Rheoleg a Chysondeb oHPMC/HPS
Geiriau allweddol: hydroxypropyl methylcellulose; startsh hydroxypropyl; priodweddau rheolegol; cydnawsedd; Addasu Cemegol.
Mae hydroxypropyl methylcellulose (HPMC) yn bolymer polysacarid a ddefnyddir yn gyffredin wrth baratoi ffilmiau bwytadwy. Fe'i defnyddir yn helaeth ym maes bwyd a meddygaeth. Mae gan y ffilm dryloywder da, priodweddau mecanyddol ac eiddo rhwystr olew. Fodd bynnag, mae HPMC yn gel a achosir yn thermol, sy'n arwain at ei berfformiad prosesu gwael ar dymheredd isel a defnydd ynni cynhyrchu uchel; Yn ogystal, mae ei bris deunydd crai drud yn cyfyngu ar ei gymhwysiad eang gan gynnwys y maes fferyllol. Mae startsh hydroxypropyl (HPS) yn ddeunydd bwytadwy a ddefnyddir yn helaeth ym maes bwyd a meddygaeth. Mae ganddo ystod eang o ffynonellau a phris isel. Mae'n ddeunydd delfrydol i leihau cost HPMC. Ar ben hynny, gall priodweddau gel oer HPS gydbwyso gludedd a phriodweddau rheolegol eraill HPMC. , i wella ei berfformiad prosesu ar dymheredd isel. Yn ogystal, mae gan HPS Edible Film briodweddau rhwystr ocsigen rhagorol, felly gall wella priodweddau rhwystr ocsigen ffilm HPMC bwytadwy yn sylweddol.
Ychwanegwyd HPS i mewn i HPMC ar gyfer cyfansawdd, ac adeiladwyd system gyfansawdd gel gwrthdroi oer a poeth HPMC/HPS. Trafodwyd cyfraith dylanwad priodweddau, trafodwyd y mecanwaith rhyngweithio rhwng HPS a HPMC mewn hydoddiant, cydnawsedd a phontio cam y system gyfansawdd, a sefydlwyd y berthynas rhwng priodweddau rheolegol a strwythur y system gyfansawdd. Mae'r canlyniadau'n dangos bod gan y system gyfansawdd grynodiad critigol (8%), islaw'r crynodiad critigol, mae HPMC a HPS yn bodoli mewn cadwyni moleciwlaidd annibynnol a rhanbarthau cyfnod; Uwchben y crynodiad critigol, mae'r cyfnod HPS yn cael ei ffurfio yn yr hydoddiant fel y ganolfan gel, mae'r strwythur microgel, sy'n cael ei gysylltu gan gydblethu cadwyni moleciwlaidd HPMC, yn arddangos ymddygiad tebyg i doddi polymer. Mae priodweddau rheolegol y system gyfansawdd a'r gymhareb gyfansawdd yn cydymffurfio â'r rheol swm logarithmig, ac yn dangos rhywfaint o wyriad cadarnhaol a negyddol, gan nodi bod gan y ddwy gydran gydnawsedd da. Mae'r system gyfansawdd yn strwythur “ynys y môr” cam parhaus ar dymheredd isel, ac mae'r cyfnod pontio cyfnod parhaus yn digwydd yn 4: 6 gyda gostyngiad yn y gymhareb cyfansawdd HPMC/HPS.
Fel rhan bwysig o nwyddau bwyd, gall pecynnu bwyd atal bwyd rhag cael ei ddifrodi a'i lygru gan ffactorau allanol yn y broses o gylchredeg a storio, a thrwy hynny ymestyn oes silff a chyfnod storio bwyd. Fel math newydd o ddeunydd pecynnu bwyd sy'n ddiogel ac yn fwytadwy, ac sydd â gwerth maethol penodol hyd yn oed, mae gan ffilm bwytadwy ragolygon cymwysiadau eang mewn pecynnu a chadw bwyd, bwyd cyflym a chapsiwlau fferyllol, ac mae wedi dod yn fanwl ymchwil yn y bwyd cyfredol yn y bwyd cyfredol meysydd cysylltiedig â phecynnu.
Paratowyd y bilen gyfansawdd HPMC/HPS trwy ddull castio. Archwiliwyd cydweddoldeb a gwahaniad cam y system gyfansawdd ymhellach trwy sganio microsgopeg electron, dadansoddiad eiddo thermomecanyddol deinamig a dadansoddiad thermogravimetrig, ac astudiwyd priodweddau mecanyddol y bilen gyfansawdd. a athreiddedd ocsigen ac eiddo pilen eraill. Mae'r canlyniadau'n dangos nad oes rhyngwyneb dau gam amlwg i'w weld yn y delweddau SEM o'r holl ffilmiau cyfansawdd, dim ond un pwynt pontio gwydr sydd yng nghanlyniadau DMA y rhan fwyaf o'r ffilmiau cyfansawdd, a dim ond un brig diraddio thermol sy'n ymddangos yn y cromliniau DTG o'r rhan fwyaf o'r ffilmiau cyfansawdd. Mae gan HPMC rywfaint o gydnawsedd â HPS. Mae ychwanegu HPS i HPMC yn gwella priodweddau rhwystr ocsigen y bilen gyfansawdd yn sylweddol. Mae priodweddau mecanyddol y bilen cyfansawdd yn amrywio'n fawr gyda'r gymhareb cyfansawdd a lleithder cymharol yr amgylchedd, ac yn cyflwyno pwynt croesi, a all ddarparu cyfeiriad ar gyfer optimeiddio cynnyrch ar gyfer gwahanol ofynion cymhwyso.
Astudiwyd y morffoleg microsgopig, dosbarthiad cyfnod, trosglwyddo cyfnod a microstrwythurau eraill system gyfansawdd HPMC/HPS trwy ddadansoddiad microsgop optegol lliwio ïodin syml, ac astudiwyd priodweddau tryloywder a mecanyddol y system gyfansawdd gan sbectroffotomedr uwchfioled a thystiwr eiddo mecanyddol. Sefydlwyd y berthynas rhwng y strwythur morffolegol microsgopig a pherfformiad cynhwysfawr macrosgopig system gyfansawdd HPMC/HPS. Mae'r canlyniadau'n dangos bod nifer fawr o mesophases yn bresennol yn y system gyfansawdd, sydd â chydnawsedd da. Mae pwynt trosglwyddo cyfnod yn y system gyfansawdd, ac mae gan y pwynt trosglwyddo cam hwn gymhareb gyfansawdd benodol a dibyniaeth crynodiad toddiant. Mae pwynt isaf tryloywder y system gyfansawdd yn gyson â phwynt trosglwyddo cyfnod HPMC o'r cyfnod parhaus i'r cyfnod gwasgaredig ac isafswm pwynt y modwlws tynnol. Gostyngodd modwlws ac elongation yr ifanc ar yr egwyl gyda chynnydd yn y crynodiad toddiant, a oedd â pherthynas achosol â phontio HPMC o'r cyfnod parhaus i'r cyfnod gwasgaredig.
Defnyddiwyd rheomedr i astudio effaith addasu cemegol HPS ar briodweddau rheolegol a phriodweddau gel system gyfansawdd gel gwrthdroi oer a poeth HPMC/HPS. Astudiwyd galluoedd a thrawsnewidiadau cyfnod, a sefydlwyd y berthynas rhwng microstrwythur ac eiddo rheolegol a gel. Mae canlyniadau'r ymchwil yn dangos y gall hydroxypropylation HPS leihau gludedd y system gyfansawdd ar dymheredd isel, gwella hylifedd y toddiant cyfansawdd, a lleihau ffenomen teneuo cneifio; Gall hydroxypropylation HPS gulhau gludedd llinol y system gyfansawdd. Yn y rhanbarth elastig, mae tymheredd trosglwyddo cyfnod system gyfansawdd HPMC/HPS yn cael ei leihau, ac mae ymddygiad tebyg i solet y system gyfansawdd ar dymheredd isel ac mae'r hylifedd ar dymheredd uchel yn cael ei wella. Mae HPMC a HPS yn ffurfio cyfnodau parhaus ar dymheredd isel ac uchel, yn y drefn honno, ac fel y mae cyfnodau gwasgaredig yn pennu priodweddau rheolegol a phriodweddau gel y system gyfansawdd ar dymheredd uchel ac isel. Mae'r newid sydyn yng nghromlin gludedd y system gyfansawdd a brig Tan Delta yn y gromlin ffactor colli yn ymddangos ar 45 ° C, sy'n adleisio'r ffenomen cyfnod cyd-gyson a welwyd yn y micrograffau lliw ïodin ar 45 ° C.
Astudiwyd effaith addasu cemegol HPS ar strwythur crisialog a strwythur micro-adrannol y ffilm gyfansawdd trwy ymbelydredd synchrotron technoleg gwasgaru pelydr-X ongl fach, ac roedd priodweddau mecanyddol, priodweddau rhwystr ocsigen a sefydlogrwydd thermol y ffilm gyfansawdd yn Astudiodd yn systematig ddylanwad newidiadau strwythur cemegol cydrannau cyfansawdd ar ficrostrwythur a phriodweddau macrosgopig systemau cyfansawdd. Dangosodd canlyniadau ymbelydredd synchrotron y gallai hydroxypropylation HPs a gwella cydnawsedd y ddwy gydran atal ailrystallization startsh yn y bilen yn sylweddol a hyrwyddo ffurfio strwythur hunan-tebygol llacach yn y bilen gyfansawdd. Mae cysylltiad agos rhwng priodweddau macrosgopig fel priodweddau mecanyddol, sefydlogrwydd thermol a athreiddedd ocsigen pilen gyfansawdd HPMC/HPS â'i strwythur crisialog mewnol a'i strwythur rhanbarth amorffaidd. Effaith gyfun y ddwy effaith.
Pennod Un Rhagymadrodd
Fel elfen bwysig o nwyddau bwyd, gall deunyddiau pecynnu bwyd amddiffyn bwyd rhag difrod ffisegol, cemegol a biolegol a llygredd yn ystod cylchrediad a storio, cynnal ansawdd y bwyd ei hun, hwyluso bwyta bwyd, a sicrhau bwyd. Storio a chadw tymor hir, a rhoi ymddangosiad bwyd i ddenu defnydd a chael gwerth y tu hwnt i gost deunydd [1-4]. Fel math newydd o ddeunydd pecynnu bwyd sy'n ddiogel ac yn fwytadwy, a hyd yn oed mae ganddo werth maethol penodol, mae gan ffilm bwytadwy ragolygon cymhwyso eang mewn pecynnu a chadw bwyd, bwyd cyflym a chapsiwlau fferyllol, ac mae wedi dod yn fan cychwyn ymchwil yn y bwyd presennol meysydd sy'n ymwneud â phecynnu.
Mae ffilmiau bwytadwy yn ffilmiau sydd â strwythur rhwydwaith hydraidd, a geir fel arfer trwy brosesu polymerau bwytadwy naturiol. Mae gan lawer o bolymerau naturiol sy'n bodoli eu natur briodweddau gel, a gall eu toddiannau dyfrllyd ffurfio hydrogels o dan rai amodau, megis rhai polysacaridau naturiol, proteinau, lipidau, ac ati. Gall polysacaridau strwythurol naturiol fel startsh a seliwlos, oherwydd eu strwythur moleciwlaidd arbennig o helics cadwyn hir a phriodweddau cemegol sefydlog, fod yn addas ar gyfer amgylcheddau storio hirdymor ac amrywiol, ac fe'u hastudiwyd yn eang fel deunyddiau bwytadwy sy'n ffurfio ffilmiau. Yn aml mae gan ffilmiau bwytadwy a wneir o un polysacarid gyfyngiadau penodol o ran perfformiad. Felly, er mwyn dileu cyfyngiadau ffilmiau bwytadwy polysacarid sengl, cael eiddo arbennig neu ddatblygu swyddogaethau newydd, lleihau prisiau cynnyrch, ac ehangu eu cymwysiadau, fel arfer defnyddir dau fath o polysacaridau. Neu mae'r polysacaridau naturiol uchod yn cael eu gwaethygu i sicrhau effaith priodweddau cyflenwol. Fodd bynnag, oherwydd y gwahaniaeth mewn strwythur moleciwlaidd rhwng gwahanol bolymerau, mae yna entropi cydffurfiad penodol, ac mae'r rhan fwyaf o gyfadeiladau polymer yn rhannol gydnaws neu'n anghydnaws. Bydd morffoleg cam a chydnawsedd y cymhleth polymer yn pennu priodweddau'r deunydd cyfansawdd. Mae'r dadffurfiad a hanes llif wrth brosesu yn cael effaith sylweddol ar y strwythur. Felly, astudir y priodweddau macrosgopig fel priodweddau rheolegol y system gymhleth polymer. Mae'r gydberthynas rhwng strwythurau morffolegol microsgopig fel morffoleg gyfnod a chydnawsedd yn bwysig ar gyfer rheoleiddio perfformiad, dadansoddi ac addasu deunyddiau cyfansawdd, technoleg prosesu, tywys dylunio fformiwla a dylunio peiriannau prosesu, a gwerthuso cynhyrchu. Mae perfformiad prosesu'r cynnyrch a datblygu a chymhwyso deunyddiau polymer newydd o arwyddocâd mawr.
Yn y bennod hon, mae statws ymchwil a chynnydd cymhwyso deunyddiau ffilm bwytadwy yn cael eu hadolygu'n fanwl; sefyllfa ymchwil hydrogeliau naturiol; pwrpas a dull cyfansoddi polymerau a chynnydd ymchwil cyfansawdd polysacarid; y dull ymchwil rheolegol o gyfuno system; Mae priodweddau rheolegol ac adeiladu model y system gel gwrthdroi oer a poeth yn cael eu dadansoddi a'u trafod, yn ogystal ag arwyddocâd ymchwil, pwrpas ymchwil ac ymchwil cynnwys y papur hwn.
1.1 Ffilm fwytadwy
Mae ffilm bwytadwy yn cyfeirio at ychwanegu plastigyddion ac asiantau trawsgysylltu yn seiliedig ar sylweddau bwytadwy naturiol (fel polysacaridau strwythurol, lipidau, proteinau), trwy wahanol ryngweithiadau rhyngfoleciwlaidd, trwy gyfansawdd, gwresogi, cotio, sychu, ac ati Y ffilm gyda rhwydwaith mandyllog strwythur a ffurfiwyd gan driniaeth. Gall ddarparu amrywiol swyddogaethau megis priodweddau rhwystr detholadwy i nwy, lleithder, cynnwys a sylweddau niweidiol allanol, er mwyn gwella ansawdd synhwyraidd a strwythur mewnol bwyd, ac ymestyn cyfnod storio neu oes silff cynhyrchion bwyd.
1.1.1 Hanes Datblygiad Ffilmiau Bwytadwy
Gellir olrhain datblygiad ffilm bwytadwy yn ôl i'r 12fed a'r 13eg ganrif. Bryd hynny, defnyddiodd y Tsieineaid ddull syml o gwyro i orchuddio sitrws a lemonau, a oedd i bob pwrpas yn lleihau colli dŵr yn y ffrwythau a'r llysiau, fel bod y ffrwythau a'r llysiau yn cynnal eu llewyrch gwreiddiol, a thrwy hynny ymestyn oes silff ffrwythau a Llysiau, ond yn rhy ormodol yn atal resbiradaeth aerobig ffrwythau a llysiau, gan arwain at ddirywiad eplesu ffrwythau. Yn y 15fed ganrif, roedd Asiaid eisoes wedi dechrau gwneud ffilm bwytadwy o laeth soi, a'i defnyddio i amddiffyn bwyd a chynyddu ymddangosiad bwyd [20]. Yn yr 16eg ganrif, defnyddiodd y Prydeinwyr fraster i orchuddio arwynebau bwyd i leihau colli lleithder bwyd. Yn y 19eg ganrif, defnyddiwyd swcros gyntaf fel gorchudd bwytadwy ar gnau, almonau a chnau cyll i atal ocsidiad a rancidity yn ystod y storfa. Yn y 1830au, ymddangosodd ffilmiau paraffin toddi poeth masnachol ar gyfer ffrwythau fel afalau a gellyg. Ar ddiwedd y 19eg ganrif, mae ffilmiau gelatin yn cael eu chwistrellu ar wyneb cynhyrchion cig a bwydydd eraill ar gyfer cadw bwyd. Yn gynnar yn y 1950au, roedd cwyr Carnauba, ac ati, wedi'u gwneud yn emwlsiynau olew-mewn-dŵr ar gyfer cotio a chadw ffrwythau a llysiau ffres. Ar ddiwedd y 1950au, dechreuodd ymchwil ar ffilmiau bwytadwy a gymhwyswyd i gynhyrchion cig ddatblygu, a'r enghraifft fwyaf helaeth a llwyddiannus yw'r cynhyrchion enema a broseswyd o goluddion bach anifeiliaid yn gasinau.
Ers y 1950au, gellir dweud bod y cysyniad o ffilm bwytadwy wedi cael ei gynnig mewn gwirionedd. Ers hynny, mae llawer o ymchwilwyr wedi datblygu diddordeb cryf mewn ffilmiau bwytadwy. Yn 1991, cymhwysodd Nisperes seliwlos carboxymethyl (CMC) i orchuddio a chadw bananas a ffrwythau eraill, gostyngwyd y resbiradaeth ffrwythau, ac gohiriwyd y golled cloroffyl. Park et al. Ym 1994, adroddodd priodweddau rhwystr effeithiol ffilm protein Zein i O2 a CO2, a oedd yn gwella colli dŵr, gwywo a lliwio tomatos. Ym 1995, defnyddiodd Lourdin doddiant alcalïaidd gwanedig i drin startsh, ac ychwanegu glyserin i orchuddio mefus ar gyfer ffresni, a ostyngodd gyfradd colli dŵr mefus ac oedi difetha. Fe wnaeth Baberjee wella'r priodweddau ffilm bwytadwy ym 1996 trwy ficro-hylifedd a thriniaeth ultrasonic o'r hylif sy'n ffurfio ffilm, felly gostyngwyd maint gronynnau'r hylif sy'n ffurfio ffilm yn sylweddol a gwellwyd sefydlogrwydd homogenaidd yr emwlsiwn. Yn 1998, mae Padegett et al. Ychwanegwyd lysosym neu nisin at ffilm bwytadwy protein ffa soia a'i defnyddio i lapio bwyd, a chanfod bod tyfiant bacteria asid lactig mewn bwyd yn cael ei atal yn effeithiol [30]. Yn 1999, mae Yin Qinghong et al. Defnyddiwyd gwenyn i wneud asiant cotio ffilm ar gyfer cadw a storio afalau a ffrwythau eraill, a allai atal resbiradaeth, atal crebachu a cholli pwysau, ac atal goresgyniad microbaidd.
Am nifer o flynyddoedd, mae biceri cornio corn ar gyfer pecynnu hufen iâ, papur reis glutinous ar gyfer pecynnu candy, a chrwyn tofu ar gyfer seigiau cig yn becynnu bwytadwy nodweddiadol. Ond nid oedd cymwysiadau masnachol ffilmiau bwytadwy bron yn bodoli ym 1967, ac roedd gan hyd yn oed cadwraeth ffrwythau wedi'u gorchuddio â chwyr ddefnydd masnachol cyfyngedig iawn. Hyd at 1986, dechreuodd ychydig o gwmnïau ddarparu cynhyrchion ffilm bwytadwy, ac erbyn 1996, roedd nifer y cwmnïau ffilm bwytadwy wedi cynyddu i fwy na 600. Ar hyn o bryd, mae cymhwyso ffilm bwytadwy mewn cadwraeth pecynnu bwyd wedi bod yn cynyddu, ac wedi cyflawni Refeniw blynyddol o fwy na 100 miliwn o ddoleri'r UD.
