupa je hidrofilna grupa sa dugogranim lancem, koji igra određenu ulogu u plastificiranju u lancu. Metoksi je krajnja grupa koja dovodi do inaktivacije ove reakcijske stranice nakon reakcije; Ova grupa je hidrofobna grupa i ima relativno kratku strukturu [204, 205]. Nereagirane i novouvedene hidroksilne grupe mogu i dalje biti supstituirane, što rezultira prilično složenom konačnom kemijskom strukturom, a svojstva HPMC variraju unutar određenog raspona. Za HPMC, mala količina zamjene može izvršiti svoja fizikalna svojstva sasvim različita [206], na primjer, fizikalnohemijska svojstva visokog metoksi i niskog hidroksipropil HPMC-a u blizini su MC; The performance of HPMC is close to that of HPC.

1.2.2.3 Svojstva hidroksipropil metilceluloze

(1) Termogelabilnost HPMC

Lanac HPMC ima jedinstvene karakteristike hidratacije-dehidracije zbog uvođenja hidrofobnih-metil i hidrofilnih hidroksipropila. Postupno se podvrgava konverziji geliranja kada se zagrije, a nakon hlađenja se vraća u stanje otopine. To jest, ima termički indukovana svojstva gela, a fenomen geliranja je reverzibilan, ali ne i identičan proces.

Što se tiče mehanizma geliranja HPMC-a, široko je prihvaćeno da su na nižim temperaturama (ispod temperature geliranja), HPMC u otopini i molekuli polarne vode povezani vodikovim vezama kako bi formirali takozvanu supramolekularnu strukturu nalik „ptičjem kavezu“. Postoje neke jednostavne zaplete između molekularnih lanaca hidratiziranog HPMC-a, osim toga, postoji nekoliko drugih interakcija. Kada se temperatura poveća, HPMC prvo apsorbira energiju da razbije intermolekularne vodikove veze između molekula vode i HPMC molekula, uništavajući molekularnu strukturu nalik kavezu, postepeno gubeći vezanu vodu u molekularnom lancu i izlažući hidroksipropilne i metoksi grupe. Kako temperatura nastavlja da raste (da bi se dostigla temperatura gela), HPMC molekuli postepeno formiraju trodimenzionalnu mrežnu strukturu kroz hidrofobnu asocijaciju, HPMC gelovi se na kraju formiraju [160, 207, 208].

Dodavanje neorganskih soli ima neki učinak na temperaturu gela HPMC-a, neki smanjuju temperaturu gela zbog spaljivanja pojave, a drugi povećavaju temperaturu gela zbog fenomena otopine soli [209]. Uz dodavanje soli poput NACL-a, pojavljuje se fenomen slanje i temperatura gela HPMC smanjuje [210, 211]. Nakon što se soli dodaju u HPMC, vodeni molekuli su skloniji kombinaciji sa slanim jonima, tako da se hidrogena između molekula i HPMC-a uništava, konzumira vodostaj oko molekula HPMC-a, a molekule HPMC-a mogu se brzo pustiti za brzo Hidrofobičnost. Udruženje, temperatura gela formacije postepeno opada. Naprotiv, kada se dodaju soli poput Nascn-a, pojavljuje se pojava raspuštanja soli, a temperatura gela HPMC-a povećava [212]. Redoslijed smanjenja efekta aniona na temperaturi gela je: SO22-> S2O32-> H2PO4-> F-> CL-> br-> NO3-> I-> CLO4-> Scn-, redoslijed kationa na Povećanje temperature gela je: li +> na +> k +> mg2 +> ca2 +> ba2 + [213].

Kada se dodaju neki organski mali molekuli kao što su monohidrični alkoholi koji sadrže hidroksilne grupe, temperatura gela se povećava sa povećanjem dodane količine, pokazuje maksimalnu vrijednost i zatim se smanjuje dok ne dođe do razdvajanja faza [214, 215]. To je uglavnom zbog njegove male molekularne težine, koja je uporediva s onom molekula vode po redu veličine, i može postići mješljivost na molekularnom nivou nakon miješanja.

(2) Rastvorljivost HPMC

HPMC ima svojstva netopiva u toploj i hladnoj vodi slična MC, ali se može podijeliti na tip hladne disperzije i tip toplu disperziju prema različitoj topljivosti u vodi [203]. Hladno dispergovani HPMC može se brzo dispergovati u vodi u hladnoj vodi, a njegov viskozitet se povećava nakon određenog vremenskog perioda, i istinski je otopljen u vodi; heat-dispersed HPMC, on the contrary, shows agglomeration when adding water at a lower temperature, but it is more difficult to add. U vodi visoke temperature, HPMC se može brzo raspršiti, a viskoznost se povećava nakon što se temperatura smanji, postajući pravi HPMC vodeni rastvor. Rastvorljivost HPMC u vodi je povezana sa sadržajem metoksi grupa, koje su nerastvorljive u vrućoj vodi iznad 85 °C, 65 °C i 60 °C od visoke do niske. Općenito govoreći, HPMC je nerastvorljiv u organskim rastvaračima kao što su aceton i hloroform, ali je rastvorljiv u vodenom rastvoru etanola i mešanim organskim rastvorima.

Nejonska priroda HPMC-a čini ga nesposobnim da se ionizira u vodi, tako da neće reagirati s ionima metala kako bi se istaložio. Međutim, dodavanje soli će uticati na temperaturu na kojoj se formira HPMC gel. Kada se koncentracija soli poveća, temperatura gela HPMC opada; Kad je koncentracija soli manja od flokulacije, viskoznost HPMC rješenja može se povećati, tako da se u primjeni može postići svrha zgušnjavanja dodavanjem odgovarajuće količine soli [210, 216].

(4) Otpor kiseline i alkalije HPMC-a

Generalno, HPMC ima jaku kiselo-baznu stabilnost i na njega ne utiče pH pri pH 2-12. HPMC pokazuje otpornost na određeni stepen razrijeđene kiseline, ali pokazuje tendenciju smanjenja viskoziteta za koncentriranu kiselinu; alkalis have little effect on it, but can slightly increase and then slowly decrease the solution viscosity [217, 218].

(5) Faktor utjecaja HPMC viskoziteta

HPMC je pseudoplastičan, njegov rastvor je stabilan na sobnoj temperaturi, a na njegov viskozitet utiču molekularna težina, koncentracija i temperatura. Pri istoj koncentraciji, što je veća HPMC molekularna težina, veći je i viskozitet; Za isti proizvod molekularne težine, veća je koncentracija HPMC-a, veća viskoznost; viskoznost HPMC proizvoda opada sa porastom temperature i dostiže temperaturu formiranja gela, uz naglo povećanje viskoziteta usled geliranja [9, 219, 220].

(6) Ostala svojstva HPMC

HPMC ima jaku otpornost na enzime, a njen otpor enzimima se povećava sa stupnjem zamjene. Stoga proizvod ima stabilniji kvalitet tokom skladištenja od ostalih šećerskih proizvoda [189, 212]. HPMC ima određena emulgirajuća svojstva. Hidrofobne metoksi grupe mogu se adsorbirati na površini faze ulja u emulziji da bi se formirao debeli adsorpcijski sloj koji može djelovati kao zaštitni sloj; hidroksilne grupe rastvorljive u vodi mogu se kombinovati sa vodom da bi se poboljšala kontinuirana faza. Viskoznost, inhibira koalescenciju dispergirane faze, smanjuje površinsku napetost i stabilizira emulziju [221]. HPMC se može pomiješati sa vodom topljivim polimerima kao što su gelatin, metilcelluloza, skakavo desni, Carrageenan i gumima arapski jezik za formiranje jednoličnog i prozirnog rješenja, a mogu se miješati sa plastičnim i polietilenskim glikolom. [200, 201, 214].

1.2.2.4 Problemi koji postoje u primjeni hidroksipropil metilceluloze

Prvo, visoka cijena ograničava široku primjenu HPMC-a. Iako HPMC film ima dobru transparentnost, mast barijerska svojstva i mehanička svojstva. Međutim, njegova visoka cijena (oko 100.000 / tona) ograničava široku primjenu, čak i u farmaceutskim primjenama veće vrijednosti poput kapsula. Razlog zašto je HPMC tako skup, prvo je zbog toga što je celuloza sirovine koja se koristi za pripremu HPMC-a relativno skupa. Pored toga, dvije supstituentne grupe, hidroksipropil grupu i metoksi skupine u cijepljenu su na HPMC-u u isto vrijeme, što njegov proces pripreme čini vrlo teškim. Kompleks, tako da su HPMC proizvodi skuplji.

Drugo, niska svojstva viskoznosti i niske čvrstoće gela HPMC-a na niskim temperaturama smanjuju njegovu sposobnost obrade u različitim primjenama. HPMC je termalni gel, koji postoji u stanju otopine s vrlo niskim viskozitetom na niskoj temperaturi, a može formirati viskozni čvrsti gel nalik na visokoj temperaturi, tako da se procesi obrade kao što su premazivanje, prskanje i potapanje moraju izvoditi na visokoj temperaturi . Otherwise, the solution will easily flow down, resulting in the formation of non-uniform film material, which will affect the quality and performance of the product. Takav rad na visokim temperaturama povećava koeficijent težine rada, što rezultira velikom potrošnjom energije u proizvodnji i visokim troškovima proizvodnje.

1.2.3 Hladni gel hidroksipropil skroba

Starch is a natural polymer compound synthesized by photosynthesis of plants in the natural environment. Njegovi sastavni polisaharidi obično se pohranjuju u sjemenu i gomolji biljaka u obliku granula zajedno s proteinima, vlaknima, uljima, šećerima i mineralima. ili u korijenu [222]. Starch is not only the main source of energy intake for people, but also an important industrial raw material. Zbog svog širokog izvora, niske cijene, zelene, prirodne i obnovljive, široko se koristi u prehrambenoj i medicinskoj, fermentaciji, proizvodnji papira, tekstilnoj i naftnoj industriji [223].

1.2.3.1 Škrob i njegovi derivati

Škrob je prirodni visokopolimer čija je strukturna jedinica α-D-anhidroglukozna jedinica. Različite jedinice su povezane glikozidnim vezama, a njihova molekulska formula je (C6H10O5) n. Dio molekulskog lanca u škrobnim granulama povezan je α-1,4 glikozidnim vezama, što je linearna amiloza; Drugi dio molekularnog lanca povezan je sa α-1,6 glikozidijskim vezama na ovoj osnovi, koji se razgranat amilopektina [224]. U škrobnim granulama postoje kristalne regije u kojima se molekule raspoređuju u urednom rasporedu i amorfnim regijama u kojima su molekuli raspoređeni neuredni. sastavni deo. Ne postoji jasna granica između kristalne regije i amorfne regije, a molekuli amilopektina mogu proći kroz više kristalnih regija i amorfnih regija. Na osnovu prirodne prirode sinteze škroba, struktura polisaharida u škrobu varira u zavisnosti od biljnih vrsta i izvora [225].

Iako je škrob postao jedna od važnih sirovina za industrijsku proizvodnju zbog svog širokog izvora i obnovljivih svojstava, prirodni škrob općenito ima nedostatke kao što su slaba topljivost u vodi i svojstva stvaranja filma, niske sposobnosti emulgiranja i želiranja te nedovoljna stabilnost. Kako bi se proširio opseg primjene, škrob se obično fizikalno-kemijski modificira kako bi se prilagodio različitim zahtjevima primjene [38, 114]. Postoje tri slobodne hidroksilne grupe na svakoj strukturnoj jedinici glukoze u molekulima škroba. Ove hidroksilne grupe su visoko aktivne i daju skrob sa svojstvima sličnim poliolima, što daje mogućnost za reakciju denaturacije škroba.

Nakon modifikacije, neka svojstva prirodnog škroba su u velikoj mjeri poboljšana, prevazilazeći nedostatke upotrebe prirodnog škroba, tako da modificirani škrob igra ključnu ulogu u trenutnoj industriji [226]. Oksidirani škrob jedan je od najčešće korištenih modificiranih škroba s relativno zrelim tehnologijom. U poređenju sa prirodnim škrobom, oksidirani škrob je lakše želatinizirati. Prednosti visokog adhezije. Esterifikovani skrob je derivat skroba koji nastaje esterifikacijom hidroksilnih grupa u molekulima skroba. Veoma nizak stepen supstitucije može značajno promeniti svojstva prirodnog skroba. Prozirnost i svojstva stvaranja filma škrobne paste su očigledno poboljšana. Etisterificirani škrob je reakcija eterifikacije hidroksilnih grupa u molekulama škroba za generiranje polistarh etera, a njegova retrograda je oslabljena. Pod jakim alkalnim uslovima u kojima se oksidovani skrob i esterifikovani skrob ne mogu koristiti, etarska veza takođe može ostati relativno stabilna. skloni hidrolizi. Škrob izmijenjeni kiselinom, škrob se tretira sa kiselinom za povećanje sadržaja amila, što rezultira poboljšanom retrogradom i škrobnim pastama. Relativno je proziran i formira čvrst gel nakon hlađenja [114].

Hidroksipropil skrob (HPS), čija je molekularna struktura prikazana na slikama 1-4, je nejonski skrobni etar, koji se dobija reakcijom eterifikacije propilen oksida sa skrobom u alkalnim uslovima [223, 227, 228], i Jednadžba o hemijskoj reakciji prikazana je na slici 1-6.

Tokom sinteze HPS-a, osim reakcije sa škrobom za stvaranje hidroksipropil škroba, propilen oksid također može reagirati sa generiranim hidroksipropil škrobom da bi stvorio polioksipropilne bočne lance. degree of substitution. Stepen supstitucije (DS) se odnosi na prosječan broj supstituiranih hidroksilnih grupa po glukozilnoj grupi. Većina glukozilnih grupa skroba sadrži 3 hidroksilne grupe koje se mogu zameniti, tako da je maksimalni DS 3. Molarni stepen supstitucije (MS) se odnosi na prosečnu masu supstituenata po molu glukozilne grupe [223, 229]. Uslovi procesa reakcije hidroksipropilacije, morfologija škrobnih granula i omjer amiloze i amilopektina u prirodnom škrobu utječu na veličinu MS-a.

1.2.3.3 Nekretnine hidroksipropil škroba

(1) hladna gelacija HPS-a

Za vruću HPS škrobnu pastu, posebno sistem sa visokim sadržajem amiloze, tokom procesa hlađenja, molekularni lanci amiloze u škrobnoj pasti se prepliću jedan s drugim kako bi formirali trodimenzionalnu mrežnu strukturu i pokazuju očigledno ponašanje poput čvrstog. Postaje elastomer, formira gel i može se vratiti u stanje otopine nakon ponovnog zagrijavanja, odnosno ima svojstva hladnog gela, a ovaj fenomen gela ima reverzibilna svojstva [228].

Želatinizirana amiloza se kontinuirano namotava kako bi se formirala koaksijalna jednostruka spiralna struktura. Vanjska strana ovih pojedinačnih spiralnih struktura je hidrofilna grupa, a unutrašnja je hidrofobna šupljina. Na visokoj temperaturi, HPS postoji u vodenoj otopini kao nasumične zavojnice iz kojih se neki pojedinačni spiralni segmenti protežu. Kada se temperatura snizi, vodonične veze između HPS-a i vode se prekidaju, strukturna voda se gubi, a vodonične veze između molekularnih lanaca se kontinuirano formiraju, konačno formirajući trodimenzionalnu mrežnu strukturu gela. Faza punjenja u gel mreži škroba su zaostale škrobne granule ili fragmenti nakon želatinizacije, a preplitanje nekog amilopektina također doprinosi stvaranju gela [230-232].

(2) Hidrofilnost HPS

Uvođenje hidrofilnih hidroksipropil grupa oslabi snagu vodonika između molekula škrobnih molekula, promovira kretanje molekula ili segmenata škroba i smanjuje temperaturu topljenja škrobnih mikrokristali; struktura škrobnih granula je promijenjena, a površina škrobnih granula je hrapava Kako temperatura raste, pojavljuju se pukotine ili rupe, tako da molekuli vode mogu lako ući u unutrašnjost škrobnih granula, što skrob čini lakšim za bubrenje i želatinizaciju, pa se temperatura želatinizacije skroba smanjuje. Kako se stepen supstitucije povećava, temperatura želatinizacije hidroksipropil skroba se smanjuje i konačno može nabubriti u hladnoj vodi. Nakon hidroksipropilacije, poboljšana je tečnost, stabilnost na niskim temperaturama, transparentnost, topljivost i svojstva stvaranja filma [233–235].

(3) Stabilnost HPS-a

HPS is a non-ionic starch ether with high stability. Tokom hemijskih reakcija kao što su hidroliza, oksidacija i umrežavanje, eterska veza neće biti prekinuta i supstituenti neće otpasti. Zbog toga na svojstva HPS-a relativno manje utječu elektroliti i pH, što osigurava da se može koristiti u širokom rasponu kiselinsko-baznog pH [236-238].

1.2.3.4 Primjena HPS-a u oblasti hrane i lijekova

HPS je netoksičan i bez ukusa, sa dobrim performansama varenja i relativno niskim viskozitetom hidrolizata. Prepoznat je kao siguran jestivi modifikovani skrob u zemlji i inostranstvu. Još 1950-ih, Sjedinjene Države su odobrile hidroksipropil škrob za direktnu upotrebu u hrani [223, 229, 238]. HPS je modificirani škrob koji se široko koristi u prehrambenoj industriji, uglavnom se koristi kao zgušnjivač, sredstvo za suspenziju i stabilizator.

Može se koristiti u gotovoj hrani i smrznutoj hrani kao što su pića, sladoled i džemovi; može djelomično zamijeniti skupe jestive gume kao što je želatina; od njega se mogu napraviti jestive folije i koristiti kao premazi i ambalaža za hranu [229, 236].

HPS se obično koristi u oblasti medicine kao punila, veziva za ljekovito bilje, dezintegranti za tablete, materijali za farmaceutske meke i tvrde kapsule, obloge lijekova, sredstva protiv kondenzacije za umjetna crvena krvna zrnca i zgušnjivači plazme, itd. [239] .

1.3 Kompaundiranje polimera

Polimerni materijali široko se koriste u svim aspektima života i neophodni su i važni materijali. Kontinuirani razvoj nauke i tehnologije čine zahtjeve ljudi sve više i više raznovrsnije, a općenito je teško za jednokomponentne polimerne materijale za ispunjavanje različitih zahtjeva za ljudska bića. Kombinovanje dva ili više polimera je najekonomičnija i efikasna metoda za dobivanje polimernih materijala sa niskom cijenom, izvrsnim performansama, prikladnom obradom i širokom primjenom, koji je privukao pažnju mnogih istraživača i bilo je više i više pažnje i više i više pažnje obrtaja i više i više pažnje je plaćeno i više i više pažnje .

1.3.1 Svrha i način mešanja polimera

Glavna svrha polimernog složenja: (l) da optimizira sveobuhvatna svojstva materijala. Različeni su različiti polimeri, tako da konačni spoj zadržava izvrsna svojstva jednog makromolekula, saznaje od jakih jedni drugima i nadopunjuje njegove slabosti i optimizira sveobuhvatna svojstva polimernih materijala. (2) Smanjite troškove materijala. Neki polimerni materijali imaju odlična svojstva, ali su skupe. Stoga se mogu složiti s drugim jeftinim polimerima za smanjenje troškova bez utjecaja na upotrebu. (3) Poboljšati svojstva prerade materijala. Neki materijali imaju odlična svojstva, ali su teški za obradu, a mogu se dodati prikladni drugi polimeri da bi se poboljšala njihova prerađivačka svojstva. (4) ojačati određenu imovinu materijala. Da bi se poboljšala performanse materijala u određenom aspektu, drugi polimer koristi se za modifikaciju. (5) Razviti nove funkcije materijala.

Uobičajene metode mešanja polimera: (l) Mešavina topljenja. Pod dejstvom smicanja opreme za mešanje, različiti polimeri se zagrevaju do temperature viskoznog protoka za mešanje, a zatim se hlade i granuliraju nakon mešanja. (2) Rješenje rekonstitucije. Dvije komponente miješaju se i miješaju korištenjem zajedničkog otapala ili se rastvorene različita polimerna rješenja miješaju ravnomjerno, a zatim se otapalo uklanja za dobivanje polimernog spoja. (3) Emulzija kombinira. Nakon miješanja i miješanja različitih polimernih emulzija istog tipa emulgatora dodaje se koagulant koji je polimer koji su precipitali da dobije polimerni spoj. (4) Copolymerization and compounding. Uključujući kopolimerizaciju grafta, blok kopolimerizacije i reaktivne kopolimerizacije, proces složenja prati hemijsku reakciju. (5) Interpenetrirajuća mreža [10].

1.3.2 Kombinacija prirodnih polisaharida

Prirodni polisaharidi su zajednička klasa polimernih materijala u prirodi, koja su obično hemijski modificirana i pokazuju raznovrsna odlična svojstva. Međutim, pojedinačni polisaharidni materijali često imaju određena ograničenja performansi, tako da su različiti polisaharidi često složeni kako bi se postigla svrha nadopune prednosti performansi svake komponente i širenje opsega primjene. Već 1980-ih, istraživanja o spajanju različitih prirodnih polisaharida značajno su se povećala [243]. Istraživanje prirodnog sistema složenog položaja u zemlji i inostranstvu uglavnom se fokusira na složeni sistem Curduna i ne-Curduna i složenog sistema dve vrste ne-skurde polisaharida.

1.3.2.1 Klasifikacija prirodnih polisaharidnih hidrogelova

Prirodni polisaharidi se mogu podijeliti na curdlan i noncurdlan prema njihovoj sposobnosti da formiraju gelove. Neki polisaharidi mogu sami formirati gelove, pa se nazivaju curdlan, kao što je karagenan, itd.; drugi sami nemaju svojstva želiranja i nazivaju se polisaharidi bez zgrušavanja, kao što je ksantan guma.

Hidrogelovi se mogu dobiti otapanjem prirodnog curdlana u vodenoj otopini. Na osnovu termoreverzibilnosti rezultirajućeg gela i temperaturne zavisnosti njegovog modula, može se podijeliti u sljedeća četiri različita tipa [244]:

(1) Kriogel, rastvor polisaharida može dobiti gel samo na niskoj temperaturi, kao što je karagenan.

(2) Termički inducirani gel, rastvor polisaharida može dobiti gel samo na visokoj temperaturi, kao što je glukomanan.

(3) Rastvor polisaharida ne samo da može dobiti gel na nižoj temperaturi, već može dobiti i gel na višoj temperaturi, ali predstavlja stanje otopine na srednjoj temperaturi.

(4) Otopina može dobiti gel samo na određenoj temperaturi u sredini. Različiti prirodni curdlan ima svoju kritičnu (minimalnu) koncentraciju iznad koje se može dobiti gel. Kritična koncentracija gela povezana je sa kontinuiranom dužinom molekulskog lanca polisaharida; na čvrstoću gela u velikoj meri utiču koncentracija i molekulska težina rastvora, i generalno, jačina gela raste kako koncentracija raste [245].

1.3.2.2 Složeni sistem curdlan i noncurdlan

Spojevi ne-curdlan sa Curdunom općenito poboljšava jačnost gela polisaharida [246]. Kombinacija konjac gume i karagenana poboljšava stabilnost i elastičnost gela strukture kompozitne mreže gela i značajno poboljšava njenu čvrstoću gela. Wei Yu et al. Spojnu Carrageenanu i Konjačku gumu i razgovarali o gelu strukturi nakon što je složio. Studija je pokazala da je nakon spajanja karagenana i konjac gume nastao sinergistički učinak te je formirana mrežasta struktura u kojoj dominira karagenan, u njoj je raspršena konjac guma, a njena gel mreža je gušća od čistog karagenana [247]. Kohyama et al. proučavao je sistem jedinjenja karagenan/konjac gume, a rezultati su pokazali da sa kontinuiranim povećanjem molekularne težine konjac gume, napon lomljenja kompozitnog gela nastavlja da raste; konjac guma s različitim molekularnim težinama pokazala je slično formiranje gela. temperaturu. U ovom sistemu jedinjenja, formiranje mreže gela preuzima karagenan, a interakcija između dva curdlan molekula rezultira formiranjem slabo umreženih regiona [248]. Nishinari et al. proučavali sistem jedinjenja gelan guma/konjac guma, a rezultati su pokazali da je efekat monovalentnih katjona na složeni gel bio izraženiji. Može povećati modul modula sistema i temperaturu formiranja gela. Dvovalentni katjoni mogu u određenoj mjeri promovirati stvaranje kompozitnih gelova, ali prevelike količine će uzrokovati razdvajanje faza i smanjiti modul sistema [246]. Breneer et al. proučavao je mešanje karagenana, žvakaće gume i konjac gume i otkrio da karagenan, guma od zrna rogača i konjac guma mogu proizvesti sinergističke efekte, a optimalan omjer je guma od zrna rogača/karagenan 1:5,5, konjac guma/karagenan 1:7 , a kada su ova tri spojena zajedno, sinergistički efekat je isti kao kod karagenan/konjac gume, što ukazuje da ne postoji posebno mešanje ova tri. interakcija [249].

Dva prirodna polisaharida koja nemaju gel svojstva mogu izlagati gel svojstva kroz spoj, što rezultira gelimanim proizvodima [250]. Kombiniranjem guma za skalust s Xanthan Gumom proizvodi sinergistički učinak koji potiče formiranje novih gelova [251]. Novi gel proizvod može se dobiti i dodavanjem Xanthana guma u Konjac Glucomannan za složivanje [252]. Wei Yanxia i sur. Proučavao je reološka svojstva kompleksa gume za skalst zrna i Xanthan guma. Rezultati pokazuju da spoj gume za skaluk pasulja i Xanthan Guma proizvodi sinergistički učinak. Kada je omjer složenog volumena 4: 6, najjači sinergistički učinak [253]. Fitzsimons i sur. Spojnu Konjac Glucomannan sa Xanthan gumom na sobnoj temperaturi i pod grijanjem. Rezultati su pokazali da su svi spojevi pokazali gel svojstva, odražavajući sinergistički učinak između njih dvoje. Složena temperatura i strukturno stanje ksanstačke gume nisu utjecale na interakciju između dva [254]. GUO Shoujun i drugi proučavali su originalnu mješavinu svinjskog izmeta guma i xanthan guma, a rezultati su pokazali da svinja izmeta guma za pasulj i Xanthan gum imaju jak sinergijski učinak. Optimalni omjer složenog sastojaka izmeta od svinjoge pasulja i xanthan desni ljepilo je 6/4 (w / w). To je 102 puta više od pojedinačnog rješenja soje, a gel se formira kada koncentracija složene gume dosegne 0,4%. Spojnim ljepilom ima visoku viskoznost, dobru stabilnost i reološka svojstva, a odlična je hrana-"[255].

1.3.3 Kompatibilnost polimernih kompozita

Kompatibilnost, sa termodinamičke tačke gledišta, odnosi se na postizanje kompatibilnosti na molekularnom nivou, takođe poznate kao međusobna rastvorljivost. Prema teoriji Flory-Hugginsovog modela, promjena slobodne energije u sistemu polimernih jedinjenja tokom procesa spajanja je u skladu s Gibbsovom formulom slobodne energije:

△���=△���—T△S (1-1)

Među njima, △���je kompleksna slobodna energija, △���is the complex heat, is the complex entropy; is the absolute temperature; složeni sistem je kompatibilan sistem samo kada se slobodna energija promijeni △���tokom složenog procesa [256].

Koncept mješljivosti proizlazi iz činjenice da vrlo malo sistema može postići termodinamičku kompatibilnost. Mišljivost se odnosi na sposobnost različitih komponenti da formiraju homogene komplekse, a uobičajeni kriterijum je da kompleksi pokazuju jednu tačku staklastog prelaza.

Za razliku od termodinamičke kompatibilnosti, generalizirana kompatibilnost se odnosi na sposobnost svake komponente u složenom sistemu da se prilagode jedna drugoj, što se predlaže sa praktične tačke gledišta [257].

Na osnovu generalizovane kompatibilnosti, sistemi polimernih spojeva se mogu podeliti na potpuno kompatibilne, delimično kompatibilne i potpuno nekompatibilne sisteme. Potpuno kompatibilan sistem znači da je jedinjenje termodinamički mješljivo na molekularnom nivou; djelomično kompatibilan sistem znači da je jedinjenje kompatibilno unutar određenog raspona temperature ili sastava; potpuno nekompatibilan sistem znači da je jedinjenje na molekularnom nivou ne može se postići na bilo kojoj temperaturi ili sastavu.

Zbog određenih strukturnih razlika i konformacijske entropije između različitih polimera, većina polimernih kompleksnih sistema je djelomično kompatibilna ili nekompatibilna [11, 12]. Ovisno o faznoj separaciji složenog sistema i stupnju miješanja, kompatibilnost djelomično kompatibilnog sistema će također značajno varirati [11]. Makroskopska svojstva polimernih kompozita usko su povezana sa njihovom unutrašnjom mikroskopskom morfologijom i fizičkim i hemijskim svojstvima svake komponente. 240], pa je od velikog značaja proučavanje mikroskopske morfologije i kompatibilnosti složenog sistema.

Metode istraživanja i karakterizacije kompatibilnosti binarnih jedinjenja:

(1) Temperatura staklastog prijelaza T���metoda poređenja. Upoređujući T���kompleksa sa T���njegovih komponenti, ako je samo jedan T���se pojavljuje u spoju, složeni sistem je kompatibilan sistem; ako postoje dva T���, i dva T���pozicije spoja su u dvije grupe Sredina tačaka T���ukazuje da je složeni sistem djelomično kompatibilan sistem; ako postoje dva T���, a nalaze se na pozicijama dvije komponente T���, to ukazuje da je složeni sistem nekompatibilan sistem.

T���Instrumenti za ispitivanje koji se često koriste u metodi poređenja su dinamički termomehanički analizator (DMA) i diferencijalni skenirajući kalorimetar (DSC). This method can quickly judge the compatibility of the compound system, but if the T������Takođe će se pojaviti nakon sagovornice, tako da ova metoda ima određene nedostatke [10].

(2) Metoda morfološkog promatranja. Prvo, posmatrajte makroskopsku morfologiju jedinjenja. Ako jedinjenje ima očiglednu faznu separaciju, može se preliminarno ocijeniti da je sistem spoja nekompatibilan sistem. Drugo, mikroskopska morfologija i fazna struktura jedinjenja se posmatraju mikroskopom. Dvije komponente koje su u potpunosti kompatibilne formirat će homogeno stanje. Stoga se spoj sa dobrim kompatibilnošću može promatrati jednoliku fazu i malu veličinu raširene faze čestica. i mutna sučelja.

Ispitni instrumenti koji se često koriste u metodi topografije su optički mikroskop i skeniranje elektrona mikroskopa (SEM). Metoda posmatranja topografije može se koristiti kao pomoćna metoda u kombinaciji s drugim metodama karakterizacije.

(3) Metoda transparentnosti. U djelimično kompatibilnom složenom sistemu, dvije komponente mogu biti kompatibilne unutar određenog raspona temperature i sastava, a razdvajanje faza će se dogoditi izvan ovog raspona. U procesu transformacije sistema jedinjenja iz homogenog sistema u dvofazni sistem će se promeniti njegova propusnost svetlosti, pa se njegova kompatibilnost može proučavati proučavanjem prozirnosti jedinjenja.

Ova metoda se može koristiti samo kao pomoćna, jer kada su indeksi prelamanja dva polimera isti, jedinjenje dobiveno spajanjem dva nekompatibilna polimera je također providno.

(4) Reološka metoda. U ovoj metodi, nagla promjena viskoelastičnih parametara spoja se koristi kao znak razdvajanja faza, na primjer, nagla promjena krivulje viskozitet-temperatura se koristi za označavanje razdvajanja faza, a nagla promjena prividnog kriva posmičnog naprezanja i temperature koristi se kao znak razdvajanja faza. Sistem spajanja bez odvajanja faza nakon spajanja ima dobru kompatibilnost, a oni sa odvajanjem faza su nekompatibilni ili djelomično kompatibilni sistemi [258].

(5) Metoda Hanove krive. Hanova kriva je lg���'(���) lg G”, ako Hanova kriva složenog sistema nema temperaturnu zavisnost, a Hanova kriva na različitim temperaturama formira glavnu krivu, složeni sistem je kompatibilan; ako je složeni sistem kompatibilan Hanova kriva zavisi od temperature. Ako je Hanova kriva odvojena jedna od druge na različitim temperaturama i ne može da formira glavnu krivu, složeni sistem je nekompatibilan ili delimično kompatibilan. Stoga se kompatibilnost složenog sistema može ocijeniti prema razdvajanju Hanove krive.

(6) Metoda viskoznosti rastvora. Ova metoda koristi promjenu viskoziteta rastvora za karakterizaciju kompatibilnosti sistema jedinjenja. Pod različitim koncentracijama rastvora, viskozitet jedinjenja se prikazuje u odnosu na sastav. Ako je to linearni odnos, to znači da je složeni sistem potpuno kompatibilan; ako se radi o nelinearnom odnosu, to znači da je složeni sistem djelimično kompatibilan; ako je kriva u obliku slova S, onda to pokazuje da je složeni sistem potpuno nekompatibilan [10].

(7) Infracrvena spektroskopija. Nakon što su dva polimera spojena, ako je kompatibilnost dobra, doći će do interakcija kao što su vodonične veze, a položaji pojasa karakterističnih grupa na infracrvenom spektru svake grupe u polimernom lancu će se pomjeriti. Pomak karakterističnih grupa grupa kompleksa i svake komponente može suditi o kompatibilnosti kompleksnog sistema.

Osim toga, kompatibilnost kompleksa može se proučavati i termogravimetrijskim analizatorima, difrakcijom rendgenskih zraka, raspršivanjem rendgenskih zraka pod malim kutom, raspršivanjem svjetlosti, raspršivanjem elektrona neutrona, nuklearnom magnetskom rezonancom i ultrazvučnim tehnikama [10].

1.3.4 Napredak istraživanja spajanja hidroksipropil metilceluloze/hidroksipropil škroba

1.3.4.1 Slaganje hidroksipropil metilceluloze i drugih supstanci

Spojevi HPMC-a i drugih tvari uglavnom se koriste u sistemima oslobađanja droga i jestivim ili razgradljivim filmom. 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 Polisaharidi. Abdel-Zaher i dr. Proučavao je strukturni sastav, toplinsku stabilnost i njihov odnos s performansama HPMC / PVA kompozita, a rezultati su pokazali da postoji neka mišća u prisustvu dva polimera [259]. Zabihi i dr. Polovan HPMC / PLGA kompleks za pripremu mikrokapsula za kontrolirano i održivo izdanje inzulina, što može postići trajno puštanje u stomak i crijevo [260]. Javed et al. Spušteni hidrofilni HPMC i hidrofobni PCL i koristili su HPMC / PCL komplekse kao mikrokapsule materijale za kontroliranje droga i održivo izdanje, koje bi mogle biti puštene u različitim dijelovima ljudskog tijela prilagođavanjem omjera [261]. Ding et al. Proučavao je reološka svojstva kao što su viskoznost, dinamična viskoelastičnost, oporavak puzanja i tiksotropije HPMC / kolagenskih kompleksa koji se koriste u polju kontroliranog izdanju droge, pružajući teorijsku smjernice za industrijske primjene [262]. Arthanari, Cai and Rai et al. [263-265] Kompleksi HPMC-a i polisaharida, poput Chitosana, Xanthana guma i natrijum-alginat primijenjeni su u procesu cjepiva i održivog izlaska droge, a rezultati su pokazali kontrolirani efekat droge [263-265].

U razvoju jestivih ili razgradivih filmskih materijala za pakovanje, polimeri koji se često spajaju sa HPMC su uglavnom prirodni polimeri kao što su lipidi, proteini i polisaharidi. Karaca, Fagundes and Contreras-Oliva et al. pripremao jestive kompozitne membrane sa HPMC/lipidnim kompleksima i koristio ih u konzerviranju šljiva, cherry paradajza i citrusa. Rezultati su pokazali da membrane HPMC/lipidnog kompleksa imaju dobar antibakterijski učinak čuvanja svježine [266-268]. Shetty, Rubilar, and Ding et al. proučavali su mehanička svojstva, termičku stabilnost, mikrostrukturu i interakcije između komponenti jestivih kompozitnih filmova pripremljenih od HPMC, proteina svile, izolata proteina sirutke i kolagena [269-271]. Esteghlal et al. formulirao HPMC sa želatinom za pripremu jestivih filmova za upotrebu u materijalima za pakovanje na bazi biologije [111]. Priya, Kondaveeti, Sakata and Ortega-Toro et al. pripremili HPMC/hitozan HPMC/ksiloglukan, HPMC/etil celulozu i HPMC/škrob jestive kompozitne filmove i proučavali njihovu termičku stabilnost, mehanička svojstva, mikrostrukturu i antibakterijska svojstva [139, 272-274]. HPMC/PLA spoj se također može koristiti kao materijal za pakovanje prehrambenih proizvoda, obično ekstruzijom [275].

U razvoju jestivih ili razgradivih filmskih materijala za pakovanje, polimeri koji se često spajaju sa HPMC su uglavnom prirodni polimeri kao što su lipidi, proteini i polisaharidi. Karaca, Fagundes and Contreras-Oliva et al. pripremao jestive kompozitne membrane sa HPMC/lipidnim kompleksima i koristio ih u konzerviranju šljiva, cherry paradajza i citrusa. Rezultati su pokazali da membrane HPMC/lipidnog kompleksa imaju dobar antibakterijski učinak čuvanja svježine [266-268]. Shetty, Rubilar, and Ding et al. proučavali su mehanička svojstva, termičku stabilnost, mikrostrukturu i interakcije između komponenti jestivih kompozitnih filmova pripremljenih od HPMC, proteina svile, izolata proteina sirutke i kolagena [269-271]. Esteghlal et al. formulirao HPMC sa želatinom za pripremu jestivih filmova za upotrebu u materijalima za pakovanje na bazi biologije [111]. Priya, Kondaveeti, Sakata and Ortega-Toro et al. pripremili HPMC/hitozan HPMC/ksiloglukan, HPMC/etil celulozu i HPMC/škrob jestive kompozitne filmove i proučavali njihovu termičku stabilnost, mehanička svojstva, mikrostrukturu i antibakterijska svojstva [139, 272-274]. HPMC/PLA spoj se također može koristiti kao materijal za pakovanje prehrambenih proizvoda, obično ekstruzijom [275].

1.3.4.2 Kompozicije škroba i drugih supstanci

Istraživanja o mešanju škroba i drugih supstanci su se u početku fokusirala na različite hidrofobne alifatske poliesterske supstance, uključujući polimlečnu kiselinu (PLA), polikaprolakton (PCL), polibuten jantarnu kiselinu (PBSA) itd. 276]. Muller et al. proučavao je strukturu i svojstva kompozita škrob/PLA i interakciju između njih, a rezultati su pokazali da je interakcija između njih bila slaba, a mehanička svojstva kompozita loša [277]. Correa, Komur i Diaz-Gomez et al. proučavala mehanička svojstva, reološka svojstva, svojstva gela i kompatibilnost dvije komponente kompleksa škrob/PCL, koje su primijenjene na razvoj biorazgradivih materijala, biomedicinskih materijala i materijala za konstrukciju tkiva [278-280]. Ohkika et al. otkrili da je mješavina kukuruznog škroba i PBSA vrlo obećavajuća. Kada je sadržaj škroba 5-30%, povećanje sadržaja škrobnih granula može povećati modul i smanjiti vlačno naprezanje i istezanje pri prekidu [281,282]. Hidrofobni alifatski poliester je termodinamički nekompatibilan sa hidrofilnim škrobom, a razni kompatibilizatori i aditivi se obično dodaju kako bi se poboljšala međufazna granica između škroba i poliestera. Szadkowska, Ferri i Li i dr. proučavali su efekte plastifikatora na bazi silanola, lanenog ulja anhidrida maleinskog sjemena i funkcionaliziranih derivata biljnog ulja na strukturu i svojstva kompleksa škrob/PLA [283-285]. Ortega-Toro, Yu et al. koristili limunsku kiselinu i difenilmetan diizocijanat za kompatibilnost škrob/PCL spoja i škroba/PBSA spoja, respektivno, radi poboljšanja svojstava i stabilnosti materijala [286, 287].

Posljednjih godina sve više se istražuje spajanje škroba s prirodnim polimerima kao što su proteini, polisaharidi i lipidi. Teklehaimanot, Sahin-Nadeen i Zhang et al proučavali su fizičko-hemijska svojstva škrob/zein, skrob/protein sirutke i skrob/želatin kompleksa, i svi rezultati su postigli dobre rezultate, koji se mogu primijeniti na biomaterijale hrane i kapsule [52, 288, 289]. Lozanno-Navarro, Talon i Ren et al. proučavao propusnost svjetlosti, mehanička svojstva, antibakterijska svojstva i koncentraciju hitozana kompozitnih filmova škrob/hitozan, te dodali prirodne ekstrakte, polifenole čaja i druge prirodne antibakterijske agense kako bi poboljšali antibakterijski učinak kompozitnog filma. Rezultati istraživanja pokazuju da kompozitni film škrob/hitozan ima veliki potencijal u aktivnom pakiranju hrane i lijekova [290-292]. Kaushik, Ghanbarzadeh, Arvanitoyannis, i Zhang et al. proučavala svojstva nanokristala škrob/celuloze, škrob/karboksimetilceluloze, škrob/metilceluloze, odnosno škrob/hidroksipropilmetilceluloze kompozitnih filmova, te glavne primjene u jestivim/biorazgradivim materijalima za pakovanje [293-295]. Dafe, Jumaidin i Lascombes et al. proučavali su jedinjenja skroba/prehrambene gume kao što su skrob/pektin, skrob/agar i skrob/karagenan, koji se uglavnom koriste u oblasti hrane i pakovanja hrane [296-298]. Fizičko-hemijska svojstva tapioka škrob/kukuruzno ulje, škrob/lipidni kompleksi proučavali su Perez, De i saradnici, uglavnom da bi se vodio proces proizvodnje ekstrudirane hrane [299, 300].

1.3.4.3 Kombinacija hidroksipropil metilceluloze i škroba

Trenutno nema mnogo studija o sistemu spojeva HPMC i škroba u zemlji i inostranstvu, a većina njih dodaje malu količinu HPMC u matricu škroba kako bi poboljšala fenomen starenja škroba. Jimenez et al. Polovni HPMC za smanjenje starenja izvornog škroba za poboljšanje propusnosti škrobnih membrana. Rezultati su pokazali da je dodavanje HPMC-a smanjio starenje škroba i povećalo fleksibilnost kompozitne membrane. Propustljivost kompozitne membrane znatno je povećana, ali vodootporni izvedbi nisu bili. Koliko se promijenilo [301]. Villacres, Basch et al. spojio HPMC i skrob tapioke za pripremu materijala za pakiranje HPMC/škrob kompozitnog filma, te proučavao plastificirajući učinak glicerina na kompozitni film i efekte kalijevog sorbata i nizina na antibakterijska svojstva kompozitnog filma. Rezultati pokazuju da se povećanjem HPMC sadržaja, elastični modul i zatezna snaga kompozitnog filma povećava, izduženje na pauku je smanjeno, a propusnost vodene pare ima malo učinka; Kalijum sorbat i Nisin mogu poboljšati kompozitni film. Antibakterijski učinak dva antibakterijska sredstva je bolji kada se koriste zajedno [112, 302]. Ortega-Toro i sur. proučavali su svojstva HPMC/škrob vruće presovanih kompozitnih membrana i proučavali uticaj limunske kiseline na svojstva kompozitnih membrana. Rezultati su pokazali da je HPMC dispergovan u kontinuiranoj fazi škroba, a i limunska kiselina i HPMC su utjecale na starenje škroba. do određenog stepena inhibicije [139]. Ayorinde et al. koristio je HPMC/škrob kompozitni film za oblaganje oralnog amlodipina, a rezultati su pokazali da su vrijeme dezintegracije i brzina oslobađanja kompozitnog filma bili vrlo dobri [303].

Zhao Ming i dr. proučavao je učinak škroba na stopu zadržavanja vode u HPMC filmovima, a rezultati su pokazali da škrob i HPMC imaju određeni sinergistički učinak, što je rezultiralo ukupnim povećanjem stope zadržavanja vode [304]. Zhang et al. proučavala svojstva filma HPMC/HPS spoja i reološka svojstva otopine. Rezultati pokazuju da HPMC/HPS složeni sistem ima određenu kompatibilnost, performanse složene membrane su dobre, a reološka svojstva HPS i HPMC imaju dobar balansirajući učinak [305, 306]. Postoji nekoliko studija o sistemu jedinjenja HPMC/škrob sa visokim sadržajem HPMC, a većina ih je u plitkim istraživanjima performansi, a teorijska istraživanja o sistemu jedinjenja relativno nedostaju, posebno gel HPMC/HPS hladno-toplinski obrnut -fazni kompozitni gel. Mehaničke studije su još uvijek u praznom stanju.

1.4 Reologija polimernih kompleksa

U procesu obrade polimernih materijala neizbježno će doći do tečenja i deformacije, a reologija je nauka koja proučava zakone tečenja i deformacije materijala [307]. Tečenje je svojstvo tečnih materijala, dok je deformacija svojstvo čvrstih (kristalnih) materijala. Općenito poređenje protoka tekućine i deformacije čvrste tvari je kako slijedi:

U praktičnoj industrijskoj primjeni polimernih materijala, njihov viskozitet i viskoelastičnost određuju njihov učinak obrade. U procesu obrade i oblikovanja, sa promjenom brzine smicanja, viskoznost polimernih materijala može imati veliku veličinu od nekoliko redova veličine. Promjena [308]. Reološka svojstva kao što su viskoznost i posmično razrjeđivanje direktno utiču na kontrolu pumpanja, perfuzije, disperzije i raspršivanja tokom obrade polimernih materijala, te su najvažnija svojstva polimernih materijala.

1.4.1 Viskoelastičnost polimera

Pod vanjskom silom, polimerna tekućina može ne samo teći, već i pokazati deformaciju, pokazujući neku vrstu performansi „viskoelastičnosti“, a njena suština je koegzistencija „čvrsto-tečno dvofazno“ [309]. Međutim, ova viskoelastičnost nije linearna viskoelastičnost pri malim deformacijama, već nelinearna viskoelastičnost gdje materijal pokazuje velike deformacije i produljeno naprezanje [310].

Prirodna polisaharida vodena otopina također se naziva hidrosol. U rješenju razrijeđenog rješenja polisaharide makromolekule nalaze se u obliku zavojnica odvojenih jedna od druge. Kada se koncentracija poveća na određenu vrijednost, makromolekularne zavojnice isprepletene i preklapaju se međusobno. Vrijednost se naziva kritičnom koncentracijom [311]. Ispod kritične koncentracije, viskoznost rješenja je relativno niska, a ne utječe na smicanje, pokazujući newtonian tečno ponašanje; Kada se postigne kritična koncentracija, makromolekuli koji se prvobitno kreću u izolaciji počinju se međusobno zapletati, a rešenje viskoznost se značajno povećava. povećanje [312]; Iako kada koncentracija prelazi kritičnu koncentraciju, promatra se smicanje stanja i rješenje pokazuje ponašanje ne-nevotonskog tečnosti [245].

Neki hidrosoli mogu formirati gelove pod određenim uslovima, a njihova viskoelastična svojstva obično se karakterišu modulom skladištenja G', modulom gubitka G” i njihovom zavisnošću od frekvencije. The storage modulus corresponds to the elasticity of the system, while The loss modulus corresponds to the viscosity of the system [311]. U razrijeđenim otopinama nema ispreplitanja između molekula, tako da je u širokom rasponu frekvencija G′ mnogo manji od G″ i pokazao je jaku ovisnost o frekvenciji. Pošto su G′ i G″ proporcionalni frekvenciji ω i njenom kvadratu, respektivno, kada je frekvencija viša, G′ > G″. When the concentration is higher than the critical concentration, G′ and G″ still have frequency dependence. Kada je frekvencija niža, G′ < G″, a frekvencija se postepeno povećava, dva će se ukrstiti i preokrenuti u G′ > u visokofrekventnom području G”.

Kritična tačka u kojoj se prirodni hidrosol polisaharida pretvara u gel naziva se tačka gela. Postoji mnogo definicija gel točke, a najčešće korištena je definicija dinamičke viskoelastičnosti u reologiji. Kada je modul skladištenja G′ sistema jednak modulu gubitka G″, to je tačka gela, a G′ > G″ Formiranje gela [312, 313].

Neki prirodni molekuli polisaharida formiraju slabe asocijacije, i njihova struktura gela se lako uništava, a G' je nešto veći od G”, pokazujući nižu frekvencijsku ovisnost; dok neki prirodni molekuli polisaharida mogu formirati stabilne regije umrežavanja, što je struktura gela jača, G′ je mnogo veći od G″ i nema ovisnost o frekvenciji [311].

1.4.2 Reološko ponašanje polimernih kompleksa

Za potpuno kompatibilan sistem polimernih spojeva, spoj je homogen sistem, a njegova viskoelastičnost je općenito zbir svojstava jednog polimera, a njegova viskoelastičnost se može opisati jednostavnim empirijskim pravilima [314]. Praksa je pokazala da homogeni sistem nije pogodan za poboljšanje njegovih mehaničkih svojstava. On the contrary, some complex systems with phase-separated structures have excellent performance [315].

Na kompatibilnost djelomično kompatibilnog složenog sistema će uticati faktori kao što su omjer spoja sistema, brzina smicanja, temperatura i struktura komponenti, pokazujući kompatibilnost ili fazno razdvajanje, a prijelaz sa kompatibilnosti na razdvajanje faza je neizbježan. što dovodi do značajnih promjena u viskoelastičnosti sustava [316, 317]. Posljednjih godina bilo je brojnih studija o viskoelastičnom ponašanju djelomično kompatibilnih polimernih složenih sustava. Istraživanje je pokazalo da reološko ponašanje složenog sistema u zoni kompatibilnosti predstavlja karakteristike homogenog sistema. U području faznog odvajanja reološkog ponašanja je potpuno drugačije od homogene zone i izuzetno složenog.

Razumevanje reoloških svojstava sistema za mešanje pod različitim koncentracijama, odnosima mešanja, brzinama smicanja, temperaturama itd. je od velikog značaja za pravilan izbor tehnologije obrade, racionalno projektovanje formula, strogu kontrolu kvaliteta proizvoda i odgovarajuće smanjenje proizvodnje. potrošnja energije. [309]. Na primjer, za materijale osjetljive na temperaturu, viskoznost materijala može se promijeniti podešavanjem temperature. I poboljšati performanse obrade; razumjeti zonu stanjivanja smicanja materijala, odabrati odgovarajuću brzinu smicanja za kontrolu performansi obrade materijala i poboljšati efikasnost proizvodnje.

1.4.3 Faktori koji utiču na reološka svojstva jedinjenja

1.4.3.1 Sastav

Fizička i hemijska svojstva i unutrašnja struktura složenog sistema su sveobuhvatan odraz kombinovanog doprinosa svojstava svake komponente i interakcije između komponenti. Stoga fizička i hemijska svojstva svake komponente imaju odlučujuću ulogu u sistemu jedinjenja. Stepen kompatibilnosti između različitih polimera uvelike varira, neki su vrlo kompatibilni, a neki gotovo potpuno nekompatibilni.

1.4.3.2 Odnos složenog sistema

Viskoelastičnost i mehanička svojstva sistema polimernih spojeva značajno će se promijeniti s promjenom omjera smjese. To je zato što odnos jedinjenja određuje doprinos svake komponente složenom sistemu, a takođe utiče na svaku komponentu. Interakcija i distribucija faze. Xie Yajie i dr. proučavao hitozan/hidroksipropil celulozu i otkrio da se viskozitet spoja značajno povećava s povećanjem sadržaja hidroksipropil celuloze [318]. Zhang Yayuan i dr. proučavao kompleks ksantan gume i kukuruznog skroba i otkrio da kada je odnos ksantan gume bio 10%, koeficijent konzistencije, napon tečenja i indeks fluida kompleksnog sistema značajno su porasli. Očigledno [319].

1.4.3.3 Brzina smicanja

Većina polimernih tekućina su pseudoplastične tekućine, koje nisu u skladu s Newtonovim zakonom protoka. Glavna karakteristika je da je viskoznost u osnovi nepromijenjena pod niskim posmikom, a viskoznost naglo opada s povećanjem brzine smicanja [308, 320]. Kriva protoka polimerne tekućine može se grubo podijeliti u tri regije: Njutnovsko područje niskog smicanja, područje stanjivanja smicanja i područje visoke stabilnosti na smicanje. Kada brzina smicanja teži nuli, napon i deformacija postaju linearni, a ponašanje tekućine pri protoku je slično njutnovskom fluidu. U ovom trenutku, viskoznost teži određenoj vrijednosti, koja se naziva viskozitet nulte smicanja η0. η0 odražava maksimalno vrijeme relaksacije materijala i važan je parametar polimernih materijala, koji je povezan sa prosječnom molekulskom težinom polimera i energijom aktivacije viskoznog toka. U zoni posmičnog stanjivanja, viskoznost postupno opada sa povećanjem brzine smicanja i javlja se fenomen „smičnog stanjivanja“. Ova zona je tipična zona protoka u preradi polimernih materijala. U području visoke stabilnosti na smicanje, kako brzina smicanja nastavlja da raste, viskoznost teži drugoj konstanti, beskonačnom smičnom viskozitetu η∞, ali ovo područje je obično teško dostići.

1.4.3.4 Temperatura

Temperatura izravno utječe na intenzitet slučajnog termičkog kretanja molekula, što može značajno utjecati na intermolekularne interakcije poput difuzije, molekularnog lančana orijentacija i zapletanje. Generalno, tokom protoka polimernih materijala, kretanje molekularnih lanaca se odvija u segmentima; kako temperatura raste, slobodni volumen se povećava, a otpor protoka segmenata opada, pa se smanjuje i viskozitet. Međutim, za neke polimere, kako se temperatura povećava, nastaje hidrofobično udruženje između lanca, tako da se viskoznosti ne povećava.

Različiti polimeri imaju različite stepene osetljivosti na temperaturu, a isti visoki polimer ima različite efekte na performanse svog mehanizma u različitim temperaturnim rasponima.

1.5 Značaj istraživanja, svrha istraživanja i sadržaj istraživanja ove teme

1.5.1 Značaj istraživanja

Iako je HPMC siguran i jestiv materijal koji se široko koristi u oblasti hrane i medicine, ima dobra svojstva stvaranja filma, dispergiranja, zgušnjavanja i stabilizacije. HPMC film također ima dobru prozirnost, svojstva barijere za ulje i mehanička svojstva. Međutim, njegova visoka cijena (oko 100.000 po toni) ograničava njegovu široku primjenu, čak i u farmaceutskim aplikacijama veće vrijednosti kao što su kapsule. Osim toga, HPMC je termički inducirani gel, koji postoji u stanju otopine niskog viskoziteta na niskoj temperaturi, a može formirati viskozni čvrsti gel nalik na visokoj temperaturi, tako da se procesi obrade kao što su premazivanje, prskanje i potapanje moraju nositi. Napolju na visokim temperaturama, što rezultira visokom proizvodnom potrošnjom energije i visokim troškovima proizvodnje. Svojstva kao što su niži viskozitet i čvrstoća gela HPMC-a na niskim temperaturama smanjuju mogućnost obrade HPMC-a u mnogim primjenama.

Nasuprot tome, HPS je jeftin (oko 20.000 po toni) jestivi materijal koji se takođe široko koristi u oblasti hrane i medicine. Razlog zašto je HPMC toliko skup je taj što je sirovina celuloza koja se koristi za pripremu HPMC skuplja od sirovog škroba koji se koristi za pripremu HPS. Osim toga, HPMC je cijepljen s dva supstituenta, hidroksipropil i metoksi. Kao rezultat toga, proces pripreme je vrlo komplikovan, pa je cijena HPMC-a mnogo viša od HPS-a. Ovaj projekat se nada da će zamijeniti neke od skupih HPMC-a jeftinim HPS-ima i smanjiti cijenu proizvoda na osnovu održavanja sličnih funkcija.

Osim toga, HPS je hladan gel, koji postoji u viskoelastičnom gelu na niskoj temperaturi i formira tekući rastvor na visokoj temperaturi. Stoga, dodavanje HPS u HPMC može smanjiti temperaturu gela HPMC-a i povećati njegov viskozitet na niskim temperaturama. i čvrstoću gela, poboljšavajući njegovu sposobnost obrade na niskim temperaturama. Štaviše, HPS jestiva folija ima dobra svojstva barijere za kiseonik, tako da dodavanje HPS u HPMC može poboljšati svojstva barijere kiseonika jestivog filma.

Ukratko, kombinacija HPMC-a i HPS-a: Prvo, ima važan teorijski značaj. HPMC je vrući gel, a HPS je hladni gel. Spojnim dvoje postoji teoretski tranzicijsko mjesto između vrućih i hladnih gelova. Uspostavljanje HPMC/HPS sistema hladnih i vrućih gel spojeva i njegovo istraživanje mehanizama može pružiti novi način za istraživanje ove vrste sistema gel spoja hladne i vruće reverzne faze, uspostavljeno teorijsko vodstvo. Drugo, može smanjiti troškove proizvodnje i poboljšati profit proizvoda. Kombinacijom HPS-a i HPMC-a, proizvodni trošak se može smanjiti u smislu potrošnje sirovina i proizvodne energije, a profit proizvoda može biti znatno poboljšan. Treće, može poboljšati performanse obrade i proširiti aplikaciju. Dodavanje HPS-a može povećati koncentraciju i snagu gela HPMC-a na niskim temperaturama i poboljšati njegove performanse obrade na niskim temperaturama. In addition, product performance can be improved. Dodavanjem HPS-a za pripremu jestivog kompozitnog filma HPMC / HPS, može se poboljšati svojstva sa barijera kisika u obliku jestivog filma.

Kompatibilnost sistema polimernih jedinjenja može direktno odrediti mikroskopsku morfologiju i sveobuhvatna svojstva jedinjenja, posebno mehanička svojstva. Stoga je veoma važno proučiti kompatibilnost HPMC/HPS sistema spojeva. I HPMC i HPS su hidrofilni polisaharidi sa istom strukturnom jedinicom-glukozom i modifikovani istom funkcionalnom grupom hidroksipropil, što uveliko poboljšava kompatibilnost HPMC/HPS sistema jedinjenja. Međutim, HPMC je hladan gel, a HPS je vrući gel, a inverzno ponašanje gela ova dva dovodi do fenomena odvajanja faza u sistemu spojeva HPMC/HPS. Ukratko, fazna morfologija i fazna tranzicija HPMC/HPS hladno-vrućeg gel kompozitnog sistema su prilično složeni, tako da će kompatibilnost i fazno razdvajanje ovog sistema biti vrlo interesantni.

Morfološka struktura i reološko ponašanje polimernih kompleksnih sistema su međusobno povezani. S jedne strane, reološko ponašanje tokom obrade imat će veliki utjecaj na morfološku strukturu sistema; s druge strane, reološko ponašanje sistema može tačno odražavati promjene u morfološkoj strukturi sistema. Stoga je od velikog značaja proučavanje reoloških svojstava HPMC/HPS složenog sistema za vođenje proizvodnje, obrade i kontrole kvaliteta.