Yn ôl ymchwil berthnasol, mae gan ffilm fwytadwy y manteision rhagorol canlynol: gall ffilm bwytadwy atal dirywiad a dirywiad ansawdd bwyd a achosir gan y cyd -fudiad o wahanol sylweddau bwyd; mae gan rai cydrannau ffilm bwytadwy eu hunain werth maethol arbennig a swyddogaeth gofal iechyd; mae gan ffilm bwytadwy briodweddau rhwystr dewisol i CO2, O2 a nwyon eraill; Gellir defnyddio ffilm bwytadwy ar gyfer microdon, pobi, bwyd wedi'i ffrio a ffilm a chotio meddygaeth; gellir defnyddio ffilm bwytadwy fel gwrthocsidyddion a chadwolion a chludwyr eraill, a thrwy hynny ymestyn oes silff bwyd; gellir defnyddio ffilm bwytadwy fel cludwr ar gyfer colorants a atgyfnerthwyr maeth, ac ati, i wella ansawdd bwyd a gwella eiddo synhwyraidd bwyd; mae ffilm bwytadwy yn ddiogel ac yn fwytadwy, a gellir ei fwyta ynghyd â bwyd; Gellir defnyddio ffilmiau pecynnu bwytadwy ar gyfer pecynnu meintiau bach neu unedau bwyd, a ffurfio pecynnu cyfansawdd aml-haen gyda deunyddiau pecynnu traddodiadol, sy'n gwella perfformiad rhwystr cyffredinol deunyddiau pecynnu.
Mae'r rheswm pam mae gan ffilmiau pecynnu bwytadwy yr eiddo swyddogaethol uchod yn seiliedig yn bennaf ar ffurfio strwythur rhwydwaith tri dimensiwn penodol y tu mewn iddynt, gan ddangos rhai nodweddion cryfder a rhwystr. Mae priodweddau swyddogaethol y ffilm pecynnu bwytadwy yn cael eu heffeithio'n sylweddol gan briodweddau ei gydrannau, ac mae graddau croesgysylltu polymer mewnol, unffurfiaeth a dwysedd strwythur y rhwydwaith hefyd yn cael eu heffeithio gan wahanol brosesau ffurfio ffilm. Mae gwahaniaethau amlwg mewn perfformiad [15, 35]. Mae gan ffilmiau bwytadwy hefyd rai priodweddau eraill megis hydoddedd, lliw, tryloywder, ac ati Gellir dewis deunyddiau pecynnu ffilm bwytadwy addas yn ôl y gwahanol amgylcheddau defnydd a'r gwahaniaethau yn y gwrthrychau cynnyrch i'w pecynnu.
Yn ôl dull ffurfio ffilm bwytadwy, gellir ei rannu'n ffilmiau a haenau: (1) fel rheol gelwir y ffilmiau annibynnol a baratowyd ymlaen llaw yn ffilmiau. (2) Gelwir yr haen denau a ffurfiwyd ar wyneb y bwyd trwy gotio, trochi a chwistrellu yn cotio. Defnyddir ffilmiau yn bennaf ar gyfer bwydydd gyda gwahanol gynhwysion y mae angen eu pecynnu'n unigol (megis pecynnau sesnin a phecynnau olew mewn bwydydd cyfleus), bwydydd sydd â'r un cynhwysyn ond mae angen eu pecynnu ar wahân (fel pecynnau bach o goffi, powdr llaeth, ac ati), a meddyginiaethau neu gynhyrchion gofal iechyd. Deunydd capsiwl; Defnyddir cotio yn bennaf ar gyfer cadw bwyd ffres fel ffrwythau a llysiau, cynhyrchion cig, gorchuddio cyffuriau a chydosod microcapsules rhyddhau rheoledig.
Yn ôl y deunyddiau sy'n ffurfio ffilm o ffilm pecynnu bwytadwy, gellir ei rannu'n: ffilm bwytadwy polysacarid, ffilm bwytadwy protein, ffilm bwytadwy lipid, ffilm bwytadwy microbaidd a ffilm bwytadwy cyfansawdd.
1.1.3 Cymhwyso ffilm fwytadwy
Fel math newydd o ddeunydd pecynnu bwyd sy'n ddiogel ac yn fwytadwy, a hyd yn oed mae ganddo werth maethol penodol, defnyddir ffilm fwytadwy yn eang yn y diwydiant pecynnu bwyd, y maes fferyllol, storio a chadw ffrwythau a llysiau, prosesu a chadw. o gig a chynhyrchion dyfrol, cynhyrchu bwyd cyflym, a chynhyrchu olew. Mae ganddo ragolygon cymwysiadau eang wrth gadw bwydydd fel candies wedi'u pobi wedi'u ffrio.
1.1.3.1 Cais mewn pecynnu bwyd
Mae'r datrysiad sy'n ffurfio ffilm wedi'i orchuddio ar y bwyd i'w becynnu trwy chwistrellu, brwsio, trochi, ac ati, i atal treiddiad lleithder, ocsigen a sylweddau aromatig, a all leihau colli pecynnu yn effeithiol a lleihau nifer yr haenau pecynnu ; Lleihau haen allanol y bwyd yn sylweddol Mae cymhlethdod cydrannau pecynnu plastig yn hwyluso ei ailgylchu a'i brosesu, ac yn lleihau llygredd amgylcheddol; Fe'i cymhwysir i becynnu ar wahân rhai cydrannau o fwydydd cymhleth aml-gydran i leihau'r mudo ar y cyd rhwng gwahanol gydrannau, a thrwy hynny leihau'r llygredd i'r amgylchedd. Lleihau difetha bwyd neu ddirywiad ansawdd bwyd. Mae'r ffilm fwytadwy yn cael ei phrosesu'n uniongyrchol i bapur pecynnu neu fagiau pecynnu ar gyfer pecynnu bwyd, sydd nid yn unig yn sicrhau diogelwch, glendid a chyfleustra, ond sydd hefyd yn lleihau pwysau llygredd gwyn ar yr amgylchedd.
Gan ddefnyddio corn, ffa soia a gwenith fel y prif ddeunyddiau crai, gellir paratoi a defnyddio ffilmiau grawnfwyd tebyg i bapur ar gyfer pecynnu selsig a bwydydd eraill. Ar ôl eu defnyddio, hyd yn oed os cânt eu taflu yn yr amgylchedd naturiol, maent yn fioddiraddadwy a gellir eu troi'n wrteithwyr pridd i wella pridd. . Gan ddefnyddio startsh, chitosan a breuddwydion ffa fel y prif ddeunyddiau, gellir paratoi papur lapio bwytadwy ar gyfer pecynnu bwyd cyflym fel nwdls bwyd cyflym a ffrio Ffrengig, sy'n gyfleus, yn ddiogel ac yn boblogaidd iawn; used for seasoning packets, solid soups The packaging of convenience foods such as raw materials, which can be directly cooked in the pot when used, can prevent food contamination, increase food nutrition, and facilitate cleaning . Dried avocado, potatoes, and broken rice are fermented and converted into polysaccharides, which can be used to prepare new edible inner packaging materials that are colorless and transparent, have good oxygen barrier properties and mechanical properties, and are used for the packaging of milk powder , olew salad a chynhyrchion eraill [19]. For military food, after the product is used, the traditional plastic packaging material is discarded in the environment and becomes a marker for enemy tracking, which is easy to reveal the whereabouts. Mewn bwydydd arbennig aml-gydran fel pizza, crwst, sos coch, hufen iâ, iogwrt, cacennau a phwdinau, ni ellir ychwanegu deunyddiau pecynnu plastig yn uniongyrchol i'w defnyddio, ac mae ffilm pecynnu bwytadwy yn dangos ei fanteision unigryw, a all leihau nifer y grwpiau ffracsiynol Mae ymfudo sylweddau blas yn gwella ansawdd ac estheteg cynnyrch [21]. Gellir defnyddio ffilm pecynnu bwytadwy wrth brosesu bwyd microdon o'r system cytew. Mae cynhyrchion cig, llysiau, caws a ffrwythau yn cael eu pecynnu ymlaen llaw trwy chwistrellu, trochi neu frwsio, ac ati, wedi'u rhewi a'u storio, a dim ond microdon y mae angen iddynt eu bwyta.
Er mai ychydig o bapurau a bagiau pecynnu bwytadwy masnachol sydd ar gael, mae llawer o batentau wedi'u cofrestru ar lunio a chymhwyso deunyddiau pecynnu bwytadwy posibl. Mae awdurdodau rheoleiddio bwyd Ffrainc wedi cymeradwyo bag pecynnu bwytadwy diwydiannol o’r enw “Solupan”, sy’n cynnwys hydroxypropyl methylcellulose, startsh a sodiwm sorbate, ac sydd ar gael yn fasnachol.
1.1.3.2 Cymhwyso mewn Meddygaeth
Gellir defnyddio gelatin, deilliadau seliwlos, startsh a gwm bwytadwy i baratoi cregyn capsiwl meddal a chaled o feddyginiaethau a chynhyrchion iechyd, a all sicrhau effeithiolrwydd meddyginiaethau a chynhyrchion iechyd yn effeithiol, ac maent yn ddiogel ac yn fwytadwy; Mae gan rai meddyginiaethau flas chwerw cynhenid, sy'n anodd ei ddefnyddio gan gleifion. Gellir defnyddio ffilmiau a dderbynnir, bwytadwy fel haenau masgio blas ar gyfer cyffuriau o'r fath; Nid yw rhai polymerau polymer enterig yn hydoddi yn yr amgylchedd stumog (pH 1.2), ond maent yn hydawdd yn yr amgylchedd berfeddol (pH 6.8) a gellir eu defnyddio yn y cotio cyffuriau rhyddhau parhaus yn berfeddol; gellir ei ddefnyddio hefyd fel cludwr ar gyfer cyffuriau wedi'u targedu.
Blanco-Fernandez et al. paratoi ffilm gyfansawdd monoglyserid asetylen chitosan a'i defnyddio ar gyfer rhyddhau gweithgaredd gwrthocsidiol fitamin E yn barhaus, ac roedd yr effaith yn rhyfeddol. Deunyddiau pecynnu gwrthocsidiol tymor hir. Roedd Zhang et al. startsh cyfunol â gelatin, ychwanegu plastigydd glycol polyethylen, a'i ddefnyddio'n draddodiadol. Paratowyd y capsiwlau caled gwag trwy broses drochi'r ffilm gyfansawdd, ac astudiwyd tryloywder, priodweddau mecanyddol, priodweddau hydroffilig a morffoleg gyfnodol y ffilm gyfansawdd. Deunydd capsiwl da [52]. Lal et al. Wedi gwneud kafirin yn orchudd bwytadwy ar gyfer gorchudd enterig capsiwlau paracetamol, ac astudiodd yr eiddo mecanyddol, priodweddau thermol, priodweddau rhwystr ac eiddo rhyddhau cyffuriau y ffilm bwytadwy. Dangosodd y canlyniadau nad oedd cotio sorghum amrywiol gapsiwlau caled ffilm gliadin wedi torri yn y stumog, ond rhyddhaodd y cyffur yn y coluddyn yn pH 6.8. Paik et al. Gronynnau ffthalad HPMC wedi'u paratoi wedi'u gorchuddio ag indomethacin, ac yn chwistrellu hylif bwytadwy sy'n ffurfio ffilm HPMC ar wyneb y gronynnau cyffuriau, ac yn astudio cyfradd entrapment cyffuriau, maint gronynnau cyfartalog gronynnau cyffuriau, ffilm bwytadwy, dangosodd y canlyniadau fod y canlyniadau wedi'u gorchuddio â HPMCN Gallai cyffur llafar indomethacin gyflawni'r pwrpas o guddio blas chwerw'r cyffur a thargedu cludo cyffuriau. Oladzadabbasabadi et al. startsh sago wedi'i addasu gyda charrageenan i baratoi ffilm gyfansawdd bwytadwy yn lle capsiwlau gelatin traddodiadol, ac astudiodd ei cineteg sychu, priodweddau thermomecanyddol, priodweddau ffisiocemegol ac eiddo rhwystr, mae'r canlyniadau'n dangos bod gan y ffilm fwyty cyfansawdd fod yn debyg i fod cael ei ddefnyddio wrth gynhyrchu capsiwlau fferyllol.
1.1.3.3 Cymhwysiad mewn cadwraeth ffrwythau a llysiau
Mewn ffrwythau a llysiau ffres ar ôl eu pigo, mae adweithiau biocemegol a resbiradaeth yn dal i fynd ymlaen yn egnïol, a fydd yn cyflymu difrod meinwe ffrwythau a llysiau, ac mae'n hawdd achosi colli lleithder mewn ffrwythau a llysiau ar dymheredd yr ystafell, gan arwain at y, gan arwain at y ystafell, gan arwain at y Ansawdd meinweoedd mewnol a phriodweddau synhwyraidd ffrwythau a llysiau. dirywiad. Felly, cadwraeth yw'r mater pwysicaf wrth storio a chludo ffrwythau a llysiau; Mae dulliau cadwraeth traddodiadol yn cael effaith cadwraeth wael a chost uchel. Ar hyn o bryd, cadw gorchudd ffrwythau a llysiau yw'r dull mwyaf effeithiol wrth gadw tymheredd ystafell. Mae'r hylif sy'n ffurfio ffilm bwytadwy wedi'i orchuddio ar wyneb ffrwythau a llysiau, a all i bob pwrpas atal goresgyniad micro-organebau, lleihau resbiradaeth, colli dŵr a cholli maetholion meinweoedd ffrwythau a llysiau, gohirio heneiddio ffisiolegol meinweoedd ffrwythau a llysiau, a chadwch feinweoedd ffrwythau a llysiau y plump gwreiddiol ac yn llyfn. Ymddangosiad sgleiniog, er mwyn cyflawni'r pwrpas o gadw'n ffres ac estyn y cyfnod storio. Mae Americanwyr yn defnyddio monoglyserid asetyl a chaws wedi'i dynnu o olew llysiau fel y prif ddeunyddiau crai i baratoi ffilm bwytadwy, a'i defnyddio i dorri ffrwythau a llysiau i gadw ffres, atal dadhydradiad, brownio a goresgyniad micro -organebau, fel y gellir ei gynnal ar gyfer a amser hir. Cyflwr ffres. Mae Japan yn defnyddio sidan gwastraff fel deunydd crai i baratoi ffilm cadw ffres tatws, a all gael effaith cadw ffres sy'n debyg i effaith storio oer. Mae Americanwyr yn defnyddio olew llysiau a ffrwythau fel y prif ddeunyddiau crai i wneud hylif cotio, a chadw'r ffrwythau wedi'u torri yn ffres, a chanfod bod yr effaith gadwraeth yn dda.
Marquez et al. Defnyddiwyd protein maidd a pectin fel deunyddiau crai, ac ychwanegu glutaminase ar gyfer croesgysylltu i baratoi ffilm fwytadwy gyfansawdd, a ddefnyddiwyd i orchuddio afalau, tomatos a moron wedi'u torri'n ffres, a all leihau'r gyfradd colli pwysau yn sylweddol. , atal twf micro-organebau ar wyneb ffrwythau a llysiau wedi'u torri'n ffres, ac ymestyn oes y silff ar y rhagosodiad o gynnal blas a blas ffrwythau a llysiau wedi'u torri'n ffres. Shi Lei et al. Grawnwin glôb coch wedi'u gorchuddio â ffilm bwytadwy chitosan, a allai leihau colli pwysau a chyfradd pydredd grawnwin, cynnal lliw a disgleirdeb grawnwin, ac oedi diraddiad solidau hydawdd. Gan ddefnyddio chitosan, sodiwm alginad, sodiwm carboxymethylcellulose a polyacrylate fel deunyddiau crai, Liu et al. Ffilmiau bwytadwy parod trwy orchudd amlhaenog ar gyfer cadw ffrwythau a llysiau yn ffres, ac astudiodd eu morffoleg, hydoddedd dŵr, ac ati. Dangosodd y canlyniadau mai'r sodiwm carboxymethyl cellwlos-chitosan-glyserol-glyserol oedd yr effaith gadwraeth orau. Sun Qingshen et al. astudio ffilm gyfansawdd protein ffa soia ynysig, a ddefnyddir ar gyfer cadw mefus, a all leihau trydarthiad mefus yn sylweddol, atal eu resbiradaeth, a lleihau cyfradd y ffrwythau pwdr. Ferreira et al. defnyddio powdr gweddillion ffrwythau a llysiau a phowdr croen tatws i baratoi ffilm fwytadwy gyfansawdd, astudio hydoddedd dŵr a phriodweddau mecanyddol ffilm gyfansawdd, a defnyddio dull cotio i gadw'r ddraenen wen. Dangosodd y canlyniadau fod oes silff y Ddraenen Wen yn hir. 50%, gostyngodd y gyfradd colli pwysau 30-57%, ac ni newidiodd yr asid organig a'r lleithder yn sylweddol. Fu Xiaowei et al. astudio cadw pupurau ffres gan ffilm bwytadwy chitosan, a dangosodd y canlyniadau y gallai leihau dwyster resbiradaeth pupurau ffres yn sylweddol wrth eu storio ac oedi cyn heneiddio pupurau. Navarro-tarazaga et al. Ffilm bwytadwy HPMC wedi'i haddasu gan wenyn wedi'i haddasu i gadw eirin. Dangosodd y canlyniadau y gallai gwenyn gwenyn wella priodweddau rhwystr ocsigen a lleithder a phriodweddau mecanyddol ffilmiau HPMC. Gostyngwyd cyfradd colli pwysau'r eirin yn sylweddol, gwellwyd meddalu a gwaedu'r ffrwythau yn ystod y storfa, ac roedd cyfnod storio'r eirin yn hir. Tang Liying et al. defnyddio toddiant shellac alcali wrth addasu startsh, paratoi ffilm pecynnu bwytadwy, ac astudio ei briodweddau ffilm; Ar yr un pryd, gall defnyddio ei hylif sy'n ffurfio ffilm i orchuddio mangos ar gyfer ffresni leihau anadlu yn effeithiol, gall atal y ffenomen brownio yn ystod y storfa, lleihau'r gyfradd colli pwysau ac estyn y cyfnod storio.
1.1.3.4 Cymhwyso wrth brosesu a chadw cynhyrchion cig
Mae'n hawdd goresgyn cynhyrchion cig â maetholion cyfoethog a gweithgaredd dŵr uchel gan ficro-organebau yn y broses o brosesu, cludo, storio a defnyddio, gan arwain at dywyllu lliw ac ocsidiad braster a difetha arall. Er mwyn estyn y cyfnod storio ac oes silff cynhyrchion cig, mae angen ceisio atal gweithgaredd ensymau mewn cynhyrchion cig a goresgyniad micro -organebau ar yr wyneb, ac atal dirywiad lliw ac arogl a achosir gan ocsidiad braster. Ar hyn o bryd, mae cadwraeth ffilm bwytadwy yn un o'r dulliau cyffredin a ddefnyddir yn helaeth wrth gadw cig gartref a thramor. Gan ei gymharu â'r dull traddodiadol, darganfyddir bod goresgyniad micro -organebau allanol, rancidity ocsideiddiol braster a cholli sudd wedi gwella'n sylweddol mewn cynhyrchion cig sydd wedi'u pecynnu mewn ffilm bwytadwy, ac mae ansawdd cynhyrchion cig wedi'i wella'n sylweddol. Mae oes silff yn cael ei ymestyn.
Dechreuodd yr ymchwil ar ffilm bwytadwy o gynhyrchion cig ddiwedd y 1950au, a'r achos cais mwyaf llwyddiannus oedd ffilm Colagen Edible, a ddefnyddiwyd yn helaeth wrth gynhyrchu a phrosesu selsig. Emiroglu et al. Ychwanegwyd olew sesame i ffilm bwytadwy protein ffa soia i wneud ffilm gwrthfacterol, ac astudiodd ei heffaith gwrthfacterol ar gig eidion wedi'i rewi. Dangosodd y canlyniadau y gall y ffilm gwrthfacterol atal atgynhyrchu a thwf Staphylococcus aureus yn sylweddol. Wook et al. paratoi ffilm bwytadwy proanthocyanidin a'i defnyddio i orchuddio porc oergell ar gyfer ffresni. Astudiwyd lliw, pH, gwerth TVB-N, asid thiobarbitwrig a chyfrif microbaidd golwythion porc ar ôl eu storio am 14 diwrnod. Dangosodd y canlyniadau y gall y ffilm fwytadwy o proanthocyanidinau leihau ffurfio asid thiobarbitwrig yn effeithiol, atal difetha asid brasterog, lleihau goresgyniad ac atgynhyrchu micro -organebau ar wyneb cynhyrchion cig, gwella ansawdd cynhyrchion cig, ac estyn y cyfnod storio a chyfnod storio a chyfnod storio a chyfnod storio ac estyn y cyfnod storio a chyfnod storio a chyfnod storio ac estyn y cyfnod storio a chyfnod storio a chyfnod storio ac estyn y cyfnod storio a chyfnod storio a chyfnod storio ac estyn y cyfnod storio ac a chyfnod storio ac estyn y cyfnod storio ac a chyfnod storio ac estyn y cyfnod storio ac a chyfnod storio ac a estyn y cyfnod storio ac a chyfnod storio ac estyn y cyfnod storio a storio a storio ac estyn y cyfnod storio a storio a storio ac estyn y cyfnod storio a storio ac a storio a storio'r cyfnod storio a storio ac a storio a storio a storio'r cyfnod storio a storio a chyfnod storio a storio cig storio, ac oes silff. Jiang Shaotong et al. Ychwanegwyd polyphenolau te ac allicin i'r toddiant pilen gyfansawdd alginad startsh-sodiwm, a'u defnyddio i gadw ffresni porc wedi'i oeri, y gellid ei storio ar 0-4 ° C am fwy na 19 diwrnod. Cartagena et al. adroddodd effaith gwrthfacterol ffilm ymylol colagen wedi'i hychwanegu gydag asiant gwrthficrobaidd nisin ar warchod tafelli porc, gan nodi y gall ffilm bwytadwy colagen leihau mudo lleithder tafelli porc oergell, gohirio rancidity cynhyrchion cig, ac ychwanegu 2 y ffilm colagen gyda % Cafodd Nisin yr effaith gadwraeth orau. Wang Rui et al. astudio newidiadau sodiwm alginad, chitosan a ffibr carboxymethyl trwy ddadansoddiad cymharol o'r pH, nitrogen sylfaen anweddol, cochni a chyfanswm nifer y cytrefi cig eidion o fewn 16 diwrnod i'w storio. Defnyddiwyd y tair math o ffilmiau bwytadwy o sodiwm fitamin i warchod ffresni cig eidion wedi'i oeri. Dangosodd y canlyniadau fod y ffilm fwytadwy o sodiwm alginad yn cael effaith cadwraeth ffresni delfrydol. Caprioli et al. Bron twrci wedi'i goginio wedi'i lapio gyda ffilm bwytadwy sodiwm casinate ac yna ei rheweiddio ar 4 ° C. Mae astudiaethau wedi dangos y gall y ffilm bwytadwy sodiwm casinate arafu cig twrci yn ystod yr oergell. o rancidity.
1.1.3.5 Cymhwyso wrth gadw cynhyrchion dyfrol
Amlygir dirywiad ansawdd cynhyrchion dyfrol yn bennaf wrth leihau lleithder rhydd, dirywiad blas a dirywiad gwead cynnyrch dyfrol. Mae dadelfennu cynhyrchion dyfrol, ocsideiddio, dadnatureiddio a defnydd sych a achosir gan oresgyniad microbaidd i gyd yn ffactorau pwysig sy'n effeithio ar oes silff cynhyrchion dyfrol. Mae storio wedi'i rewi yn ddull cyffredin ar gyfer cadw cynhyrchion dyfrol, ond bydd rhywfaint o ddiraddiad ansawdd yn y broses hefyd, sy'n arbennig o ddifrifol ar gyfer pysgod dŵr croyw.
Dechreuodd cadwraeth ffilm bwytadwy cynhyrchion dyfrol ddiwedd y 1970au ac mae bellach wedi'i ddefnyddio'n helaeth. Gall ffilm bwytadwy gadw cynhyrchion dyfrol wedi'u rhewi yn effeithiol, lleihau colli dŵr, a gellir ei chyfuno â gwrthocsidyddion hefyd i atal ocsidiad braster, a thrwy hynny gyflawni'r pwrpas o ymestyn oes silff ac oes silff. Meenatchisundaram et al. paratoi ffilm fwytadwy gyfansawdd wedi'i seilio ar startsh gan ddefnyddio startsh fel matrics ac ychwanegu sbeisys fel ewin a sinamon, a'i defnyddio ar gyfer cadw berdys gwyn. Dangosodd y canlyniadau y gall y ffilm startsh bwytadwy atal twf micro -organebau yn effeithiol, arafu ocsidiad braster, estyn oes silff berdys gwyn oergell ar 10 ° C a 4 ° C oedd cyhyd â 14 a 12 diwrnod, yn y drefn honno. Astudiodd Cheng Yuanyuan ac eraill gadwolion toddiant Pullulan a chyflawni'r pysgod dŵr croyw. Gall cadwraeth atal twf micro -organebau yn effeithiol, arafu ocsidiad protein pysgod a braster, a chael effaith gadwraeth ragorol. Yunus et al. Brithyll Enfys wedi'i orchuddio â ffilm bwytadwy gelatin yr ychwanegwyd olew hanfodol dail bae iddi, ac astudiodd effaith cadwraeth oergell ar 4 ° C. Dangosodd y canlyniadau fod y ffilm Edible Gelatin yn effeithiol wrth gynnal ansawdd brithyll enfys am hyd at 22 diwrnod. am amser hir. Wang Siwei et al. Defnyddiodd sodiwm alginad, chitosan a CMC fel y prif ddeunyddiau, ychwanegu asid stearig i baratoi hylif ffilm bwytadwy, a'i ddefnyddio i orchuddio penaeus vannamei ar gyfer ffresni. Dangosodd yr astudiaeth fod y ffilm gyfansawdd o CMC a Chitosan yr hylif yn cael effaith gadwraeth dda ac y gall ymestyn oes y silff tua 2 ddiwrnod. Defnyddiodd Yang Shengping ac eraill ffilm bwytadwy polyphenol chitosan-te ar gyfer rheweiddio a chadw Hairtail ffres, a all i bob pwrpas atal atgynhyrchu bacteria ar wyneb Hairtail, gohirio ffurfio asid hydroclorig cyfnewidiol, ac ymestyn oes silff Hairtail i tua 12 diwrnod.
1.1.3.6 Cymhwyso mewn bwyd wedi'i ffrio
Mae bwyd wedi'i ffrio'n ddwfn yn fwyd parod i'w fwyta yn boblogaidd iawn gydag allbwn mawr. Mae wedi'i lapio â pholysacarid a ffilm bwytadwy protein, a all atal newid lliw y bwyd yn ystod y broses ffrio a lleihau'r defnydd o olew. Mynediad ocsigen a lleithder [80]. Gall cotio bwyd wedi'i ffrio â gwm gellan leihau'r defnydd o olew 35%-63%, megis wrth ffrio sashimi, gall leihau'r defnydd o olew 63%; Wrth ffrio sglodion tatws, gall leihau'r defnydd o olew 35%-63%. Llai o ddefnydd tanwydd 60%, ac ati. [81].
Singthong et al. Ffilmiau bwytadwy o polysacaridau fel sodiwm alginad, seliwlos carboxymethyl a pectin, a ddefnyddiwyd ar gyfer gorchuddio stribedi banana wedi'u ffrio, ac a astudiodd y gyfradd amsugno olew ar ôl ffrio. Dangosodd y canlyniadau fod pectin a carboxyl y stribedi banana wedi'u ffrio wedi'u gorchuddio â methylcellwlos yn dangos gwell ansawdd synhwyraidd, ac yn eu plith cafodd y ffilm bwytadwy pectin yr effaith orau ar leihau amsugno olew [82]. Roedd Holownia et al. ffilmiau HPMC a MC wedi'u gorchuddio ar wyneb ffiledi cyw iâr wedi'u ffrio i astudio'r newidiadau yn y defnydd o olew, cynnwys asid brasterog am ddim a gwerth lliw mewn olew ffrio. Gall cyn-orchuddio leihau amsugno olew a gwella bywyd olew [83]. Mae Sheng Meixiang et al. gwneud ffilmiau bwytadwy o CMC, ynysu protein chitosan a ffa soia, sglodion tatws wedi'u gorchuddio, a'u ffrio ar dymheredd uchel i astudio'r amsugno olew, cynnwys dŵr, lliw, cynnwys acrylamid ac ansawdd synhwyraidd sglodion tatws. , the results showed that the soybean protein isolate edible film has a significant effect on reducing the oil consumption of fried potato chips, and the chitosan edible film has a better effect on reducing the acrylamide content [84]. Roedd Salvador et al. coated the surface of fried squid rings with wheat starch, modified corn starch, dextrin and gluten, which could improve the crispness of the squid rings and reduce the oil absorption rate [85].
1.1.3.7 Cais mewn nwyddau pob
Gellir defnyddio ffilm bwytadwy fel gorchudd llyfn i wella ymddangosiad nwyddau wedi'u pobi; can be used as a barrier to moisture, oxygen, grease, etc. to improve the shelf life of baked goods, for example, chitosan edible film is used to surface coating bread It can also be used as an adhesive for crisp snacks and snacks, Er enghraifft, mae cnau daear wedi'u rhostio yn aml wedi'u gorchuddio â gludyddion i gôt halen a sesnin [87].
Christos et al. Ffilmiau bwytadwy o sodiwm alginad a phrotein maidd a'u gorchuddio ar wyneb bara probiotig Lactobacillus rhamnosus. Dangosodd yr astudiaeth fod cyfradd goroesi probiotegau wedi'i gwella'n sylweddol, ond dangosodd y ddau fath o fara fod mecanweithiau treulio yn debyg iawn, felly nid yw gorchudd y ffilm bwytadwy yn newid gwead, blas a phriodweddau thermoffisegol y bara [88]. Panuwat et al. Ychwanegwyd dyfyniad eirin Mair Indiaidd i mewn i fatrics cellwlos methyl i baratoi ffilm gyfansawdd bwytadwy, a'i defnyddio i warchod ffresni cashews wedi'u rhostio. Dangosodd y canlyniadau y gallai'r ffilm fwytadwy gyfansawdd atal cashews wedi'u rhostio yn effeithiol wrth eu storio. Dirywiodd yr ansawdd ac estynnwyd oes silff cashews wedi'u rhostio hyd at 90 diwrnod [89]. Schou et al. Wedi gwneud ffilm fwytadwy dryloyw a hyblyg gyda sodiwm casinate a glyserin, ac astudiodd ei briodweddau mecanyddol, athreiddedd dŵr a'i effaith pecynnu ar dafelli bara wedi'u pobi. Dangosodd y canlyniadau fod y ffilm fwytadwy o sodiwm casinate wedi'i lapio bara wedi'i bobi. Ar ôl bara, gellir lleihau ei galedwch o fewn 6 h i'w storio ar dymheredd yr ystafell [90]. Du et al. Ffilm bwytadwy bwytadwy wedi'i seilio ar Apple a ffilm fwytadwy wedi'i seilio ar domato wedi'i hychwanegu ag olewau hanfodol planhigion i lapio cyw iâr rhost, a oedd nid yn unig yn atal twf micro-organebau cyn rhostio'r cyw iâr, ond hefyd yn gwella blas y cyw iâr ar ôl rhostio [91]. Javanmard et al. paratoi ffilm bwytadwy o startsh gwenith a'i defnyddio i lapio cnewyllyn pistachio wedi'u pobi. Dangosodd y canlyniadau y gallai'r ffilm startsh bwytadwy atal rancidity ocsideiddiol y cnau, gwella ansawdd y cnau, ac ymestyn eu hoes silff [92]. Majid et al. Ffilm bwytadwy protein maidd wedi'i defnyddio i gôt cnau daear wedi'u rhostio, a all gynyddu rhwystr ocsigen, lleihau rancidity cnau daear, gwella disgleirdeb cnau daear wedi'i rostio, ac estyn ei gyfnod storio [93].
1.1.3.8 Cymhwysiad mewn cynhyrchion melysion
Mae gan y diwydiant candy ofynion uchel ar gyfer tryledu cydrannau anweddol, felly ar gyfer siocled a candies ag arwynebau caboledig, mae angen defnyddio ffilmiau bwytadwy sy'n hydoddi mewn dŵr i ddisodli'r hylif cotio sy'n cynnwys cydrannau anweddol. Gall y ffilm pecynnu bwytadwy ffurfio ffilm amddiffynnol esmwyth ar wyneb y candy i leihau ymfudiad ocsigen a lleithder [19]. Gall cymhwyso ffilmiau bwytadwy protein maidd mewn melysion leihau trylediad ei gydrannau cyfnewidiol yn sylweddol. Pan ddefnyddir siocled i grynhoi bwydydd olewog fel cwcis a menyn cnau daear, bydd yr olew yn mudo i'r haen allanol o siocled, gan wneud y siocled yn ludiog ac yn achosi ffenomen “rhew gwrthdroi”, ond bydd y deunydd mewnol yn sychu, gan arwain at a newid yn ei flas. Gall ychwanegu haen o ddeunydd pecynnu ffilm bwytadwy gyda swyddogaeth rhwystr saim ddatrys y broblem hon [94].
Nelson et al. Defnyddiodd ffilm fwytadwy methylcellulose i gôt candies sy'n cynnwys lipidau lluosog ac yn dangos athreiddedd lipid isel iawn, a thrwy hynny atal y ffenomen rewi mewn siocled [95]. Cymhwysodd Meyers ffilm bwytadwy bilayer hydrogel-wax i gwm cnoi, a allai wella ei adlyniad, lleihau anwadaliad dŵr, ac ymestyn ei oes silff [21]. Dŵr wedi'i baratoi gan Fadini et al. Astudiwyd ffilm gyfansawdd bwytadwy menyn decollagen-coco ar gyfer ei phriodweddau mecanyddol a'i athreiddedd dŵr, ac fe'i defnyddiwyd fel gorchudd ar gyfer cynhyrchion siocled gyda chanlyniadau da [96].
1.1.4 Ffilmiau Bwytadwy Seiliedig ar Cellwlos
Mae ffilm bwytadwy sy'n seiliedig ar seliwlos yn fath o ffilm bwytadwy a wneir o'r seliwlos mwyaf helaeth a'i ddeilliadau mewn natur fel y prif ddeunyddiau crai. Mae ffilm bwytadwy sy'n seiliedig ar seliwlos yn ddiarogl ac yn ddi-flas, ac mae ganddi gryfder mecanyddol da, eiddo rhwystr olew, tryloywder, hyblygrwydd ac eiddo rhwystr nwy da. Fodd bynnag, oherwydd natur hydroffilig cellwlos, ymwrthedd ffilm bwytadwy sy'n seiliedig ar seliwlos Mae perfformiad dŵr yn gyffredinol yn gymharol wael [82, 97-99].
Gall y ffilm bwytadwy wedi'i seilio ar seliwlos wedi'i gwneud o ddeunyddiau gwastraff wrth gynhyrchu diwydiant bwyd gael ffilmiau pecynnu bwytadwy gyda pherfformiad rhagorol, a gall ailddefnyddio deunyddiau gwastraff i gynyddu gwerth ychwanegol cynhyrchion. Ferreira et al. Powdr gweddillion ffrwythau a llysiau cymysg gyda phowdr croen tatws i baratoi ffilm gyfansawdd bwytadwy wedi'i seilio ar seliwlos, a'i rhoi ar orchudd y ddraenen wen i gadw ffresni, a chyflawni canlyniadau da [62]. Tan Huizi et al. defnyddio'r ffibr dietegol a dynnwyd o frwd ffa fel y deunydd sylfaenol ac ychwanegu rhywfaint o dewychydd i baratoi ffilm bwytadwy o ffibr ffa soia, sydd ag eiddo mecanyddol da ac eiddo rhwystr [100], a ddefnyddir yn bennaf ar gyfer pecynnu sesnin nwdls bwyd cyflym pecynnu sesnin nwdls bwyd cyflym sesnin nwdls , mae'n gyfleus ac yn faethlon toddi'r pecyn deunydd yn uniongyrchol mewn dŵr poeth.
Gall deilliadau seliwlos sy'n hydoddi mewn dŵr, fel methyl cellwlos (MC), cellwlos carboxymethyl (CMC) a hydroxypropyl methyl seliwlos (HPMC), ffurfio matrics parhaus ac fe'u defnyddir yn gyffredin yn natblygiad ac ymchwil ffilmiau bwytadwy. Xiao Naiyu et al. Wedi'i ddefnyddio fel y prif swbstrad sy'n ffurfio ffilm, ychwanegodd glycol polyethylen a chalsiwm clorid a deunyddiau ategol eraill, paratoi ffilm fwytadwy MC trwy ddull castio, a'i chymhwyso i gadw olecranon, a all estyn ceg yr olecranon. Oes silff eirin gwlanog yw 4.5 diwrnod [101]. Esmaeili et al. ffilm bwytadwy MC wedi'i pharatoi trwy gastio a'i chymhwyso i'r cotio o ficrogapsiwlau olew hanfodol planhigion. Dangosodd y canlyniadau fod ffilm MC yn cael effaith blocio olew da a gellir ei chymhwyso i becynnu bwyd i atal difetha asid brasterog [102]. Tian et al. ffilmiau bwytadwy MC wedi'u haddasu gydag asid stearig ac asidau brasterog annirlawn, a allai wella priodweddau blocio dŵr ffilmiau bwytadwy MC [103]. Lai Fengying et al. astudio effaith math toddydd ar y broses ffurfio ffilm o ffilm bwytadwy MC a phriodweddau rhwystr a phriodweddau mecanyddol y ffilm bwytadwy [104].
Mae gan bilenni CMC briodweddau rhwystr da i O2, CO2 ac olewau, ac fe'u defnyddir yn helaeth ym maes bwyd a meddygaeth [99]. Bifani et al. Paratowch bilenni CMC ac astudio effaith darnau dail ar briodweddau rhwystr dŵr a phriodweddau rhwystr nwy y pilenni. Dangosodd y canlyniadau y gallai ychwanegu darnau dail wella lleithder ac priodweddau rhwystr ocsigen y pilenni yn sylweddol, ond nid ar gyfer CO2. Mae'r priodweddau rhwystr yn gysylltiedig â chrynodiad y darn [105]. De Moura et al. Atgyfnerthodd nanoronynnau Chitosan parod ffilmiau CMC, ac yn astudio sefydlogrwydd thermol, priodweddau mecanyddol a hydoddedd dŵr y ffilmiau cyfansawdd. Mae'r canlyniadau'n dangos y gall nanoronynnau chitosan wella priodweddau mecanyddol a sefydlogrwydd thermol ffilmiau CMC yn effeithiol. Rhyw [98]. Ghanbarzadeh et al. Ffilmiau bwytadwy CMC parod ac astudio effeithiau glyserol ac asid oleic ar briodweddau ffisiocemegol ffilmiau CMC. Dangosodd y canlyniadau fod priodweddau rhwystr y ffilmiau wedi'u gwella'n sylweddol, ond gostyngodd yr eiddo mecanyddol a'r tryloywder [99]. Cheng et al. paratoi ffilm gyfansawdd bwytadwy carboxymethyl-konjac glucomannan, ac astudiodd effaith olew palmwydd ar briodweddau ffisiocemegol y ffilm gyfansawdd. Dangosodd y canlyniadau y gall y microspheres lipid llai gynyddu'r ffilm gyfansawdd yn sylweddol. Gall hydroffobigedd arwyneb a chrymedd y sianel treiddio moleciwl dŵr wella perfformiad rhwystr lleithder y bilen [106].