Makroskopska svojstva kao što su morfološka struktura, kompatibilnost i reologija HPMC/HPS sistema hladnog i vrućeg gela su dinamična i na njih utiče niz faktora kao što su koncentracija rastvora, odnos mešanja, brzina smicanja i temperatura. Odnos između mikroskopske morfološke strukture i makroskopskih svojstava kompozitnog sistema može se regulisati kontrolom morfološke strukture i kompatibilnosti kompozitnog sistema.

1.5.2 Svrha istraživanja

Konstruisan je HPMC/HPS sistem gel spojeva hladne i vruće reverzne faze, proučavana su njegova reološka svojstva, te su istraženi uticaji fizičke i hemijske strukture komponenti, odnosa mešanja i uslova obrade na reološka svojstva sistema. Pripremljen je jestivi kompozitni film HPMC/HPS i proučavana su makroskopska svojstva kao što su mehanička svojstva, propusnost zraka i optička svojstva filma, te su istraženi faktori i zakonitosti utjecaja. Sustavno proučite fazni tranziciju, kompatibilnost i fazni odvajanje HPMC / HPS Hladnog i vrućeg reverzijskog gela složenog sistema, istražite njegove utjecajne faktore i mehanizme i uspostavite odnos između mikroskopske morfološke strukture i makroskopske svojstva. Morfološka struktura i kompatibilnost kompozitnog sistema koriste se za kontrolu svojstava kompozitnih materijala.

1.5.3 Sadržaj istraživanja

Kako bi se postigla očekivana istraživačka svrha, ovaj rad će uraditi sljedeće istraživanje:

(1) Izgradite HPMC / HPS Gel i vruće obrnuto-fazni gel sistemski sistem i koristite reumetar za proučavanje reoloških svojstava složenog rješenja, posebno efekata koncentracije, omjera i ocijenjene brzine na viskoznosti i indeksu protoka složeni sistem. Istraženi su utjecaj i zakon reoloških svojstava poput tiksotropije i tiksotropije, a mehanizam formiranja hladnog i vrućeg kompozitnog gela preliminarno je istražen.

(2) HPMC/HPS jestivi kompozitni film je pripremljen, a skenirajući elektronski mikroskop je korišten za proučavanje utjecaja svojstava svake komponente i omjera sastava na mikroskopsku morfologiju kompozitnog filma; tester mehaničkih svojstava korišten je za proučavanje svojstava svake komponente, sastava kompozitnog filma Utjecaj omjera i relativne vlažnosti okoline na mehanička svojstva kompozitnog filma; korištenje testera brzine propuštanja kisika i UV-Vis spektrofotometra za proučavanje utjecaja svojstava komponenti i omjera spojeva na svojstva prijenosa kisika i svjetlosti kompozitnog filma. Kompatibilnost i fazno odvajanje HPMC/HPS hladno- vrući inverzni gel kompozitni sistem proučavani su skenirajućom elektronskom mikroskopom, termogravimetrijskom analizom i dinamičkom termomehaničkom analizom.

(3) Utvrđen je odnos između mikroskopske morfologije i mehaničkih svojstava HPMC/HPS hladno-vrućeg inverznog gel kompozitnog sistema. Pripremljen je jestivi kompozitni film HPMC/HPS, te je optičkim mikroskopom i metodom bojenja jodom proučavan utjecaj koncentracije spojeva i omjera spojeva na faznu distribuciju i fazni prijelaz uzorka; Utvrđeno je pravilo utjecaja koncentracije jedinjenja i omjera jedinjenja na mehanička svojstva i svojstva propuštanja svjetlosti uzoraka. Istražena je veza između mikrostrukture i mehaničkih svojstava HPMC/HPS hladno-vrućeg inverznog gel kompozitnog sistema.

(4) Efekti HPS stepena supstitucije na reološka svojstva i svojstva gela HPMC/HPS hladno-vrućeg kompozitnog sistema reverzne faze gela. Reometrom su proučavani uticaji stepena supstitucije HPS, brzine smicanja i temperature na viskoznost i druga reološka svojstva sistema jedinjenja, kao i prelaznu tačku gela, zavisnost od frekvencije modula i druga svojstva gela i njihove zakonitosti. Raspodjela faza zavisna od temperature i fazni prijelaz uzoraka proučavani su bojenjem jodom, a opisan je i mehanizam geliranja HPMC/HPS kompleksnog sistema gela sa reverznom fazom hladno-vruće.

(5) Efekti modifikacije hemijske strukture HPS-a na makroskopska svojstva i kompatibilnost HPMC/HPS hladno-vrućeg kompozitnog sistema reverzne faze. Pripremljen je jestivi kompozitni film HPMC/HPS, a uticaj stepena HPS hidroksipropilne supstitucije na kristalnu strukturu i mikrodomensku strukturu kompozitnog filma proučavan je tehnologijom raspršenja rendgenskih zraka pod malim uglom sinhrotronskog zračenja. Testerom mehaničkih svojstava proučavan je zakon uticaja HPS hidroksipropilnog stepena supstitucije na mehanička svojstva kompozitne membrane; ispitivan je zakon uticaja stepena supstitucije HPS na propusnost kiseonika kompozitne membrane testerom propusnosti kiseonika; HPS hidroksipropil Utjecaj stepena supstitucije grupe na termičku stabilnost HPMC/HPS kompozitnih filmova.

Poglavlje 2 Reološka studija HPMC/HPS složenog sistema

Prirodni jestivi filmovi zasnovani na polimeru mogu se pripremiti relativno jednostavnom mokrim metodom [321]. Prvo, polimer se rastvara ili raspršuje u tečnoj fazi da bi se pripremila jestiva tečnost koja stvara film ili suspenzija koja stvara film, a zatim se koncentriše uklanjanjem rastvarača. Ovdje se operacija obično izvodi sušenjem na blago višoj temperaturi. Ovaj proces se obično koristi za proizvodnju prethodno upakovanih jestivih filmova ili za direktno premazivanje proizvoda otopinom za formiranje filma uranjanjem, četkom ili prskanjem. Dizajn prerade jestivog filma zahtijeva prikupljanje točnih reoloških podataka filmotvorne tekućine, što je od velikog značaja za kontrolu kvaliteta proizvoda jestivih ambalažnih folija i premaza [322].

HPMC je termički ljepilo, koje na visokoj temperaturi formira gel, a na niskoj je u stanju otopine. Ova nekretnina termalnog gela čini svoju viskoznost na nisku temperaturu vrlo niska, što ne pogoduje specifičnim proizvodnim procesima kao što su uranjanje, četkanje i uranjanje. rada, što rezultira lošom obradivosti na niskim temperaturama. Nasuprot tome, HPS je hladan gel, viskozno stanje gela na niskoj i visokoj temperaturi. Niska država rešenja viskoznosti. Stoga, kombinacijom ova dva, reološka svojstva HPMC, kao što je viskoznost na niskim temperaturama, mogu se do određene mjere izbalansirati.

Ovo poglavlje se fokusira na efekte koncentracije rastvora, omjera mešanja i temperature na reološka svojstva kao što su viskozitet nultog smicanja, indeks protoka i tiksotropija HPMC/HPS hladno-vrućeg inverznog sistema gela. Pravilo dodavanja se koristi za preliminarnu diskusiju o kompatibilnosti složenog sistema.

2.2 Eksperimentalna metoda

2.2.1 Priprema otopine HPMC/HPS jedinjenja

Prvo izvagati HPMC i HPS suvi prah i pomiješati prema 15% (w/w) koncentraciji i različitim omjerima 10:0, 7:3, 5:5, 3:7, 0:10; zatim dodajte 70 °C u C vodi, brzo miješajte 30 min na 120 o/min da se HPMC potpuno rasprši; zatim zagrijati otopinu do iznad 95 °C, brzo miješati 1 h istom brzinom da se HPS potpuno želatinizira; Želatinizacija je završena. Nakon toga, temperatura rastvora je brzo smanjena na 70 °C, a HPMC je potpuno otopljen mešanjem pri laganoj brzini od 80 rpm/min tokom 40 minuta. (Sve w/w u ovom članku su: suha osnovna masa uzorka/ukupna masa rastvora).

2.2.2 Reološka svojstva HPMC/HPS složenog sistema

2.2.2.1 Princip reološke analize

Rotacijski reometar opremljen je par paralelnim stezaljkama gore-dolje, a jednostavan protok smicanja može se realizirati kroz relativni prijedlog između stezaljki. Reometar se može testirati u step modu, modu protoka i modu oscilovanja: u step modu, reometar može primijeniti prolazno naprezanje na uzorak, koji se uglavnom koristi za testiranje prolazne karakteristike odziva i vremena stabilnog stanja uzorka. Evaluacija i viskoelastički odgovor kao što su opuštanje stresa, puzanja i oporavka; u režimu protoka, reometar može primijeniti linearni napon na uzorak, koji se uglavnom koristi za ispitivanje ovisnosti viskoznosti uzorka o brzini smicanja i ovisnosti viskoziteta o temperaturi i tiksotropiji; u režimu oscilovanja, reometar može generirati sinusoidno naizmjenično oscilirajuće naprezanje, koje se uglavnom koristi za određivanje linearne viskoelastične regije, procjenu termičke stabilnosti i temperature geliranja uzorka.

2.2.2.2 Način ispitivanja načina protoka

Korištena je paralelna ploča promjera 40 mm, a razmak ploča je postavljen na 0,5 mm.

1. Viskoznost se mijenja s vremenom. Temperatura ispitivanja bila je 25 ° C, smična stopa je bila 800 S-1, a vrijeme ispitivanja bilo je 2500 s.

2. Viskoznost varira sa brzinom smicanja. Temperatura ispitivanja 25 °C, brzina pred-smicanja 800 s-1, vrijeme pred-smicanja 1000 s; brzina smicanja 10²-10³s.

Napon smicanja (τ ) i brzina smicanja (γ) slijede Ostwald-de Waeleov zakon snage:

̇τ=K.γ n (2-1)

gdje je τ napon smicanja, Pa;

γ je brzina smicanja, s-1;

n je indeks likvidnosti;

K je koeficijent viskoznosti, Pa·sn.

Odnos između viskoziteta (ŋ) otopine polimera i brzina smicanja (γ) mogu se prilagoditi Carrenovim modulom:

među njima,ŋ0smična viskoznost, Pa s;

ŋ∞Je li beskonačna viskoznost smicanja, pa s;

λ je vrijeme relaksacije, s;

n je smicač indeks razmaćivanja;

3. Trostepena metoda ispitivanja tiksotropije. Temperatura ispitivanja je 25 °C, a. Stacionarni stepen, brzina smicanja je 1 s-1, a vrijeme ispitivanja je 50 s; b. Shear faza, brzina smicanja je 1000 S-1, a vrijeme ispitivanja je 20 s; c. Proces obnavljanja strukture, brzina smicanja je 1 S-1, a vrijeme ispitivanja je 250 s.

U procesu oporavka strukture, stupanj oporavka strukture nakon različitog vremena oporavka izražava se stopom oporavka viskoznosti:

DSR=ŋt ⁄ ŋ╳100%

među njima,ŋt je viskoznost u vremenu strukturalnog oporavka ts, Pa s;

hŋje viskozitet na kraju prve faze, Pa s.

2.3 Rezultati i diskusija

2.3.1. Utjecaj vremena smicanja na reološka svojstva složenog sistema

Pri konstantnoj brzini smicanja, prividna viskoznost može pokazati različite trendove s povećanjem vremena smicanja. Slika 2-1 prikazuje tipičnu krivu viskoziteta u odnosu na vrijeme u sistemu spojeva HPMC/HPS. Sa slike se može vidjeti da s produženjem vremena smicanja prividni viskozitet kontinuirano opada. Kad vrijeme šišanja dosegne oko 500 s, viskoznost dostiže stabilno stanje, što ukazuje na to da viskoznost složenog sustava pod šišćima velike brzine ima određenu vrijednost. Vremenska ovisnost, odnosno tiksotropije se pokazuje unutar određenog vremenskog raspona.

Stoga, kada se proučava zakon varijacije viskoziteta sistema spoja sa brzinom smicanja, prije stvarnog stabilnog testa smicanja, potreban je određeni period prethodnog smicanja velikom brzinom kako bi se eliminisao utjecaj tiksotropije na sistem smjese. . Thus, the law of viscosity variation with shear rate as a single factor is obtained. U ovom eksperimentu, viskoznost svih uzoraka dostigla je stabilno stanje prije 1000 s pri visokoj brzini smicanja od 800 1/s s vremenom, što ovdje nije prikazano. Stoga je u budućem eksperimentalnom dizajnu usvojeno prethodno smicanje u trajanju od 1000 s pri visokoj brzini smicanja od 800 1/s kako bi se eliminirao učinak tiksotropije svih uzoraka.

2.3.2 Uticaj koncentracije na reološka svojstva sistema jedinjenja

Općenito, viskoznost otopina polimera raste s povećanjem koncentracije otopine. Na slici 2-2 prikazan je učinak koncentracije na smičan način visine viskoznosti HPMC / HPS formulacija. Sa slike možemo vidjeti da pri istoj brzini smicanja, viskoznost sistema spojeva postepeno raste s povećanjem koncentracije otopine. Viskoznost otopina HPMC/HPS spojeva različitih koncentracija postepeno je opadala s povećanjem brzine smicanja, pokazujući očigledan fenomen posmičnog stanjivanja, što je ukazivalo da otopine spojeva različitih koncentracija pripadaju pseudoplastičnim tekućinama. Međutim, ovisnost viskoznosti o brzini smicanja pokazala je drugačiji trend s promjenom koncentracije otopine. When the solution concentration is low, the shear thinning phenomenon of the composite solution is small; with the increase of the solution concentration, the shear thinning phenomenon of the composite solution is more obvious.

Krivulje brzine smicanja viskoziteta u sistemu spojeva pri različitim koncentracijama prilagođene su Carrenovim modelom, a viskozitet nultog smika rastvora jedinjenja je ekstrapoliran (0,9960 < R₂< 0,9997). Utjecaj koncentracije na viskozitet otopine spoja može se dalje proučavati proučavanjem odnosa između viskoznosti nultog smicanja i koncentracije. Sa slike 2-3, može se vidjeti da odnos između viskoznosti nultog smicanja i koncentracije otopine spoja slijedi zakon stepena:

gdje su k i m konstante.

U dvostrukoj logaritamskoj koordinati, ovisno o veličini nagiba m, može se vidjeti da ovisnost o koncentraciji predstavlja dva različita trenda. Prema Dio-Edwards teoriji, pri niskoj koncentraciji, nagib je veći (m = 11,9, R2 = 0,9942), što pripada razrijeđenom rastvoru; while at high concentration, the slope is relatively low (m = 2.8, R2 = 0.9822), which belongs to sub- Concentrated solution. Therefore, the critical concentration C* of the compound system can be determined to be 8% through the junction of these two regions. Prema zajedničkom odnosu između različitih stanja i koncentracija polimera u rastvoru, predložen je model molekularnog stanja HPMC/HPS sistema jedinjenja u niskotemperaturnom rastvoru, kao što je prikazano na slici 2-3.

HPS je hladan gel, to je stanje gela na niskoj temperaturi, a to je stanje rastvora na visokoj temperaturi. Na ispitnoj temperaturi (25 °C), HPS je stanje gela, kao što je prikazano u plavom mrežnom području na slici; naprotiv, HPMC je vrući gel, na ispitnoj temperaturi je u stanju rastvora, kao što je prikazano na crvenoj liniji molekula.

U razblaženom rastvoru C < C*, HPMC molekularni lanci uglavnom postoje kao nezavisne lančane strukture, a isključeni volumen čini lance odvojenim jedan od drugog; štaviše, HPS gel faza stupa u interakciju sa nekoliko HPMC molekula kako bi formirala cjelinu. Oblik i HPMC nezavisni molekularni lanci postoje odvojeno jedan od drugog, kao što je prikazano na slici 2-2a.

Sa povećanjem koncentracije, razmak između nezavisnih molekularnih lanaca i faznih regiona postepeno se smanjivao. Kada se dostigne kritična koncentracija C*, HPMC molekuli koji stupaju u interakciju sa HPS gel fazom postepeno se povećavaju, a nezavisni HPMC molekularni lanci počinju da se povezuju jedan s drugim, formirajući HPS fazu kao centar gela, a HPMC molekularni lanci se isprepliću. i međusobno povezani. Stanje mikrogela je prikazano na slici 2-2b.

Daljnjim povećanjem koncentracije, C > C*, razmak između HPS gel faza se dodatno smanjuje, a zamršeni HPMC polimerni lanci i HPS fazna regija postaju složeniji i interakcija je intenzivnija, tako da rješenje pokazuje ponašanje slično kao kod polimernih talina, kao što je prikazano na slici 2-2c.

2.3.2.2 Utjecaj koncentracije na ponašanje fluida složenog sistema

Ostwald-de Waeleov zakon snage (vidi formulu (2-1)) se koristi za uklapanje krivulja naprezanja i brzine smicanja (nije prikazano u tekstu) sistema spojeva s različitim koncentracijama, te indeksom protoka n i koeficijentom viskoznosti K se može dobiti. , Rezultat opreme je prikazan u tablici 2-1.

Tabela 2-1 Indeks ponašanja protoka (n) i indeks konzistencije tekućine (K) HPS/HPMC otopine s različitim koncentracijama na 25 °C

Eksponent protoka Njutnove tečnosti je n = 1, eksponent protoka pseudoplastične tečnosti je n < 1, a što n više odstupa od 1, to je pseudoplastičnost fluida jača, a eksponent protoka dilatantnog fluida je n > 1. Iz Tabele 2-1 se može vidjeti da su n vrijednosti rastvora jedinjenja sa različitim koncentracijama sve manje od 1, što ukazuje da su sve rastvori jedinjenja pseudoplastične tečnosti. Na niskim koncentracijama, n vrijednost rekonstituirane otopine je blizu 0, što ukazuje da je rješenje sa malim koncentracijom blizu newtonijske tekućine, jer u rješenju s niskim koncentracijama, polimerni lanci postoje neovisno jedno drugo. Povećanjem koncentracije otopine, N vrijednost složenog sustava postepeno se smanjila, što je naznačilo da je povećanje koncentracije pojačalo pseudoplastično ponašanje složenog rješenja. Interakcije kao što su zapetljivanje dogodile su između i sa HPS fazom, a njeno protočno ponašanje bilo je bliže onome polimera.

Pri niskoj koncentraciji, koeficijent viskoznosti K sistema jedinjenja je mali (C < 8%, K < 1 Pa·sn), a sa povećanjem koncentracije, K vrednost sistema jedinjenja postepeno raste, što ukazuje da je viskoznost sistem jedinjenja se smanjio, što je u skladu sa koncentracijskom zavisnošću viskoziteta nultog smicanja.

Slika 2-4 Viskozitet u odnosu na brzinu smicanja HPMC/HPS otopine s različitim omjerom mješavine na 25 °C

Tabela 2-2 Indeks ponašanja protoka (N) i indeks konzistentnosti tečnosti (k) HPS / HPMC rješenje s raznim omjerom mješavine na 25 °

Slike 2-4 pokazuju učinak omjera miješanja na ovisnost o brzini smicanja viskoziteta HPMC/HPS otopine za mešanje. Iz slike se može vidjeti da se viskoznost sistema spojeva sa niskim sadržajem HPS (HPS < 20%) ne mijenja bitno s povećanjem brzine smicanja, uglavnom zbog toga što u sistemu spojeva sa niskim sadržajem HPS, HPMC u stanju otopine Na niskoj temperaturi je kontinuirana faza; viskoznost složenog sistema sa visokim sadržajem HPS postepeno opada sa povećanjem brzine smicanja, pokazujući očigledan fenomen posmičnog stanjivanja, što ukazuje da je rastvor smeše pseudoplastični fluid. Istem smicanju, viskoznost složenog rješenja povećava se s povećanjem HPS sadržaja, što je uglavnom zato što je HPS u viskoznijem gelu na niskoj temperaturi.

Koristeći Ostwald-de Waele zakon snage (vidi formulu (2-1)) za uklapanje krivulja brzine smičnog naprezanja i smika (nije prikazano u tekstu) složenih sistema s različitim omjerima jedinjenja, eksponentom protoka n i koeficijentom viskoznosti K, the fitting results are shown in Table 2-2. Iz tabele se može vidjeti da je 0,9869 < R2 < 0,9999 rezultat uklapanja bolji. Indeks protoka n sistema spojeva postepeno opada sa povećanjem sadržaja HPS, dok koeficijent viskoznosti K pokazuje postupni trend rasta sa povećanjem sadržaja HPS, što ukazuje da dodatak HPS čini rastvor smeše viskoznijim i težim za protok. . Ovaj trend je u skladu sa Zhangovim istraživačkim rezultatima, ali za isti omjer miješanja, n vrijednost spojenog rastvora je veća od Zhangovog rezultata [305], što je uglavnom zbog toga što je prethodno smicanje izvršeno u ovom eksperimentu kako bi se eliminisao efekat tiksotropije eliminisan; Zhang rezultat je rezultat kombinovanog djelovanja tiksotropije i brzine smicanja; razdvajanje ova dva metoda će biti detaljno razmotreno u poglavlju 5.

2.3.3.1 Utjecaj omjera mešanja na viskozitet nulte smicanja sistema za mešanje

Odnos između reoloških svojstava sistema homogenog polimernog jedinjenja i reoloških svojstava komponenti u sistemu je u skladu sa pravilom logaritamskog zbrajanja. Za dvokomponentni složeni sistem, odnos između složenog sistema i svake komponente može se izraziti sljedećom jednačinom:

Među njima, F je parametar reoloških svojstava složenog sistema;

F1, F2 su reološki parametri komponente 1 i komponente 2;

∅1 i ∅2 su masovne frakcije komponente 1 i komponente 2, odnosno i ∅1 ∅2.

Prema tome, viskoznost nulte smicanja sistema spoja nakon spajanja sa različitim omjerima miješanja može se izračunati prema principu logaritamskog sumiranja kako bi se izračunala odgovarajuća predviđena vrijednost. Eksperimentalne vrijednosti rastvora jedinjenja sa različitim omjerima jedinjenja i dalje su ekstrapolirane po Carrenu prilagođavanju krivulje viskozitet-smicanja. Predviđena vrijednost nulte shitne viskoznosti HPMC / HPS sistema složenog sistema s različitim složenim omjerima uspoređuje se s eksperimentalnom vrijednošću, kao što je prikazano na slici 2-5.

Isprekidani dio na slici je predviđena vrijednost nulte smične viskoznosti rastvora jedinjenja dobijena logaritamskim pravilom sume, a isprekidani graf je eksperimentalna vrednost sistema jedinjenja sa različitim odnosima mešanja. Sa slike se može vidjeti da eksperimentalna vrijednost rastvora jedinjenja pokazuje određeno pozitivno-negativno odstupanje u odnosu na pravilo mešanja, što ukazuje da sistem jedinjenja ne može postići termodinamičku kompatibilnost, a sistem jedinjenja je kontinuirana fazna disperzija na niska temperatura Struktura "more-ostrvo" dvofaznog sistema; i sa kontinuiranim smanjenjem HPMC/HPS omjera mešanja, kontinuirana faza sistema za mešanje se promenila nakon što je odnos mešanja bio 4:6. Poglavlje detaljno govori o istraživanju.

It can be clearly seen from the figure that when the HPMC/HPS compound ratio is large, the compound system has a negative deviation, which may be because the high viscosity HPS is distributed in the dispersed phase state in the lower viscosity HPMC continuous phase middle . With the increase of HPS content, there is a positive deviation in the compound system, indicating that the continuous phase transition occurs in the compound system at this time. HPS with high viscosity becomes the continuous phase of the compound system, while HPMC is dispersed in the continuous phase of HPS in a more uniform state.

2.3.3.2 Utjecaj omjera mešanja na ponašanje fluida sistema za mešanje

Slike 2-6 prikazuju indeks protoka N od složenog sustava kao funkciju HPS sadržaja. Pošto je indeks protoka n postavljen iz log-logaritamske koordinate, n je ovdje linearni zbir. Može se vidjeti s obzirom na povećanje HPS sadržaja, indeks protoka N od složenog sustava postepeno se smanjuje, što ukazuje na to da HPS smanjuje newtonanska svojstva fluida složenog rješenja i poboljšava svoj pseudoplastično ponašanje tečnosti. Donji dio je gel stanje s većom viskoznostima. Može se vidjeti i sa linije između indeksa protoka složenog sustava i sadržaja HPS-a u skladu s linearnim odnosom (R2 iznosi 0,98062), to pokazuje da složeni sustav ima dobru kompatibilnost.

2.3.3.3 Utjecaj omjera mešanja na koeficijent viskoznosti sistema za mešanje

Slika 2-7 prikazuje koeficijent viskoznosti K složenog rješenja kao funkcije HPS sadržaja. Iz slike se može vidjeti da je K vrijednost čistog HPMC vrlo mala, dok je K vrijednost čistog HPS najveća, što je povezano sa svojstvima gela HPMC i HPS, koji su u rastvoru i stanju gela pri low temperature. Kada je sadržaj komponente niske viskoznosti visok, odnosno kada je sadržaj HPS nizak, koeficijent viskoznosti rastvora jedinjenja je blizak koeficijentu viskoznosti komponente HPMC niske viskoznosti; dok kada je sadržaj visokoviskozne komponente visok, K vrijednost otopine spoja raste sa povećanjem sadržaja HPS značajno se povećava, što ukazuje da je HPS povećao viskoznost HPMC na niskoj temperaturi. This mainly reflects the contribution of the viscosity of the continuous phase to the viscosity of the compound system. U različitim slučajevima u kojima je komponenta niske viskoznosti kontinuirana faza, a komponenta visokog viskoza kontinuirana faza, doprinos viskoznosti kontinuirane faze viskoznosti sistema jedinjenja je očigledno različit. Kada je HPMC niskog viskoziteta kontinuirana faza, viskoznost sistema jedinjenja uglavnom odražava doprinos viskoznosti kontinuirane faze; and when the high-viscosity HPS is the continuous phase, the HPMC as the dispersed phase will reduce the viscosity of the high-viscosity HPS. efekat.

2.3.4 Tiksotropija

Tiksotropija se može koristiti za procjenu stabilnosti tvari ili više sistema, jer se tiksotropijom mogu dobiti informacije o unutrašnjoj strukturi i stupnju oštećenja pod silom smicanja [323-325]. Tiksotropija se može povezati s vremenskim efektima i istorijom smicanja što dovodi do mikrostrukturnih promjena [324, 326]. Trostepena tiksotropna metoda korišćena je za proučavanje uticaja različitih odnosa mešanja na tiksotropna svojstva sistema mešanja. Kao što se može vidjeti sa slika 2-5, svi uzorci su pokazali različite stupnjeve tiksotropije. Pri niskim brzinama smicanja, viskoznost otopine spoja se značajno povećava s povećanjem sadržaja HPS, što je u skladu s promjenom viskoziteta nultog smicanja sa sadržajem HPS.

Strukturni stupanj obnavljanja DSR kompozitnih uzoraka u različitom vremenu obnavljanja izračunava se po formuli (2-3), kao što je prikazano u Tablici 2-1. Ako je DSR < 1, uzorak ima nisku otpornost na smicanje, a uzorak je tiksotropan; obrnuto, ako je DSR > 1, uzorak ima anti-tiksotropiju. Iz tabele možemo vidjeti da je DSR vrijednost čistog HPMC-a vrlo visoka, skoro 1, to je zato što je HPMC molekul krut lanac, a njegovo vrijeme relaksacije je kratko, a struktura se brzo obnavlja pod velikom silom smicanja. DSR vrijednost HPS-a je relativno niska, što potvrđuje njegova snažna tiksotropna svojstva, uglavnom zato što je HPS fleksibilan lanac i njegovo vrijeme relaksacije je dugo. Struktura se nije u potpunosti oporavila u vremenskom okviru testiranja.

Za složeno rješenje, u istom vremenu oporavka, kada je HPMC sadržaj veći od 70%, DSR se brzo smanjuje povećanjem HPS sadržaja, jer je HPS molekularni lanac fleksibilan lanac, a broj krutih molekularnih lanaca U složenom sistemu se povećava sa dodatkom HPS-a. Ako se smanjuje, vrijeme opuštanja ukupnog molekularnog segmenta složenog sustava je produženo, a tiksotropija složenog sistema ne može se brzo oporaviti pod djelovanjem visokog smicanja. Kada je sadržaj HPMC-a manji od 70%, DSR se povećava s povećanjem sadržaja HPS-a, što ukazuje da postoji interakcija između molekularnih lanaca HPS-a i HPMC-a u složenom sustavu, što poboljšava ukupnu krutost molekularne Segmenti u složenom sustavu i skraćuju vrijeme opuštanja složenog sistema je smanjeno, a tiksotropija se smanjuje.

Osim toga, DSR vrijednost složenog sistema bila je značajno niža od one čistog HPMC, što ukazuje da je tiksotropija HPMC značajno poboljšana mešanjem. DSR vrijednosti većine uzoraka u sistemu spojeva bile su veće od vrijednosti čistog HPS-a, što ukazuje da je stabilnost HPS-a u određenoj mjeri poboljšana.

Iz tabele se takođe može videti da u različitim vremenima oporavka, sve DSR vrednosti pokazuju najnižu tačku kada je sadržaj HPMC 70%, a kada je sadržaj skroba veći od 60%, DSR vrednost kompleksa je veća od čistog HPS-a. Vrijednosti DSR-a unutar 10 s svih uzoraka su vrlo blizu konačnim vrijednostima DSR-a, što ukazuje da je struktura kompozitnog sustava u osnovi završila većinu zadataka oporavka strukture unutar 10 s. Vrijedi napomenuti da su kompozitni uzorci s visokim sadržajem HPS pokazivali trend rasta u početku, a zatim opadanja s produžavanjem vremena oporavka, što ukazuje da su kompozitni uzorci također pokazali određeni stupanj tiksotropije pod djelovanjem niskog smicanja, te their structure more unstable.