Mae gan HPMC briodweddau da sy'n ffurfio ffilm, ac mae ei ffilm yn hyblyg, yn dryloyw, yn ddi-liw ac yn ddi-arogl, ac mae ganddo briodweddau rhwystr olew da, ond mae angen gwella ei briodweddau mecanyddol a'i eiddo blocio dŵr. Mae'r astudiaeth gan Zuniga et al. yn dangos y gall microstrwythur cychwynnol a sefydlogrwydd datrysiad ffurfio ffilm HPMC effeithio'n sylweddol ffilm. Gall ychwanegu'r asiant wella sefydlogrwydd yr hydoddiant sy'n ffurfio ffilm, sydd yn ei dro yn effeithio ar strwythur arwyneb a phriodweddau optegol y ffilm, ond nid yw'r priodweddau mecanyddol a'r athreiddedd aer yn cael eu lleihau [107]. Klangmuang et al. Defnyddir clai a gwenyn gwenyn a addaswyd yn organig i wella ac addasu ffilm bwytadwy HPMC i wella priodweddau mecanyddol a phriodweddau rhwystr ffilm HPMC. Dangosodd yr astudiaeth, ar ôl addasu gwenyn a chlai, bod priodweddau mecanyddol ffilm bwytadwy HPMC yn debyg i briodweddau ffilm bwytadwy. Gwellwyd perfformiad cydrannau lleithder [108]. Degan et al. Ffilm fwytadwy HPMC wedi'i pharatoi, a defnyddiodd seliwlos microcrystalline i wella ac addasu'r ffilm HPMC, ac astudio athreiddedd dŵr a phriodweddau mecanyddol y ffilm. Dangosodd y canlyniadau na newidiodd priodweddau rhwystr lleithder y ffilm wedi'i haddasu yn sylweddol. , ond mae ei briodweddau mecanyddol wedi'u gwella'n sylweddol [109]. Choi et al. Ychwanegwyd Oregano Leaf a Bergamot Olew hanfodol i mewn i fatrics HPMC i baratoi ffilm gyfansawdd bwytadwy, a'i gymhwyso i gadw cotio eirin ffres. Dangosodd yr astudiaeth y gall y ffilm gyfansawdd bwytadwy atal resbiradaeth eirin yn effeithiol, gan leihau cynhyrchu ethylen, lleihau cyfradd colli pwysau, a gwella ansawdd eirin [110]. Esteghlal et al. HPMC cymysg â gelatin i baratoi ffilmiau cyfansawdd bwytadwy ac astudio ffilmiau cyfansawdd bwytadwy. Dangosodd priodweddau ffisiocemegol, priodweddau mecanyddol a chydnawsedd gelatin HPMC na newidiodd priodweddau tynnol ffilmiau cyfansawdd gelatin HPMC yn sylweddol, y gellid eu defnyddio wrth baratoi capsiwlau meddyginiaethol [111]. Villacres et al. astudio priodweddau mecanyddol, priodweddau rhwystr nwy a phriodweddau gwrthfacterol ffilmiau cyfansawdd bwytadwy startsh HPMC-Cassava. Dangosodd y canlyniadau fod gan y ffilmiau cyfansawdd briodweddau rhwystr ocsigen da ac effeithiau gwrthfacterol [112]. Byun et al. parod pilenni cyfansawdd shellac-hpmc, ac astudiodd effeithiau'r mathau o emwlsyddion a chrynodiad shellac ar y pilenni cyfansawdd. Gostyngodd yr emwlsydd briodweddau blocio dŵr y bilen gyfansawdd, ond ni wnaeth ei briodweddau mecanyddol ostwng yn sylweddol; Fe wnaeth ychwanegu shellac wella sefydlogrwydd thermol y bilen HPMC yn fawr, a chynyddodd ei effaith gyda chynnydd y crynodiad shellac [113].
1.1.5 Ffilmiau Bwytadwy Seiliedig ar Starch
Mae startsh yn bolymer naturiol ar gyfer paratoi ffilmiau bwytadwy. Mae ganddo fanteision ffynhonnell eang, pris isel, biocompatibility a gwerth maethol, ac fe'i defnyddir yn helaeth yn y diwydiannau bwyd a fferyllol [114-117]. Yn ddiweddar, mae ymchwiliadau ar ffilmiau bwytadwy startsh pur a ffilmiau cyfansawdd bwytadwy wedi'u seilio ar startsh ar gyfer storio a chadw bwyd wedi dod i'r amlwg un ar ôl y llall [118]. Startsh amylose uchel a'i starts wedi'i addasu hydroxypropylated yw'r prif ddeunyddiau ar gyfer paratoi ffilmiau bwytadwy wedi'u seilio ar startsh [119]. Ail -raddio startsh yw'r prif reswm dros ei allu i ffurfio ffilm. Po uchaf yw'r cynnwys amylose, y tynnach yw'r bondio rhyngfoleciwlaidd, yr hawsaf yw cynhyrchu ôl-raddio, a gorau'r eiddo sy'n ffurfio ffilm, a chryfder tynnol olaf y ffilm. mwy. Gall amylose wneud ffilmiau sy'n hydoddi mewn dŵr â athreiddedd ocsigen isel, ac ni fydd priodweddau rhwystr ffilmiau amylose uchel yn gostwng o dan amgylcheddau tymheredd uchel, a all amddiffyn y bwyd wedi'i becynnu yn effeithiol [120].
Mae gan ffilm bwytadwy startsh, di-liw a di-arogl, dryloywder da, hydoddedd dŵr ac eiddo rhwystr nwy, ond mae'n dangos hydroffiligrwydd cymharol gryf ac eiddo rhwystr lleithder gwael, felly fe'i defnyddir yn bennaf mewn ocsigen bwyd a phecynnu rhwystr olew [121-123]. Yn ogystal, mae pilenni sy'n seiliedig ar startsh yn dueddol o heneiddio ac ôl-raddio, ac mae eu priodweddau mecanyddol yn gymharol wael [124]. Er mwyn goresgyn y diffygion uchod, gellir addasu'r startsh trwy ddulliau corfforol, cemegol, ensymatig, genetig ac ychwanegyn i wella priodweddau ffilmiau bwytadwy sy'n seiliedig ar startsh [114].
Zhang Zhengmao et al. defnyddio ffilm fwytadwy startsh mân i orchuddio mefus a chanfod y gall leihau colli dŵr yn effeithiol, gohirio lleihau cynnwys siwgr hydawdd, ac estyn cyfnod storio mefus i bob pwrpas [125]. Garcia et al. startsh wedi'i addasu gyda chymarebau cadwyn gwahanol i gael hylif sy'n ffurfio ffilm startsh wedi'u haddasu, a ddefnyddiwyd ar gyfer cadwraeth ffilm cotio mefus ffres. Roedd y gyfradd a chyfradd pydredd yn well na chyfradd y grŵp heb ei orchuddio [126]. Ghanbarzadeh et al. startsh wedi'i addasu gan draws-gysylltu asid citrig a chael ffilm startsh wedi'i haddasu yn gemegol. Mae astudiaethau wedi dangos, ar ôl addasu croesgysylltu, bod priodweddau rhwystr lleithder a phriodweddau mecanyddol ffilmiau startsh wedi'u gwella [127]. Gao Qunyu et al. cynhaliodd driniaeth hydrolysis ensymatig o startsh a chael ffilm bwytadwy startsh, a chynyddodd ei phriodweddau mecanyddol fel cryfder tynnol, elongation ac ymwrthedd plygu, a chynyddodd y perfformiad rhwystr lleithder gyda'r cynnydd yn yr amser gweithredu ensymau. gwellodd yn sylweddol [128]. Parra et al. Ychwanegwyd asiant traws-gysylltu at startsh tapioca i baratoi ffilm bwytadwy gydag eiddo mecanyddol da a chyfradd trosglwyddo anwedd dŵr isel [129]. Fonseca et al. defnyddio hypoclorit sodiwm i ocsideiddio startsh tatws a pharatoi ffilm bwytadwy o startsh ocsidiedig. Dangosodd yr astudiaeth fod ei gyfradd trosglwyddo anwedd dŵr a hydoddedd dŵr wedi'u gostwng yn sylweddol, y gellir ei gymhwyso i becynnu bwyd gweithgaredd dŵr uchel [130].
Mae cyfuno startsh â pholymerau a phlastigyddion bwytadwy eraill yn ddull pwysig o wella priodweddau ffilmiau bwytadwy sy'n seiliedig ar startsh. Ar hyn o bryd, mae'r polymerau cymhleth a ddefnyddir yn gyffredin yn coloidau hydroffilig yn bennaf, megis pectin, cellwlos, polysacarid gwymon, chitosan, carrageenan a gwm xanthan [131].
Maria Rodriguez et al. Defnyddir startsh a phlastigyddion neu syrffactyddion tatws fel y prif ddeunyddiau i baratoi ffilmiau bwytadwy wedi'u seilio ar startsh, gan ddangos y gall plastigyddion gynyddu hyblygrwydd ffilm a gall syrffactyddion leihau estynadwyedd ffilm [132]. Santana et al. nanofibers a ddefnyddir i wella ac addasu ffilmiau bwytadwy starts Cassava, a chael ffilmiau cyfansawdd bwytadwy wedi'u seilio ar startsh gydag eiddo mecanyddol gwell, priodweddau rhwystr, a sefydlogrwydd thermol [133]. Azevedo et al. Mae gan brotein maidd cyfansawdd â starts thermoplastig i baratoi deunydd ffilm unffurf, sy'n nodi bod gan brotein maidd a starts thermoplastig adlyniad rhyngwynebol cryf, a gall protein maidd wella argaeledd startsh yn sylweddol. Priodweddau blocio dŵr a mecanyddol ffilmiau bwytadwy [134]. Edhirej et al. paratoi ffilm fwytadwy wedi'i seilio ar startsh tapioca, ac astudiodd effaith plastigydd ar strwythur ffisegol a chemegol, priodweddau mecanyddol a phriodweddau thermol y ffilm. Mae'r canlyniadau'n dangos y gall math a chrynodiad y plastigydd effeithio'n sylweddol ar y ffilm startsh tapioca. O'i chymharu â phlastigyddion eraill fel wrea a triethylene glycol, mae pectin yn cael yr effaith blastigoli orau, ac mae gan y ffilm startsh plastig pectin briodweddau blocio dŵr da [135]. Saberi et al. defnyddio startsh pys, gwm guar a glyserin ar gyfer paratoi ffilmiau cyfansawdd bwytadwy. Dangosodd y canlyniadau fod startsh pys yn chwarae rhan fawr mewn trwch ffilm, dwysedd, cydlyniant, athreiddedd dŵr a chryfder tynnol. GUAR GUM Gall effeithio ar gryfder tynnol a modwlws elastig y bilen, a gall glyserol wella hyblygrwydd y bilen [136]. Ji et al. chitosan cyfansawdd a starts corn, ac ychwanegu nanoronynnau calsiwm carbonad i baratoi ffilm wrthfacterol wedi'i seilio ar startsh. Dangosodd yr astudiaeth fod bondiau hydrogen rhyngfoleciwlaidd yn cael eu ffurfio rhwng startsh a chitosan, ac roedd priodweddau mecanyddol y ffilm yn cael eu gwella ac roedd priodweddau gwrthfacterol yn cael eu gwella [137]. Meira et al. Mae ffilm wrthfacterol bwytadwy startsh corn gwell ac wedi'i haddasu gyda nanoronynnau kaolin, ac roedd priodweddau mecanyddol a thermol y ffilm gyfansawdd yn cael eu gwella, ac ni effeithiwyd ar yr effaith gwrthfacterol [138]. Ortega-Toro et al. Ychwanegwyd HPMC at startsh ac ychwanegu asid citrig i baratoi ffilm bwytadwy. Dangosodd yr astudiaeth y gall ychwanegu HPMC ac asid citrig atal heneiddio startsh yn effeithiol a lleihau athreiddedd dŵr ffilm bwytadwy, ond mae'r priodweddau rhwystr ocsigen yn gostwng [139].
1.2 hydrogeliau polymer
Mae hydrogels yn ddosbarth o bolymerau hydroffilig sydd â strwythur rhwydwaith tri dimensiwn sy'n anhydawdd mewn dŵr ond y gall dŵr ei chwyddo. Yn macrosgopig, mae gan hydrogel siâp pendant, ni all lifo, ac mae'n sylwedd solet. Yn ficrosgopig, gellir dosbarthu moleciwlau sy'n hydoddi mewn dŵr mewn gwahanol siapiau a meintiau yn yr hydrogel a'u gwasgaru ar gyfraddau trylediad gwahanol, felly mae'r hydrogel yn arddangos priodweddau hydoddiant. Mae gan strwythur mewnol hydrogels gryfder cyfyngedig ac mae'n hawdd ei ddinistrio. Mae mewn cyflwr rhwng solid a hylif. Mae ganddo hydwythedd tebyg i solid, ac mae'n amlwg yn wahanol i solid go iawn.
1.2.1 Trosolwg o hydrogeliau polymer
1.2.1.1 Dosbarthiad hydrogels polymer
Mae hydrogel polymer yn strwythur rhwydwaith tri dimensiwn a ffurfiwyd gan groesgysylltu ffisegol neu gemegol rhwng moleciwlau polymer [143-146]. Mae'n amsugno llawer iawn o ddŵr mewn dŵr i chwyddo ei hun, ac ar yr un pryd, gall gynnal ei strwythur tri dimensiwn a bod yn anhydawdd mewn dŵr. dwr.
Mae yna lawer o ffyrdd i ddosbarthu hydrogels. Yn seiliedig ar y gwahaniaeth mewn priodweddau traws-gysylltu, gellir eu rhannu'n geliau ffisegol a geliau cemegol. Mae geliau corfforol yn cael eu ffurfio gan fondiau hydrogen cymharol wan, bondiau ïonig, rhyngweithiadau hydroffobig, grymoedd van der Waals a chysylltiad corfforol rhwng cadwyni moleciwlaidd polymer a grymoedd corfforol eraill, a gellir eu troi'n doddiannau mewn gwahanol amgylcheddau allanol. Fe'i gelwir yn gel cildroadwy; Mae gel cemegol fel arfer yn strwythur rhwydwaith tri dimensiwn parhaol a ffurfiwyd trwy groesgysylltu bondiau cemegol fel bondiau cofalent ym mhresenoldeb gwres, golau, cychwynnwr, ac ati. Ar ôl i'r gel gael ei ffurfio, mae'n anghildroadwy ac yn barhaol, a elwir hefyd yn a elwir hefyd yn cael ei alw'n Ar gyfer y gwir gyddwysiad [147-149]. Yn gyffredinol, nid oes angen addasu cemegol ar geliau corfforol ac mae ganddynt wenwyndra isel, ond mae eu priodweddau mecanyddol yn gymharol wael ac mae'n anodd gwrthsefyll straen allanol mawr; Yn gyffredinol, mae gan geliau cemegol well sefydlogrwydd a phriodweddau mecanyddol.
Yn seiliedig ar wahanol ffynonellau, gellir rhannu hydrogeliau yn hydrogeliau polymer synthetig a hydrogeliau polymer naturiol. Mae hydrogeliau polymer synthetig yn hydrogeliau a ffurfiwyd gan polymerization cemegol o bolymerau synthetig, yn bennaf gan gynnwys asid polyacrylig, asetad polyvinyl, polyacrylamid, polyethylen ocsid, ac ati; hydrogels polymer naturiol yn Polymer hydrogels yn cael eu ffurfio drwy groesgysylltu o bolymerau naturiol megis polysacaridau a phroteinau mewn natur, gan gynnwys cellwlos, alginate, startsh, agarose, asid hyaluronig, gelatin, a cholagen [6, 7, 150], 151]. Fel arfer mae gan hydrogeliau polymer naturiol nodweddion ffynhonnell eang, pris isel a gwenwyndra isel, ac yn gyffredinol mae hydrogeliau polymer synthetig yn hawdd i'w prosesu ac mae ganddynt gynnyrch mawr.
Yn seiliedig ar wahanol ymatebion i'r amgylchedd allanol, gellir rhannu hydrogels hefyd yn hydrogels traddodiadol a hydrogels craff. Mae hydrogels traddodiadol yn gymharol ansensitif i newidiadau yn yr amgylchedd allanol; Gall hydrogels craff synhwyro newidiadau bach yn yr amgylchedd allanol a chynhyrchu newidiadau cyfatebol yn strwythur ffisegol ac eiddo cemegol [152-156]. Ar gyfer hydrogels sy'n sensitif i dymheredd, mae'r cyfaint yn newid gyda thymheredd yr amgylchedd. Fel arfer, mae hydrogels polymer o'r fath yn cynnwys grwpiau hydroffilig fel grwpiau hydrocsyl, ether ac amide neu hydroffobig fel methyl, ethyl a propyl. Gall tymheredd yr amgylchedd allanol effeithio ar y rhyngweithio hydroffilig neu hydroffobig rhwng moleciwlau gel, bondio hydrogen a'r rhyngweithio rhwng moleciwlau dŵr a chadwyni polymer, a thrwy hynny effeithio ar gydbwysedd y system gel. Ar gyfer hydrogels pH-sensitif, mae'r system fel arfer yn cynnwys grwpiau addasu sylfaen asid fel grwpiau carboxyl, grwpiau asid sulfonig neu grwpiau amino. Mewn amgylchedd pH sy'n newid, gall y grwpiau hyn amsugno neu ryddhau protonau, gan newid y bondio hydrogen yn y gel a'r gwahaniaeth rhwng y crynodiadau ïon mewnol ac allanol, gan arwain at newid cyfaint yn y gel. Ar gyfer maes trydan, maes magnetig a hydrogels sy'n sensitif i olau, maent yn cynnwys grwpiau swyddogaethol fel polyelectrolytes, ocsidau metel, a grwpiau ffotosensitif, yn y drefn honno. O dan wahanol ysgogiadau allanol, mae gradd tymheredd y system neu ïoneiddio yn cael ei newid, ac yna mae'r cyfaint gel yn cael ei newid gan yr egwyddor debyg i dymheredd neu hydrogel sy'n sensitif i pH.
Yn seiliedig ar wahanol ymddygiadau gel, gellir rhannu hydrogels yn geliau a achosir gan oer a geliau a achosir gan thermol [157]. Mae gel oer, y cyfeirir ato fel gel oer yn fyr, yn macromoleciwl sy'n bodoli ar ffurf coiliau ar hap ar dymheredd uchel. Yn ystod y broses oeri, oherwydd gweithred bondiau hydrogen rhyngfoleciwlaidd, mae darnau helical yn cael eu ffurfio'n raddol, a thrwy hynny gwblhau'r broses o ddatrysiad. Y newid i gel [158]; Mae gel a achosir gan thermo, y cyfeirir ato fel gel thermol, yn macromoleciwl mewn cyflwr toddiant ar dymheredd isel. Yn ystod y broses wresogi, mae strwythur rhwydwaith tri dimensiwn yn cael ei ffurfio trwy ryngweithio hydroffobig, ac ati, gan gwblhau'r trawsnewidiad gelation [159], 160].