Kvalitativna analiza trostepene tiksotropije je u skladu sa prijavljenim rezultatima testa tiksotropnog prstena, ali rezultati kvantitativne analize nisu u skladu sa rezultatima testa tiksotropnog prstena. Thixotropy iz složenog sustava HPMC / HPS mjerena je metodom tiksotropnog prstena s povećanjem HPS sadržaja [305]. Degeneration first decreased and then increased. Test tiksotropnog prstena može samo nagađati postojanje tiksotropnog fenomena, ali ga ne može potvrditi, jer je tiksotropni prsten rezultat istovremenog djelovanja vremena smicanja i brzine smicanja [325-327].

2.4 Sažetak ovog poglavlja

U ovom poglavlju, termalni gel HPMC i hladni gel HPS korišćeni su kao glavne sirovine za konstruisanje dvofaznog kompozitnog sistema hladnog i toplog gela. Utjecaj reoloških svojstava kao što su viskoznost, obrazac tečenja i tiksotropija. According to the common relationship between different states and concentrations of polymers in solution, the molecular state model of HPMC/HPS compound system in low temperature solution is proposed. According to the logarithmic summation principle of the properties of different components in the compound system, the compatibility of the compound system was studied. Glavni nalazi su sljedeći:

1. Svi složeni uzorci s različitim koncentracijama pokazali su određeni stupanj posmičnog stanjivanja, a stupanj posmičnog stanjivanja se povećavao s povećanjem koncentracije.
2. Sa povećanjem koncentracije, indeks protoka sistema jedinjenja se smanjio, a viskoznost nultog smicanja i koeficijent viskoznosti su se povećali, što ukazuje da je ponašanje složenog sistema nalik na čvrstu materiju poboljšano.
3. Postoji kritična koncentracija (8%) u HPMC/HPS sistemu jedinjenja, ispod kritične koncentracije, HPMC molekularni lanci i HPS gel faza u rastvoru jedinjenja su odvojeni jedan od drugog i postoje nezavisno; kada se postigne kritična koncentracija, u rastvoru jedinjenja formira se stanje mikrogela sa HPS fazom kao centrom gela, a HPMC molekularni lanci se isprepliću i povezuju jedan sa drugim; iznad kritične koncentracije, pretrpani HPMC makromolekularni lanci i njihovo preplitanje sa HPS faznom regijom su složeniji, a interakcija je složenija. intenzivnije, pa se rastvor ponaša kao rastopljeni polimer.
4. Odnos mešanja ima značajan uticaj na reološka svojstva rastvora HPMC/HPS jedinjenja. Sa povećanjem sadržaja HPS, fenomen posmičnog razrjeđivanja složenog sistema je očigledniji, indeks protoka se postepeno smanjuje, a viskozitet nultog smicanja i koeficijent viskoznosti postepeno rastu. povećava, što ukazuje da je ponašanje kompleksa nalik čvrstom stanju značajno poboljšano.
5. Viskoznost nultog smicanja složenog sistema pokazuje određeno pozitivno-negativno odstupanje u odnosu na pravilo logaritamskog zbrajanja. Sistem kompaundiranja je dvofazni sistem sa kontinuiranom fazno dispergovanom faznom strukturom "more-ostrvo" na niskoj temperaturi, i, kako se odnos HPMC/HPS mešanja smanjio nakon 4:6, kontinualna faza sistema mešanja se promenila.
6. Postoji linearna veza između indeksa protoka i omjera miješanja spojenih otopina s različitim omjerima miješanja, što ukazuje da sistem za miješanje ima dobru kompatibilnost.
7. Za HPMC/HPS sistem jedinjenja, kada je komponenta niske viskoznosti kontinualna faza, a komponenta visokog viskoza kontinuirana faza, doprinos viskoznosti kontinualne faze viskoznosti sistema jedinjenja je značajno drugačiji. Kada je HPMC niskog viskoznosti kontinuirana faza, viskoznost složenog sistema uglavnom odražava doprinos kontinuirano-faznog viskoznosti; dok kada je HPS visokog viskoziteta kontinuirana faza, HPMC kao disperzna faza će smanjiti viskoznost visokoviskoznog HPS-a. efekat.
8. Trostepena tiksotropija je korištena za proučavanje utjecaja omjera smjese na tiksotropiju složenog sistema. Tiksotropija složenog sistema pokazala je trend prvo opadanja, a zatim povećanja sa smanjenjem omjera HPMC/HPS smjese.
9. Navedeni eksperimentalni rezultati pokazuju da su miješanjem HPMC i HPS reološka svojstva dvije komponente, kao što su viskozitet, fenomen smičnog stanjivanja i tiksotropija, u određenoj mjeri izbalansirana.

Poglavlje 3 Priprema i svojstva HPMC/HPS jestivih kompozitnih filmova

Polimerni spoj je najefikasniji način za postizanje višekomponentnih komplementarnosti performansi, razviti nove materijale sa odličnim performansama, smanjiti cijene proizvoda i proširiti raspon aplikacija [240-242, 328]. Zatim, zbog određenih razlika u molekularnoj strukturi i konformacijske entropije između različitih polimera, većina sistema polimernih spojeva je nekompatibilna ili djelomično kompatibilna [11, 12]. Mehanička svojstva i druga makroskopska svojstva sistema polimernih jedinjenja usko su povezana sa fizičko-hemijskim svojstvima svake komponente, odnosom mešanja svake komponente, kompatibilnošću između komponenti i unutrašnjom mikroskopskom strukturom i drugim faktorima [240, 329].

Sa stanovišta hemijske strukture, i HPMC i HPS su hidrofilni curdlan, imaju istu strukturnu jedinicu – glukozu, i modifikovani su istom funkcionalnom grupom – hidroksipropilnom grupom, tako da bi HPMC i HPS trebalo da imaju dobru fazu. Kapacitet. Međutim, HPMC je termički inducirani gel koji je u stanju rješenja s vrlo niskom viskoznosti na niskoj temperaturi i formira koloid na visokoj temperaturi; HPS je gel za hladno izazvani, koji je gel sa niskim temperaturama i u stanju je na visokoj temperaturi; Uvjeti gela i ponašanje su u potpunosti suprotni. Spoj HPMC-a i HPS-a ne pogoduje formiranju homogenog sistema s dobrim kompatibilnošću. Uzimajući u obzir i hemijsku strukturu i termodinamiku, od velikog je teorijskog značaja i praktične vrijednosti za složenje HPMC-a pomoću HPS-a za uspostavljanje sistema hladnog gela.

Ovo poglavlje se fokusira na proučavanje svojstava komponenti u sistemu HPMC/HPS hladnog i vrućeg gel spoja, omjera miješanja i relativne vlažnosti okoline na mikroskopsku morfologiju, kompatibilnost i fazno razdvajanje, mehanička svojstva, optička svojstva , i svojstva termičkog pada složenog sistema. I uticaj makroskopskih svojstava kao što su svojstva barijere za kiseonik.

3.1.1 Glavni eksperimentalni materijali

3.1.2 Glavni instrumenti i oprema

3.2 Eksperimentalna metoda

3.2.1 Priprema HPMC/HPS jestivog kompozitnog filma

15% (w/w) suvi prah HPMC i HPS je pomiješan sa 3% (w/w). Polietilen glikol plastifikator je pomiješan u deioniziranoj vodi da se dobije mješavina tekućine koja formira film, a jestivi kompozitni film HPMC/ HPS je pripremljen metodom livenja.

Metoda pripreme: Prvo odmjerite HPMC i HPS suhi prah i pomiješajte ih prema različitim omjerima; Zatim dodajte u 70 ° C vode i brzo promiješajte na 120 o / min / min za 30 min za potpuno distribuciju HPMC-a; zatim zagrijati otopinu na iznad 95 °C, brzo miješati istom brzinom 1 h da se HPS potpuno želatinizira; nakon što je želatinizacija završena, temperatura rastvora se brzo smanjuje na 70 °C, a rastvor se meša pri laganoj brzini od 80 rpm/min tokom 40 minuta. Potpuno rastvarajte HPMC. Sipajte 20 g miješanog rješenja za formiranje filmova u polistiren petrijsko jelo s promjerom od 15 cm, baci ga ravno i osuši ga na 37 ° C. Sušeni film se ogulite sa diska kako biste dobili jestivu kompozitnu membranu.

Sve jestive folije su bile uravnotežene na 57% vlažnosti više od 3 dana prije testiranja, a dio jestivog filma korišten za ispitivanje mehaničkih svojstava bio je uravnotežen na 75% vlažnosti više od 3 dana.

3.2.2 Mikromorfologija jestivog kompozitnog filma HPMC/HPS

3.2.2.1 Princip analize skenirajućeg elektronskog mikroskopa

Elektronski pištolj na vrhu skenirajuće elektronske mikroskopije (SEM) može emitovati veliku količinu elektrona. Nakon redukcije i fokusiranja, može formirati snop elektrona određene energije i intenziteta. Pokrećeno magnetnim poljem zavojnice za skeniranje, prema određenom vremenskom i prostornom poretku. Skenirajte površinu uzorka tačku po tačku. Zbog razlike u karakteristikama površinskog mikro prostora, interakcija između uzorka i elektronskog snopa stvorit će sekundarne elektron signale s različitim intenzitetima, koji su prikupljeni detektorom i pretvorene u električne signale koji su pojačani video I unesite na rešetku cijevi za slike, nakon podešavanja svjetline cijevi za slike može se dobiti sekundarna elektronska slika koja može odražavati morfologiju i karakteristike mikro-regiona na površini uzorka. U usporedbi s tradicionalnim optičkim mikroskopima, rezolucija SEM-a je relativno visoka, oko 3nm-6nm površinskog sloja uzorka, što je pogodnije za promatranje mikrokturalnih karakteristika na površini materijala.

3.2.2.2 Metoda ispitivanja

Jestiva folija je stavljena u eksikator za sušenje, te je odabrana odgovarajuća veličina jestivog filma, zalijepljena na SEM poseban stepen uzorka provodljivim ljepilom, a zatim pozlaćena vakuumskim premazom. Tokom ispitivanja, uzorak je stavljen u SEM, a mikroskopska morfologija uzorka je uočena i fotografisana uz povećanje od 300 i 1000 puta pod naponom ubrzanja elektronskog snopa od 5 kV.

3.2.3 Propustljivost svjetlosti HPMC/HPS jestivog kompozitnog filma

3.2.3.1 Princip analize UV-Vis spektrofotometrije

UV-Vis spektrofotometar može da emituje svetlost talasne dužine od 200~800nm ​​i da je ozrači na objekat. Some specific wavelengths of light in the incident light are absorbed by the material, and molecular vibrational energy level transition and electronic energy level transition occur. Since each substance has different molecular, atomic and molecular spatial structures, each substance has its specific absorption spectrum, and the content of the substance can be determined or determined according to the level of absorbance at some specific wavelengths on the absorption spectrum. Stoga je UV-Vis spektrofotometrijska analiza jedno od efikasnih sredstava za proučavanje sastava, strukture i interakcije supstanci.

Kada snop svjetlosti udari u predmet, dio upadne svjetlosti apsorbira predmet, a drugi dio upadne svjetlosti se prenosi kroz objekat; omjer intenziteta propuštene svjetlosti i intenziteta upadne svjetlosti je propusnost.

Formula za odnos između apsorpcije i transmitantnosti je:

Među njima, A je apsorbancija;

T je odašiljač,%.

Konačna apsorpcija je ujednačeno korigirana apsorbancijom × 0,25 mm/debljina.

3.2.3.2 Metoda ispitivanja

Pripremite 5% HPMC i HPS rješenja, pomiješajte ih prema različitim omjerima, uličite 10 g rješenja za formiranje filmova u polistiren petru posudu s promjerom od 15 cm i osušite ih na 37 ° C da biste formirali film. Izrežite jestivu foliju na pravougaonu traku 1mm×3mm, stavite je u kivetu i napravite jestivu foliju blizu unutrašnjeg zida kivete. Spektrofotometar WFZ UV-3802 korišten je za skeniranje uzoraka na punoj talasnoj dužini od 200-800 Nm, a svaki uzorak je testiran 5 puta.

3.2.4 Dinamička termomehanička svojstva HPMC/HPS jestivih kompozitnih filmova

3.2.4.1 Princip dinamičke termomehaničke analize

Dinamička termomehanička analiza (DMA) je instrument koji može mjeriti odnos između mase i temperature uzorka pod određenim udarnim opterećenjem i programiranom temperaturom, te može testirati mehanička svojstva uzorka pod djelovanjem periodičnog naizmjeničnog naprezanja i vremena, Temperatura i temperatura. frekvencijski odnos.

Visokomolekularni polimeri imaju viskoelastična svojstva, koja mogu skladištiti mehaničku energiju poput elastomera s jedne strane, a troše energiju poput sluzi s druge strane. Kada se primjenjuje periodična naizmjenična sila, elastični dio pretvara energiju u potencijalnu energiju i pohranjuje je; dok viskozni dio pretvara energiju u toplinsku energiju i gubi je. Polymer materials generally exhibit two states of low temperature glass state and high temperature rubber state, and the transition temperature between the two states is the glass transition temperature. The glass transition temperature directly affects the structure and properties of materials, and is one of the most important characteristic temperatures of polymers.

Analizom dinamične termomehaničke svojstva polimera može se primijetiti viskoelastičnost polimera, a mogu se dobiti važni parametri koji određuju performanse polimera, tako da se mogu bolje primijeniti na stvarno korištenje. Pored toga, dinamična termomehanička analiza vrlo je osjetljiva na staklenu tranziciju, fazni odvajanje, prelazak, kristalizaciju i molekularni pokret na svim nivoima molekularnih segmenata, te mogu dobiti puno informacija o strukturi i svojstvima polimera. Često se koristi za proučavanje molekula polimera. ponašanje pokreta. Korištenje temperaturnog načina zamiši DMA-a, pojava faznih prijelaza poput staklene tranzicije može se testirati. U usporedbi s DSC, DMA ima veću osjetljivost i pogodnije je za analizu materijala koji simuliraju stvarnu upotrebu.

3.2.4.2 Metoda ispitivanja

3.2.5 Termička stabilnost HPMC/HPS jestivih kompozitnih filmova

3.2.5.1 Princip termogravimetrijske analize

Termički gravimetrijski analizator (TGA) može mjeriti promjenu mase uzorka sa temperaturom ili vremenom na programiranoj temperaturi, a može se koristiti za proučavanje moguće isparavanja, topljenje, sublimaciju, dehidraciju, raspadanje i oksidaciju tvari za vrijeme postupka grijanja . i druge fizičke i hemijske fenomene. Kriva odnosa između mase materije i temperature (ili vremena) dobijene neposredno nakon testiranja uzorka naziva se termogravimetrijska (TGA kriva). Gubitak kilograma i ostale informacije. Derivativna termogravimetrijska krivulja (DTG krivulja) može se dobiti nakon izvora prvog reda TGA krivulje, što odražava promjenu brzine gubitka kilograma testiranog uzorka sa temperaturom ili vremenom, a vrhunska točka konstante stopa.

3.2.5.2 Metoda ispitivanja

Odaberite jestivi film s jednoličnom debljinom, učvrstite ga u krug s istim promjerom kao i termogravimetrijski testni disk, a zatim ga položite na ispitni disk i testirajte ga u atmosferu dušika sa protokom od 20 ml / min . Raspon temperature iznosio je 30-700 ° C, stopa grijanja bila je 10 ° C / min, a svaki uzorak je dva puta testiran.

3.2.6.1 Princip analize zateznih svojstava

3.2.6 Zatezna svojstva HPMC/HPS jestivih kompozitnih filmova

Tester mehaničkih svojstava može primijeniti statičko vlačno opterećenje na utor duž uzdužne ose pod određenim uvjetima temperature, vlažnosti i brzine sve dok se žlica ne slomi. Tijekom ispitivanja, opterećenje primijenjeno na utor i njegova deformacija su zabilježeni testerom mehaničkih svojstava, te je nacrtana krivulja naprezanje-deformacija tijekom vlačne deformacije utora. Iz krivulje naprezanje-deformacija mogu se izračunati vlačna čvrstoća (ζt), istezanje pri prekidu (εb) i modul elastičnosti (E) za procjenu vlačnih svojstava filma.

Odnos napon-deformacija materijala općenito se može podijeliti na dva dijela: područje elastične deformacije i područje plastične deformacije. U zoni elastične deformacije, napon i deformacija materijala imaju linearnu vezu, a deformacija se u ovom trenutku može potpuno oporaviti, što je u skladu s Cookovim zakonom; u zoni plastične deformacije, napon i deformacija materijala više nisu linearni, a deformacija koja se javlja u ovom trenutku je nepovratna, na kraju se materijal lomi.

Gdje je: vlačna čvrstoća, MPa;

b je širina uzorka, mm;

D je debljina uzorka, mm.

Formula za izračunavanje izduženja na pauzu:

Gdje je: εb izduženje pri prekidu, %;

L je rastojanje između linija za označavanje kada se uzorak lomi, mm;

L0 je originalna mjerna dužina uzorka, mm.

Formula izračuna elastične modul:

ζ je napon, MPa;

ε je naprezanje.

3.2.6.2 Metoda ispitivanja

Odaberite čiste, uniformne, ravne i neoštećene uzorke, pogledajte nacionalni standard GB13022-91, a narežite ih u splikaste u obliku buče ukupne dužine 120 mm, početnoj udaljenosti između čvorova od 86 mm, udaljenost između 40 mm i širina 10 mm. Spline su postavljeni na 75% i 57% (u atmosferi zasićenog rješenja natrijum-hlorida i natrijum bromida) i ravnoteže više od 3 dana prije mjerenja. In this experiment, the ASTM D638, 5566 mechanical property tester of Instron Corporation of the United States and its 2712-003 pneumatic clamp are used for testing. Zatezna brzina bila je 10 mm / min, a uzorak je ponovljen 7 puta, a prosječna vrijednost izračunata.

3.2.7.1 Princip analize permeabilnosti kiseonika

Nakon instaliranja testnog uzorka, test šupljina podijeljena je u dva dijela, A i B; U šupljini se prenosi u šupljinu u šupljini visokog čistoće s cestočnim protokom, a protok azota s određenim brzinama protoka prenosi se u b šupljinu; Tijekom postupka testa, šupljina prožima kroz uzorak u b šupljinu, a kisik infiltriran u b šupljinu prenosi se protokom dušika i napušta b šupljinu da bi stigao u senzor kisika. Senzor kisika mjeri sadržaj kisika u protoku dušika i izlazi odgovarajući električni signal, čime se izračunava uzorak kiseonika. Prenosnica.

3.2.7.2 Metoda ispitivanja

Odaberite neoštećene jestive kompozitne folije, izrežite ih na uzorke u obliku dijamanta 10,16 x 10,16 cm, premažite rubne površine stezaljki vakuumskom mašću i pričvrstite uzorke na blok za ispitivanje. Testiran prema ASTM D-3985, svaki uzorak ima ispitnu površinu od 50 cm2.

3.3 Rezultati i diskusija

3.3.1 Analiza mikrostrukture jestivih kompozitnih filmova

Interakcija između komponenata tečnosti koja stvara film i uslova sušenja – određuju konačnu strukturu filma i ozbiljno utiču na različita fizička i hemijska svojstva filma [330, 331]. Svojstva gela i omjer mješavine svake komponente mogu utjecati na morfologiju spoja, što dalje utiče na površinsku strukturu i konačna svojstva membrane [301, 332]. Therefore, microstructural analysis of the films can provide relevant information on the molecular rearrangement of each component, which in turn can help us better understand the barrier properties, mechanical properties, and optical properties of the films.

Površinski skenirajući elektronski mikroskop mikrografije HPS/HPMC jestivih filmova sa različitim omjerima prikazani su na slici 3-1. Kao što se može vidjeti sa slike 3-1, neki uzorci su pokazali mikropukotine na površini, koje mogu biti uzrokovane smanjenjem vlage u uzorku tokom ispitivanja, ili napadom elektronskog snopa u šupljinu mikroskopa [122 , 139]. Na slici, čistoj HPS membrani i čisti HPMC. Membrane su pokazivale relativno glatke mikroskopske površine, a mikrostruktura čistih HPS membrana bila je homogenija i glatkija od čistih HPMC membrana, što može biti uglavnom zbog makromolekula škroba (molekula amiloze i molekula amilopektina) tokom procesa hlađenja.) koje su postigle bolje molekularno preuređenje. u vodenoj otopini. Mnoge studije su pokazale da sistem amiloza-amilopektin-voda u procesu hlađenja

Može postojati konkurentni mehanizam između gela formiranja i odvajanja faza. Ako je brzina razdvajanja faza niža od brzine formiranja gela, u sistemu neće doći do razdvajanja faza, u suprotnom će doći do razdvajanja faza u sistemu [333, 334]. Štaviše, kada sadržaj amila prelazi 25%, želatinizacija amiloze i kontinuirano amilozne mrežne strukture može značajno inhibirati izgled faznog odvajanja [334]. Sadržaj amlaza HPS-a koji se koristi u ovom radu iznosi 80%, mnogo veći od 25%, čime je bolje ilustriranje fenomena da su čiste HPS membrane homogenije i glađe od čistog HPMC membrana.

Iz poređenja slika može se vidjeti da su površine svih kompozitnih filmova relativno hrapave, a neke nepravilne izbočine su raštrkane, što ukazuje da postoji određeni stupanj nemišljivosti između HPMC i HPS. Osim toga, kompozitne membrane s visokim sadržajem HPMC pokazale su homogeniju strukturu od onih s visokim sadržajem HPS. Kondenzacija na bazi HPS-a na temperaturi formiranja filma od 37 °C

Na osnovu svojstava gela, HPS je pokazao viskozno stanje gela; dok je na osnovu svojstava termičkog gela HPMC-a, HPMC predstavljao stanje rastvora nalik vodi. U kompozitnoj membrani sa visokim sadržajem HPS (7:3 HPS/HPMC), viskozni HPS je kontinuirana faza, a HPMC nalik vodi se raspršuje u visokoviskoznoj HPS kontinuiranoj fazi kao disperzirana faza, što nije pogodno na ravnomernu raspodelu dispergovane faze; U kompozitnom filmu sa visokim sadržajem HPMC (3:7 HPS/HPMC), HPMC niskog viskoziteta se transformiše u kontinuiranu fazu, a viskozni HPS se raspršuje u niskoviskoznoj HPMC fazi kao disperzovana faza, što pogoduje formiranje homogene faze. složeni sistem.

Na slici se može vidjeti da iako svi kompozitni filmovi pokazuju grube i nehomogene površinske strukture, nije pronađena očigledna međufazna sučelja, što ukazuje da HPMC i HPS imaju dobru kompatibilnost. Kompozitni filmovi HPMC/škrob bez plastifikatora kao što je PEG pokazali su očiglednu faznu separaciju [301], što ukazuje da i hidroksipropilna modifikacija skroba i PEG plastifikatora mogu poboljšati kompatibilnost kompozitnog sistema.

3.3.2 Analiza optičkih svojstava jestivih kompozitnih filmova

Svojstva propuštanja svjetlosti jestivih kompozitnih filmova HPMC/HPS s različitim omjerima ispitana su UV-vis spektrofotometrom, a UV spektri su prikazani na slici 3-2. Što je veća vrijednost propusnosti svjetlosti, to je film ujednačeniji i transparentniji; obrnuto, što je manja vrijednost propusnosti svjetlosti, to je film neravnomjerniji i neprozirniji. Može se vidjeti sa slike 3-2 (a) da svi kompozitni filmovi pokazuju sličan trend s povećanjem talasne dužine skeniranja u punom rasponu talasne skeniranje, a svjetlosno prenošenje povećava se postepeno povećanjem talasne dužine. Na 350nm, krive imaju tendenciju platoa.

Odaberite propusnost na talasnoj dužini od 500 nm za poređenje, kao što je prikazano na slici 3-2(b), propusnost čistog HPS filma je niža od onog čistog HPMC filma, a sa povećanjem sadržaja HPMC, propusnost se prvo smanjuje, a zatim se povećava nakon dostizanja minimalne vrijednosti. Kada se sadržaj HPMC povećao na 70%, propusnost svjetlosti kompozitnog filma bila je veća nego kod čistog HPS-a. Dobro je poznato da će homogeni sistem pokazati bolju propusnost svjetlosti, a njegova vrijednost propustljivosti izmjerena UV je općenito veća; nehomogeni materijali su općenito više neprozirni i imaju niže vrijednosti UV propustljivosti. Vrijednosti prenosnih kompozitnih filmova (7: 3, 5: 5) bile su niže od onih čistih HPS i HPMC filmova, što ukazuje da je postojao određeni stupanj faznog odvajanja između dvije komponente HPS i HPMC-a.

Slika 3-2 UV spektri na svim talasnim dužinama (a) i na 500 nm (b), za HPS/HPMC filmove mešavine. Traka predstavlja srednje vrijednosti ±standardne devijacije. ac: različita slova se značajno razlikuju s različitim omjerom miješanja (p < 0,05), primijenjenim u cijeloj disertaciji

3.3.3 Dinamička termomehanička analiza jestivih kompozitnih filmova

Slika 3-3 prikazuje dinamička termomehanička svojstva jestivih filmova HPMC/HPS s različitim formulacijama. Sa slike 3-3(a) se može vidjeti da modul skladištenja (E') opada s povećanjem sadržaja HPMC. Osim toga, modul skladištenja svih uzoraka se postepeno smanjivao s porastom temperature, osim što se modul skladištenja čistog HPS (10:0) filma blago povećao nakon povećanja temperature na 70 °C. Pri visokoj temperaturi, za kompozitni film sa visokim sadržajem HPMC, modul skladištenja kompozitnog filma ima očigledan opadajući trend s porastom temperature; dok za uzorak sa visokim sadržajem HPS, modul skladištenja samo neznatno opada s porastom temperature.

Slika 3-3 Modul skladištenja (E′) (a) i tangens gubitka (tan δ) (b) filmova mješavine HPS/HPMC

Na slici 3-3(b) se može vidjeti da svi uzorci sa sadržajem HPMC većim od 30% (5:5, 3:7, 0:10) pokazuju vrhunac staklene tranzicije, a sa povećanjem sadržaja HPMC, staklena tranzicija temperatura prijelaza se pomjerila na visoku temperaturu, što ukazuje na smanjenje fleksibilnosti HPMC polimernog lanca. S druge strane, čista HPS membrana pokazuje veliki pik omotača oko 67 °C, dok kompozitna membrana sa 70% sadržaja HPS nema očigledan stakleni prijelaz. This may be because there is a certain degree of interaction between HPMC and HPS, thus restricting the movement of the molecular segments of HPMC and HPS.

3.3.4 Analiza termičke stabilnosti jestivih kompozitnih filmova

Slika 3-4 TGA krive (a) i krive njihovih derivata (DTG) (b) HPS/HPMC filmova mješavine

Termička stabilnost jestivog kompozitnog filma HPMC / HPS testirana je termogravimetrijskim analizatorom. Slika 3-4 prikazuje termogravimetrijsku krivu (TGA) i njenu krivu brzine gubitka težine (DTG) kompozitnog filma. Iz TGA krive na slici 3-4(a), može se vidjeti da uzorci kompozitnih membrana s različitim omjerima pokazuju dvije očigledne termogravimetrijske promjene s porastom temperature. Isparavanje vode adsorbirane od strane makromolekula polisaharida rezultira malom fazom gubitka težine na 30-180 °C prije nego što dođe do stvarne termičke degradacije. Nakon toga, dolazi do veće faze gubitka težine na 300~450 °C, ovdje je faza termičke degradacije HPMC i HPS.

Iz DTG krivulja na slici 3-4(b), može se vidjeti da su vršne temperature termičke degradacije čistog HPS i čistog HPMC 338 °C i 400 °C, respektivno, a vršna temperatura termalne degradacije čistog HPMC je veći od HPS-a, što ukazuje da je HPMC bolja termička stabilnost od HPS-a. Kada je sadržaj HPMC bio 30% (7:3), pojavio se jedan pik na 347 °C, što odgovara karakterističnom vrhuncu HPS, ali je temperatura bila viša od vrha termalne degradacije HPS; kada je sadržaj HPMC bio 70% (3:7), pojavio se samo karakterističan vrh HPMC na 400 °C; kada je sadržaj HPMC bio 50%, na DTG krivulji pojavila su se dva vrha termalne degradacije, 345 °C i 396 °C, respektivno. Vrhovi odgovaraju karakterističnim vrhovima HPS-a i HPMC-a, ali vrha termičke degradacije koji odgovara HPS-u je manji, a oba vrha imaju određenu promjenu. Može se vidjeti da većina kompozitnih membrana pokazuje samo karakterističan pojedinačni pik koji odgovara određenoj komponenti, a oni su pomaknuti u odnosu na čistokomponentnu membranu, što ukazuje da postoji određena razlika između HPMC i HPS komponenti. stepen kompatibilnosti. Vrhunska temperatura termičke degradacije kompozitne membrane bila je viša od one kod čistog HPS-a, što ukazuje da bi HPMC mogao poboljšati termičku stabilnost HPS membrane do određene mjere.

3.3.5 Analiza mehaničkih svojstava jestivog kompozitnog filma

Zatezna svojstva HPMC/HPS kompozitnih filmova sa različitim omjerima mjerena su analizatorom mehaničkih svojstava na 25 °C, relativnoj vlažnosti od 57% i 75%. Slika 3-5 prikazuje modul elastičnosti (a), istezanje pri prekidu (b) i vlačnu čvrstoću (c) HPMC/HPS kompozitnih filmova s ​​različitim omjerima pod različitom relativnom vlagom. Iz slike se može vidjeti da kada je relativna vlažnost zraka 57%, modul elastičnosti i vlačna čvrstoća čistog HPS filma su najveći, a čisti HPMC najmanji. S povećanjem sadržaja HPS, modul elastičnosti i vlačna čvrstoća kompozitnih filmova kontinuirano se povećavaju. Izduženje pri lomljenju čiste HPMC membrane je mnogo veće nego kod čiste HPS membrane, a oba su veća nego kod kompozitne membrane.

Kada je relativna vlažnost bila viša (75%) u odnosu na relativnu vlažnost od 57%, modul elastičnosti i vlačna čvrstoća svih uzoraka su se smanjili, dok je istezanje pri kidanju značajno poraslo. To je uglavnom zato što voda, kao generalizirani plastifikator, može razrijediti HPMC i HPS matricu, smanjiti silu između polimernih lanaca i poboljšati pokretljivost polimernih segmenata. Pri visokoj relativnoj vlažnosti, modul elastičnosti i vlačna čvrstoća čistih HPMC filmova bili su veći od onih čistih HPS filmova, ali je istezanje pri lomljenju bilo niže, što je rezultat koji je bio potpuno drugačiji od rezultata pri niskoj vlažnosti. Vrijedi napomenuti da je varijacija mehaničkih svojstava kompozitnih filmova s ​​omjerom komponenti pri visokoj vlažnosti od 75% potpuno suprotna onoj pri niskoj vlažnosti u poređenju sa slučajem pri relativnoj vlažnosti od 57%. Pod visokom vlagom, sadržaj vlage u filmu se povećava, a voda ne samo da ima određeni učinak plastificiranja na polimernu matricu, već i potiče rekristalizaciju škroba. U poređenju sa HPMC, HPS ima jaču tendenciju rekristalizacije, tako da je efekat relativne vlažnosti na HPS mnogo veći nego kod HPMC.

Slika 3-5 Zatezna svojstva HPS/HPMC filmova sa različitim HPS/HPMC omjerima ekvilibriranih pod različitim uvjetima relativne poniznosti (RH). *: različita slova brojeva se značajno razlikuju sa različitim RH, primijenjenim u cijeloj disertaciji

3.3.6 Analiza propusnosti kisika jestivih kompozitnih filmova

Jestiva kompozitna folija se koristi kao materijal za pakovanje hrane kako bi se produžio rok trajanja hrane, a njen učinak barijere za kiseonik jedan je od važnih pokazatelja. Stoga su stope prenosa kisika jestivih filmova s ​​različitim omjerom HPMC / HPS mjerile na temperaturi od 23 ° C, a rezultati su prikazani na slici 3-6. Može se vidjeti s cifla da je propusnost kisika čiste HPS membrane znatno niža od čiste HPMC membrane, što ukazuje da HPS membrana ima bolju svojstva za kisiku od HPMC membrane. Zbog niske viskoznosti i postojanja amorfnih područja, HPMC je lako formirati relativno labavu mrežnu strukturu niske gustine u filmu; u poređenju sa HPS-om, ima veću tendenciju rekristalizacije i lako je formirati gustu strukturu u filmu. Mnoga istraživanja su pokazala da škrobni filmovi imaju dobra svojstva barijere za kisik u usporedbi s drugim polimerima [139, 301, 335, 336].

Slika 3-6 Propustljivost kiseonika filmova mešavine HPS/HPMC

Dodatak HPS-a može značajno smanjiti propusnost kisika HPMC membrane, a propusnost kisika kompozitnih membrana naglo se smanjuju povećanjem HPS sadržaja. Dodatak HPS-a nepromenjivog kisika može povećati viz za kisik u kompozitnom membrani, koji zauzvrat dovodi do smanjenja stope proživljavanja kisika i na kraju niže propusnost kisika. Slični rezultati su prijavljeni i za druge prirodne skrobove [139,301].

U ovom poglavlju, koristeći HPMC i HPS kao glavne sirovine, i dodavanjem polietilen glikola kao plastifikatora, metodom livenja pripremljene su jestive kompozitne folije HPMC/HPS u različitim omjerima. Utjecaj svojstava komponenti i omjera mješavine na mikroskopsku morfologiju kompozitne membrane proučavan je skenirajućim elektronskim mikroskopom; mehanička svojstva kompozitne membrane proučavana su testerom mehaničkih svojstava. Uticaj inherentnih svojstava komponenti i složenog omjera na svojstva za kisik i lako prenošenje kompozitnog filma proučavala je kisik tester za predajnu i UV-Vis spektrofotometar. Scanning electron microscopy, thermogravimetric analysis and dynamic thermal analysis were used. Mehanička analiza i druge analitičke metode korištene su za proučavanje kompatibilnosti i faznog razdvajanja sistema hladno-vrućeg gel spoja. Glavni nalazi su sljedeći:

1. U poređenju sa čistim HPMC, čisti HPS je lakše formirati homogenu i glatku mikroskopsku morfologiju površine. To je uglavnom zbog boljeg molekularnog preuređivanja makromolekula škroba (molekula amiloze i molekula amilopektina) u vodenom rastvoru škroba tokom procesa hlađenja.
2. Jedinjenja sa visokim sadržajem HPMC imaju veću vjerovatnoću da formiraju homogene membranske strukture. Ovo se uglavnom zasniva na svojstvima gela HPMC i HPS. Na temperaturi formiranja filma, HPMC i HPS pokazuju stanje rastvora niske viskoznosti i stanje gela visokog viskoziteta. Visoko viskozna dispergirana faza se raspršuje u kontinuiranoj fazi niske viskoznosti. , lakše je formirati homogen sistem.
3. Relativna vlažnost ima značajan uticaj na mehanička svojstva HPMC/HPS kompozitnih filmova, a stepen njenog dejstva raste sa povećanjem sadržaja HPS. Pri nižoj relativnoj vlažnosti, i modul elastičnosti i vlačna čvrstoća kompozitnih filmova su se povećavali s povećanjem sadržaja HPS, a istezanje pri lomljenju kompozitnih filmova bilo je znatno niže nego kod filmova čistih komponenti. S povećanjem relativne vlažnosti, modul elastičnosti i vlačna čvrstoća kompozitnog filma su se smanjivali, a istezanje pri lomljenju značajno se povećavalo, a odnos između mehaničkih svojstava kompozitnog filma i omjera smjese pokazao je potpuno suprotan obrazac promjene pod različitim relativna vlažnost. Mehanička svojstva kompozitnih membrana sa različitim odnosima mešanja pokazuju presek u različitim uslovima relativne vlažnosti, što pruža mogućnost optimizacije performansi proizvoda u skladu sa različitim zahtevima primene.
4. Dodatak HPS-a značajno je poboljšao svojstva barijere kisika kompozitne membrane. Propusnost kisika kompozitne membrane oštro se smanjila povećanjem HPS sadržaja.
5. U sistemu HPMC/HPS hladnog i toplog gela, postoji određena kompatibilnost između dvije komponente. Na SEM slikama svih kompozitnih filmova nije pronađen očigledan dvofazni interfejs, većina kompozitnih filmova je imala samo jednu tačku staklastog prelaza u DMA rezultatima, a samo jedan vrh termalne degradacije pojavio se u DTG krivuljama većine kompozita. filmovi. To pokazuje da postoji određena opisnost između HPMC i HPS.

Poglavlje 4 Odnos između mikromorfologije i mehaničkih svojstava HPMC/HPS složenog sistema

U usporedbi s većom entropijom miješanja tokom miješanja metalne legure, entropija miješanja tokom polimernog sloja obično je vrlo mala, a toplina složenja tijekom spoja obično je pozitivna, što rezultira polimernim procesima. Gibbs Free Energy Promjena je pozitivna (���>), stoga, polimerne formulacije imaju tendenciju da formiraju dvofazne sisteme odvojene po fazama, a potpuno kompatibilne polimerne formulacije su vrlo rijetke [242].

Sistemi jedinjenja koje se mešaju obično mogu postići mešljivost na molekularnom nivou u termodinamici i formirati homogena jedinjenja, tako da je većina sistema polimernih jedinjenja nemešljiva. Međutim, mnogi sistemi polimernih jedinjenja mogu dostići kompatibilno stanje pod određenim uslovima i postati složeni sistemi sa određenom kompatibilnošću [257].

Makroskopska svojstva kao što su mehanička svojstva polimernih kompozitnih sistema u velikoj mjeri zavise od interakcije i fazne morfologije njihovih komponenti, posebno kompatibilnosti između komponenti i sastava kontinuiranih i dispergiranih faza [301]. Stoga je od velikog značaja proučavanje mikroskopske morfologije i makroskopskih svojstava kompozitnog sistema i uspostavljanje odnosa između njih, što je od velikog značaja za kontrolu svojstava kompozitnih materijala kontrolom fazne strukture i kompatibilnosti kompozitnog sistema.

U procesu proučavanja morfologije i faznog dijagrama složenog sistema veoma je važno odabrati odgovarajuća sredstva za razlikovanje različitih komponenti. Međutim, razlika između HPMC i HPS je prilično teška, jer oba imaju dobru transparentnost i sličan indeks prelamanja, tako da je teško razlikovati dvije komponente optičkom mikroskopijom; osim toga, budući da su oba organski materijal na bazi ugljika, tako da oba imaju sličnu apsorpciju energije, tako da je skenirajućem elektronskom mikroskopom također teško precizno razlikovati par komponenti. Infracrvena spektroskopija Fourierove transformacije može odražavati promjene u morfologiji i faznom dijagramu kompleksnog sistema protein-škrob odnosom površina polisaharidne trake na 1180-953 cm-1 i amidne trake na 1750-1483 cm-1 [52, 337], ali ova tehnika je vrlo složena i obično zahtijeva infracrvene tehnike Fourierove transformacije sinhrotronskog zračenja kako bi se stvorio dovoljan kontrast za HPMC/HPS hibridne sisteme. Postoje i tehnike za postizanje ovog odvajanja komponenti, kao što su transmisiona elektronska mikroskopija i rasejanje X zraka pod malim uglom, ali su ove tehnike obično složene [338]. In this subject, the simple iodine dyeing optical microscope analysis method is used, and the principle that the end group of the amylose helical structure can react with iodine to form inclusion complexes is used to dye the HPMC/HPS compound system by iodine dyeing, so da su HPS komponente razlikovale od HPMC komponenti po različitim bojama pod svjetlosnim mikroskopom. Stoga je metoda analize optičkog mikroskopa za bojenje jodom jednostavna i efikasna metoda istraživanja morfologije i faznog dijagrama složenih sistema na bazi škroba.

U ovom poglavlju, mikroskopska morfologija, distribucija faza, fazni prijelaz i druge mikrostrukture HPMC/HPS sistema jedinjenja proučavane su analizom optičkog mikroskopa za bojenje jodom; i mehanička svojstva i druga makroskopska svojstva; a kroz analizu korelacije mikroskopske morfologije i makroskopskih svojstava različitih koncentracija rastvora i odnosa mešanja, uspostavljena je veza između mikrostrukture i makroskopskih svojstava HPMC/HPS sistema jedinjenja, u cilju kontrole HPMC/HPS. Navedite osnovu za svojstva kompozitnih materijala.

4.1 Materijali i oprema

4.1.1 Glavni eksperimentalni materijali

4.2 Eksperimentalna metoda

4.2.1 Priprema otopine HPMC/HPS jedinjenja

Pripremite HPMC rastvor i HPS rastvor u koncentraciji od 3%, 5%, 7% i 9%, pogledajte 2.2.1 za metodu pripreme. Pomiješajte HPMC otopinu i HPS otopinu prema 100:0, 90:10, 80:20, 70:30, 60:40, 50:50, 45:55, 40:60, 30:70, 20:80, 0: 100 Različiti omjeri su miješani pri brzini od 250 o/min na 21 °C u trajanju od 30 min, te su dobiveni miješani rastvori različitih koncentracija i različitih omjera.

4.2.2 Priprema HPMC/HPS kompozitne membrane

Pogledajte 3.2.1.

4.2.3 Priprema HPMC / HPS kompozitnih kapsula

Pogledajte otopinu pripremljenu metodom iz 2.2.1, koristite kalup od nehrđajućeg čelika za potapanje i osušite ga na 37 °C. Izvucite osušene kapsule, odrežite višak i spojite ih u par.

4.2.4 HPMC/HPS kompozitni film optički mikroskop

4.2.4.1 Principi analize optičke mikroskopije

Optički mikroskop koristi optički princip uvećanja slike pomoću konveksne leće i koristi dvije konvergentne leće za proširenje kuta otvaranja obližnjih sićušnih supstanci prema očima i povećanje veličine sićušnih tvari koje ljudsko oko ne može razaznati. sve dok ljudsko oko ne može razaznati veličinu tvari.

4.2.4.2 Metoda ispitivanja

HPMC / HPS složena rješenja različitih koncentracija i složenih omjera izvedena su na 21 ° C, spuštenu na stakleni slajd, bacaju se u tanki sloj i osušene na istoj temperaturi. Filmovi su bili obojeni sa 1% jodnom otopinom (1 g joda i 10 g kalijum-jodida smještena je u volumetrijskoj tikvici od 100 ml, a rastvoreno u etanolu), smješteno u polje svjetlosti mikroskopa za promatranje i fotografiranje.

4.2.5 Propustljivost svjetlosti HPMC/HPS kompozitnog filma

4.2.5.1 Princip analize UV-vis spektrofotometrije

Isto kao 3.2.3.1.

4.2.5.1 Metoda ispitivanja

Vidi 3.2.3.2.

4.2.6 Zatezna svojstva HPMC/HPS kompozitnih filmova

4.2.6.1 Princip analize zateznih svojstava

Isto kao 3.2.3.1.

4.2.6.1 Metoda ispitivanja

Uzorci su testirani nakon ekvilibracije na 73% vlažnosti tokom 48 h. Pogledajte 3.2.3.2 za metodu ispitivanja.

4.3 Rezultati i diskusija

4.3.1 Promatranje transparentnosti proizvoda

Slika 4-1 prikazuje jestive filmove i kapsule pripremljene mešanjem HPMC i HPS u odnosu 70:30. Kao što se vidi sa slike, proizvodi imaju dobru prozirnost, što ukazuje da HPMC i HPS imaju slične indekse prelamanja, a homogeno jedinjenje može se dobiti nakon mešanja ova dva.

4.3.2 Slike HPMC/HPS kompleksa optičkim mikroskopom prije i nakon bojenja

Slika 4-2 prikazuje tipičnu morfologiju prije i poslije bojenja HPMC/HPS kompleksa s različitim omjerima smjese uočenih pod optičkim mikroskopom. Kao što se može vidjeti sa slike, teško je razlikovati HPMC fazu i HPS fazu na neobojenoj slici; obojeni čisti HPMC i čisti HPS pokazuju svoje jedinstvene boje, što je zato što reakcija HPS-a i joda kroz bojenje jodom Njegova boja postaje tamnija. Stoga su dvije faze u složenom sustavu HPMC / HPS jednostavno i jasno razlikuju, što dodatno dokazuje da HPMC i HPS ne mijenjaju i ne mogu formirati homogeni spoj. Kao što se može vidjeti sa slike, kako se sadržaj HPS povećava, površina tamnog područja (HPS faza) na slici nastavlja da se povećava prema očekivanjima, potvrđujući da se tokom ovog procesa događa dvofazno preuređenje. Kada je sadržaj HPMC veći od 40%, HPMC predstavlja stanje kontinuirane faze, a HPS se raspršuje u kontinuiranoj fazi HPMC kao disperzirana faza. Nasuprot tome, kada je sadržaj HPMC niži od 40%, HPS predstavlja stanje kontinuirane faze, a HPMC se raspršuje u kontinuiranoj fazi HPS-a kao dispergirana faza. Dakle, u 5% rastvoru HPMC/HPS jedinjenja, sa povećanjem sadržaja HPS, desilo se suprotno kada je odnos jedinjenja bio HPMC/HPS 40:60. Kontinuirane fazne se mijenja iz početne HPMC faze na kasnije HPS fazu. Posmatranjem oblika faze može se uočiti da je HPMC faza u HPS matrici nakon disperzije sferična, dok je dispergirani oblik HPS faze u HPMC matrici nepravilniji.

Štaviše, izračunavanjem omjera površine svijetle boje (HPMC) i tamno obojene površine (HPS) u HPMC/HPS kompleksu nakon bojenja (bez uzimanja u obzir mezofazne situacije), ustanovljeno je da površina HPMC (svijetlo boje) / HPS (tamna boja) na slici, omjer je uvijek veći od stvarnog omjera HPMC / HPS. Na primjer, u dijagramu bojenja HPMC / HPS spoja sa složenim omjerom od 50:50, površina HPS-a u interfaznoj površini se ne izračunava, a omjer svjetlosnog / tamnog područja je 71/29. Ovaj rezultat potvrđuje postojanje velikog broja mezofaza u HPMC / HPS kompozitnom sistemu.

Poznato je da su potpuno kompatibilni polimerni sustavi sasvim rijetki jer je tijekom polimernog složenog postupka obično pozitivna, a entropija složenja obično malo mijenja, čime se rezultira slobodnom energijom tijekom pozitivne vrijednosti. Međutim, u sistemu HPMC / HPS-a, HPMC i HPS još uvijek obećavaju da pokažu veći stepen kompatibilnosti, jer su HPMC i HPS i hidrofilni polisaharidi, imaju istu strukturnu jedinicu - glukozu i prolaze istu funkcionalnu grupu mijenjaju se sa hidroksipropil. The phenomenon of multiple mesophases in the HPMC/HPS compound system also indicates that HPMC and HPS in the compound have a certain degree of compatibility, and a similar phenomenon occurs in the starch-polyvinyl alcohol blend system with plasticizer added. takođe se pojavio [339].

4.3.3 Odnos između mikroskopske morfologije i makroskopskih svojstava složenog sistema

Odnos morfologije, fenomen faznog odvajanja, transparentnost i mehanička svojstva HPMC / HPS kompozitnog sistema proučavana je detaljno. Slika 4-3 prikazuje učinak HPS sadržaja na makroskopsku svojstva kao što su transparentnost i zatezni modul HPMC / HPS sistema složenog sistema. It can be seen from the figure that the transparency of pure HPMC is higher than that of pure HPS, mainly because the recrystallization of starch reduces the transparency of HPS, and the hydroxypropyl modification of starch is also an important reason for the reduction of transparency of HPS [340, 341]. Može se naći sa figure da će prenošenje HPMC / HPS sistema složenog sistema imati minimalnu vrijednost s razlikom HPS sadržaja. Prijenos složenog sustava, u rasponu HPS sadržaja ispod 70%, povećava se sait smanjuje se sa povećanjem HPS sadržaja; Kada HPS sadržaj prelazi 70%, povećava se s povećanjem HPS sadržaja. Ovaj fenomen znači da je HPMC / HPS sistemski sustav nepomičan, jer fazni fenomen odvajanja sustava dovodi do smanjenja propusnosti svjetla. On the contrary, the Young's modulus of the compound system also appeared a minimum point with the different proportions, and the Young's modulus continued to decrease with the increase of HPS content, and reached the lowest point when the HPS content was 60%. Modul se nastavio povećavati, a modul se malo povećavao. Mladi modul System sistema HPMC / HPS pokazao je minimalnu vrijednost koja je također naznačila da je složeni sistem bio nepomirljiv sistem. Najniža točka propusnosti HPMC / HPS složenog sustava u skladu je s fazom tranzicijske točke HPMC kontinuirane faze da bi se raspršila faza i najniža točka mladog vrijednosti modula na slici 4-2.

4.3.4 Uticaj koncentracije rastvora na mikroskopsku morfologiju sistema jedinjenja

Slika 4-4 prikazuje uticaj koncentracije rastvora na morfologiju i fazni prelaz sistema jedinjenja HPMC/HPS. Kao što se može videti sa slike, niska koncentracija 3% HPMC/HPS sistema jedinjenja, u odnosu jedinjenja HPMC/HPS je 40:60, može se uočiti pojava ko-kontinuirane strukture; dok je u visokoj koncentraciji 7% rastvora ova ko-kontinuirana struktura uočena na slici sa odnosom mešanja od 50:50. Ovaj rezultat pokazuje da tačka faznog prijelaza u sistemu HPMC/HPS spojeva ima određenu koncentracijsku ovisnost, a omjer HPMC/HPS spoja faznog prijelaza raste s povećanjem koncentracije otopine jedinjenja, a HPS teži da formira kontinuiranu fazu . . Pored toga, HPS domeni dispergovani u HPMC kontinuiranoj fazi pokazali su slične oblike i morfologije sa promjenom koncentracije; dok su HPMC dispergirane faze dispergovane u HPS kontinuiranoj fazi pokazale različite oblike i morfologije pri različitim koncentracijama. a sa povećanjem koncentracije otopine, površina disperzije HPMC-a je postajala sve nepravilnija. Glavni razlog za ovu pojavu je taj što je viskoznost HPS otopine mnogo veća od viskoznosti HPMC otopine na sobnoj temperaturi, a tendencija HPMC faze da formira čisto sferično stanje je potisnuta zbog površinske napetosti.

4.3.5 Utjecaj koncentracije rastvora na mehanička svojstva sistema jedinjenja

Odgovara morfologima Sl. 4-4, Sl. 4-5 prikazuje zatezna svojstva kompozitnih filmova formirana pod različitim koncentracionim rješenjima. Može se vidjeti sa slike da mladi modul i izduženje na pauzi HPMC / HPS kompozitnog sustava imaju tendenciju smanjenja povećanja koncentracije otopine, što je u skladu s postepenom transformacijom HPMC-a iz kontinuirane faze do raširene faze na slici 4 -4. Mikroskopska morfologija je dosljedna. Budući da je mladi modul HPMC homopolimera veći od HPS-a, predviđa se da će mladi modul HPMC / HPS kompozitnog sustava biti poboljšan kada je HPMC kontinuirana faza.

4.4 Sažetak ovog poglavlja

U ovom su poglavlju pripremljeni HPMC / HPS složeni rešenja i jestivi kompozitni filmovi sa različitim koncentracijama i složenim omjerima i prelazom morfologije i faza HPMC / HPS sistema složenog sustava primijećeni optičkim analizom mikroskopa boje za razlikovanje faza škrobi. 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. Glavni nalazi su sljedeći:

1. Metoda analize optičkog mikroskopa za razlikovanje faza skroba bojenjem jodom je najjednostavniji, direktniji i najefikasniji metod za proučavanje morfologije i faznog prijelaza sistema jedinjenja na bazi škroba. Kod bojenja jodom, škrobna faza izgleda tamnije i tamnije pod svjetlosnom mikroskopijom, dok HPMC nije obojen i stoga izgleda svjetlije boje.
2. HPMC/HPS sistem jedinjenja se ne može mešati, a u sistemu jedinjenja postoji tačka faznog prelaza, a ova tačka faznog prelaza ima određenu zavisnost o odnosu jedinjenja i koncentraciji rastvora.
3. HPMC/HPS složeni sistem ima dobru kompatibilnost i veliki broj mezofaza je prisutan u sistemu spojeva. U međufazi se kontinuirana faza raspršuje u dispergovanoj fazi u stanju čestica.
4. Disperzovana faza HPS u HPMC matrici pokazala je sličan sferni oblik pri različitim koncentracijama; HPMC je pokazao nepravilnu morfologiju u HPS matrici, a nepravilnost morfologije se povećavala sa povećanjem koncentracije.
5. Utvrđen je odnos između mikrostrukture, faznog prijelaza, transparentnosti i mehaničkih svojstava HPMC/HPS kompozitnog sistema. a. Najniža tačka transparentnosti složenog sistema je u skladu sa tačkom faznog prelaza HPMC iz kontinualne faze u disperziranu fazu i minimalnom tačkom smanjenja vlačnog modula. b. Youngov modul i elongacija pri prekidu opadaju sa povećanjem koncentracije rastvora, što je uzročno povezano sa morfološkom promjenom HPMC iz kontinuirane faze u dispergiranu fazu u sistemu spojeva.

Ukratko, makroskopska svojstva HPMC/HPS kompozitnog sistema usko su povezana s njegovom mikroskopskom morfološkom strukturom, faznim prijelazom, razdvajanjem faza i drugim fenomenima, a svojstva kompozita mogu se regulirati kontrolom fazne strukture i kompatibilnosti kompozita. sistem.

Poglavlje 5 Utjecaj stepena HPS hidroksipropil supstitucije na reološka svojstva HPMC/HPS složenog sistema

Dobro je poznato da male promjene u hemijskoj strukturi škroba mogu dovesti do dramatičnih promjena u njegovim reološkim svojstvima. Stoga, kemijska modifikacija nudi mogućnost poboljšanja i kontrole reoloških svojstava proizvoda na bazi škroba [342]. Zauzvrat, savladavanje utjecaja kemijske strukture škroba na njegova reološka svojstva može bolje razumjeti strukturna svojstva proizvoda na bazi škroba i pružiti osnovu za dizajn modificiranih škroba s poboljšanim funkcionalnim svojstvima škroba [235]. Hidroksipropil skrob je profesionalni modifikovani skrob koji se široko koristi u oblasti hrane i medicine. Obično se priprema reakcijom eterifikacije prirodnog škroba s propilen oksidom u alkalnim uvjetima. Hidroksipropil je hidrofilna grupa. Uvođenje ovih grupa u molekularni lanac škroba može razbiti ili oslabiti intramolekularne vodikove veze koje održavaju strukturu škrobnih granula. Stoga su fizičko-hemijska svojstva hidroksipropil skroba povezana sa stepenom supstitucije hidroksipropilnih grupa na njegovom molekularnom lancu [233, 235, 343, 344].

Mnoge su studije istražile učinak diplome supstitucije hidroksipropila na fizikalnohemijskim svojstvima hidroksipropil škroba. Han i sur. studied the effects of hydroxypropyl waxy starch and hydroxypropyl cornstarch on the structure and retrogradation characteristics of Korean glutinous rice cakes. Studija je utvrdila da hidroksilacija može smanjiti temperaturu gelatinizacije škroba i poboljšati kapacitet vode za vodu. Performanse i značajno su inhibirali fenomen starenja škroba u korejskim glutičnim rižnim kolačima [345]. Kaur i dr. 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; Reakcija hidroksilacije uzrokuje mnogo fragmenata i žljebova na površini škrobnih granula; 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 i dr. Proučavao je efekt supstitucije hidroksipropila na svojstva slatkog krompir škroba. Studija je pokazala da su nakon hidroksipropil modifikacije, poboljšani kapacitet slobodnog oticanja i vodeništvo škroba; inhibirana je rekristallizacija i retrogradacija matičnog škroba; Probavljivost je poboljšana [347]. Schmitz i sur. Pripremio je hidroksipropil tapioka škrob i našao ga je da ima veći kapacitet i viskoznost, niža brzinu starenja i višu stabilnost smrzavanja [344].

Međutim, postoji nekoliko studija o reološkim svojstvima hidroksipropil s škroba, a efekti hidroksipropil modifikacije na reološka svojstva i gel svojstva Starch-ovih sustava sustava rijetko su prijavljeni. Chun et al. proučavao reologiju niske koncentracije (5%) rastvora hidroksipropil pirinčanog škroba. Rezultati su pokazali da je efekat hidroksipropil modifikacije na stabilnu i dinamičku viskoelastičnost rastvora škroba povezan sa stepenom supstitucije, a mala količina hidroksipropil propil supstitucije može značajno promeniti reološka svojstva rastvora skroba; koeficijent viskoznosti rastvora škroba opada sa povećanjem stepena supstitucije, a temperaturna zavisnost njegovih reoloških svojstava raste sa povećanjem stepena hidroksipropilne supstitucije. Količina se smanjuje sa povećanjem stepena supstitucije [342]. Lee et al. proučavao je učinak hidroksipropilne supstitucije na fizička svojstva i reološka svojstva škroba od slatkog krompira, a rezultati su pokazali da se sposobnost bubrenja i rastvorljivost škroba u vodi povećava sa povećanjem stepena hidroksipropilne supstitucije; Vrijednost entnosti smanjuje se s povećanjem diplome supstitucije hidroksila; koeficijent viskoznosti, kompleksni viskozitet, napon tečenja, kompleksni viskozitet i dinamički modul rastvora skroba se smanjuju sa povećanjem stepena hidroksipropilne supstitucije, indeksa fluida i faktora gubitka. Povećava se sa stepenom supstitucije hidroksipropila; Gel Snaga škrobnog ljepila opada, stabilnost smrzavanja-odmrzavanja povećava se, a efekt sinereze smanjuje [235].

U ovom poglavlju je proučavan uticaj stepena HPS hidroksipropilne supstitucije na reološka svojstva i svojstva gela HPMC/HPS sistema hladnih i vrućih gel spojeva. Prijelazna situacija je od velikog značaja za dubinsko razumijevanje odnosa između formiranja strukture i reoloških svojstava. Osim toga, preliminarno je razmotren mehanizam geliranja HPMC/HPS sistema spojeva za reverzno hlađenje, kako bi se pružile neke teorijske smjernice za druge slične sisteme gelova za hlađenje povratnom toplinom.

5.1 Materijali i oprema

5.1.1 Glavni eksperimentalni materijali

5.1.2 Glavni instrumenti i oprema

5.2 Eksperimentalna metoda

5.2.1 Priprema rastvora jedinjenja

Pripremljeni su 15% rastvori HPMC/HPS jedinjenja sa različitim omjerima mešanja (100/0, 50/50, 0/100) i HPS sa različitim stepenom hidroksipropilne supstitucije (G80, A939, A1081). Metode pripreme A1081, A939, HPMC i njihovih rastvora jedinjenja prikazane su u 2.2.1. G80 i njegovi rastvori jedinjenja sa HPMC želatiniziraju se mešanjem u uslovima od 1500psi i 110°C u autoklavu, jer G80 Nativni skrob ima visoku amilozu (80%), a temperatura želatinizacije je viša od 100°C, što se ne može postignuto originalnom metodom želatinizacije u vodenom kupatilu [348].

5.2.2 Reološka svojstva HPMC/HPS otopina jedinjenja s različitim stupnjevima HPS hidroksipropilne supstitucije

5.2.2.1 Princip reološke analize

Isto kao 2.2.2.1

5.2.2.2 Metoda ispitivanja načina protoka

Korištena je stezaljka za paralelne ploče promjera 60 mm, a razmak ploča je postavljen na 1 mm.