Gellir rhannu hydrogeliau hefyd yn hydrogeliau homopolymerig, hydrogeliau copolymerized a hydrogeliau rhwydwaith rhyngdreiddiol yn seiliedig ar wahanol briodweddau rhwydwaith, hydrogeliau microsgopig a hydrogeliau macrosgopig yn seiliedig ar wahanol feintiau gel, ac eiddo bioddiraddadwy. Wedi'u rhannu'n wahanol yn hydrogels diraddiadwy a hydrogels na ellir eu diraddio.
1.2.1.2 Cymhwyso hydrogeliau polymer naturiol
Mae gan hydrogeliau polymer naturiol nodweddion biocompatibility da, hyblygrwydd uchel, ffynonellau helaeth, sensitifrwydd i'r amgylchedd, cadw dŵr uchel a gwenwyndra isel, ac fe'u defnyddir yn eang mewn biofeddygaeth, prosesu bwyd, diogelu'r amgylchedd, amaethyddiaeth a chynhyrchu coedwigaeth ac mae wedi bod yn eang. a ddefnyddir mewn diwydiant a meysydd eraill [142, 161-165].
Cymhwyso hydrogels polymer naturiol mewn caeau cysylltiedig â biofeddygol. Mae gan hydrogels polymer naturiol biocompatibility da, bioddiraddadwyedd, a dim sgîl -effeithiau gwenwynig, felly gellir eu defnyddio fel gorchuddion clwyfau a chysylltu â meinweoedd dynol yn uniongyrchol, a all leihau goresgyniad micro -organebau in vitro yn effeithiol, atal colli hylifau'r corff, a chaniatáu ocsigen i basio trwodd. Yn hyrwyddo iachâd clwyfau; Gellir ei ddefnyddio i baratoi lensys cyffwrdd, gyda manteision gwisgo cyfforddus, athreiddedd ocsigen da, a thriniaeth ategol o glefydau llygaid [166, 167]. Mae polymerau naturiol yn debyg i strwythur meinweoedd byw a gallant gymryd rhan ym metaboledd arferol y corff dynol, felly gellir defnyddio hydrogels o'r fath fel deunyddiau sgaffald peirianneg meinwe, atgyweirio cartilag peirianneg meinwe, ac ati. Gellir dosbarthu sgaffaldiau peirianneg meinwe i mewn i gyn- Sgaffaldiau wedi'u siâp a mowldio pigiad. Mae stentiau wedi'u mowldio ymlaen llaw yn defnyddio dŵr Mae strwythur rhwydwaith tri dimensiwn arbennig y gel yn ei alluogi i chwarae rhan gefnogol benodol mewn meinweoedd biolegol wrth ddarparu gofod twf penodol a digonol ar gyfer celloedd, a gall hefyd gymell twf celloedd, gwahaniaethu a diraddio a diraddio a amsugno gan y corff dynol [168]. Mae stentiau wedi'u mowldio â chwistrelliad yn defnyddio ymddygiad trosglwyddo cyfnod hydrogels i ffurfio geliau yn gyflym ar ôl cael eu chwistrellu mewn cyflwr toddiant sy'n llifo, a all leihau poen cleifion [169]. Mae rhai hydrogels polymer naturiol yn sensitif i'r amgylchedd, felly fe'u defnyddir yn helaeth fel deunyddiau rhyddhau a reolir Effeithiau'r cyffuriau ar y corff dynol [170].
Cymhwyso hydrogels polymer naturiol mewn caeau sy'n gysylltiedig â bwyd. Mae hydrogels polymer naturiol yn rhan bwysig o dri phryd y dydd pobl, fel rhai pwdinau, candies, amnewidion cig, iogwrt a hufen iâ. Fe'i defnyddir yn aml fel ychwanegyn bwyd mewn nwyddau bwyd, a all wella ei briodweddau ffisegol a rhoi blas llyfn iddo. Er enghraifft, fe'i defnyddir fel tewychydd mewn cawliau a sawsiau, fel emwlsydd mewn sudd, ac fel asiant ataliol. Mewn diodydd llaeth, fel asiant gelling mewn pwdinau ac aspics, fel asiant eglurhaol a sefydlogwr ewyn mewn cwrw, fel atalydd syneresis mewn caws, fel rhwymwr mewn selsig, gan fod atalyddion ôl-raddio startsh yn cael eu defnyddio mewn bara a menyn [171-174 ]. O'r Llawlyfr Ychwanegion Bwyd, gellir gweld bod nifer fawr o hydrogels polymer naturiol yn cael eu cymeradwyo fel ychwanegion bwyd ar gyfer prosesu bwyd [175]. Defnyddir hydrogels polymer naturiol fel cryfderau maethol wrth ddatblygu cynhyrchion iechyd a bwydydd swyddogaethol, megis ffibrau dietegol, a ddefnyddir mewn cynhyrchion colli pwysau a chynhyrchion gwrth-gronni [176, 177]; fel prebioteg, fe'u defnyddir mewn cynhyrchion a chynhyrchion gofal iechyd colonig ar gyfer atal canser y colon [178]; Gellir gwneud hydrogels polymer naturiol yn haenau neu ffilmiau bwytadwy neu ddiraddiadwy, y gellir eu defnyddio ym maes deunyddiau pecynnu bwyd, fel cadw ffrwythau a llysiau, trwy eu gorchuddio ar ffrwythau a llysiau ar yr wyneb, gall estyn oes y silff o ffrwythau a llysiau a chadwch ffrwythau a llysiau'n ffres ac yn dyner; Gellir ei ddefnyddio hefyd fel deunyddiau pecynnu ar gyfer bwydydd cyfleus fel selsig a chynfennau i hwyluso glanhau [179, 180].
Cymhwyso hydrogels polymer naturiol mewn meysydd eraill. O ran angenrheidiau beunyddiol, gellir ei ychwanegu at ofal croen hufennog neu gosmetau, a all nid yn unig atal y cynnyrch rhag sychu wrth ei storio, ond hefyd yn para lleithio a lleithio'r croen; Gellir ei ddefnyddio ar gyfer steilio, lleithio a rhyddhau persawr yn araf mewn colur harddwch; Gellir ei ddefnyddio mewn angenrheidiau beunyddiol fel tyweli papur a diapers [181]. Mewn amaethyddiaeth, gellir ei ddefnyddio i wrthsefyll sychder ac amddiffyn eginblanhigion a lleihau dwyster llafur; Fel asiant cotio ar gyfer hadau planhigion, gall gynyddu cyfradd egino hadau yn sylweddol; Pan gaiff ei ddefnyddio wrth drawsblannu eginblanhigion, gall gynyddu cyfradd goroesi eginblanhigion; plaladdwyr, gwella'r defnydd a lleihau llygredd [182, 183]. O ran yr amgylchedd, fe'i defnyddir fel fflocwl ac adsorbent ar gyfer triniaeth garthffosiaeth sy'n aml yn cynnwys ïonau metel trwm, cyfansoddion aromatig a llifynnau i amddiffyn adnoddau dŵr a gwella'r amgylchedd [184]. Mewn diwydiant, fe'i defnyddir fel asiant dadhydradu, iraid drilio, deunydd lapio cebl, deunydd selio ac asiant storio oer, ac ati. [185].
1.2.2 Hydroxypropyl methylcellulose thermogel
Mae cellwlos yn gyfansoddyn macromoleciwlaidd naturiol sydd wedi'i astudio'n gynharaf, sydd â'r berthynas agosaf â bodau dynol, a dyma'r mwyaf toreithiog o ran ei natur. Mae'n bresennol yn eang mewn planhigion uwch, algâu a micro-organebau [186, 187]. Mae cellwlos wedi denu sylw eang yn raddol oherwydd ei ffynhonnell eang, pris isel, adnewyddadwy, bioddiraddadwy, diogel, diwenwyn, a biocompatibility da [188].
1.2.2.1 Cellwlos a'i ddeilliadau ether
Mae cellwlos yn bolymer cadwyn hir llinol a ffurfiwyd trwy gysylltiad unedau strwythurol D-anhydroglucose trwy fondiau glycosidig β-1,4 [189-191]. Insoluble. Ac eithrio un grŵp pen ar bob pen i'r gadwyn moleciwlaidd, mae tri grŵp hydroxyl pegynol ym mhob uned glwcos, a all ffurfio nifer fawr o fondiau hydrogen intramoleciwlaidd a rhyngfoleciwlaidd o dan amodau penodol; ac mae seliwlos yn strwythur polysyclig, ac mae'r gadwyn foleciwlaidd yn lled-anhyblyg. Cadwyn, crisialu uchel, a strwythur rheolaidd iawn, felly mae ganddo nodweddion polymerization gradd uchel, cyfeiriadedd moleciwlaidd da, a sefydlogrwydd cemegol [83, 187]. Gan fod y gadwyn seliwlos yn cynnwys nifer fawr o grwpiau hydrocsyl, gellir ei haddasu'n gemegol trwy amrywiol ddulliau megis esterification, ocsidiad, ac etherification i gael deilliadau seliwlos sydd â phriodweddau cymhwysiad rhagorol [192, 193].
Mae deilliadau cellwlos yn un o'r cynhyrchion cynharaf y mae wedi'u hymchwilio a'u cynhyrchu ym maes cemeg polymer. Maent yn ddeunyddiau cemegol mân polymer gydag ystod eang o ddefnyddiau, sy'n cael eu haddasu'n gemegol o seliwlos polymer naturiol. Yn eu plith, defnyddir etherau seliwlos yn helaeth. Mae'n un o'r deunyddiau crai cemegol pwysicaf mewn cymwysiadau diwydiannol [194].
Mae yna lawer o amrywiaethau o etherau seliwlos, y mae gan bob un ohonynt eu priodweddau unigryw a rhagorol yn gyffredinol, ac fe'u defnyddiwyd yn helaeth mewn llawer o feysydd fel bwyd a meddygaeth [195]. MC yw'r math symlaf o ether seliwlos gyda grŵp methyl. Gyda'r cynnydd yn y radd amnewid, gellir ei doddi mewn toddiant alcalïaidd gwanedig, dŵr, alcohol a thoddydd hydrocarbon aromatig yn ei dro, gan ddangos priodweddau gel thermol unigryw. [196]. Mae CMC yn ether seliwlos anionig a geir o seliwlos naturiol trwy alcalization ac asideiddio.
Dyma'r ether seliwlos a ddefnyddir fwyaf eang, sy'n hydawdd mewn dŵr [197]. Mae gan HPC, ether cellwlos hydroxyalkyl a gafwyd trwy alcalizing ac etherify seliwlos, thermoplastigedd da ac mae hefyd yn arddangos priodweddau gel thermol, ac mae graddfa ei amnewid hydroxypropyl [198] yn effeithio'n sylweddol ar dymheredd ei dymheredd gel [198]. Mae gan HPMC, ether cymysg pwysig, briodweddau gel thermol hefyd, ac mae ei briodweddau gel yn gysylltiedig â'r ddau eilydd a'u cymarebau [199].
1.2.2.2 Strwythur hydroxypropyl methylcellulose
Mae seliwlos methyl hydroxypropyl (HPMC), y strwythur moleciwlaidd yn Ffigur 1-3, yn ether cymysg seliwlos sy'n hydoddi mewn dŵr nodweddiadol. Gwneir adwaith etherification methyl clorid a propylen ocsid i gael [200,201], a dangosir hafaliad adwaith cemegol yn Ffigur 1-4.
Mae propocsi hydroxy (-[OCH2CH (CH3)] n OH), methoxy (-OCH3) a grwpiau hydrocsyl heb ymateb ar uned strwythurol HPMC ar yr un pryd, ac mae ei berfformiad yn adlewyrchiad o weithred ar y cyd grwpiau amrywiol. [202]. Mae'r gymhareb rhwng y ddau eilydd yn cael ei bennu gan gymhareb màs y ddau asiant etherifying, crynodiad a màs sodiwm hydrocsid, a chymhareb màs asiantau etherifying fesul uned màs o seliwlos [203]. Mae propocsi hydroxy yn grŵp gweithredol, y gellir ei alkylated ymhellach a hydroxy alkylated; Mae'r grŵp hwn yn grŵp hydroffilig gyda chadwyn canghennog hir, sy'n chwarae rhan benodol mewn plastigoli y tu mewn i'r gadwyn. Mae Methoxy yn grŵp capio terfynol, sy'n arwain at anactifadu'r safle adweithio hwn ar ôl yr adwaith; Mae'r grŵp hwn yn grŵp hydroffobig ac mae ganddo strwythur cymharol fyr [204, 205]. Gall grwpiau hydrocsyl heb ymateb a newydd eu cyflwyno barhau i gael eu disodli, gan arwain at strwythur cemegol terfynol eithaf cymhleth, ac mae'r eiddo HPMC yn amrywio o fewn ystod benodol. Ar gyfer HPMC, gall ychydig bach o amnewid wneud ei briodweddau ffisiocemegol yn dra gwahanol [206], er enghraifft, mae priodweddau ffisiocemegol methocsi uchel a hpmc hydroxypropyl isel yn agos at MC; Mae perfformiad HPMC yn agos at berfformiad HPC.
1.2.2.3 Priodweddau hydroxypropyl methylcellulose
(1) Thermogelability HPMC
The HPMC chain has unique hydration-dehydration characteristics due to the introduction of hydrophobic-methyl and hydrophilic-hydroxypropyl groups. Yn raddol, mae'n cael ei drawsnewid wrth ei gynhesu, ac yn dychwelyd i gyflwr datrysiad ar ôl oeri. Hynny yw, mae ganddo briodweddau gel a achosir yn thermol, ac mae'r ffenomen gelation yn broses gildroadwy ond nid yn union yr un fath.
O ran mecanwaith gelation HPMC, derbynnir yn eang, ar dymheredd is (islaw'r tymheredd gelation), bod HPMC mewn toddiant a moleciwlau dŵr pegynol wedi'u rhwymo gyda'i gilydd gan fondiau hydrogen i ffurfio strwythur supramoleciwlaidd tebyg i “adar” fel y'u gelwir. Mae rhai cysylltiadau syml rhwng cadwyni moleciwlaidd y HPMC hydradol, heblaw am hynny, ychydig o ryngweithiadau eraill sydd. Pan fydd y tymheredd yn cynyddu, mae HPMC yn amsugno egni yn gyntaf i dorri'r bondiau hydrogen rhyngfoleciwlaidd rhwng moleciwlau dŵr a moleciwlau HPMC, gan ddinistrio'r strwythur moleciwlaidd tebyg i gawell, gan golli'r dŵr rhwymedig yn raddol ar y gadwyn moleciwlaidd, a datgelu grwpiau hydroxypropyl a methoxy. Wrth i'r tymheredd barhau i gynyddu (i gyrraedd y tymheredd gel), mae moleciwlau HPMC yn ffurfio strwythur rhwydwaith tri dimensiwn yn raddol trwy gysylltiad hydroffobig, mae geliau HPMC yn ffurfio yn y pen draw [160, 207, 208].
Mae ychwanegu halwynau anorganig yn cael rhywfaint o effaith ar dymheredd gel HPMC, mae rhai yn lleihau tymheredd y gel oherwydd ffenomen halltu, ac mae eraill yn cynyddu tymheredd y gel oherwydd ffenomen diddymu halen [209]. Gydag ychwanegu halwynau fel NaCl, mae'r ffenomen o halltu allan yn digwydd ac mae tymheredd gel HPMC yn gostwng [210, 211]. Ar ôl i halwynau gael eu hychwanegu at HPMC, mae moleciwlau dŵr yn fwy tueddol o gyfuno ag ïonau halen, fel bod y bond hydrogen rhwng moleciwlau dŵr a HPMC yn cael ei ddinistrio, mae'r haen ddŵr o amgylch moleciwlau HPMC yn cael ei yfed, a gellir rhyddhau moleciwlau HPMC yn gyflym ar ei gyfer hydroffobigedd. Cysylltiad, mae tymheredd ffurfio gel yn gostwng yn raddol. I'r gwrthwyneb, pan ychwanegir halwynau fel NASCN, mae ffenomen diddymu halen yn digwydd ac mae tymheredd gel HPMC yn cynyddu [212]. Trefn yr effaith ostyngol o anionau ar dymheredd y gel yw: SO42−> S2O32−> H2PO4−> F−> CL−> BR−> NO3−> I−> CLO4−> SCN−, Gorchymyn y Cations ar y cynnydd tymheredd gel yw: li+> Na+> k+> mg2+> ca2+> ba2+ [213].
Pan ychwanegir rhai moleciwlau bach organig megis alcoholau monohydrig sy'n cynnwys grwpiau hydroxyl, mae'r tymheredd gel yn cynyddu gyda chynnydd y swm adio, yn dangos gwerth uchaf ac yna'n gostwng nes bod gwahaniad cam yn digwydd [214, 215]. Mae hyn yn bennaf oherwydd ei bwysau moleciwlaidd bach, sy'n debyg i bwysau moleciwlau dŵr yn nhrefn maint, a gall gyflawni cymysgadwyedd lefel moleciwlaidd ar ôl ei gyfuno.
Mae gan HPMC eiddo anhydawdd a hydawdd dŵr oer tebyg i MC, ond gellir ei rannu'n fath gwasgariad oer a math gwasgariad poeth yn ôl gwahanol hydoddedd dŵr [203]. Gall HPMC gwasgaredig oer wasgaru'n gyflym mewn dŵr mewn dŵr oer, ac mae ei gludedd yn cynyddu ar ôl cyfnod o amser, ac mae'n wirioneddol hydoddi mewn dŵr; I'r gwrthwyneb, mae HPMC wedi'i wasgaru â gwres yn dangos crynhoad wrth ychwanegu dŵr ar dymheredd is, ond mae'n anoddach ei ychwanegu. Mewn dŵr tymheredd uchel, gellir gwasgaru'n gyflym HPMC, ac mae'r gludedd yn cynyddu ar ôl i'r tymheredd ostwng, gan ddod yn doddiant dyfrllyd HPMC go iawn. Mae hydoddedd HPMC mewn dŵr yn gysylltiedig â chynnwys grwpiau methocsi, sy'n anhydawdd mewn dŵr poeth uwchlaw 85 ° C, 65 ° C a 60 ° C o uchel i isel. A siarad yn gyffredinol, mae HPMC yn anhydawdd mewn toddyddion organig fel aseton a chlorofform, ond yn hydawdd mewn toddiant dyfrllyd ethanol a thoddiannau organig cymysg.
(3) Goddefgarwch halen o HPMC
Mae natur nad yw'n ïonig HPMC yn ei gwneud yn gallu cael ei ïoneiddio mewn dŵr, felly ni fydd yn ymateb gydag ïonau metel i waddodi. Fodd bynnag, bydd ychwanegu halen yn effeithio ar y tymheredd y mae gel HPMC yn cael ei ffurfio. Pan fydd y crynodiad halen yn cynyddu, mae tymheredd gel HPMC yn gostwng; Pan fydd y crynodiad halen yn is na'r pwynt fflociwleiddio, gellir cynyddu gludedd yr hydoddiant HPMC, felly wrth ei gymhwyso, gellir cyflawni pwrpas tewychu trwy ychwanegu swm priodol o halen [210, 216].