1. Postoji metoda ispitivanja protoka prije smicanja i trostepena tiksotropija. Isto kao 2.2.2.2.
2. Metoda ispitivanja protoka bez prekasive i tiksotropnog prstena tiksotropija. Temperatura ispitivanja je 25 ° C, a. Šišanje na povećanju brzine, smicanja brzina 0-1000 S-1, šišanje vremena 1 min; b. Konstantna šišanje, brzina širenja 1000 S-1, šišanje vremena 1 min; c. Smanjeno šišanje brzine, raspon smicanja je 1000-0s-1, a vrijeme šiljanja je 1 min.

5.2.2.3 Metoda ispitivanja oscilacionog moda

Korištena je paralelna ploča promjera 60 mm, a razmak ploča je postavljen na 1 mm.

1. Deformation variable sweep. Temperatura ispitivanja 25 °C, frekvencija 1 Hz, deformacija 0,01-100 %.
2. Temperature scan. Frekvencija 1 Hz, deformacija 0,1%, a. Proces grijanja, temperatura 5-85 °C, brzina zagrijavanja 2 °C/min; b. Proces hlađenja, temperatura 85-5 °C, brzina hlađenja 2 °C/min. Oko uzorka se koristi silikonska uljna brtva kako bi se izbjegao gubitak vlage tokom testiranja.
3. Pomicanje frekvencije. Varijacija 0,1%, frekvencija 1-100 rad / s. Testovi su provedeni na 5 ° C i 85 ° C, odnosno i ravnoteže na testnoj temperaturi za 5 min prije ispitivanja.

Odnos između modula skladištenja G′ i modula gubitka G″ otopine polimera i ugaone frekvencije ω slijedi zakon snage:

gdje su n′ i n″ nagibi log G′-log ω i log G″-log ω, respektivno;

G0′ i G0″ su presjeci log G′-log ω i log G″-log ω, respektivno.

5.2.3 Optički mikroskop

5.2.3.1 Princip instrumenta

Isto kao 4.2.3.1

5.2.3.2 Metoda ispitivanja

Rastvor jedinjenja 3% 5:5 HPMC/HPS izvađen je na različitim temperaturama od 25 °C, 45 °C i 85 °C, ispušten je na stakalce koje je držano na istoj temperaturi i izliveno u tanki film. slojni rastvor i osušen na istoj temperaturi. Filmovi su obojeni 1% rastvorom joda, stavljeni u polje svetlosnog mikroskopa radi posmatranja i fotografisani.

5.3 Rezultati i diskusija

5.3.1.1 Metoda ispitivanja protoka bez prethodno smicanja i tiksotropnog prstena Thixotropy

Koristeći metodu ispitivanja protoka bez prethodno šišanja i tiksotropnog prstena tiksotropne metode, proučavana je viskoznost HPMC / HPS složenog rješenja s različitim stupnjevima hidroksipropil zamjene HPS-a. Rezultati su prikazani na slici 5-1. Može se vidjeti s cifrom da viskoznost svih uzoraka pokazuje opadajući trend povećanjem brzine smicanja pod djelovanjem smicanja sile, pokazujući određeni stupanj pojave smicanja. Većina polimernih rješenja visoko koncentracije podvrgavaju se snažno poremećaj i molekularno preuređivanje pod smicama, na taj način pokazujući pseudoplastično ponašanje tečnosti [305, 349, 350]. Međutim, smicanja zamislih HPMC / HPS složenih rješenja HPS-a s različitim hidroksipropil zamjenskim diplomama su različiti.

Slika 5-1 Viskoznosti u odnosu na brzinu smicanja HPS/HPMC rastvora sa različitim stepenom hidropropilne supstitucije HPS-a (bez prethodnog smicanja, čvrsti i šuplji simboli predstavljaju proces povećanja i opadanja brzine, respektivno)

It can be seen from the figure that the viscosity and shear thinning degree of the pure HPS sample are higher than those of the HPMC/HPS compound sample, while the shear thinning degree of the HPMC solution is the lowest, mainly because the viscosity of HPS na niskoj temperaturi je znatno viša od HPMC. In addition, for the HPMC/HPS compound solution with the same compound ratio, the viscosity increases with the HPS hydroxypropyl substitution degree. This may be because the addition of hydroxypropyl groups in starch molecules breaks the intermolecular hydrogen bonds and thus leads to the disintegration of starch granules. Hidroksipropilacija je značajno smanjila fenomen posmičnog razrjeđivanja škroba, a fenomen posmičnog razrjeđivanja prirodnog škroba bio je najočitiji. Uz kontinuirano povećanje stepena hidroksipropilne supstitucije, stepen smičnog stanjivanja HPS-a se postepeno smanjivao.

Svi uzorci imaju tiksotropne prstenove na krivulju brzine smicanja s smicanjem, što ukazuje da svi uzorci imaju određeni stupanj tiksotropije. Tiksotropna čvrstoća predstavljena je veličinom tiksotropnog područja zvona. Što je više tiksotropnog uzorka [351]. Indeks protoka n i koeficijent viskoznosti K Uzorkovanja, ne može se izračunati napajanjem ostwald-de waele (vidi jednadžbu (2-1)).

Tabela 5-1 Indeks ponašanja protoka (n) i indeks konzistencije fluida (K) tokom procesa povećanja i smanjenja brzine i područje petlje tiksotropije HPS/HPMC rastvora sa različitim stepenom hidropropilne supstitucije HPS-a na 25 °C

U tabeli 5-1 prikazan je indeks protoka n, koeficijent viskoznosti K i površina tiksotropnog prstena rastvora HPMC/HPS jedinjenja sa različitim stepenom hidroksipropilne supstitucije HPS u procesu povećanja smicanja i smanjenja smicanja. Iz tabele se može vidjeti da je indeks protoka n svih uzoraka manji od 1, što ukazuje da su svi rastvori uzoraka pseudoplastični fluidi. Za HPMC/HPS sistem jedinjenja sa istim stepenom supstitucije HPS hidroksipropilom, indeks protoka n raste sa povećanjem sadržaja HPMC, što ukazuje da dodavanje HPMC čini da rastvor jedinjenja pokazuje jače karakteristike Njutnove tečnosti. Međutim, s povećanjem sadržaja HPMC, koeficijent viskoznosti K se kontinuirano smanjivao, što ukazuje da je dodavanje HPMC smanjilo viskoznost otopine spoja, jer je koeficijent viskoznosti K bio proporcionalan viskoznosti. Vrijednost n i K vrijednost čistog HPS-a s različitim stupnjevima hidroksipropilne supstitucije u rastućoj fazi smicanja smanjile su se s povećanjem stupnja hidroksipropilne supstitucije, što ukazuje da modifikacija hidroksipropilacije može poboljšati pseudoplastičnost škroba i smanjiti viskozitet škrobnih otopina. Naprotiv, vrijednost n raste sa povećanjem stepena supstitucije u opadajućem stupnju smicanja, što ukazuje da hidroksipropilacija poboljšava ponašanje Njutnove tekućine otopine nakon smicanja velikom brzinom. Na vrijednost n i K vrijednost HPMC/HPS složenog sistema utjecale su i HPS hidroksipropilacija i HPMC, koje su bile rezultat njihovog kombiniranog djelovanja. U poređenju sa rastućom fazom smicanja, n vrijednosti svih uzoraka u opadajućoj fazi smicanja postale su veće, dok su vrijednosti K postale manje, što ukazuje da je viskoznost otopine spoja smanjena nakon smicanja velikom brzinom, a Njutnovsko ponašanje tečnosti rastvora jedinjenja je poboljšano. .

Površina tiksotropnog prstena se smanjivala s povećanjem sadržaja HPMC, što ukazuje da je dodavanje HPMC smanjilo tiksotropiju otopine spoja i poboljšalo njegovu stabilnost. Za rastvor HPMC/HPS jedinjenja sa istim odnosom mešanja, površina tiksotropnog prstena se smanjuje sa povećanjem stepena HPS hidroksipropilne supstitucije, što ukazuje da hidroksipropilacija poboljšava stabilnost HPS.

5.3.1.2 Metoda za šišanje sa prethodno rezanjem i trostepenom tiksotropnom metodom

Metoda smicanja s presmjehama korištena je za proučavanje promjene viskoznosti rješenja za viskoznosti HPMC / HPS sa različitim stupnjevima hidroksipropil zamjene HPS sa brzinom smicanja. Rezultati su prikazani na slici 5-2. Može se vidjeti sa cifre da HPMC rješenje pokazuje gotovo da nije smirivanje smirivanja, dok ostali uzorci pokazuju smicanje smicanja. To je u skladu sa rezultatima dobivenim metodom širenja bez prethodno šišanja. Može se vidjeti i sa cifre da se pri malim smičnim stopama, visoko hidroksipropil supstituirani uzorak pokazuje visoravni regiju.

Sl. 5-2 Viskonosti u odnosu na smicanje HPS / HPMC rješenja s različitim diplomom hidropropilskog supstitucije HPS-a (sa prediftinom)

The zero-shear viscosity (h0), flow index (n) and viscosity coefficient (K) obtained by fitting are shown in Table 5-2. Iz tabele možemo vidjeti da se za čiste HPS uzorke vrijednosti n dobivene objema metodama povećavaju sa stupnjem supstitucije, što ukazuje da se čvrsto ponašanje otopine škroba smanjuje kako se stepen supstitucije povećava. Sa povećanjem sadržaja HPMC, sve vrijednosti n su pokazale opadajući trend, što ukazuje da je HPMC smanjio čvrsto ponašanje otopine. Ovo pokazuje da su rezultati kvalitativne analize ove dvije metode konzistentni.

Upoređivanje podataka dobivenih za isti uzorak u različitim metodama ispitivanja, utvrđeno je da je vrijednost n dobivena nakon predimenćenje uvijek veća od one koja se dobiva metodom bez predimenćenje, što ukazuje da je kompozitni sistem dobiven pre -shearing method is a solid-like the behavior is lower than that measured by the method without pre-shearing. To je zato što je konačni rezultat dobiven u testu bez prekasica zapravo rezultat kombinirane djelovanja smične brzine i smicanja, dok metoda ispitivanja s prijehranjenim prvim eliminira tiksotropni efekt visokim smicanjem za određeno vrijeme vrijeme. Stoga ova metoda može preciznije odrediti pojavu smicanja i karakteristike protoka složenog sustava.

Iz tabele takođe možemo videti da je za isti odnos mešanja (5:5), vrednost n sistema za mešanje blizu 1, a prethodno srezano n raste sa stepenom hidroksipropilne supstitucije. To pokazuje da je HPMC kontinuirana faza u sistemu jedinjenja, a HPMC ima jači efekat na uzorke skroba sa niskim stepenom hidroksipropilne supstitucije, što je u skladu sa rezultatom da se vrednost n povećava sa povećanjem stepena supstitucije bez prethodnog smicanja, naprotiv. K vrijednosti složenih sistema sa različitim stupnjevima supstitucije u dvije metode su slične, i nema posebno očitog trenda, dok viskozitet nultog smicanja pokazuje jasan trend pada, jer viskozitet nultog smicanja je nezavisan od smicanja. stopa. Intrinzična viskoznost može tačno odražavati svojstva same supstance.

Slika 5-3 Tri intervala tiksotropije rastvora HPS/HPMC mešavine sa različitim stepenom hidropropilne supstitucije HPS-a

Trostepena tiksotropna metoda je korišćena za proučavanje uticaja različitih stepena hidroksipropilne supstitucije hidroksipropil skroba na tiksotropna svojstva sistema jedinjenja. Na slici 5-3 se može vidjeti da u fazi niskog smicanja, viskoznost otopine opada s povećanjem sadržaja HPMC, a opada sa povećanjem stupnja supstitucije, što je u skladu sa zakonom viskoznosti nultog smicanja.

Stupanj strukturnog oporavka nakon različitog vremena u fazi oporavka izražen je stopom obnavljanja viskoziteta DSR, a metoda proračuna je prikazana u 2.3.2. Iz Tabele 5-2 se može vidjeti da je unutar istog vremena oporavka, DSR čistog HPS-a značajno niži od onog čistog HPMC-a, što je uglavnom zbog toga što je HPMC molekul kruti lanac i njegovo vrijeme opuštanja je kratko, a struktura se može oporaviti u kratkom vremenu. recover. Dok je HPS fleksibilan lanac, vrijeme opuštanja je dug, a oporavak strukture traje dugo vremena. Sa povećanjem stepena supstitucije, DSR čistog HPS-a opada sa povećanjem stepena supstitucije, što ukazuje da hidroksipropilacija poboljšava fleksibilnost molekularnog lanca skroba i produžava vreme relaksacije HPS-a. DSR rastvora jedinjenja je niži nego kod čistih HPS i čistih HPMC uzoraka, ali sa povećanjem stepena supstitucije HPS hidroksipropila, DSR uzorka jedinjenja raste, što ukazuje da se tiksotropija sistema jedinjenja povećava sa povećanje HPS hidroksipropilne supstitucije. Smanjuje se sa povećanjem stepena radikalne supstitucije, što je u skladu s rezultatima bez prethodnog smicanja.

Tabela 5-2 ZERO SHEAR Viskoznost (H0), indeks protoka (n), indeks konzuelnosti tekućine (k) Tijekom sve veće brzine i stupanj oporavka strukture (DSR) nakon određenog oporavka za HPS / HPMC rješenje s različitim hidropropilom Stupanj zamjene HPS na 25 ° C

Ukratko, test ustaljenog i tiksotropnog prstena i tiksotropnog prstena Thixotropy test može kvalitativno analizirati uzorke sa velikim razlikama u performansama, ali za spojeve s različitim HPS hidroksipropil zamjenskim diplomama s malim razlikama u rješavanju rješenja su u suprotnosti s malim rezultatima rješenja the real results, because the measured data are the comprehensive results of the influence of shear rate and shear time, and cannot truly reflect the influence of a single variable.

5.3.2 Linearna viskoelastična oblast

Poznato je da za hidrogelove modul za pohranu G 'određuje tvrdoću, snazi ​​i broju efektivnih molekularnih lanaca, a modul za gubitak G' 'određuje se migracijom, kretanjem i trenjem malim molekulama i funkcionalnim grupama . Određuje se konzumiranjem energije trenja kao što su vibracija i rotacija. Znak postojanja raskrižja skladišnog modula G "i modul gubitka G" (tj. Tan Δ = 1). Prelaz iz otopine na gel naziva se gel tački. Modul skladištenja G 'i modul za gubitak G "često se koriste za proučavanje gelacijskog ponašanja, brzinu formiranja i strukturnu svojstva gel mrežne strukture [352]. Oni također mogu odražavati razvoj i molekularnu strukturu unutarnje strukture tijekom formiranja gel mrežne strukture. Interakcija [353].

Slika 5-4 prikazan je krivulje namijenjenih složenih rješenja HPMC / HPS sa različitim stupnjevima hidroksipropil zamjene HPS na frekvenciji od 1 Hz i raspon napona od 0,01% -100%. Može se vidjeti s figure da u donjem dijelu deformacije (0,01-1%), svi uzorci osim HPMC-a su G '> G ", pokazujući gel. Za HPMC, G 'je u cijelom obliku, varijabilni raspon je uvijek manji od g ", što ukazuje da je HPMC u stanju rješenja. In addition, the deformation dependence of viscoelasticity of different samples is different. Za uzorak G80, frekvencijska ovisnost viskoelastičnosti je očiglednija: Kada je deformacija veća od 0,3%, može se vidjeti da se G "postepeno smanjuje, popraćeno značajnim povećanjem g". povećanje, kao i značajno povećanje preplanulog Δ; I presijecaju se kada iznos deformacije iznosi 1,7%, što ukazuje da je gel mrežna struktura G80 teško oštećena nakon što iznos deformacije prelazi 1,7%, a u stanju rješenja.

Sl. 5-4 Modul za pohranu (G ') i modul za gubitak (G ") u odnosu na HPS / HPMC mješavine s različitim diplomom HPS-a za zamjenu HPS (čvrsti i šuplji i šuplji simboli predstavljaju G' i G", respektivno)

Slika 5-5 tan δ u odnosu na soj za otopinu mješavine HPMC/HPS s različitim stepenom hidropropilne supstitucije HPS-a

Sa slike se može vidjeti da je linearna viskoelastična oblast čistog HPS-a očigledno sužena sa smanjenjem stepena hidroksipropilne supstitucije. Drugim riječima, kako se HPS hidroksipropil stepen supstitucije povećava, značajne promjene u krivulji tan δ imaju tendenciju da se pojave u rasponu veće količine deformacije. Konkretno, linearni viskoelastični region G80 najusta je od svih uzoraka. Stoga se za određivanje linearnog viskoelastičnog područja G80 koristi se za određivanje

Kriteriji za određivanje vrijednosti varijable deformacije u sljedećem nizu testova. Za sistemski sistem HPMC / HPS sa istim omjerom složenja, linearna viskoelastična regija takođe sužava sa smanjenjem hidroksipropilskog stepena HPS-a, ali skupljanje efekta hidroksipropilske supstitucije na linearnom viskoelastičnom području nije tako očit.

5.3.3 Viskoelastična svojstva tokom grijanja i hlađenja

The dynamic viscoelastic properties of HPMC/HPS compound solutions of HPS with different degrees of hydroxypropyl substitution are shown in Figure 5-6. Kao što se može vidjeti sa slike, HPMC pokazuje četiri stupnja tokom procesa zagrijavanja: početno područje platoa, dvije faze formiranja strukture i krajnje plato područje. U početnoj fazi platoa, G′ < G″, vrijednosti G′ i G″ su male i imaju tendenciju blagog smanjenja s porastom temperature, pokazujući uobičajeno viskoelastično ponašanje tekućine. Termalno geliranje HPMC-a ima dva različita stupnja formiranja strukture ograničene presjekom G′ i G″ (to jest, prelazna tačka rastvor-gel, oko 49 °C), što je u skladu sa prethodnim izveštajima. Consistent [160, 354]. Na visokoj temperaturi, zbog hidrofobne asocijacije i hidrofilne asocijacije, HPMC postepeno formira međumrežnu strukturu [344, 355, 356]. U području platoa repa, vrijednosti G′ i G″ su visoke, što ukazuje da je HPMC gel mrežna struktura u potpunosti formirana.

Ove četiri faze HPMC-a pojavljuju se uzastopno obrnutim redoslijedom jer temperatura opada. Presijecanje G 'i G "prebacuje se na regiju niske temperature na oko 32 ° C tokom faze hlađenja, koja može biti zbog histereze [208] ili efekte kondenzacije lanca na niskoj temperaturi [355]. Slično kao i HPMC, ostali uzorci tokom postupka grijanja, postoje i četiri faze, a reverzibilni fenomen nastaje tokom postupka hlađenja. Međutim, može se vidjeti s cifrom da G80 i A939 pokazuju pojednostavljeni postupak bez raskrsnice između G 'i G ", a krivulja G80 ne pojavljuje se ni. Platforma na stražnjem dijelu.

For pure HPS, a higher degree of hydroxypropyl substitution can shift both the initial and final temperatures of gel formation, especially the initial temperature, which is 61 °C for G80, A939, and A1081, respectively. , 62 ° C i 54 ° C. In addition, for HPMC/HPS samples with the same compounding ratio, as the degree of substitution increases, the values of G′ and G″ both tend to decrease, which is consistent with the results of previous studies [357, 358]. Kako se stepen zamjene povećava, tekstura gela postaje meka. Stoga hidroksilacija prekida naručenu strukturu izvornog škroba i poboljšava njegovu hidrofiličnost [343].

Za uzorke jedinjenja HPMC/HPS, i G′ i G″ su se smanjivali sa povećanjem stepena HPS hidroksipropilne supstitucije, što je bilo u skladu sa rezultatima čistog HPS. Štaviše, sa dodatkom HPMC, stepen supstitucije je imao značajan uticaj na G′ Efekat sa G” postaje manje izražen.

The viscoelastic curves of all HPMC/HPS composite samples showed the same trend, which corresponded to HPS at low temperature and HPMC at high temperature. In other words, at low temperature, HPS dominates the viscoelastic properties of the compounded system, while at high temperature HPMC determines the viscoelastic properties of the compounded system. Ovaj rezultat se uglavnom može pripisati HPMC-u. Konkretno, HPS je hladan gel koji se mijenja iz gela države u stanje rješenja prilikom zagrevanja; Naprotiv, HPMC je vrući gel, koji postepeno čini gel sa povećanjem temperaturne mreže. Za složeni sustav HPMC / HPS, na niskoj temperaturi, gel svojstva složenog sustava uglavnom doprinosi HPS hladnom gelom, a na visokim temperaturama, na toplim temperaturama, gelacija HPMC-a dominira u složenom sustavu.

Slika 5-6 Modul skladištenja (G′), modul gubitka (G″) i tan δ u zavisnosti od temperature za rastvor HPS/HPMC mešavine sa različitim stepenom hidropropilne supstitucije HPS-a

Modul HPMC / HPS kompozitnog sistema, kao što se očekivalo, između modula čistog HPMC-a i čistih HPS-a. Štaviše, kompleksni sistem pokazuje G "> G" u cjelokupnom rasponu temperature, što ukazuje da i HPMC i HPS mogu formirati intermolekularne ventile za vodonike s molekulama vode, odnosno mogu formirati i intermolekularne veze vodikona međusobno. Pored toga, na krivulju faktora gubitka, svi složeni sustavi imaju preplanuli preplanuli su na oko 45 ° C, što ukazuje da se u složenom sustavu dogodila kontinuirana fazna tranzicija. Ovaj fazni tranzicija raspravljat će se u sljedećih 5.3.6. Nastavite diskusiju.

5.3.4 Učinak temperature na složenu viskoznost

Razumijevanje utjecaja temperature na reološka svojstva materijala važno je zbog širokog raspona temperatura koje se mogu pojaviti tijekom obrade i skladištenja [359, 360]. U opsegu od 5 °C – 85 °C, uticaj temperature na kompleksni viskozitet rastvora jedinjenja HPMC/HPS sa različitim stepenom hidroksipropilne supstitucije HPS prikazan je na slici 5-7. Sa slike 5-7(a), može se vidjeti da kompleksni viskozitet čistog HPS-a značajno opada s povećanjem temperature; viskoznost čistog HPMC blago opada od početne do 45 °C s porastom temperature. poboljšati.

Krivulje viskoziteta svih uzoraka spojeva pokazale su slične trendove s temperaturom, prvo opadajući s povećanjem temperature, a zatim rastući s povećanjem temperature. In addition, the viscosity of the compounded samples is closer to that of HPS at low temperature and closer to that of HPMC at high temperature. This result is also related to the peculiar gelation behavior of both HPMC and HPS. Kriva viskoziteta spojenog uzorka pokazala je brz prijelaz na 45 °C, vjerovatno zbog faznog prijelaza u HPMC/HPS složenom sistemu. Međutim, vrijedno je napomenuti da je viskoznost uzorka spoja G80/HPMC 5:5 na visokoj temperaturi veća od viskoznosti čistog HPMC, što je uglavnom zbog većeg intrinzičnog viskoziteta G80 na visokoj temperaturi [361]. Pod istim omjerom složenog sloja, složena viskoznost složenog sistema smanjuje se povećanjem diplome zamjene HPS hidroksipropila. Stoga uvođenje hidroksipropil grupa u molekule škroba može dovesti do prekida intramolekularnih vodikovih veza u molekulama škroba.

Sl. 5-7 složena viskoznost u odnosu na temperaturu za HPS / HPMC mješavine sa različitim diplomom HPS-a

Utjecaj temperature na kompleksni viskozitet HPMC/HPS složenog sistema je u skladu s Arrheniusovim odnosom unutar određenog temperaturnog raspona, a kompleksni viskozitet ima eksponencijalni odnos s temperaturom. INGENIUS jednadžba je sljedeća:

Među njima je η * je složena viskoznost, pa s;

A je konstanta, PA S;

T je apsolutna temperatura, k;

R je gasna konstanta, 8,3144 J·mol–1·K–1;

E je energija aktivacije, · mol-1.

Opremljen prema formuli (5-3), krivulja temperature viskoznosti može se podesiti u dva dijela prema ten Δ vrhuncu na 45 ° C; Složeni sustav na 5 ° C - 45 ° C i 45 ° C - 85 ° C - 85 ° Vrijednosti aktivacije Energija E i stalna A dobivena ugradnjom u rasponu C prikazani su u tablici 5-3. Izračunate vrijednosti energije za aktiviranje E su između -174 KJ · MOL-1 i 124 KJ · MOL-1, a vrijednosti konstantne a su između 6,24 × 10-11 PA · S i 1,99 × 1028 pa · s. U sklopu raspona ugrađenih koeficijenti korelacije bili su veći (R2 = 0,9071 -0.9892), osim uzorak G80 / HPMC. Uzorak G80 / HPMC ima niži koeficijent korelacije (R2 = 0.4435) u temperaturnom opsegu od 45 ° C - 85 ° C, koji može biti zbog svojstvene veće tvrdoće G80 i njegove brže težine u odnosu na drugu HPS kristalizaciju [ 362]. Ova nekretnina G80 čini je vjerovatnijim da će formirati nemogene spojeve prilikom spojevanja HPMC-om.

U temperaturnom rasponu od 5 °C – 45 °C, E vrijednost HPMC/HPS kompozitnog uzorka je nešto niža od one čistog HPS, što može biti posljedica interakcije između HPS i HPMC. Smanjite temperaturu zavisnosti od viskoznosti. E vrijednost čistog HPMC je viša od vrijednosti drugih uzoraka. Energije aktivacije za sve uzorke koji sadrže škrob bile su niske pozitivne vrijednosti, što ukazuje da je na nižim temperaturama smanjenje viskoznosti s temperaturom manje izraženo i formulacije su pokazale teksturu nalik škrobu.

Tabela 5-3 Parametri Arrheniusove jednadžbe (E: energija aktivacije; A: konstanta; R 2 : koeficijent determinacije) iz jednačine (1) za mješavine HPS/HPMC s različitim stupnjevima hidroksipropilacije HPS-a

Međutim, u višoj temperaturnom rasponu od 45 ° C - 85 ° C, vrijednost se kvalitativno promijenila između čistih HPS i HPMC / HPS kompozitnih uzoraka, a vrijednost čistih HPS-a bila je 45,6 KJ · mol-1 - u rasponu od 124 kj · Mol-1, E vrijednosti kompleksa su u rasponu od -3,77 KJ · MOL-1-72,2 KJ · MOL-1. Ova promjena pokazuje snažan učinak HPMC-a na energiju aktivacije složenog sustava, kao i vrijednost čistog HPMC-a izdržava se -174 KJ MOL-1. Vrijednosti čistih HPMC-a i složenog sustava su negativne, što ukazuje na to da se viskoznost povećava s povećanjem temperature, a sloj pokazuje teksturu ponašanja HPMC-a.

Efekti HPMC i HPS na kompleksni viskozitet HPMC/HPS složenih sistema na visokoj i niskoj temperaturi su u skladu sa razmatranim viskoelastičnim svojstvima.

5.3.5 Dinamička mehanička svojstva

Slike 5-8 prikazuju krivulje frekvencije na 5 °C rastvora HPMC/HPS jedinjenja HPS-a sa različitim stepenima hidroksipropilne supstitucije. Na slici se može vidjeti da čisti HPS pokazuje tipično ponašanje poput čvrste tvari (G′ > G″), dok je HPMC ponašanje slično tekućini (G′ < G″). Sve formulacije HPMC/HPS pokazale su ponašanje poput čvrstog. Za većinu uzoraka, i G′ i G″ rastu sa povećanjem frekvencije, što ukazuje da je čvrsto ponašanje materijala snažno.

Čiste HPMC pokazuju jasnu zavisnost od frekvencije koju je teško vidjeti u čistim HPS uzorcima. Kao što se i očekivalo, HPMC/HPS kompleksni sistem je pokazao određeni stepen frekvencijske zavisnosti. Za sve uzorke koji sadrže HPS, n′ je uvijek niži od n″, a G″ pokazuje jaču ovisnost o frekvenciji od G′, što ukazuje da su ovi uzorci elastičniji od viskoznih [352, 359, 363]. Stoga je učinak složenih uzoraka uglavnom određen HPS-om, što je uglavnom zbog toga što HPMC predstavlja stanje otopine nižeg viskoziteta na niskoj temperaturi.

Tabela 5-4 n′, n″, G0′ i G0″ za HPS/HPMC sa različitim stepenom hidropropilne supstitucije HPS-a na 5 °C kako je određeno iz jednadžbi. (5-1) i (5-2)

Slika 5-8 Modul skladištenja (G′) i modul gubitka (G″) u zavisnosti od frekvencije za HPS/HPMC mješavine s različitim stepenom hidropropilne supstitucije HPS-a na 5 °C

Čisti HPMC-ovi pokazuju jasnu ovisnost frekvencije koja je teško vidjeti u čistim HPS uzorcima. Kao što se očekuje za kompleks HPMC / HPS, sistem ligand izložio je određeni stepen frekvencijske ovisnosti. Za sve HPS uzorke koji sadrže uvijek je uvijek niži od N ", a g" pokazuje jaču ovisnost frekvencije od G ", što ukazuje da su ti uzorci elastičniji od viskoznih [352, 359, 363]. Stoga, performanse sastavljenih uzoraka uglavnom određuje HPS, što je uglavnom zato što HPMC predstavlja nižu stanje rešenja viskoznosti na niskoj temperaturi.

Slike 5-9 pokazuju krivulje sweep-a frekvencije rastvora HPMC/HPS spojeva HPS-a sa različitim stupnjevima hidroksipropilne supstitucije na 85°C. Kao što se može vidjeti s cifre, svi ostali HPS uzorci osim A1081 izloženog tipičnom čvrstom nalik na čvrsto-slično. Za A1081 su vrijednosti G 'i G "vrlo blizu, a g' je nešto manje od g", što ukazuje da se A1081 ponaša kao tekućina.

To može biti zato što je A1081 hladan gel i prolazi kroz tranziciju od gela do rastvora na visokoj temperaturi. S druge strane, za uzorke sa istim omjerom smjese, vrijednosti n′, n″, G0′ i G0″ (Tabela 5-5) sve su opadale sa povećanjem stepena hidroksipropilne supstitucije, što ukazuje da je hidroksipropilacija smanjila čvrsti- slično ponašanju škroba na visokoj temperaturi (85°C). In particular, the n′ and n″ of G80 are close to 0, showing strong solid-like behavior; in contrast, the n′ and n″ values of A1081 are close to 1, showing strong fluid behavior. Ove n' i n” vrijednosti su u skladu s podacima za G' i G”. Osim toga, kao što se može vidjeti na slikama 5-9, stepen hidroksipropilne supstitucije može značajno poboljšati frekvencijsku ovisnost HPS-a na visokoj temperaturi.

Sl. 5-9 Modul za pohranu (G ') i modul gubitka (G ") u odnosu na frekvenciju za HPS / HPMC mješavine s različitim diplomom hidroypropil zamjene HPS na 85 ° C

Slike 5-9 pokazuju da HPMC pokazuje tipično ponašanje poput čvrste tvari (G′ > G″) na 85°C, što se uglavnom pripisuje njegovim svojstvima termogela. Osim toga, G′ i G″ HPMC variraju s frekvencijom. Povećanje se nije mnogo promijenilo, što ukazuje da nema jasnu ovisnost o frekvenciji.

Za HPMC/HPS složeni sistem, vrijednosti n′ i n″ su obje blizu 0, a G0′ je značajno veći od G0 (Tabela″ 5-5), potvrđujući njegovo ponašanje poput čvrstog materijala. S druge strane, veća hidroksipropilna supstitucija može pomjeriti HPS sa ponašanja sličnog čvrstom na tečno, fenomen koji se ne javlja u složenim otopinama. Pored toga, za sistem jedinjenja koji je dodat sa HPMC, sa povećanjem frekvencije, i G' i G” ostali su relativno stabilni, a vrednosti n' i n” bile su bliske onima za HPMC. All these results suggest that HPMC dominates the viscoelasticity of the compounded system at high temperature of 85°C.

Tabela 5-5 n′, n″, G0′ i G0″ za HPS/HPMC sa različitim hidropropilnim supstitucijama HPS-a na 85 °C kako je određeno iz jednadžbi. (5-1) i (5-2)

5.3.6 Morfologija HPMC / HPS kompozitnog sistema

Faza tranzicija HPMC / HPS sistema složenog sistema proučavala je iinski obojili optički mikroskop. System CHAMC / HPS sa spojem sa spojem sa spojem od 5: 5 testiran je na 25 ° C, 45 ° C i 85 ° C. Slike vitralnog svjetla za mikroskop u nastavku prikazane su u slikama 5-10. Može se vidjeti s cifrom da je nakon bojenja joda, HPS faza obojena u tamnije boju, a HPMC faza pokazuje svjetliju boju jer ga jod ne može obojiti. Stoga se mogu jasno razlikovati dvije faze HPMC / HPS-a. Na višim temperaturama, površina tamnih regija (HPS faza) povećava se i područje svijetlih regija (HPMC faza) opada. Konkretno, na 25 ° C, HPMC (svijetla boja) je kontinuirana faza u HPMC / HPS kompozitnom sistemu, a mala sferna HPS faza (tamna boja) se raspršuje u kontinuiranoj fazi HPMC-a. Suprotno tome, na 85 ° C, HPMC je postao vrlo mala i nepravilno oblikovana faza raspršena u kontinuiranoj fazi HPS.

Slika 5-8 Morfologije obojenih 1:1 HPMC/HPS mješavina na 25 °C, 45 °C i 85 °C

Sa povećanjem temperature, treba da postoji prelazna tačka fazne morfologije kontinualne faze od HPMC do HPS u sistemu HPMC/HPS spojeva. In theory, it should occur when the viscosity of HPMC and HPS are the same or very similar. Kao što se može vidjeti iz mikrofotografija od 45 °C na slikama 5-10, tipičan fazni dijagram "more-ostrvo" se ne pojavljuje, ali se opaža ko-kontinuirana faza. Ovo zapažanje također potvrđuje činjenicu da se fazna tranzicija kontinuirane faze možda dogodila na tan δ piku na krivulji faktor disipacije-temperatura o kojoj se raspravlja u 5.3.3.

Iz slike se također može vidjeti da na niskoj temperaturi (25 °C) neki dijelovi tamne HPS dispergirane faze pokazuju određeni stupanj svijetle boje, što može biti zato što dio HPMC faze postoji u HPS fazi u form of a dispersed phase. srednji. Slučajno, na visokoj temperaturi (85 °C), neke male tamne čestice su raspoređene u raspršenoj HPMC fazi svijetle boje, a ove male tamne čestice su kontinuirana faza HPS. Ova zapažanja sugeriraju da određeni stepen mezofaze postoji u sistemu spojeva HPMC-HPS, što također ukazuje da HPMC ima određenu kompatibilnost sa HPS.

5.3.7 Šematski dijagram faznog prijelaza HPMC/HPS sistema spojeva

Na osnovu klasičnog reološkog ponašanja polimernih rastvora i kompozitnih gel tačaka [216, 232] i poređenja sa kompleksima o kojima se govori u radu, predlaže se principijelni model strukturne transformacije HPMC/HPS kompleksa sa temperaturom, kao što je prikazano na Sl. . 5-11.

Slika 5-11 Šematske strukture sol-gel tranzicije HPMC (a); HPS (b); i HPMC/HPS (c)

Ponašanje gela HPMC-a i njenog povezanog mehanizma prelaska gela rešenja proučavaju se puno [159, 160, 207, 208]. Jedan od široko prihvaćenih je da HPMC lanci postoje u rješenju u obliku zbirnih snopa. Ti su grozdovi međusobno povezani omotavanjem nekih nesigurnih ili štedljivo topljivih celuloznih struktura i povezani su na gusto supstituirane regije hidrofobnim agregacijom metilnih grupa i hidroksilnih grupa. At low temperature, water molecules form cage-like structures outside methyl hydrophobic groups and water shell structures outside hydrophilic groups such as hydroxyl groups, preventing HPMC from forming interchain hydrogen bonds at low temperatures. Kako se temperatura povećava, HPMC apsorbuje energiju i ove vodene strukture vode i vodene strukture su slomljene, što je kinetika tranzicije otopine-gela. Ruptura vodovodnog kaveza i vodene ljuske izlaže metil i hidroksipropil grupe do vodenog okruženja, što rezultira značajnim povećanjem besplatnog volumena. Na višoj temperaturi, zbog hidrofobnog udruženja hidrofobnih grupa i hidrofilnog udruženja hidrofilnih grupa, konačno se formira trodimenzionalna mrežna struktura gela, kao što je prikazano na slici 5-11 (a).

Nakon škrobne želatinizacije, amilozno se rastvara iz škrobnih granula kako bi se formirala šuplja jedina spiralna struktura koja se kontinuirano rana i na kraju predstavlja stanje nasumičnih zavojnica. Ova struktura jednostruke spirale čini hidrofobnu šupljinu s unutarnje i hidrofilne površine izvana. Ova gusta struktura škroba obnavlja je boljom stabilnošću [230-232]. Stoga HPS postoji u obliku promjenjivih nasumičnih zavojnica s nekim ispruženim spiralnim segmentima u vodenoj otopini na visokoj temperaturi. Kako se temperatura opada, ventilatori između HPS i vodene molekula su slomljena i vezana voda se gubi. Konačno, trodimenzionalna mrežna struktura formirana je zbog formiranja vodikovih veza između molekularnih lanaca, a gel se formira, kao što je prikazano na slici 5-11 (B).

Obično su, kada su dvije komponente sa vrlo različitim viskozništvom, komponenta visoke viskoznosti obično čini raširenu fazu i rasipana je u kontinuiranom fazom komponente niske viskoznosti. Na niskim temperaturama, viskozitet HPMC je znatno niži od HPS-a. Stoga, HPMC formira kontinuiranu fazu koja okružuje visokoviskoznu HPS gel fazu. Na ivicama dvije faze, hidroksilne grupe na HPMC lancima gube dio vezane vode i formiraju intermulekularne veze vodonika sa HPS molekularnim lancima. Tokom procesa zagrijavanja, HPS molekularni lanci su se kretali zbog apsorpcije dovoljno energije i formirali vodikove veze s molekulima vode, što je rezultiralo pucanjem strukture gela. U isto vrijeme, struktura vodenog kaveza i struktura vodene ljuske na HPMC lancu su uništene i postupno puknute kako bi se otkrile hidrofilne grupe i hidrofobni klasteri. Na visokoj temperaturi, HPMC formira mrežnu strukturu gela zbog intermolekularnih vodikovih veza i hidrofobnih udruženja, a time postaje fazna raširena visoka viskoznost koja se rasprše u HPS kontinuiranu fazu slučajnih zavojnica, kao što je prikazano na slici 5-11 (C). Stoga su HPS i HPMC dominirali u reološkim svojstvima, svojstvima gela i faznoj morfologiji kompozitnih gelova na niskim i visokim temperaturama.

Uvođenje hidroksipropil grupa u molekule škroba prekida internu naručenu intramolekularnu strukturu ventilatora za vodonik, tako da su gelatinizirani amilozni molekuli u natečenom i rastegnutom stanju, što povećava efikasnu volumen molekula i inhibira tendencija molekula škroba nasumično u vodenoj otopini [362]. Stoga, glomazna i hidrofilna svojstva hidroksilopila čine rekombinaciju amilozne molekularnih lanaca i formiranje unakrsnih regija teško [233]. Stoga, sa smanjenjem temperature, u usporedbi s izvornim škrobom, HPS ima tendenciju da formira labavu i mekšu gel mrežnu strukturu.

Povećanjem diplome supstancije hidroksipropila, u HPS rješenju na HPS-u može formirati više intermulekularne vezne vodikove s HPMC molekularnim lancem na granici dviju faza, čime se formiraju ujednačenu strukturu. Pored toga, hidroksilacija smanjuje viskoznost škroba, što smanjuje razliku viskoznosti između HPMC-a i HPS u formulaciji. Stoga se faza tranzicijska točka u HPMC / HPS složenom sustavu mijenja na nisku temperaturu povećanjem diplome zamjene HPS hidroksipropila. To se može potvrditi nagle promjene viskoznosti s temperaturom rekonstituiranih uzoraka u 5.3.4.

5.4 Sažetak poglavlja

U ovom su poglavlju pripremljene su HPMC / HPS složene rješenja s različitim HPS hidroksipropilskom supstitucijom, a stupanj HPS hidroksipropilskog supstitucije na reološkim svojstvima i gel svojstava HPMC / HPS hladnog i vrućeg gel sustava sastava za hladno i vruće gel ispitivan je reommeom. Faza distribucija HPMC / HPS kompozitnog sustava hladnog i vrućeg gela proučavala je iidne analize optičkog mikroskopa. Glavni nalazi su sljedeći:

1. Na sobnoj temperaturi, viskoznost i razrjeđivanje na smicanje otopine HPMC/HPS spoja opada s povećanjem stupnja supstitucije HPS hidroksipropil. To je uglavnom zato što uvođenje hidroksipropilne grupe u molekul škroba uništava njegovu intramolekularnu strukturu vodikove veze i poboljšava hidrofilnost škroba.
2. Na sobnoj temperaturi, na viskozitet nultog smicanja h0, indeks protoka n i koeficijent viskoznosti K rastvora jedinjenja HPMC/HPS utiču i HPMC i hidroksipropilacija. Sa povećanjem sadržaja HPMC, viskoznost nultog smicanja h0 opada, indeks protoka n raste, a koeficijent viskoznosti K opada; viskoznost nulte smicanja h0, indeks protoka n i koeficijent viskoznosti K čistog HPS-a rastu sa hidroksilom Sa povećanjem stepena propilne supstitucije, on postaje manji; ali za složeni sistem, viskoznost nultog smicanja h0 opada sa povećanjem stepena supstitucije, dok se indeks protoka n i konstanta viskoziteta K povećavaju sa povećanjem stepena supstitucije.
3. Metoda smicanja sa prethodnim striženjem i trostepena tiksotropija može preciznije odražavati viskozitet, svojstva tečenja i tiksotropiju rastvora smeše.
5. U ovom sistemu hladno-vrućeg gela, HPMC i HPS mogu formirati kontinuirane faze na niskim i visokim temperaturama, respektivno. Ova promena strukture faze može značajno uticati na viskozitet kompleksa, viskoelastična svojstva, zavisnost od frekvencije i svojstva gela kompleksnog gela.
6. Kao dispergirane faze, HPMC i HPS mogu odrediti reološka svojstva i svojstva gela HPMC/HPS složenih sistema na visokim i niskim temperaturama, respektivno. Viskoelastične krive HPMC/HPS kompozitnih uzoraka bile su u skladu s HPS na niskoj temperaturi i HPMC na visokoj temperaturi.
7. Različiti stepen hemijske modifikacije strukture skroba takođe je imao značajan uticaj na svojstva gela. Rezultati pokazuju da se kompleksni viskozitet, modul skladištenja i modul gubitka smanjuju sa povećanjem stepena supstitucije HPS hidroksipropila. Stoga, hidroksipropilacija prirodnog škroba može poremetiti njegovu uređenu strukturu i povećati hidrofilnost škroba, što rezultira mekom teksturom gela.
8. Hidroksipropilacija može umanjiti solidno-slično ponašanje škrobnih rješenja na niskoj temperaturi i ponašanju slično tekućinom na visokoj temperaturi. Na niskoj temperaturi vrijednosti N 'i N "postale su veće uz povećanje diplome zamjene HPS hidroksipropila; Na visokim temperaturama, n 'i n "vrijednosti su postale manje s povećanjem diplome zamjene HPS hidroksipropila.
9. Utvrđen je odnos između mikrostrukture, reoloških svojstava i svojstava gela HPMC/HPS kompozitnog sistema. I nagla promjena krivulje viskoziteta složenog sistema i tan δ pik na krivulji faktora gubitka pojavljuju se na 45 °C, što je u skladu sa fenomenom ko-kontinuirane faze uočenom na mikrografiji (na 45 °C).

In summary, the HPMC/HPS cold-hot gel composite system exhibits special temperature-controlled phase morphology and properties. Kroz različite hemijske modifikacije škroba i celuloze, HPMC/HPS sistem hladnih i vrućih gel spojeva može se koristiti za razvoj i primjenu pametnih materijala visoke vrijednosti.

Poglavlje 6 Efekti stepena zamene HPS na svojstva i kompatibilnost sistema HPMC/HPS kompozitnih membrana

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. Ukupni učinak ima značajan uticaj.

6.1 Materijali i oprema

6.1.1 Glavni eksperimentalni materijali

6.2 Eksperimentalna metoda

6.2.1 Priprema HPMC / HPS kompozitnih membrana sa različitim HPS hidroksipropil sepstitucijom

Ukupna koncentracija složenog rješenja je 8% (W / W), omjer kombinezona HPMC / HPS je 10: 0, 5: 5, 0:10, plastikura je 2,4% (W / W) polietilen glikol, jestivo kompozitni film HPMC/HPS pripremljen je metodom livenja. Za određenu metodu pripreme pogledajte 3.2.1.

6.2.2 Struktura mikrodomena HPMC/HPS kompozitnih membrana s različitim stupnjevima HPS hidroksipropilne supstitucije

6.2.2.1 Princip analize mikrostrukture sinhrotronskog zračenja pod malim uglom raspršenja rendgenskih zraka

Rasipanje rendgenskih zraka malog anđela (SAXS) odnosi se na fenomen raspršenja uzrokovan zračenjem rendgenskog snopa uzorka koji se testira pod malim uglom blizu snopa rendgenskih zraka. Na osnovu razlike u gustoći elektrona na nanoskali između raspršivača i okolnog medija, rasejanje rendgenskih zraka pod malim uglom se obično koristi u proučavanju čvrstih, koloidnih i tekućih polimernih materijala u nanorazmjeru. U poređenju sa širokokutnom tehnologijom difrakcije rendgenskih zraka, SAXS može dobiti strukturne informacije na većoj skali, koje se mogu koristiti za analizu konformacije polimernih molekularnih lanaca, dugoperiodičnih struktura i fazne strukture i fazne distribucije sistema polimernih kompleksa . Sinhrotronski izvor rendgenske svjetlosti je nova vrsta izvora svjetlosti visokih performansi, koji ima prednosti visoke čistoće, visoke polarizacije, uskog pulsa, velike svjetline i visoke kolimacije, tako da može brže dobiti strukturne informacije materijala na nanorazmjeri i tačno. Analizom SAXS spektra mjerene supstance može se kvalitativno dobiti uniformnost gustine elektronskog oblaka, uniformnost jednofazne gustine elektronskih oblaka (pozitivno odstupanje od Porodove ili Debyeove teoreme) i jasnoća dvofaznog interfejsa (negativno odstupanje od Poroda). ili Debyeova teorema). ), samosličnost raspršivača (bilo da ima fraktalne karakteristike), disperznost raspršivača (monodisperznost ili polidisperznost koju određuje Guinier) i druge informacije, te fraktalna dimenzija raspršivača, radijus rotacije i prosječni sloj ponavljajućih jedinica također se mogu kvantitativno dobiti. Debljina, prosječna veličina, zapreminski udio raspršivača, specifična površina i drugi parametri.

At the Australian Synchrotron Radiation Center (Clayton, Victoria, Australia), the world's advanced third-generation synchrotron radiation source (flux 1013 photons/s, wavelength 1.47 Å) was used to determine the micro-domain structure and other related information of the composite film. The two-dimensional scattering pattern of the test sample was collected by the Pilatus 1M detector (169 × 172 μm area, 172 × 172 μm pixel size), and the measured sample was in the range of 0.015 < q < 0.15 Å−1 ( q is the scattering vector) The inner one-dimensional small-angle X-ray scattering curve is obtained from the two-dimensional scattering pattern by ScatterBrain software, and the scattering vector q and the scattering angle 2 are converted by the formula i / , gdje je talasna dužina rendgenskih zraka. Svi podaci su prethodno normalizirani prije analize podataka.

6.2.3 Termogravimetrijska analiza HPMC/HPS kompozitnih membrana s različitim stupnjevima HPS hidroksipropilne supstitucije

6.2.3.1 Princip termogravimetrijske analize

Isto kao 3.2.5.1

6.2.3.2 Metoda ispitivanja

Vidi 3.2.5.2

6.2.4 Zatezna svojstva HPMC/HPS kompozitnih filmova s ​​različitim stupnjevima HPS hidroksipropilne supstitucije

6.2.4.1 Princip analize zatezne nekretnine

Isto kao 3.2.6.1

6.2.4.2 Metoda ispitivanja

Vidi 3.2.6.2

Koristeći standard ISO37, isečen je na bučice, ukupne dužine 35 mm, razmaka između linija za obeležavanje od 12 mm i širine 2 mm. Svi uzorci za ispitivanje su ekvilibrirani na 75% vlažnosti više od 3 dana.

6.2.5 Propustljivost za kisik HPMC/HPS kompozitnih membrana s različitim stupnjevima HPS hidroksipropilne supstitucije

6.2.5.1 Princip analize permeabilnosti kiseonika

Isto kao 3.2.7.1

6.2.5.2 Metoda ispitivanja

Vidi 3.2.7.2

6.3 Rezultati i diskusija

6.3.1 Analiza kristalne strukture HPMC/HPS kompozitnih filmova s ​​različitim stupnjevima HPS hidroksipropilne supstitucije

Slika 6-1 prikazuje spektre raspršenja X-zraka pod malim uglom za HPMC/HPS kompozitne filmove s različitim stupnjevima HPS hidroksipropilne supstitucije. Može se vidjeti s figure da u relativno velikom rasponu Q> 0,3 Å (2θ> 40), očigledni karakteristični vrhovi pojavljuju se u svim membranskim uzorcima. Iz rendgenskih rasipanog obrasca čistog komponentnog filma (Sl. 6-1A), čisti HPMC ima snažan rendgenski karakterističan vrhunac na 0.569 Å, što ukazuje da HPMC ima prsten za rasipanje u širokom uglu Regija od 7,70 (2θ> 50). Karakteristični pikovi kristala, što ukazuje da HPMC ovdje ima određenu kristalnu strukturu. I čisti uzorci Starch i A939 i A1081 izloženi su izrazio je vrhunski internetski rasipanje na 0,397 Å, što ukazuje na da HPS ima kristalni karakterističan vrh u širokokutnom regionu od 5,30, što odgovara kristalnom vrhu škroba u obliku škrobe u širokokutnom području od 5,30. Na slici se jasno može vidjeti da A939 sa niskom hidroksipropilnom supstitucijom ima veću površinu pika od A1081 sa visokom supstitucijom. To je uglavnom zato što uvođenje hidroksipropilne grupe u molekularni lanac škroba razbija originalnu uređenu strukturu molekula škroba, povećava poteškoće preuređenja i umrežavanja između molekulskih lanaca škroba i smanjuje stupanj rekristalizacije škroba. Povećanjem supstitucijskog stupnja hidroksipropilske grupe, inhibicijski učinak hidroksipropilske grupe na škrob rekristallizaciju je očigledniji.

Može se vidjeti iz rendgenskih spektra s malim uglom sa kompozitnim uzorcima (Sl. 6-1b) da su HPMC-HPS kompozitni filmovi svi pokazali očigledne karakteristične vrhove na 0,569 Å i 0,397 Å, što odgovara 7,70 HPMC Crystal-u Karakteristični vrhovi, respektivno. Vrhunsko područje HPS kristalizacije HPMC / A939 kompozitnog filma značajno je veći od onog HPMC / A1081 kompozitnog filma. Preuređenje je potisnuto, što je u skladu sa varijacijama površine vrha kristalizacije HPS sa stepenom hidroksipropilne supstitucije u filmovima čistih komponenti. Površina kristalnog pika koja odgovara HPMC na 7,70 za kompozitne membrane s različitim stupnjevima HPS hidroksipropilne supstitucije nije se mnogo promijenila. U poređenju sa spektrom uzoraka čistih komponenti (Slika 5-1a), površine HPMC kristalizacijskih vrhova i HPS kristalizacijskih vrhova kompozitnih uzoraka su se smanjile, što ukazuje da bi kombinacijom ova dva, i HPMC i HPS mogli biti efikasni za drugu grupu. Fenomen rekristalizacije materijala za odvajanje filma igra određenu inhibitornu ulogu.

Slika 6-1 SAXS spektri HPMC/HPS filmova mješavine s različitim stupnjem hidroksipropil supstitucije HPS-a

U zaključku, povećanje stepena HPS hidroksipropilne supstitucije i spajanje dvije komponente mogu u određenoj mjeri inhibirati fenomen rekristalizacije HPMC/HPS kompozitne membrane. Povećanje stepena hidroksipropilne supstitucije HPS-a uglavnom je inhibiralo rekristalizaciju HPS-a u kompozitnoj membrani, dok je dvokomponentni spoj imao određenu inhibitornu ulogu u rekristalizaciji HPS-a i HPMC-a u kompozitnoj membrani.

6.3.2 Analiza samoslične fraktalne strukture HPMC/HPS kompozitnih membrana s različitim stupnjevima HPS hidroksipropilne supstitucije

Prosječna dužina lanca (R) polisaharidnih molekula poput molekula škrobnih molekula i molekula celuloze u rasponu je od 1000-1500 Nm, a Q je u rasponu od 0,01-0,1 Å-1, sa QR >> 1. Formula Porod, uzorci polisaharidnog filma se mogu vidjeti. Odnos između intenziteta raspršenja X zraka pod malim kutom i kuta raspršenja je:

Među njima, I(q) je intenzitet raspršenja X zraka pod malim uglom;

q je ugao rasejanja;

α je nagib Poroda.

Nagib Poroda α povezan je sa fraktalnom strukturom. Ako je α < 3, to ukazuje da je struktura materijala relativno labava, da je površina raspršivača glatka i da je fraktal mase, a njegova fraktalna dimenzija D = α; ako je 3 < α <4, to ukazuje da je struktura materijala gusta, a raspršivač je površina hrapava, što je površinski fraktal, a njegova fraktalna dimenzija D = 6 – α.

Slika 6-2 prikazuje lnI(q)-lnq dijagrame HPMC/HPS kompozitnih membrana s različitim stupnjevima HPS hidroksipropilne supstitucije. Sa slike se može vidjeti da svi uzorci predstavljaju samosličnu fraktalnu strukturu unutar određenog raspona, a nagib Poroda α manji je od 3, što ukazuje da kompozitni film predstavlja maseni fraktal, a površina kompozitnog filma je relativno glatko. Masovne fraktalne dimenzije HPMC / HPS kompozitnih membrana s različitim stupnjevima HPS hidroksipropil zamjene prikazane su u tablici 6-1.

Tabela 6-1 prikazuje fraktalnu dimenziju HPMC/HPS kompozitnih membrana s različitim stupnjevima HPS hidroksipropilne supstitucije. Iz tabele se može vidjeti da je za čiste HPS uzorke fraktalna dimenzija A939 supstituiranog s niskim hidroksipropilom mnogo veća od one kod A1081 supstituiranog s visokim hidroksipropilom, što ukazuje da sa povećanjem stepena hidroksipropilne supstitucije, u membrani Gustoća samoslične strukture je značajno smanjena. To je zato što uvođenje hidroksipropilnih grupa u molekularni lanac škroba značajno otežava međusobno vezivanje HPS segmenata, što rezultira smanjenjem gustine samoslične strukture u filmu. Hidrofilne hidroksipropilne grupe mogu formirati intermolekularne vodikove veze sa molekulima vode, smanjujući interakciju između molekularnih segmenata; veće hidroksipropilne grupe ograničavaju rekombinaciju i umrežavanje između molekularnih segmenata skroba, tako da sa povećanjem stepena hidroksipropilne supstitucije, HPS formira labaviju samosličnu strukturu.

Za složeni sistem HPMC / A939, fraktalna dimenzija HPS je veća od HPMC-a, što je zato što se škrob rekristalizira, a formira se naručena struktura između molekularnih lanaca, što dovodi do samopouzdane strukture u membrani . Visoka gustina. Fraktalna dimenzija uzorka složenog uzorka je niža od one dvije čiste komponente, jer kroz spoj, međusobno obvezivanje molekularnih segmenata dvije komponente ometaju se međusobno, što rezultira gustoćom samo-sličnih struktura opada. Suprotno tome, u složenom sistemu HPMC / A1081, fraktalna dimenzija HPS je mnogo niža od onog HPMC-a. To je zato što uvođenje hidroksipropil grupa u molekulama škroba značajno inhibira rekristalizaciju škroba. Samopouzdana struktura u drvu je labava. Istovremeno, fraktalna dimenzija uzorka složenog uzorka HPMC / A1081 veća je od čistog HPS-a, što se znatno razlikuje od HPMC / A939 složenog sistema. 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 sa HPMC-om. sastojci. Iz podataka reoloških svojstava može se vidjeti da hidroksilacija može smanjiti viskoznost škroba, tako da je tijekom postupka sagovornika, razlika viskoznosti između dvije komponente u slomnom sustavu smanjuje, što je više pogodnije za formiranje homogene spoj.

Slika 6-2 lnI(q)-lnq obrasci i njegove krive uklapanja za HPMC/HPS filmove mješavine s različitim stupnjem hidroksipropil supstitucije HPS-a

Tabela 6-1 Fraktalni parametri strukture HPS/HPMC filmova mješavine s različitim stupnjem hidroksipropilne supstitucije HPS-a

Za kompozitne membrane sa istim odnosom mešanja, fraktalna dimenzija takođe opada sa povećanjem stepena supstitucije hidroksipropilne grupe. Uvođenje hidroksipropila u HPS molekul može smanjiti međusobno vezivanje polimernih segmenata u sistemu spojeva, čime se smanjuje gustina kompozitne membrane; HPS sa visokom hidroksipropilnom supstitucijom ima bolju kompatibilnost sa HPMC, lakši za formiranje uniformnog i gustog jedinjenja. Dakle, gustina samoslične strukture u kompozitnoj membrani opada sa povećanjem stepena supstitucije HPS, što je rezultat zajedničkog uticaja stepena supstitucije HPS hidroksipropila i kompatibilnosti dve komponente u kompozitu. sistem.

6.3.3 Analiza termičke stabilnosti HPMC/HPS kompozitnih filmova s ​​različitim stupnjevima HPS hidroksipropil supstitucije

Termogravimetrijski analizator korišten je za testiranje termičke stabilnosti HPMC / HPS jestivih kompozitnih filmova sa različitim stupnjevima hidroksipropilskog supstitucije. Slika 6-3 prikazan je termogravimetrijsku krivulju (TGA) i krivulju brzine gubitka težine (DTG) kompozitnih filmova s ​​različitim stupnjevima hidroksipropil zamjene HPS. Može se vidjeti iz krivulje TGA na slici 6-3 (a) da kompozitni membranski uzorci s različitim hps hidroksipropil zamjenskim diplomama. Postoje dvije očigledne termogravimetrijske faze promjene s povećanjem temperature. Prvo, postoji mala faza mršavljenja na 30 ~ 180 ° C, koja uglavnom uzrokuje volatilizacija vode koja je adsorbirana polisaharidom makromolekula. Postoji velika faza mršavljenja na 300 ~ 450 ° C, što je prava faza toplotne degradacije, uglavnom uzrokovana termičkom degradacijom HPMC-a i HPS-a. Može se vidjeti i sa cifre da su krivine za mršavljenje HPS s različitim stupnjevima hidroksilopil zamjene slične i značajno se razlikuju od onih HPMC-a. Između dvije vrste kriva za mršavljenje za čiste HPMC i čiste HPS uzorke.