(4) Gwrthiant asid ac alcali HPMC
Yn gyffredinol, mae gan HPMC sefydlogrwydd sylfaen asid cryf ac nid yw pH yn pH 2-12 yn effeithio arno. Mae HPMC yn dangos ymwrthedd i raddau penodol o asid gwanedig, ond mae'n dangos tueddiad i leihau gludedd ar gyfer asid crynodedig; Nid yw alcalïau yn cael fawr o effaith arno, ond gallant gynyddu ychydig ac yna lleihau gludedd yr hydoddiant yn araf [217, 218].
(5) Ffactor dylanwad gludedd HPMC
HPMC is pseudoplastic, its solution is stable at room temperature, and its viscosity is affected by molecular weight, concentration and temperature. Ar yr un crynodiad, yr uchaf yw'r pwysau moleciwlaidd HPMC, yr uchaf yw'r gludedd; Ar gyfer yr un cynnyrch pwysau moleciwlaidd, yr uchaf yw'r crynodiad HPMC, yr uchaf yw'r gludedd; Mae gludedd cynnyrch HPMC yn gostwng gyda'r cynnydd mewn tymheredd, ac yn cyrraedd tymheredd ffurfio gel, gyda chynnydd sydyn mewn gludedd oherwydd gelation [9, 219, 220].
(6) Priodweddau eraill HPMC
Mae gan HPMC wrthwynebiad cryf i ensymau, ac mae ei wrthwynebiad i ensymau yn cynyddu gyda graddfa'r amnewidiad. Felly, mae gan y cynnyrch ansawdd mwy sefydlog yn ystod y storfa na chynhyrchion siwgr eraill [189, 212]. Mae gan HPMC rai eiddo emwlsio. Gellir adsorbed grwpiau methocsi hydroffobig ar wyneb y cyfnod olew yn yr emwlsiwn i ffurfio haen arsugniad trwchus, a all weithredu fel haen amddiffynnol; Gellir cyfuno grwpiau hydrocsyl sy'n hydoddi mewn dŵr â dŵr i wella'r cyfnod parhaus. Mae gludedd, yn atal cyfuniad y cyfnod gwasgaredig, yn lleihau'r tensiwn arwyneb, ac yn sefydlogi'r emwlsiwn [221]. Gellir cymysgu HPMC â pholymerau sy'n hydoddi mewn dŵr fel gelatin, methylcellwlos, gwm ffa locust, carrageenan ac Arabeg gwm i ffurfio toddiant unffurf a thryloyw, a gellir ei gymysgu â phlastigyddion fel plastigyddion fel glycol glyserin a polyethylene polyethylen. [200, 201, 214].
1.2.2.4 Problemau sy'n bodoli wrth gymhwyso hydroxypropyl methylcellulose
Yn gyntaf, mae'r pris uchel yn cyfyngu ar gymhwysiad eang HPMC. Er bod gan ffilm HPMC dryloywder da, priodweddau rhwystr saim ac eiddo mecanyddol. Fodd bynnag, mae ei bris uchel (tua 100,000/tunnell) yn cyfyngu ar ei gymhwysiad eang, hyd yn oed mewn cymwysiadau fferyllol gwerth uwch fel capsiwlau. Y rheswm pam mae HPMC mor ddrud yn gyntaf oherwydd bod y seliwlos deunydd crai a ddefnyddir i baratoi HPMC yn gymharol ddrud. Yn ogystal, mae dau grŵp dirprwyol, grŵp hydroxypropyl a grŵp methoxy, yn cael eu himpio ar HPMC ar yr un pryd, sy'n gwneud ei broses baratoi yn anodd iawn. Cymhleth, felly mae cynhyrchion HPMC yn ddrutach.
Yn ail, mae priodweddau gludedd isel a chryfder gel isel HPMC ar dymheredd isel yn lleihau ei brosesoldeb mewn amrywiol gymwysiadau. Mae HPMC yn gel thermol, sy'n bodoli mewn cyflwr toddiant gyda gludedd isel iawn ar dymheredd isel, a gall ffurfio gel tebyg i solid gludiog ar dymheredd uchel, felly mae'n rhaid cynnal prosesau prosesu fel cotio, chwistrellu a throchi ar dymheredd uchel . Fel arall, bydd yr hydoddiant yn llifo i lawr yn hawdd, gan arwain at ffurfio deunydd ffilm nad yw'n unffurf, a fydd yn effeithio ar ansawdd a pherfformiad y cynnyrch. Mae gweithrediad tymheredd uchel o'r fath yn cynyddu'r anhawster cyfernod gweithredu, gan arwain at ddefnydd ynni cynhyrchu uchel a chost cynhyrchu uchel.
1.2.3 Gel oer startsh Hydroxypropyl
Mae startsh yn gyfansoddyn polymer naturiol wedi'i syntheseiddio gan ffotosynthesis planhigion yn yr amgylchedd naturiol. Its constituent polysaccharides are usually stored in the seeds and tubers of plants in the form of granules together with proteins, fibers, oils, sugars and minerals. neu yn y gwraidd [222]. Mae startsh nid yn unig yn brif ffynhonnell cymeriant ynni i bobl, ond hefyd yn ddeunydd crai diwydiannol pwysig. Oherwydd ei ffynhonnell eang, pris isel, gwyrdd, naturiol ac adnewyddadwy, fe'i defnyddiwyd yn helaeth mewn bwyd a meddygaeth, eplesu, gwneud papur, tecstilau a diwydiannau petroliwm [223].
1.2.3.1 Startsh a'i ddeilliadau
Mae startsh yn bolymer uchel naturiol y mae ei uned strwythurol yn uned α-d-anhydroglucose. Mae gwahanol unedau wedi'u cysylltu gan fondiau glycosidig, a'i fformiwla foleciwlaidd yw (C6H10O5) n. Mae rhan o'r gadwyn foleciwlaidd mewn gronynnau startsh wedi'i chysylltu gan fondiau glycosidig α-1,4, sy'n amylose llinol; Mae rhan arall o'r gadwyn foleciwlaidd wedi'i chysylltu gan fondiau glycosidig α-1,6 ar y sail hon, sy'n amylopectin canghennog [224]. Mewn gronynnau startsh, mae rhanbarthau crisialog lle mae moleciwlau'n cael eu trefnu mewn trefniant trefnus a rhanbarthau amorffaidd lle mae moleciwlau'n cael eu trefnu'n afreolus. cyfansoddiad rhan. Nid oes ffin glir rhwng y rhanbarth crisialog a'r rhanbarth amorffaidd, a gall moleciwlau amylopectin basio trwy ranbarthau crisialog lluosog a rhanbarthau amorffaidd. Yn seiliedig ar natur naturiol synthesis startsh, mae'r strwythur polysacarid mewn startsh yn amrywio yn ôl rhywogaethau planhigion a safleoedd ffynhonnell [225].
Er bod startsh wedi dod yn un o'r deunyddiau crai pwysig ar gyfer cynhyrchu diwydiannol oherwydd ei briodweddau ffynhonnell eang ac adnewyddadwy, yn gyffredinol mae gan startsh brodorol anfanteision fel hydoddedd dŵr gwael ac eiddo sy'n ffurfio ffilm, galluoedd emwlsio isel a gelling, a sefydlogrwydd annigonol. Er mwyn ehangu ei ystod cymhwysiad, mae startsh fel arfer yn cael ei addasu'n ffisiocemegol i'w addasu i wahanol ofynion cais [38, 114]. Mae tri grŵp hydrocsyl am ddim ar bob uned strwythurol glwcos mewn moleciwlau startsh. Mae'r grwpiau hydrocsyl hyn yn weithgar iawn ac yn gwaddoli startsh ag eiddo tebyg i bolyolau, sy'n darparu'r posibilrwydd ar gyfer adwaith dadnatureiddio startsh.
Ar ôl eu haddasu, mae rhai eiddo o startsh brodorol wedi'u gwella i raddau helaeth, gan oresgyn y diffygion defnydd o startsh brodorol, felly mae startsh wedi'i addasu yn chwarae rhan ganolog yn y diwydiant presennol [226]. Mae startsh ocsidiedig yn un o'r startsh wedi'u haddasu a ddefnyddir fwyaf gyda thechnoleg gymharol aeddfed. O'i gymharu â starts brodorol, mae'n haws gelatineiddio startsh ocsidiedig. Manteision adlyniad uchel. Mae startsh esterified yn ddeilliad startsh a ffurfiwyd trwy esterification grwpiau hydrocsyl mewn moleciwlau startsh. Gall graddfa isel iawn o amnewid newid priodweddau startsh brodorol yn sylweddol. Mae tryloywder a phriodweddau ffurfio ffilm past startsh yn amlwg yn cael eu gwella. Startsh wedi'i ethereiddio yw adwaith etherification grwpiau hydroxyl mewn moleciwlau startsh i gynhyrchu ether polystarch, ac mae ei ôl-raddiad yn cael ei wanhau. O dan yr amodau alcalïaidd cryf na ellir defnyddio startsh ocsidiedig a startsh esterified, gall y bond ether hefyd aros yn gymharol sefydlog. Yn dueddol o hydrolysis. Startsh wedi'i addasu gan asid, mae'r startsh yn cael ei drin ag asid i gynyddu'r cynnwys amylose, gan arwain at well ôl-raddio a past startsh. Mae'n gymharol dryloyw ac yn ffurfio gel solet wrth oeri [114].
1.2.3.2 Strwythur startsh hydroxypropyl
Mae startsh hydroxypropyl (HPS), y dangosir ei strwythur moleciwlaidd yn Ffigurau 1-4, yn ether startsh nad yw'n ïonig, sy'n cael ei baratoi gan adwaith etherification propylen ocsid gyda startsh o dan amodau alcalïaidd [223, 227, 228], a'i Dangosir hafaliad adwaith cemegol yn Ffigur 1-6.
Yn ystod synthesis HPS, yn ogystal ag adweithio â starts i gynhyrchu startsh hydroxypropyl, gall propylen ocsid hefyd ymateb gyda'r startsh hydroxypropyl a gynhyrchir i gynhyrchu cadwyni ochr polyoxypropyl. gradd yr amnewid. Mae graddfa amnewid (DS) yn cyfeirio at nifer cyfartalog y grwpiau hydrocsyl amnewidiol fesul grŵp glucosyl. Mae'r rhan fwyaf o'r grwpiau glucosyl o startsh yn cynnwys 3 grŵp hydrocsyl y gellir eu disodli, felly'r uchafswm DS yw 3. Mae gradd molar yr amnewid (MS) yn cyfeirio at fàs cyfartalog yr eilyddion fesul man geni o grŵp glucosyl [223, 229]. Mae amodau proses yr adwaith hydroxypropylation, morffoleg granule startsh, a chymhareb amylose i amylopectin yn y startsh brodorol i gyd yn effeithio ar faint yr MS.
1.2.3.3 Priodweddau startsh hydroxypropyl
(1) Gelation oer o HPS
Ar gyfer y past startsh HPS poeth, yn enwedig y system â chynnwys amylose uchel, yn ystod y broses oeri, mae'r cadwyni moleciwlaidd amylose yn y past startsh yn ymuno â'i gilydd i ffurfio strwythur rhwydwaith tri dimensiwn, ac yn dangos ymddygiad tebyg i solet. Mae'n dod yn elastomer, yn ffurfio gel, a gall ddychwelyd i gyflwr datrysiad ar ôl ailgynhesu, hynny yw, mae ganddo briodweddau gel oer, ac mae gan y ffenomen gel hwn eiddo cildroadwy [228].
Mae'r amylose gelatinized yn cael ei orchuddio'n barhaus i ffurfio strwythur helical sengl cyfechelog. Mae tu allan i'r strwythurau helical sengl hyn yn grŵp hydroffilig, ac mae'r tu mewn yn geudod hydroffobig. Ar dymheredd uchel, mae HPS yn bodoli mewn hydoddiant dyfrllyd fel coiliau ar hap y mae rhai segmentau helical sengl yn ymestyn allan ohonynt. Pan fydd y tymheredd yn cael ei ostwng, mae'r bondiau hydrogen rhwng HPS a dŵr yn cael eu torri, mae'r dŵr strwythurol yn cael ei golli, ac mae'r bondiau hydrogen rhwng cadwyni moleciwlaidd yn cael eu ffurfio'n barhaus, gan ffurfio strwythur gel rhwydwaith tri dimensiwn yn olaf. The filling phase in the gel network of starch is the residual starch granules or fragments after gelatinization, and the intertwining of some amylopectin also contributes to the formation of gel [230-232].
(2) Hydrophilicity o HPS
Mae cyflwyno grwpiau hydroxypropyl hydrophilig yn gwanhau cryfder bondiau hydrogen rhwng moleciwlau startsh, yn hyrwyddo symudiad moleciwlau startsh neu segmentau, ac yn lleihau tymheredd toddi microcrystalau startsh; mae strwythur gronynnau startsh yn cael ei newid, ac mae wyneb gronynnau startsh yn arw Wrth i'r tymheredd gynyddu, mae rhai craciau neu dyllau yn ymddangos, fel bod moleciwlau dŵr yn gallu mynd i mewn i'r tu mewn i'r gronynnau startsh yn hawdd, gan wneud y startsh yn haws i chwyddo a gelatinize, felly mae tymheredd gelatinization y startsh yn gostwng. Wrth i raddfa'r amnewid gynyddu, mae tymheredd gelatinization startsh hydroxypropyl yn gostwng, ac yn olaf gall chwyddo mewn dŵr oer. Ar ôl hydroxypropylation, gwellwyd llifedd, sefydlogrwydd tymheredd isel, tryloywder, hydoddedd, a phriodweddau ffurfio ffilm pastau startsh [233-235].
(3) Sefydlogrwydd HPS
Mae HPS yn ether startsh nad yw'n ïonig gyda sefydlogrwydd uchel. Yn ystod adweithiau cemegol megis hydrolysis, ocsidiad, a chroesgysylltu, ni fydd y bond ether yn cael ei dorri ac ni fydd yr eilyddion yn disgyn. Felly, mae electrolytau a pH yn effeithio'n gymharol lai ar briodweddau HPS, gan sicrhau y gellir ei ddefnyddio mewn ystod eang o pH asid-bas [236-238].
1.2.3.4 Cymhwyso HPS ym maes bwyd a meddygaeth
Mae HPS yn wenwynig ac yn ddi-flas, gyda pherfformiad treuliad da a gludedd hydrolyzate cymharol isel. Mae'n cael ei gydnabod fel startsh diogel wedi'i addasu yn y cartref a thramor. Mor gynnar â'r 1950au, cymeradwyodd yr Unol Daleithiau startsh hydroxypropyl i'w ddefnyddio'n uniongyrchol mewn bwyd [223, 229, 238]. Mae HPS yn startsh wedi'i addasu a ddefnyddir yn helaeth yn y maes bwyd, a ddefnyddir yn bennaf fel asiant tewychu, asiant atal a sefydlogwr.
Gellir ei ddefnyddio mewn bwydydd cyfleus a bwydydd wedi'u rhewi fel diodydd, hufen iâ a jamiau; Gall ddisodli deintgig bwytadwy am bris uchel yn rhannol fel gelatin; Gellir ei wneud yn ffilmiau bwytadwy a'i ddefnyddio fel haenau bwyd a phecynnu [229, 236].
Defnyddir HPS yn gyffredin ym maes meddygaeth fel llenwyr, rhwymwyr ar gyfer cnydau meddyginiaethol, dadelfennu ar gyfer tabledi, deunyddiau ar gyfer capsiwlau meddal a chaled fferyllol, haenau cyffuriau, asiantau gwrth-cyddwyso ar gyfer celloedd gwaed coch artiffisial a thewwyr plasma, ac ati [239] .
1.3 Cyfansoddi Polymer
Defnyddir deunyddiau polymer yn helaeth ym mhob agwedd ar fywyd ac maent yn ddeunyddiau anhepgor a phwysig. Mae datblygiad parhaus gwyddoniaeth a thechnoleg yn gwneud gofynion pobl yn fwy ac yn fwy amrywiol, ac ar y cyfan mae'n anodd i ddeunyddiau polymer un gydran fodloni gofynion cais amrywiol bodau dynol. Cyfuno dau neu fwy o bolymerau yw'r dull mwyaf economaidd ac effeithiol i gael deunyddiau polymer gyda phris isel, perfformiad rhagorol, prosesu cyfleus a chymhwysiad eang, sydd wedi denu sylw llawer o ymchwilwyr ac sydd wedi cael mwy a mwy o sylw [240-242] .
1.3.1 Pwrpas a dull cyfansoddi polymer
Prif bwrpas cyfansawdd polymer: (h) i wneud y gorau o briodweddau cynhwysfawr deunyddiau. Mae gwahanol bolymerau yn cael eu gwaethygu, fel bod y cyfansoddyn terfynol yn cadw priodweddau rhagorol un macromoleciwl, yn dysgu o gryfderau ei gilydd ac yn ategu ei wendidau, ac yn gwneud y gorau o briodweddau cynhwysfawr deunyddiau polymer. (2) Lleihau cost deunydd. Mae gan rai deunyddiau polymer briodweddau rhagorol, ond maent yn ddrud. Felly, gellir eu gwaethygu â pholymerau rhad eraill i leihau costau heb effeithio ar y defnydd. (3) Gwella eiddo prosesu deunydd. Mae gan rai deunyddiau briodweddau rhagorol ond maent yn anodd eu prosesu, a gellir ychwanegu polymerau addas eraill i wella eu heiddo prosesu. (4) Cryfhau eiddo penodol o'r deunydd. Er mwyn gwella perfformiad y deunydd mewn agwedd benodol, defnyddir polymer arall i'w addasu. (5) Datblygu swyddogaethau newydd o ddeunyddiau.
Dulliau cyfansawdd polymer cyffredin: (l) Cyfansawdd toddi. O dan weithred cneifio'r offer cyfansawdd, mae gwahanol bolymerau'n cael eu cynhesu i uwchlaw'r tymheredd llif gludiog ar gyfer cyfansawdd, ac yna eu hoeri a'u gronynniad ar ôl cyfansawdd. (2) Ailgyfansoddi Datrysiad. Mae'r ddwy gydran yn cael eu troi a'u cymysgu trwy ddefnyddio toddydd cyffredin, neu mae'r gwahanol doddiannau polymer toddedig yn cael eu troi'n gyfartal, ac yna mae'r toddydd yn cael ei dynnu i gael cyfansoddyn polymer. (3) Cyfansawdd emwlsiwn. Ar ôl troi a chymysgu gwahanol emwlsiynau polymer o'r un math emwlsydd, ychwanegir ceulo i gyd-gyfraddi'r polymer i gael cyfansoddyn polymer. (4) Copolymerization a chyfansawdd. Gan gynnwys copolymerization impiad, blocio copolymerization a chopolymerization adweithiol, mae'r broses gyfansawdd yn cyd -fynd ag adwaith cemegol. (5) Rhwydwaith Rhyng -drechu [10].
1.3.2 Cyfuno polysacaridau naturiol
Mae polysacaridau naturiol yn ddosbarth cyffredin o ddeunyddiau polymer eu natur, sydd fel arfer yn cael eu haddasu'n gemegol ac yn arddangos amrywiaeth o briodweddau rhagorol. Fodd bynnag, yn aml mae gan ddeunyddiau polysacarid sengl gyfyngiadau perfformiad penodol, felly mae gwahanol polysacaridau yn aml yn cael eu gwaethygu i gyflawni'r pwrpas o ategu manteision perfformiad pob cydran ac ehangu cwmpas y cymhwysiad. Mor gynnar â'r 1980au, mae ymchwil ar gyfansawdd gwahanol polysacaridau naturiol wedi cynyddu'n sylweddol [243]. Mae'r ymchwil ar y system gyfansawdd polysacarid naturiol gartref a thramor yn canolbwyntio'n bennaf ar system gyfansawdd Curdlan a di-gordlan a system gyfansawdd dau fath o polysacarid nad yw'n gorc.