Iz DTG krivina na slici 6-3 (b), može se vidjeti da su termičke degradacije čistog HPS-a s različitim stupnjevima hidroksipropilskog supstitucije vrlo blizu, a termičke degradacije u uzorcima A939 i A081 su 310 ° C i 305 ° C, respektivno Termička degradacija Vršna temperatura čistog HPMC uzorka znatno je veći od HPS, a njegova vršna temperatura je 365 ° C; HPMC / HPS kompozitni film ima dva vrha termičke degradacije na DTG krivulji, koja odgovara toplinskoj degradaciji HPS i HPMC-a, respektivno. Karakteristični vrhovi, koji pokazuju da postoji određeni stupanj odvajanja faznog faznog sistema sa kompozitnim omjerom 5: 5, koji je u skladu s termičkim degradacijom Rezultati kompozitnog omjera sa kompozitnim omjerom od 5: 5 u poglavlju 3 . Termičke degradacije Vrhunske temperature HPMC / A939 kompozitnih filma uzoraka iznosile su 302 ° C i 363 ° C, odnosno; Termičke degradacije Vrhunske temperature uzoraka HPMC / A1081 kompozitni film bili su 306 ° C i 363 ° C, respektivno. Vrhne temperature kompozitnih filmaskih uzoraka premještene su na niže temperature od čistih komponentnih uzoraka, što je ukazivalo na to da je termička stabilnost kompozitnih uzoraka smanjena. For the samples with the same compounding ratio, the thermal degradation peak temperature decreased with the increase of the hydroxypropyl substitution degree, indicating that the thermal stability of the composite film decreased with the increase of the hydroxypropyl substitution degree. This is because the introduction of hydroxypropyl groups into starch molecules reduces the interaction between molecular segments and inhibits the orderly rearrangement of molecules. It is consistent with the results that the density of self-similar structures decreases with the increase of the degree of hydroxypropyl substitution.

Sl. 6-3 TGA krivulje (a) i njihove derivatne (DTG) krivulje (b) HPMC / HPS izmešavaju filmove sa različitim diplomom HPS-a

6.3.4 Analiza mehaničkih svojstava HPMC/HPS kompozitnih membrana s različitim stupnjevima HPS hidroksipropilne supstitucije

Slika 6-5 Zatezna svojstva HPMC/HPS filmova sa različitim stepenom hidroksipropilne supstitucije HPS-a

Zatezna svojstva HPMC / HPS kompozitnih filmova sa različitim HPS hidroksipropilskom supstitucijom za supstituciju testirani su mehaničkim analizatorom nekretnina na 25 ° C i 75% relativnoj vlažnosti. Slike 6-5 prikazuju elastični modul (a), izduženje na pauzu (b) i zatezna čvrstoću (c) kompozitnih filmova s ​​različitim stupnjevima HPS hidroksipropilskog supstitucije. Može se vidjeti sa cifrom da za složeni sustav HPMC / A1081, s povećanjem HPS sadržaja, elastičnog modula i zatezne čvrstoće kompozitnog filma postepeno se smanjila, a izduženje na pauzu značajno se povećalo, što je u skladu sa 3,3. 5 Srednja i visoka vlaga. Rezultati kompozitnih membrana sa različitim omjerima složenja bili su dosljedni.

Za čiste HPS membrane, i elastični modul i zatezna snaga povećana su s smanjenjem diplomiranja supstitucije HPS hidroksipropila, što sugerira da hidroksilacija smanjuje krutost kompozitne membrane i poboljšava njegovu fleksibilnost. To je uglavnom zato što se povećava hidrofiličnost HPS povećava, a struktura membrane postaje više labava, što je u skladu s rezultatima da se fraktalna dimenzija smanjuje sa povećanjem dimenzije zamjene u malom uglu X- Ispitivanje razaranja Ray. Međutim, izduženje na pauzu smanjuje se s padom supstitucije HPS hidroksipropil grupe, što je uglavnom zato što uvođenje hidroksipropil grupe u molekulu škroba može inhibirati rekristalizaciju škroba. Rezultati su u skladu sa povećanjem i smanjenjem.

Za kompozitnu membranu HPMC / HPS sa istim složenim omjerom, elastični modul membranskog materijala povećava se s smanjenjem diplome zamenjivanja HPS hidroksipropila, te zatezna čvrstoća i izduženje u padu i smanjenje stupnja supstitucije. Vrijedi napomenuti da mehanička svojstva kompozitnih membrana u potpunosti variraju sa omjerom složenog sa različitim stupnjevima HPS hidroksipropil. To je uglavnom zato što mehanička svojstva kompozitne membrane ne utiču samo na stručnu diplomu za zamjenu na membranskoj strukturi, već i kompatibilnost između komponenti u složenom sustavu. Viskoznost HPS-a smanjuje se s povećanjem diplome supstitucije hidroksipropila, povoljniji je za formiranje jednoličnog spoja sabiranjem.

6.3.5 Analiza propusnosti kisika HPMC/HPS kompozitnih membrana s različitim stupnjevima HPS hidroksipropilne supstitucije

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]. Stoga su izmjerene stope prenosa kisika HPMC / HPS kompozitne membrane s različitim HPS hidroksipropilskom supstitucijom za supstituciju, a rezultati su prikazani na slici 5-6. Može se vidjeti s cifla da je propusnost kiseonika svih čistih HPS membrana mnogo niža od čiste HPMC membrane, što ukazuje da HPS membrane imaju bolju svojstva za kisik od HPMC membrane, što je u skladu s prethodnim rezultatima. Za čiste HPS membrane s različitim stupnjevima hidroksipropilske zamjene, stopa prijenosa kisika povećava se s povećanjem stepena zamjene, što ukazuje na to da se područje u kojem se povećava kisik u membranskom materijalu povećava se u membranskom materijalu. To je u skladu s analizom mikrostrukture malog ugla rendgena da se struktura membrane postane gubitnika sa povećanjem stepena hidroksipropilskog supstitucije, tako da je prožimački kanal kisika u membrani, a kisik u membrani Permeti kao što se područje povećava, brzina prijenosa kisika također se povećava.

Slika 6-6 Propustljivost za kiseonik HPS/HPMC filmova sa različitim stepenom hidroksipropilne supstitucije HPS-a

Za kompozitne membrane s različitim stupnjevima supstitucije hidroksipropila HPS, brzina prijenosa kisika opada sa povećanjem stupnja hidroksipropilne supstitucije. Ovo je uglavnom zato što u sistemu mešanja 5:5, HPS postoji u obliku dispergovane faze u kontinuiranoj fazi HPMC niskog viskoziteta, a viskoznost HPS opada sa povećanjem stepena hidroksipropilne supstitucije. Što je razlika u viskoznosti manja, to je pogodnije za formiranje homogenog spoja, to je vijugaviji kanal propusnosti kisika u materijalu membrane i manja je brzina prijenosa kisika.

6.4 Sažetak poglavlja

U ovom poglavlju, HPMC/HPS jestive kompozitne folije pripremljene su lijevanjem HPS i HPMC s različitim stupnjevima hidroksipropilne supstitucije i dodavanjem polietilen glikola kao plastifikatora. Uticaj različitih stepena HPS hidroksipropilne supstitucije na kristalnu strukturu i mikrodomensku strukturu kompozitne membrane proučavan je tehnologijom raspršenja rendgenskih zraka pod malim uglom sinhrotronskog zračenja. Termogravimetrijskim analizatorom, testerom mehaničkih svojstava i testerom propusnosti kisika proučavani su efekti različitih HPS hidroksipropilnih supstitucijskih stupnjeva na termičku stabilnost, mehanička svojstva i propusnost kisika kompozitnih membrana i njihove zakonitosti. Glavni nalazi su sljedeći:

1. Za HPMC/HPS kompozitnu membranu sa istim odnosom mešanja, sa povećanjem stepena hidroksipropilne supstitucije, površina kristalizacionog vrha koja odgovara HPS na 5.30 se smanjuje, dok se površina kristalizacionog vrha koja odgovara HPMC na 7.70 ne menja mnogo, što ukazuje da hidroksipropilacija škroba može inhibirati rekristalizaciju škroba u kompozitnom filmu.
2. U poređenju sa čistim komponentnim membranama HPMC i HPS, površine vrha kristalizacije HPS (5,30) i HPMC (7,70) kompozitnih membrana su smanjene, što ukazuje da kroz kombinaciju ova dva, i HPMC i HPS mogu biti efikasni u the composite membranes. Rekristalizacija druge komponente igra određenu inhibitornu ulogu.
3. Sve HPMC/HPS kompozitne membrane pokazale su samosličnu fraktalnu strukturu mase. Za kompozitne membrane sa istim odnosom jedinjenja, gustina materijala membrane se značajno smanjila sa povećanjem stepena hidroksipropilne supstitucije; niska HPS hidroksipropilna supstitucija Gustoća kompozitnog membranskog materijala je znatno niža od one dvokomponentnog materijala, dok je gustina kompozitnog membranskog materijala sa visokim HPS hidroksipropilnim stepenom supstitucije veća od gustine čiste HPS membrane, tj. uglavnom zato što se istovremeno utiče na gustoću kompozitnog membranskog materijala. Efekat HPS hidroksipropilacije na smanjenje vezivanja polimernog segmenta i kompatibilnost između dve komponente sistema jedinjenja.
4. Hidroksipropilacija HPS-a može smanjiti termičku stabilnost HPMC/HPS kompozitnih filmova, a vršna temperatura termičke degradacije kompozitnih filmova pomiče se u područje niske temperature s povećanjem stupnja hidroksipropilne supstitucije, što je zbog hidroksipropilne grupe u molekulima škroba. Uvod smanjuje interakciju između molekularnih segmenata i inhibira uredno preuređenje molekula.
5. Modul elastičnosti i vlačna čvrstoća čiste HPS membrane opadali su s povećanjem HPS hidroksipropilnog supstitucijskog stupnja, dok se rastezanje pri kidanju povećavalo. To je uglavnom zato što hidroksipropilacija inhibira rekristalizaciju škroba i čini kompozitni film labavijom strukturom.
6. Modul elastičnosti HPMC/HPS kompozitnog filma opadao je s povećanjem HPS hidroksipropilnog supstitucijskog stupnja, ali su se vlačna čvrstoća i istezanje pri lomu povećali, jer na mehanička svojstva kompozitnog filma nije utjecao stupanj HPS hidroksipropilne supstitucije. Pored uticaja, na njega utiče i kompatibilnost dve komponente složenog sistema.
7. Propusnost kiseonika čistog HPS raste sa povećanjem stepena hidroksipropilne supstitucije, jer hidroksipropilacija smanjuje gustinu amorfnog područja HPS i povećava površinu permeacije kiseonika u membrani; HPMC/HPS kompozitna membrana Propustljivost kiseonika opada sa povećanjem stepena hidroksipropilne supstitucije, što je uglavnom zbog toga što hiperhidroksipropilirani HPS ima bolju kompatibilnost sa HPMC, što dovodi do povećane vijugavosti kanala za permeaciju kiseonika u kompozitnoj membrani. Smanjena propusnost kisika.

Gore navedeni eksperimentalni rezultati pokazuju da su makroskopska svojstva kao što su mehanička svojstva, termička stabilnost i propusnost kisika HPMC/HPS kompozitnih membrana usko povezana s njihovom unutrašnjom kristalnom strukturom i strukturom amorfnog područja, na koje ne utiče samo HPS hidroksipropilna supstitucija, već takođe pored kompleksa. Utjecaj dvokomponentne kompatibilnosti ligandnih sistema.

Zaključak i Outlook

1. Zaključak

U ovom radu su spojeni termalni gel HPMC i hladni gel HPS, a konstruisan je sistem HPMC/HPS hladnog i toplog reverznog gela. Koncentracija rastvora, odnos mešanja i efekat smicanja na sistem smeše sistematski se proučava uticaj reoloških svojstava kao što su viskozitet, indeks tečenja i tiksotropija, u kombinaciji sa mehaničkim svojstvima, dinamičkim termomehaničkim svojstvima, propusnošću kiseonika, svojstvima prenosa svetlosti i termičkom stabilnošću. composite films prepared by casting method. Optičkom mikroskopijom proučavana su opsežna svojstva i bojenje jodnog vina, kompatibilnost, fazni prijelaz i fazna morfologija kompozitnog sistema, te je utvrđena veza između mikrostrukture i makroskopskih svojstava HPMC/HPS. U cilju kontrole svojstava kompozita kontrolom fazne strukture i kompatibilnosti HPMC/HPS kompozitnog sistema prema odnosu između makroskopskih svojstava i mikromorfološke strukture HPMC/HPS kompozitnog sistema. Proučavanjem uticaja hemijski modifikovanog HPS različitog stepena na reološka svojstva, svojstva gela, mikrostrukturu i makroskopska svojstva membrana, dalje je istražen odnos između mikrostrukture i makroskopskih svojstava HPMC/HPS hladnog i toplog inverznog gel sistema. Odnos između njih i fizičkog modela je uspostavljen kako bi se razjasnio mehanizam geliranja i njegovi faktori utjecaja i zakoni hladnog i vrućeg gela u sistemu spojeva. Relevantne studije su dovele do sljedećih zaključaka.

1. Promena odnosa mešanja HPMC/HPS sistema mešavina može značajno poboljšati reološka svojstva kao što su viskoznost, fluidnost i tiksotropija HPMC na niskim temperaturama. Dalje je proučavan odnos između reoloških svojstava i mikrostrukture složenog sistema. Konkretni rezultati su sljedeći:

(1) Na niskim temperaturama, sistem jedinjenja je kontinualna faza dispergovane faze „more-ostrvo” struktura, a kontinuirani fazni prelaz se dešava na 4:6 sa smanjenjem omjera HPMC/HPS spoja. Kada je odnos mešanja visok (veći sadržaj HPMC), HPMC sa niskim viskozitetom je kontinuirana faza, a HPS je disperzovana faza. Za HPMC/HPS sistem jedinjenja, kada je komponenta niske viskoznosti kontinualna faza, a komponenta visokog viskoza kontinuirana faza, doprinos viskoznosti kontinualne faze viskoznosti sistema jedinjenja je značajno drugačiji. Kada je HPMC niskog viskoziteta kontinuirana faza, viskoznost sistema jedinjenja uglavnom odražava doprinos viskoziteta kontinuirane faze; kada je HPS visokog viskoziteta kontinuirana faza, HPMC kao disperzirana faza će smanjiti viskoznost visokoviskoznog HPS-a. efekat. Sa povećanjem sadržaja HPS i koncentracije rastvora u sistemu spojeva, fenomen viskoznosti i posmičnog stanjivanja sistema spojeva se postepeno povećavao, fluidnost je opadala, a ponašanje složenog sistema nalik na čvrstu materiju je poboljšano. Viskozitet i tiksotropija HPMC-a su uravnoteženi formulacijom sa HPS-om.

(2) Za sistem mešanja 5:5, HPMC i HPS mogu formirati kontinuirane faze na niskim i visokim temperaturama, respektivno. Ova promena strukture faze može značajno uticati na viskozitet kompleksa, viskoelastična svojstva, zavisnost od frekvencije i svojstva gela kompleksnog gela. Kao dispergirane faze, HPMC i HPS mogu odrediti reološka svojstva i svojstva gela HPMC/HPS složenih sistema na visokim i niskim temperaturama, respektivno. The viscoelastic curves of the HPMC/HPS composite samples were consistent with HPS at low temperature and HPMC at high temperature.

(3) Utvrđen je odnos između mikrostrukture, reoloških svojstava i svojstava gela HPMC/HPS kompozitnog sistema. I nagla promjena krivulje viskoziteta složenog sistema i tan delta vrh na krivulji faktora gubitka pojavljuju se na 45 °C, što je u skladu sa fenomenom ko-kontinuirane faze uočenom na mikrografiji (na 45 °C).

1. Proučavanjem mikrostrukture i mehaničkih svojstava, dinamičkih termomehaničkih svojstava, propusnosti svjetlosti, propusnosti kisika i termičke stabilnosti kompozitnih membrana pripremljenih u različitim omjerima smjese i koncentracijama otopina, u kombinaciji s tehnologijom optičke mikroskopije bojenjem joda, istraživanje morfologije faze, faznog prijelaza i kompatibilnosti kompleksa je istražen i utvrđena je veza između mikrostrukture i makroskopskih svojstava kompleksa. The specific results are as follows:

(1) Ne postoji očigledno dvofazno sučelje u Sem slikama kompozitnih filmova sa različitim omjerima složenih slojeva. Većina kompozitnih filmova ima samo jednu staklenu tranzicijsku točku u rezultatima DMA-a, a većina kompozitnih filmova ima samo jedan vrh termičke degradacije u DTG krivulji. To zajedno pokazuju da HPMC ima određenu kompatibilnost sa HPS-om.

(2) Relativna vlažnost ima značajan uticaj na mehanička svojstva HPMC/HPS kompozitnih filmova, a stepen njenog dejstva raste sa povećanjem sadržaja HPS. Pri nižoj relativnoj vlažnosti, i modul elastičnosti i vlačna čvrstoća kompozitnih filmova su se povećavali s povećanjem sadržaja HPS, a istezanje pri lomljenju kompozitnih filmova bilo je znatno niže nego kod filmova čistih komponenti. S povećanjem relativne vlažnosti, modul elastičnosti i vlačna čvrstoća kompozitnog filma su se smanjivali, a istezanje pri lomljenju značajno se povećavalo, a odnos između mehaničkih svojstava kompozitnog filma i omjera smjese pokazao je potpuno suprotan obrazac promjene pod različitim relativna vlažnost. Mehanička svojstva kompozitnih membrana sa različitim odnosima mešanja pokazuju presek u različitim uslovima relativne vlažnosti, što pruža mogućnost optimizacije performansi proizvoda u skladu sa različitim zahtevima primene.

(3) Utvrđen je odnos između mikrostrukture, faznog prijelaza, transparentnosti i mehaničkih svojstava HPMC/HPS kompozitnog sistema. a. Najniža tačka transparentnosti složenog sistema je u skladu sa tačkom faznog prelaza HPMC iz kontinualne faze u disperziranu fazu i minimalnom tačkom smanjenja vlačnog modula. b. Youngov modul i elongacija pri prekidu opadaju sa povećanjem koncentracije rastvora, što je uzročno povezano sa morfološkom promjenom HPMC iz kontinuirane faze u dispergiranu fazu u sistemu spojeva.

(4) Dodatak HPS povećava mučnost kanala za prožimanje kisika u kompozitnoj membrani, značajno smanjuje propusnost kisika membrane i poboljšava performanse kisika HPMC membrane.

1. Učinak HPS Hemijske izmjene na reološka svojstva kompozitnog sustava i sveobuhvatna svojstva kompozitne membrane, poput kristalne strukture, strukture amorfne regije, mehanička svojstva, propusnost kisika i termička stabilnost. Konkretni rezultati su sljedeći:

(1) Hidroksipropilacija HPS-a može smanjiti viskoznost sistema jedinjenja na niskim temperaturama, poboljšati fluidnost rastvora jedinjenja i smanjiti pojavu smicanja; the hydroxypropylation of HPS can narrow the linear viscoelastic region of the compound system , reduce the phase transition temperature of the HPMC/HPS compound system, and improve the solid-like behavior of the compound system at low temperature and the fluidity at high temperature.

(2) Hidroksilacija HPS-a i poboljšanje kompatibilnosti dvije komponente mogu značajno inhibirati rekristalizaciju škroba u membrani i promovirati formiranje labave samo-slične strukture u kompozitnoj membrani. The introduction of bulky hydroxypropyl groups on the starch molecular chain limits the mutual binding and orderly rearrangement of HPS molecular segments, resulting in the formation of a more-loose self-similar structure of HPS. For the complex system, the increase of the degree of hydroxypropyl substitution allows the chain-like HPMC molecules to enter the loose cavity region of HPS, which improves the compatibility of the complex system and improves the density of the self-similar structure of HPS. Kompatibilnost sistema jedinjenja se povećava sa povećanjem stepena supstitucije hidroksipropilne grupe, što je u skladu sa rezultatima reoloških svojstava.

(3) Makroskopska svojstva kao što su mehanička svojstva, termička stabilnost i propusnost kisika HPMC/HPS kompozitne membrane usko su povezana s njenom unutrašnjom kristalnom strukturom i strukturom amorfnog područja. Kombinovani efekat dva efekta kompatibilnosti dve komponente.

1. Proučavanjem uticaja koncentracije rastvora, temperature i hemijske modifikacije HPS-a na reološka svojstva sistema jedinjenja, razmatran je mehanizam geliranja HPMC/HPS inverznog sistema gel jedinjenja sa hladnom toplotom. Specifični rezultati su sljedeći:

(1) Postoji kritična koncentracija (8%) u sistemu jedinjenja, ispod kritične koncentracije, HPMC i HPS postoje u nezavisnim molekulskim lancima i faznim regionima; Kada se postigne kritična koncentracija, HPS faza formira se u rješenju kao kondenzat. Gel centar je mikrogelna struktura povezana s prekrivanjem HPMC molekularnih lanaca; iznad kritične koncentracije, preplitanje je složenije i interakcija je jača, a rastvor pokazuje ponašanje slično onom polimernog rastapa.

(2) Složeni sustav ima tranzicijsku točku kontinuirane faze promjenom temperature, koja se odnosi na gel ponašanje HPMC-a i HPS u složenom sustavu. Na niskim temperaturama, viskoznost HPMC-a značajno je niža od onog HPS, tako da HPMC formira kontinuiranu fazu koja okružuje HPS gel faze HPS-a. Na ivicama dvije faze, hidroksilne grupe na HPMC lancu gube dio svoje vezivne vode i formiraju intermulekularne vodonikove obveznice sa HPS molekularnim lancem. Tokom procesa grijanja, HPS molekularni lanci pomaknuli su se zbog apsorbiranja dovoljno energije i formiranih vodikovnih veza s molekulama vode, što rezultira pukom gel strukture. Istovremeno su uništene vodene kaveze i vodene strukture na HPMC lancima i postepeno su puknule za otkrivanje hidrofilnih grupa i hidrofobnih klastera. Na visokoj temperaturi, HPMC formira gel mrežnu strukturu zbog intermolekularnih veza i hidrofobnih udruženja, a na taj način postaje fazna rasipana visoke viskoznosti koja se rasprše u HPS kontinuiranom fazi slučajnih zavojnica nasumičnih napada.

(3) Sa povećanjem stepena hidroksipropilne supstitucije HPS-a, kompatibilnost HPMC/HPS sistema jedinjenja se poboljšava, a temperatura faznog prelaza u sistemu jedinjenja prelazi na nisku temperaturu. Sa povećanjem stepena hidroksipropilne supstitucije, u HPS rastvoru ima više rastegnutih spiralnih fragmenata, koji mogu formirati više intermolekularnih vodoničnih veza sa HPMC molekularnim lancem na granici dve faze, formirajući tako uniformniju strukturu. Hidroksipropilacija smanjuje viskozitet škroba, tako da je razlika u viskoznosti između HPMC i HPS u jedinjenju sužena, što pogoduje stvaranju homogenijeg jedinjenja, a minimalna vrednost razlike u viskoznosti između dve komponente se pomera na nisku. Temperaturna regija.

2. Inovacijske točke

1. Dizajnirajte i izgradnju HPMC / HPS-a-FAS-a-faznog i vrućeg reverziranog gela sistema, a sistematski proučite jedinstvena reološka svojstva ovog sistema, posebno koncentraciju složenog rješenja, spojnog omjera, temperature i hemijskog modifikacije komponenti. Dalje su proučavani uticaj na reološka svojstva, gel svojstva i kompatibilnost složenog sustava, a fazna morfologija i faza tranzicija složenog sistema daljnje su proučavani u kombinaciji sa promatranjem optičkog mikroskopa joda i mikro-morfološkom Struktura složenog sistema bila je uspostavljena - reološka svojstva-gel svojstva. Prvi put je model Arrhenius korišten za uklapanje zakona o formiranju gela hladnog i vrućeg obrnuto-faznog kompozitnih gelova u različitim rasponima temperature.

2. Fazna distribucija, fazni prijelaz i kompatibilnost HPMC/HPS kompozitnog sistema promatrani su tehnologijom analize optičkog mikroskopa za bojenje jodom, a mehaničko-transparentna svojstva utvrđena su kombinacijom optičkih svojstava i mehaničkih svojstava kompozitnih filmova. Odnos između mikrostrukture i makroskopskih svojstava kao što su svojstva-morfologija faze i koncentracija-mehanička svojstva-morfologija faze. Ovo je prvi put da se direktno posmatra zakon promene fazne morfologije ovog sistema jedinjenja sa odnosom mešanja, temperaturom i koncentracijom, posebno uslovima faznog prelaza i uticajem faznog prelaza na svojstva sistema jedinjenja.

3. Kristalnu strukturu i amorfnu strukturu kompozitnih membrana s različitim stupnjevima HPS hidroksipropilne supstitucije proučavali su SAXS, a o mehanizmu geliranja i utjecaju kompozitnih gelova raspravljalo se u kombinaciji s reološkim rezultatima i makroskopskim svojstvima kao što je propusnost za kisik kompozitnih membrana. Faktori i zakoni, prvi put je ustanovljeno da je viskoznost kompozitnog sistema povezana sa gustinom samoslične strukture u kompozitnoj membrani, i direktno određuje makroskopska svojstva kao što su propusnost kiseonika i mehanička svojstva kompozita. membrane, and establishes rheological properties-microstructure-membrane relationship between material properties.

3. Outlook

Posljednjih godina, razvoj sigurnih i jestivih materijala za pakovanje hrane koji koriste obnovljive prirodne polimere kao sirovine postao je žarište istraživanja u području pakiranja hrane. U ovom radu se kao glavna sirovina koristi prirodni polisaharid. Kombinacijom HPMC i HPS, cijena sirovina je smanjena, performanse obrade HPMC-a na niskim temperaturama su poboljšane, a performanse barijere kisika kompozitne membrane su poboljšane. Kombinacijom reološke analize, analize optičkog mikroskopa za bojenje jodom i mikrostrukture kompozitnog filma i sveobuhvatne analize performansi, proučavana je fazna morfologija, fazni prijelaz, fazno razdvajanje i kompatibilnost hladno-vrućeg kompozitnog sistema obrnute faze. Utvrđen je odnos između mikrostrukture i makroskopskih svojstava kompozitnog sistema. Prema odnosu između makroskopskih svojstava i mikromorfološke strukture HPMC/HPS kompozitnog sistema, fazna struktura i kompatibilnost kompozitnog sistema može se kontrolisati da bi se kontrolisao kompozitni materijal. Istraživanje u ovom radu ima važan usmjeravajući značaj za stvarni proizvodni proces; raspravlja se o mehanizmu formiranja, faktorima uticaja i zakonitostima hladnog i vrućeg inverznog kompozitnog gela, koji je sličan kompozitni sistem hladnih i vrućih inverznih gelova. Istraživanje ovog rada daje teorijski model za pružanje teoretskih smjernica za razvoj i primjenu specijalnih pametnih materijala s kontroliranom temperaturom. Rezultati istraživanja ovog rada imaju dobru teorijsku vrijednost. Istraživanje ovog rada uključuje ukrštanje hrane, materijala, gela i kompaundiranja i drugih disciplina. Zbog ograničenosti vremena i metoda istraživanja, istraživanje ove teme ima još mnogo nedovršenih tačaka, koje se mogu produbiti i unaprijediti sa sljedećih aspekata. proširiti:

Teorijski aspekti:

1. Istražiti efekte različitih omjera grana lanca, molekularne težine i sorte HPS na reološkim svojstvima, membranskim svojstvima, morfologijom faze i kompatibilnost složenog sistema, te za istraživanje zakona o utjecaju na mehanizam za formiranje gela sistem.
2. Istražite efekte HPMC hidroksipropilnog stepena supstitucije, stepena supstitucije metoksila, molekularne težine i izvora na reološka svojstva, svojstva gela, svojstva membrane i kompatibilnost sistema jedinjenja, i analizirajte efekat HPMC hemijske modifikacije na kondenzaciju jedinjenja. Uticati na pravilo mehanizma formiranja gela.
3. Proučavan je uticaj soli, pH, plastifikatora, agenasa za umrežavanje, antibakterijskog agensa i drugih sistema jedinjenja na reološka svojstva, svojstva gela, strukturu i svojstva membrane i njihove zakonitosti.

primjena:

1. Optimizirajte formulu za primjenu pakovanja začina, paketića povrća i čvrstih supa, i proučavajte učinak očuvanja začina, povrća i supa tokom perioda skladištenja, mehanička svojstva materijala i promjene u performansama proizvoda kada su izloženi vanjskim silama , i rastvorljivost na vodi i higijenski indeks materijala. Može se primijeniti i na granulirana namirnica kao što su čaj od kafe i mlijeka, kao i jestivo pakiranje kolača, sireva, deserta i drugih namirnica.
2. Optimizirajte dizajn formule za primjenu kapsula botaničkog ljekovitog bilja, dodatno proučite uvjete obrade i optimalan izbor pomoćnih sredstava te pripremite proizvode šupljih kapsula. Testirani su fizički i hemijski pokazatelji kao što su lomljivost, vrijeme raspadanja, sadržaj teških metala i mikrobiološki sadržaj.
3. Za svježu primjenu voća i povrća, mesnih prerađevina itd., prema različitim metodama obrade prskanjem, umakanjem i farbanjem, odaberite odgovarajuću formulu i proučite stopu trulog voća, gubitak vlage, potrošnju hranjivih tvari, tvrdoću povrća nakon pakovanja tokom perioda skladištenja, sjaj i ukus i drugi pokazatelji; boju, pH, TVB-N vrijednost, tiobarbiturnu kiselinu i broj mikroorganizama mesnih proizvoda nakon pakovanja.