1.3.2.1 Dosbarthiad hydrogels polysacarid naturiol
Gellir rhannu polysacaridau naturiol yn curdlan a di-curdlan yn ôl eu gallu i ffurfio geliau. Gall rhai polysacaridau ffurfio geliau eu hunain, felly fe'u gelwir yn curdlan, fel carrageenan, ac ati; nid oes gan eraill unrhyw briodweddau gelling eu hunain, ac fe'u gelwir yn polysacaridau nad ydynt yn geuled, fel gwm xanthan.
Gellir cael hydrogels trwy doddi ceuled naturiol mewn toddiant dyfrllyd. Yn seiliedig ar thermorversibility y gel sy'n deillio o hynny a dibyniaeth tymheredd ei fodwlws, gellir ei rannu'n bedwar math gwahanol canlynol [244]:
(1) Dim ond ar dymheredd isel y gall cryogel, hydoddiant polysacarid gael gel ar dymheredd isel, fel carrageenan.
(2) Dim ond ar dymheredd uchel y gall gel a achosir yn thermol, hydoddiant polysacarid gael gel ar dymheredd uchel, fel glucomannan.
(3) Gall yr hydoddiant polysacarid nid yn unig gael gel ar dymheredd is, ond hefyd cael gel ar dymheredd uwch, ond cyflwyno cyflwr toddiant ar dymheredd canolradd.
(4) Dim ond ar dymheredd penodol yn y canol y gall yr hydoddiant gael gel. Mae gan wahanol Curdlan naturiol ei grynodiad beirniadol (lleiaf) ei hun, y gellir cael gel uwch ei ben. Mae crynodiad critigol y gel yn gysylltiedig â hyd parhaus y gadwyn moleciwlaidd polysacarid; mae cryfder y gel yn cael ei effeithio'n fawr gan grynodiad a phwysau moleciwlaidd yr ateb, ac yn gyffredinol, mae cryfder y gel yn cynyddu wrth i'r crynodiad gynyddu [245].
1.3.2.2 System gyfansawdd o curdlan a di-curdlan
Yn gyffredinol, mae cyfansawdd nad yw'n gorctlan â cheuled yn gwella cryfder gel polysacaridau [246]. Mae cyfansawdd gwm konjac a charrageenan yn gwella sefydlogrwydd ac hydwythedd gel strwythur y rhwydwaith gel cyfansawdd, ac yn gwella ei gryfder gel yn sylweddol. Wei Yu et al. Gum cyfansawdd Carrageenan a Konjac, a thrafod strwythur y gel ar ôl cyfansawdd. Canfu’r astudiaeth, ar ôl cyfansawdd carrageenan a gwm konjac, bod effaith synergaidd wedi’i chynhyrchu, a ffurfiwyd strwythur rhwydwaith a ddominyddwyd gan garrageenan, mae gwm konjac yn cael ei wasgaru ynddo, ac mae ei rwydwaith gel yn ddwysach na strwythur carrageenan pur [247]. Kohyama et al. astudio system gyfansawdd gwm carrageenan/konjac, a dangosodd y canlyniadau, gyda chynnydd parhaus pwysau moleciwlaidd gwm konjac, bod straen rhwygo'r gel cyfansawdd yn parhau i gynyddu; Roedd gwm Konjac gyda gwahanol bwysau moleciwlaidd yn dangos ffurfiant gel tebyg. tymheredd. Yn y system gyfansawdd hon, mae carrageenan yn ymgymryd â ffurfio'r rhwydwaith gel, ac mae'r rhyngweithio rhwng y ddau folecwl ceuled yn arwain at ffurfio rhanbarthau traws-gysylltiedig gwan [248]. Nishinari et al. Astudiodd system gyfansawdd gwm Gellan Gum/Konjac, a dangosodd y canlyniadau fod effaith cations monofalent ar y gel cyfansawdd yn fwy amlwg. Gall gynyddu tymheredd ffurfio modwlws a gel y system. Gall cations divalent hyrwyddo ffurfio geliau cyfansawdd i raddau, ond bydd symiau gormodol yn achosi gwahanu cyfnod ac yn lleihau modwlws y system [246]. Breneer et al. astudio cyfansawdd carrageenan, gwm ffa locust a gwm konjac, a chanfod y gall carrageenan, gwm ffa locust a gwm konjac gynhyrchu effeithiau synergaidd, a'r gymhareb orau posibl yw gwm ffa ffa/carrageenan 1: 5.5, Konjac Gum/Carrageene Konjac: 7: 7: 7: 7: 7: , a phan fydd y tri yn cael eu gwaethygu gyda'i gilydd, mae'r effaith synergaidd yr un fath ag effaith gwm carrageenan/konjac, gan nodi nad oes cyfansawdd arbennig o'r tri. Rhyngweithio [249].
Gall dau polysacarid naturiol nad oes ganddynt briodweddau gel arddangos priodweddau gel trwy gyfansawdd, gan arwain at gynhyrchion gel [250]. Mae cyfuno gwm ffa locust â gwm xanthan yn cynhyrchu effaith synergaidd sy'n cymell ffurfio geliau newydd [251]. Gellir cael cynnyrch gel newydd hefyd trwy ychwanegu gwm Xanthan at Konjac glucomannan ar gyfer cyfansawdd [252]. Wei Yanxia et al. astudiodd briodweddau rheolegol cymhleth gwm ffa locust a gwm xanthan. Mae'r canlyniadau'n dangos bod cyfansoddyn gwm ffa locust a gwm xanthan yn cynhyrchu effaith synergaidd. Pan fydd y gymhareb cyfaint cyfansawdd yn 4: 6, yr effaith synergaidd gryfaf [253]. Fitzsimons et al. Glucomannan cyfansawdd Konjac gyda gwm xanthan ar dymheredd yr ystafell ac o dan gynhesu. Dangosodd y canlyniadau fod yr holl gyfansoddion yn arddangos eiddo gel, gan adlewyrchu'r effaith synergaidd rhwng y ddau. Ni wnaeth y tymheredd cyfansawdd a chyflwr strwythurol gwm Xanthan effeithio ar y rhyngweithio rhwng y ddau [254]. Astudiodd Guo Shoujun ac eraill y gymysgedd wreiddiol o Feces Bean Gum a Xanthan Gum, a dangosodd y canlyniadau fod gwm ffa feces feces a gwm xanthan yn cael effaith synergaidd gref. Y gymhareb gyfansawdd gorau posibl o Feces Moch Feces Gum Gum a Glud Cyfansawdd Gum Xanthan yw 6/4 (w/w). Mae'n 102 gwaith yn fwy na'r toddiant sengl o gwm ffa soia, ac mae'r gel yn cael ei ffurfio pan fydd crynodiad y gwm cyfansawdd yn cyrraedd 0.4%. Mae gan y glud cyfansawdd gludedd uchel, sefydlogrwydd da a phriodweddau rheolegol, ac mae'n gwm bwyd rhagorol [255].
1.3.3 Cydweddoldeb cyfansoddion polymer
Mae cydnawsedd, o safbwynt thermodynamig, yn cyfeirio at gyflawni cydnawsedd lefel foleciwlaidd, a elwir hefyd yn hydoddedd cydfuddiannol. Yn ôl theori model Flory-Huggins, mae newid ynni rhydd y system cyfansawdd polymer yn ystod y broses gyfansawdd yn cydymffurfio â fformiwla ynni rhydd Gibbs:
△���=△���-T△ S (1-1)
Yn eu plith, △������is the complex heat, is the complex entropy; is the absolute temperature; Mae'r system gymhleth yn system gydnaws dim ond pan fydd yr ynni rhydd yn newid △���
Mae'r cysyniad o gymysgadwyedd yn deillio o'r ffaith mai ychydig iawn o systemau sy'n gallu cyflawni cydnawsedd thermodynamig. Mae hygrededd yn cyfeirio at allu gwahanol gydrannau i ffurfio cyfadeiladau homogenaidd, a'r maen prawf a ddefnyddir yn gyffredin yw bod y cyfadeiladau'n arddangos un pwynt trosglwyddo gwydr.
Yn wahanol i gydnawsedd thermodynamig, mae cydnawsedd cyffredinol yn cyfeirio at allu pob cydran yn y system gyfansawdd i ddarparu ar gyfer ei gilydd, a gynigir o safbwynt ymarferol [257].
Yn seiliedig ar gydnawsedd cyffredinol, gellir rhannu systemau cyfansawdd polymer yn systemau cwbl gydnaws, rhannol gydnaws a hollol anghydnaws. Mae system gwbl gydnaws yn golygu bod y cyfansoddyn yn gredadwy yn thermodynameg ar y lefel foleciwlaidd; Mae system rhannol gydnaws yn golygu bod y cyfansoddyn yn gydnaws o fewn ystod tymheredd neu gyfansoddiad penodol; Mae system hollol anghydnaws yn golygu bod y cyfansoddyn yn hygrededd lefel foleciwlaidd ar unrhyw dymheredd neu gyfansoddiad.
Oherwydd rhai gwahaniaethau strwythurol ac entropi cydffurfiol rhwng gwahanol bolymerau, mae'r mwyafrif o systemau cymhleth polymer yn rhannol gydnaws neu'n anghydnaws [11, 12]. Yn dibynnu ar wahaniad cyfnod y system gyfansawdd a lefel y cymysgu, bydd cydnawsedd y system rhannol gydnaws hefyd yn amrywio'n fawr [11]. Mae cysylltiad agos rhwng priodweddau macrosgopig cyfansoddion polymer â'u morffoleg microsgopig fewnol a phriodweddau ffisegol a chemegol pob cydran. 240], felly mae'n arwyddocâd mawr astudio morffoleg microsgopig a chydnawsedd y system gyfansawdd.
Dulliau ymchwil a nodweddu ar gyfer cydnawsedd cyfansoddion deuaidd:
���dull cymharu. Wrth gymharu'r T���o'r cyfansawdd gyda'r T���o'i gydrannau, os mai dim ond un T���Yn ymddangos yn y cyfansoddyn, mae'r system gyfansawdd yn system gydnaws; os oes dau T������Mae safleoedd y cyfansoddyn yn y ddau grŵp canol y pwyntiau t���yn nodi bod y system gyfansawdd yn system rhannol gydnaws; Os oes dau t���, ac maent wedi'u lleoli yn safleoedd y ddwy gydran t���, mae'n nodi bod y system gyfansawdd yn system anghydnaws.
T���The test instruments often used in the comparison method are dynamic thermomechanical analyzer (DMA) and differential scanning calorimeter (DSC). Gall y dull hwn farnu cydnawsedd y system gyfansawdd yn gyflym, ond os yw'r T.���o'r ddwy gydran yn debyg, un T���Bydd hefyd yn ymddangos ar ôl cyfansawdd, felly mae gan y dull hwn ddiffygion penodol [10].
(2) Dull arsylwi morffolegol. Yn gyntaf, arsylwch forffoleg macrosgopig y cyfansoddyn. Os oes gan y cyfansoddyn wahaniad cyfnod amlwg, gellir barnu yn rhagarweiniol bod y system gyfansawdd yn system anghydnaws. Yn ail, mae microsgop yn arsylwi morffoleg microsgopig a strwythur cyfnod y cyfansoddyn. Bydd y ddwy gydran sy'n gwbl gydnaws yn ffurfio cyflwr homogenaidd. Felly, gall y cyfansoddyn â chydnawsedd da arsylwi dosbarthiad cyfnod unffurf a maint gronynnau cyfnod gwasgaredig bach. a rhyngwyneb aneglur.
Yr offerynnau prawf a ddefnyddir yn aml yn y dull arsylwi topograffi yw microsgop optegol a sganio microsgop electron (SEM). Gellir defnyddio'r dull arsylwi topograffi fel dull ategol ar y cyd â dulliau nodweddu eraill.
(3) Dull tryloywder. Mewn system gyfansawdd rhannol gydnaws, gall y ddwy gydran fod yn gydnaws o fewn ystod tymheredd a chyfansoddiad penodol, a bydd gwahaniad cam yn digwydd y tu hwnt i'r ystod hon. Yn y broses o drawsnewid y system gyfansawdd o system homogenaidd i system dau gam, bydd ei drosglwyddiad ysgafn yn newid, felly gellir astudio ei gydnawsedd trwy astudio tryloywder y cyfansawdd.
Dim ond fel dull ategol y gellir defnyddio'r dull hwn, oherwydd pan fydd mynegeion plygiannol y ddau bolymer yr un peth, mae'r cyfansoddyn a gafwyd trwy gyfansawdd y ddau bolymer anghydnaws hefyd yn dryloyw.
(4) Dull rheolegol. Yn y dull hwn, defnyddir newid sydyn paramedrau viscoelastig y cyfansoddyn fel arwydd gwahanu cyfnod, er enghraifft, defnyddir newid sydyn y gromlin tymheredd gludedd i farcio'r gwahaniad cyfnod, a newid sydyn yr ymddangosiadol Defnyddir cromlin tymheredd straen cneifio fel arwydd gwahanu cyfnod. Mae gan y system gyfansawdd heb wahanu cyfnod ar ôl cyfansawdd gydnawsedd da, ac mae'r rhai â gwahanu cyfnod yn system anghydnaws neu'n rhannol gydnaws [258].
(5) Dull cromlin Han. Mae cromlin Han yn lg������) lg G”, os nad oes gan gromlin Han y system gyfansawdd unrhyw ddibyniaeth tymheredd, a bod cromlin Han ar wahanol dymheredd yn ffurfio prif gromlin, mae'r system gyfansawdd yn gydnaws; os yw'r system gyfansawdd yn gydnaws Mae cromlin Han yn dibynnu ar dymheredd. Os yw cromlin Han wedi'i wahanu oddi wrth ei gilydd ar dymheredd gwahanol ac na allant ffurfio prif gromlin, mae'r system gyfansawdd yn anghydnaws neu'n rhannol gydnaws. Felly, gellir barnu cydnawsedd y system gyfansawdd yn ôl gwahanu cromlin Han.
(6) Dull gludedd ateb. Mae'r dull hwn yn defnyddio newid gludedd datrysiad i nodweddu cydnawsedd y system gyfansawdd. O dan grynodiadau hydoddiant gwahanol, mae gludedd y cyfansoddyn yn cael ei blotio yn erbyn y cyfansoddiad. Os yw'n berthynas llinol, mae'n golygu bod y system gyfansawdd yn gwbl gydnaws; os yw'n berthynas aflinol, mae'n golygu bod y system gyfansawdd yn rhannol gydnaws; os yw'n gromlin siâp S, yna mae'n dangos bod y system gyfansawdd yn gwbl anghydnaws [10].
(7) Sbectrosgopeg isgoch. Ar ôl i'r ddau bolymer gael eu gwaethygu, os yw'r cydnawsedd yn dda, bydd rhyngweithiadau fel bondiau hydrogen, a bydd safleoedd bandiau'r grwpiau nodweddiadol ar sbectrwm isgoch pob grŵp ar y gadwyn bolymer yn symud. Gall gwrthbwyso bandiau grŵp nodweddiadol y cymhleth a phob cydran farnu cydnawsedd y system gymhleth.
Yn ogystal, gall dadansoddwyr thermogravimetrig hefyd astudio cydweddoldeb y cyfadeiladau, diffreithiant pelydr-X, gwasgariad pelydr-X ongl bach, gwasgariad golau, gwasgariad electronau niwtron, cyseiniant magnetig niwclear a thechnegau ultrasonic [10].
1.3.4 Cynnydd ymchwil o gyfansoddion startsh hydroxypropyl methylcellulose/hydroxypropyl
1.3.4.1 Cyfansawdd hydroxypropyl methylcellulose a sylweddau eraill
Defnyddir cyfansoddion HPMC a sylweddau eraill yn bennaf mewn systemau rhyddhau a reolir gan gyffuriau a deunyddiau pecynnu ffilm bwytadwy neu ddiraddiadwy. Wrth gymhwyso rhyddhau a reolir gan gyffuriau, mae'r polymerau sy'n aml yn cael eu gwaethygu â HPMC yn cynnwys polymerau synthetig fel alcohol polyvinyl (PVA), copolymer asid asid-glycolig lactig (PLGA) a polycaprolactone (PCL), yn ogystal â phroteinau, polymerau naturiol fel polymerau naturiol fel polymerau naturiol fel polymer polysacaridau. Abdel-Zaher et al. astudiodd y cyfansoddiad strwythurol, sefydlogrwydd thermol a'u perthynas â pherfformiad cyfansoddion HPMC/PVA, a dangosodd y canlyniadau fod rhywfaint o hygrededd ym mhresenoldeb y ddau bolymer [259]. Zabihi et al. defnyddio cymhleth HPMC/PLGA i baratoi microcapsules ar gyfer rhyddhau inswlin rheoledig a pharhaus, a all ryddhau'n barhaus yn y stumog a'r coluddyn [260]. Javed et al. compounded hydrophilic HPMC and hydrophobic PCL and used HPMC/PCL complexes as microcapsule materials for drug controlled and sustained release, which could be released in different parts of the human body by adjusting the compounding ratio [261]. Ding et al. studied the rheological properties such as viscosity, dynamic viscoelasticity, creep recovery, and thixotropy of HPMC/collagen complexes used in the field of controlled drug release, providing theoretical guidance for industrial applications [262]. Arthanari, Cai a Rai et al. [263-265] The complexes of HPMC and polysaccharides such as chitosan, xanthan gum, and sodium alginate were applied in the process of vaccine and drug sustained release, and the results showed a controllable drug release effect [263-265].
Wrth ddatblygu deunyddiau pecynnu ffilm bwytadwy neu ddiraddiadwy, mae'r polymerau sy'n aml yn cael eu gwaethygu â HPMC yn bolymerau naturiol yn bennaf fel lipidau, proteinau a pholysacaridau. Karaca, Fagundes a Contreras-Oliva et al. Pilenni cyfansawdd bwytadwy parod gyda chyfadeiladau HPMC/lipid, a'u defnyddio wrth gadw eirin, tomatos ceirios a sitrws, yn y drefn honno. Dangosodd y canlyniadau fod pilenni cymhleth HPMC/lipid yn dda effaith gwrthfacterol cadw ffres [266-268]. Shetty, Rubilar, a Ding et al. astudiodd yr eiddo mecanyddol, sefydlogrwydd thermol, microstrwythur, a rhyngweithio rhwng cydrannau ffilmiau cyfansawdd bwytadwy a baratowyd o HPMC, protein sidan, protein maidd yn ynysig, a cholagen, yn y drefn honno [269-271]. Esteghlal et al. llunio HPMC gyda gelatin i baratoi ffilmiau bwytadwy i'w defnyddio mewn deunyddiau pecynnu bio-seiliedig [111]. Priya, Kondaveeti, Sakata ac Ortega-Toro et al. Paratowyd HPMC/Chitosan HPMC/xyloglucan, HPMC/Cellwlos Ethyl a Ffilmiau Cyfansawdd Edible HPMC/startsh, yn y drefn honno, ac astudiodd eu sefydlogrwydd thermol, priodweddau priodweddau mecanyddol, microstrwythur a phriodweddau gwrthfacterol [139, 272-274]. Gellir defnyddio'r cyfansoddyn HPMC/PLA hefyd fel deunydd pecynnu ar gyfer nwyddau bwyd, fel arfer trwy allwthio [275].
Wrth ddatblygu deunyddiau pecynnu ffilm bwytadwy neu ddiraddiadwy, mae'r polymerau sy'n aml yn cael eu gwaethygu â HPMC yn bolymerau naturiol yn bennaf fel lipidau, proteinau a pholysacaridau. Karaca, Fagundes a Contreras-Oliva et al. Pilenni cyfansawdd bwytadwy parod gyda chyfadeiladau HPMC/lipid, a'u defnyddio wrth gadw eirin, tomatos ceirios a sitrws, yn y drefn honno. Dangosodd y canlyniadau fod pilenni cymhleth HPMC/lipid yn dda effaith gwrthfacterol cadw ffres [266-268]. Shetty, Rubilar, a Ding et al. astudiodd yr eiddo mecanyddol, sefydlogrwydd thermol, microstrwythur, a rhyngweithio rhwng cydrannau ffilmiau cyfansawdd bwytadwy a baratowyd o HPMC, protein sidan, protein maidd yn ynysig, a cholagen, yn y drefn honno [269-271]. Esteghlal et al. llunio HPMC gyda gelatin i baratoi ffilmiau bwytadwy i'w defnyddio mewn deunyddiau pecynnu bio-seiliedig [111]. Priya, Kondaveeti, Sakata ac Ortega-Toro et al. Paratowyd HPMC/Chitosan HPMC/xyloglucan, HPMC/Cellwlos Ethyl a Ffilmiau Cyfansawdd Edible HPMC/startsh, yn y drefn honno, ac astudiodd eu sefydlogrwydd thermol, priodweddau priodweddau mecanyddol, microstrwythur a phriodweddau gwrthfacterol [139, 272-274]. Gellir defnyddio'r cyfansoddyn HPMC/PLA hefyd fel deunydd pecynnu ar gyfer nwyddau bwyd, fel arfer trwy allwthio [275].
1.3.4.2 Cyfuno startsh a sylweddau eraill
I ddechrau, canolbwyntiodd yr ymchwil ar gyfansawdd startsh a sylweddau eraill ar amrywiol sylweddau polyester aliffatig hydroffobig, gan gynnwys asid polylactig (PLA), polycaprolactone (PCL), asid succinig polybutene (PBSA), ac ati. 276]. Muller et al. astudiodd strwythur a phriodweddau cyfansoddion startsh/PLA a'r rhyngweithio rhwng y ddau, a dangosodd y canlyniadau fod y rhyngweithio rhwng y ddau yn wan ac roedd priodweddau mecanyddol y cyfansoddion yn wael [277]. Correa, Komur a Diaz-Gomez et al. astudiodd briodweddau mecanyddol, priodweddau rheolegol, priodweddau gel a chydnawsedd dwy gydran cyfadeiladau startsh/PCL, a gymhwyswyd i ddatblygu deunyddiau bioddiraddadwy, deunyddiau biofeddygol a deunyddiau sgaffaldiau peirianneg meinwe [278-280]. Ohkika et al. canfu fod y cyfuniad o Cornstarch a PBSA yn addawol iawn. Pan fydd cynnwys y starts yn 5-30%, gall cynyddu cynnwys gronynnau startsh gynyddu'r modwlws a lleihau'r straen tynnol a'r elongation ar yr egwyl [281,282]. Mae polyester aliphatig hydroffobig yn anghydnaws yn thermodynameg â starts hydroffilig, ac fel rheol ychwanegir cyfansoddwyr ac ychwanegion amrywiol i wella'r rhyngwyneb cyfnod rhwng startsh a polyester. Szadkowska, Ferri, a Li et al. astudio effeithiau plastigyddion sy'n seiliedig ar silanol, olew had llin anhydride maleig, a deilliadau olew llysiau swyddogaethol ar strwythur a phriodweddau cyfadeiladau startsh/PLA, yn y drefn honno [283-285]. Ortega-Toro, Yu et al. defnyddio asid citrig a diisocyanate diphenylmethane i gyd -fynd â chyfansoddyn startsh/PCL a chyfansoddyn startsh/PBSA, yn y drefn honno, i wella priodweddau a sefydlogrwydd materol [286, 287].
Yn ystod y blynyddoedd diwethaf, mae mwy a mwy o ymchwiliadau wedi'u gwneud ar gyfansawdd startsh gyda pholymerau naturiol fel proteinau, polysacaridau a lipidau. Astudiodd Tekleehaimanot, Sahin-Nadeen a Zhang et al briodweddau ffisiocemegol startsh/zein, protein startsh/maidd a chyfadeiladau startsh/gelatin, yn y drefn honno, a chyflawnodd y canlyniadau ganlyniadau da, y gellir eu cymhwyso i fiomaterialau bwyd a chapsiwl [52, 288, 289]. Lozanno-Navarro, Talon a Ren et al. astudiodd y trawsyriant golau, priodweddau mecanyddol, priodweddau gwrthfacterol a chrynodiad chitosan ffilmiau cyfansawdd startsh/chitosan, yn y drefn honno, a darnau naturiol ychwanegol, polyphenolau te ac asiantau gwrthfacterol naturiol eraill i wella effaith wrthfacterol y ffilm gyfansawdd. Mae canlyniadau'r ymchwil yn dangos bod gan y ffilm gyfansawdd startsh/chitosan botensial mawr i becynnu bwyd a meddygaeth yn weithredol [290-292]. Kaushik, Ghanbarzadeh, Arvanitoyannis, a Zhang et al. astudio priodweddau nanocrystalau startsh/cellwlos, startsh/carboxymethylcellulose, startsh/methylcellulose, a starts/hydroxypropylmethylcellulose films cyfansawdd, yn y drefn honno, a'r prif gymwysiadau mewn deunyddiau pecynnu bwytadwy/bioddiraddadwy [293-295]. Mae Dafe, Jumaidin a Lascombes et al. astudio cyfansoddion startsh/gwm bwyd fel startsh/pectin, startsh/agar a startsh/carrageenan, a ddefnyddir yn bennaf ym maes bwyd a phecynnu bwyd [296-298]. Astudiwyd priodweddau ffisegolcemegol startsh tapioca / olew corn, cyfadeiladau startsh / lipid gan Perez, De et al., yn bennaf i arwain y broses o gynhyrchu bwydydd allwthiol [299, 300].
1.3.4.3 Cyfansawdd hydroxypropyl methylcellulose a startsh
Ar hyn o bryd, nid oes llawer o astudiaethau ar system gyfansawdd HPMC a starts gartref a thramor, ac mae'r mwyafrif ohonynt yn ychwanegu ychydig bach o HPMC i'r matrics startsh i wella ffenomen heneiddio startsh. Jimenez et al. defnyddio HPMC i leihau heneiddio startsh brodorol i wella athreiddedd pilenni startsh. Dangosodd y canlyniadau fod ychwanegu HPMC yn lleihau heneiddio startsh ac yn cynyddu hyblygrwydd y bilen gyfansawdd. Cynyddwyd athreiddedd ocsigen y bilen gyfansawdd yn sylweddol, ond ni wnaeth y perfformiad gwrth -ddŵr. Faint sydd wedi newid [301]. Villacres, Basch et al. START HPMC a Tapioca cyfansawdd i baratoi deunyddiau pecynnu ffilm cyfansawdd HPMC/startsh, ac astudiodd effaith plastigoli glyserin ar y ffilm gyfansawdd ac effeithiau sorbate potasiwm a nisin ar briodweddau gwrthfacterol y ffilm gyfansawdd. Mae'r canlyniadau mae'n dangos, gyda'r cynnydd yng nghynnwys HPMC, bod modwlws elastig a chryfder tynnol y ffilm gyfansawdd yn cynyddu, mae'r elongation ar yr egwyl yn cael ei leihau, ac nid yw athreiddedd anwedd dŵr yn cael fawr o effaith; Gall Potasiwm Sorbate a Nisin ill dau wella'r ffilm gyfansawdd. Mae effaith gwrthfacterol dau asiant gwrthfacterol yn well pan gaiff ei ddefnyddio gyda'i gilydd [112, 302]. Ortega-Toro et al. astudiodd briodweddau pilenni cyfansawdd HPMC/startsh poeth, ac astudio effaith asid citrig ar briodweddau pilenni cyfansawdd. Dangosodd y canlyniadau fod HPMC wedi'i wasgaru yng nghyfnod parhaus y startsh, a chafodd asid citrig a HPMC effaith ar heneiddio startsh. i ryw raddau o ataliad [139]. Ayorinde et al. Defnyddiodd ffilm gyfansawdd HPMC/startsh ar gyfer cotio amlodipine trwy'r geg, a dangosodd y canlyniadau fod amser dadelfennu a chyfradd rhyddhau'r ffilm gyfansawdd yn dda iawn [303].
Zhao Ming et al. Astudiodd effaith startsh ar gyfradd cadw dŵr ffilmiau HPMC, a dangosodd y canlyniadau fod startsh a HPMC yn cael effaith synergaidd benodol, a arweiniodd at gynnydd cyffredinol yn y gyfradd cadw dŵr [304]. Roedd Zhang et al. astudiodd briodweddau ffilm y cyfansoddyn HPMC/HPS a phriodweddau rheolegol yr hydoddiant. Mae'r canlyniadau'n dangos bod gan system gyfansawdd HPMC/HPS gydnawsedd penodol, mae perfformiad y bilen gyfansawdd yn dda, ac mae priodweddau rheolegol HPS i HPMC yn cael effaith gydbwyso dda [305, 306]. Ychydig o astudiaethau sydd ar y system gyfansawdd HPMC/starts -Phase Gel Cyfansawdd. Mae astudiaethau mecanistig yn dal i fod mewn cyflwr gwag.
1.4 Rheoleg cymhlygion polymer
Yn y broses o brosesu deunyddiau polymer, bydd llif ac anffurfiad yn digwydd yn anochel, a rheoleg yw'r wyddoniaeth sy'n astudio deddfau llif ac dadffurfiad deunyddiau [307]. Mae llif yn eiddo i ddeunyddiau hylif, tra bod anffurfiad yn eiddo i ddeunyddiau solet (crisialog). Mae cymhariaeth gyffredinol o lif hylif ac anffurfiad solet fel a ganlyn:
Mewn cymwysiadau diwydiannol ymarferol o ddeunyddiau polymer, mae eu gludedd a'u viscoelastigedd yn pennu eu perfformiad prosesu. In the process of processing and molding, with the change of shear rate, the viscosity of polymer materials may have a large magnitude of several orders of magnitude. Newid [308]. Rheological properties such as viscosity and shear thinning directly affect the control of pumping, perfusion, dispersion and spraying during the processing of polymer materials, and are the most important properties of polymer materials.
1.4.1 Viscoelastigedd polymerau
O dan y grym allanol, gall yr hylif polymer nid yn unig lifo, ond hefyd dangos dadffurfiad, gan ddangos math o berfformiad “viscoelastigrwydd”, a’i hanfod yw cydfodoli “dau gam dau hylif solet” [309]. Fodd bynnag, nid viscoelastigedd llinol yw'r viscoelastigedd hwn mewn anffurfiannau bach, ond viscoelastigedd aflinol lle mae'r deunydd yn arddangos anffurfiannau mawr a straen hirfaith [310].
Gelwir yr hydoddiant dyfrllyd polysacarid naturiol hefyd yn hydrosol. Yn yr hydoddiant gwanedig, mae'r macromoleciwlau polysacarid ar ffurf coiliau wedi'u gwahanu oddi wrth ei gilydd. Pan fydd y crynodiad yn cynyddu i werth penodol, mae'r coiliau macromoleciwlaidd yn cyd-dreiddio ac yn gorgyffwrdd â'i gilydd. Gelwir y gwerth y crynodiad critigol [311]. Islaw'r crynodiad critigol, mae gludedd yr ateb yn gymharol isel, ac nid yw'r gyfradd cneifio yn effeithio arno, gan ddangos ymddygiad hylif Newtonian; pan gyrhaeddir y crynodiad critigol, mae'r macromoleciwlau sy'n symud yn wreiddiol ar wahân yn dechrau ymgysylltu â'i gilydd, ac mae gludedd yr hydoddiant yn cynyddu'n sylweddol. increase [312]; tra pan fydd y crynodiad yn fwy na'r crynodiad critigol, gwelir teneuo cneifio ac mae'r hydoddiant yn arddangos ymddygiad hylif nad yw'n Newtonaidd [245].
Gall rhai hydrosolau ffurfio geliau o dan rai amodau, ac mae eu priodweddau viscoelastig fel arfer yn cael eu nodweddu gan fodwlws storio G ', modwlws colled G ”a'u dibyniaeth amledd. Mae'r modwlws storio yn cyfateb i hydwythedd y system, tra bod y modwlws colled yn cyfateb i gludedd y system [311]. Mewn toddiannau gwanedig, nid oes unrhyw gysylltiad rhwng moleciwlau, felly dros ystod eang o amleddau, mae G ′ yn llawer llai na G ″, ac yn dangos dibyniaeth amledd gref. Gan fod G ′ a G ″ yn gymesur â'r amledd ω a'i gwadratig, yn y drefn honno, pan fydd yr amledd yn uwch, g ′> g ″. Pan fydd y crynodiad yn uwch na'r crynodiad critigol, mae gan G ′ a G ″ ddibyniaeth amledd o hyd. Pan fydd yr amledd yn is, G ′ <g ″, a bod yr amledd yn cynyddu’n raddol, bydd y ddau yn croesi, ac yn gwrthdroi i G ′> yn y rhanbarth amledd uchel G ”.
Gelwir y pwynt critigol lle mae hydrosol polysacarid naturiol yn trawsnewid yn gel yn bwynt gel. Mae yna lawer o ddiffiniadau o Gel Point, a'r rhai a ddefnyddir amlaf yw'r diffiniad o viscoelastigedd deinamig mewn rheoleg. Pan fo modwlws storio G′ y system yn hafal i'r modwlws colled G″, dyma'r pwynt gel, a G′> G″ Ffurfiant gel [312, 313].
Mae rhai moleciwlau polysacarid naturiol yn ffurfio cysylltiadau gwan, ac mae'n hawdd dinistrio eu strwythur gel, ac mae G 'ychydig yn fwy na G ”, gan ddangos dibyniaeth amledd is; Er y gall rhai moleciwlau polysacarid naturiol ffurfio rhanbarthau traws-gysylltu sefydlog, y mae'r strwythur gel yn gryfach, mae G ′ yn llawer mwy na G ″, ac nid oes ganddo ddibyniaeth amledd [311].
1.4.2 Ymddygiad rheolegol cymhlygion polymer
Ar gyfer system gyfansawdd polymer cwbl gydnaws, mae'r cyfansoddyn yn system homogenaidd, ac yn gyffredinol mae ei viscoelastigedd yn swm priodweddau un polymer, a gellir disgrifio ei viscoelastigedd trwy reolau empirig syml [314]. Mae ymarfer wedi profi nad yw'r system homogenaidd yn ffafriol i wella ei phriodweddau mecanyddol. I'r gwrthwyneb, mae gan rai systemau cymhleth sydd â strwythurau wedi'u gwahanu gan gam berfformiad rhagorol [315].
Bydd cydnawsedd system gyfansawdd rhannol gydnaws yn cael ei effeithio gan ffactorau megis cymhareb cyfansawdd system, cyfradd cneifio, tymheredd a strwythur cydran, sy'n dangos cydnawsedd neu wahaniad cyfnod, ac mae'r trosglwyddo o gydnawsedd i wahanu cyfnod yn anochel. gan arwain at newidiadau sylweddol yn viscoelastigedd y system [316, 317]. Yn ystod y blynyddoedd diwethaf, bu nifer o astudiaethau ar ymddygiad viscoelastig systemau cymhleth polymer sy'n rhannol gydnaws. Mae'r ymchwil yn dangos bod ymddygiad rheolegol y system gyfansawdd yn y parth cydnawsedd yn cyflwyno nodweddion y system homogenaidd. Yn y parth gwahanu cyfnod, mae'r ymddygiad rheolegol yn hollol wahanol i'r parth homogenaidd ac yn hynod gymhleth.
Mae deall priodweddau rheolegol y system gyfansawdd o dan wahanol grynodiadau, cymarebau cyfansawdd, cyfraddau cneifio, tymereddau, ac ati o arwyddocâd mawr ar gyfer dewis technoleg prosesu yn gywir, dyluniad rhesymegol fformwlâu, rheolaeth lem ar ansawdd cynnyrch, a lleihau cynhyrchiant yn briodol y cynhyrchiad yn briodol o gynhyrchu cynhyrchu yn briodol Defnydd Ynni. [309]. Er enghraifft, ar gyfer deunyddiau sy'n sensitif i dymheredd, gellir newid gludedd y deunydd trwy addasu'r tymheredd. A gwella'r perfformiad prosesu; Deall parth teneuo cneifio'r deunydd, dewiswch y gyfradd gneifio briodol i reoli perfformiad prosesu'r deunydd, a gwella effeithlonrwydd cynhyrchu.
1.4.3 Ffactorau sy'n effeithio ar briodweddau rheolegol y cyfansoddyn
Mae priodweddau ffisegol a chemegol a strwythur mewnol y system gyfansawdd yn adlewyrchiad cynhwysfawr o gyfraniadau cyfunol priodweddau pob cydran a'r rhyngweithio rhwng y cydrannau. Felly, mae gan briodweddau ffisegol a chemegol pob cydran ei hun rôl bendant yn y system gyfansawdd. Mae lefel y cydweddoldeb rhwng gwahanol bolymerau yn amrywio'n fawr, mae rhai yn gydnaws iawn, ac mae rhai bron yn gwbl anghydnaws.
1.4.3.2 Cymhareb y system gyfansawdd
Bydd viscoelasticity a phriodweddau mecanyddol y system cyfansawdd polymer yn newid yn sylweddol gyda newid y gymhareb cyfansawdd. Mae hyn oherwydd bod y gymhareb gyfansawdd yn pennu cyfraniad pob cydran i'r system gyfansawdd, ac mae hefyd yn effeithio ar bob cydran. Rhyngweithio a dosbarthu cyfnod. Xie Yajie et al. astudiodd chitosan/hydroxypropyl seliwlos a chanfod bod gludedd y cyfansoddyn wedi cynyddu'n sylweddol gyda'r cynnydd mewn cynnwys cellwlos hydroxypropyl [318]. Zhang Yayuan et al. astudiodd gymhleth gwm Xanthan a starts corn a chanfod pan oedd cymhareb gwm Xanthan yn 10%, cynyddodd cyfernod cysondeb, straen cynnyrch a mynegai hylif y system gymhleth yn sylweddol. Yn amlwg [319].
1.4.3.3 Cyfradd cneifio
Mae'r rhan fwyaf o hylifau polymer yn hylifau ffug -glastig, nad ydynt yn cydymffurfio â Deddf Llif Newton. Y brif nodwedd yw bod y gludedd yn ddigyfnewid yn y bôn o dan gneifio isel, ac mae'r gludedd yn gostwng yn sydyn gyda'r cynnydd yn y gyfradd cneifio [308, 320]. Gellir rhannu cromlin llif hylif polymer yn fras yn dri rhanbarth: rhanbarth Newtonaidd cneifio isel, rhanbarth teneuo cneifio a rhanbarth sefydlogrwydd cneifio uchel. Pan fydd y gyfradd cneifio yn tueddu i sero, mae'r straen a'r straen yn dod yn llinol, ac mae ymddygiad llif yr hylif yn debyg i ymddygiad hylif Newtonaidd. Ar yr adeg hon, mae'r gludedd yn tueddu i werth penodol, a elwir yn gludedd sero-gneifio η0. Mae η0 yn adlewyrchu amser ymlacio uchaf y deunydd ac mae'n baramedr pwysig o ddeunyddiau polymer, sy'n gysylltiedig â phwysau moleciwlaidd cyfartalog y polymer ac egni actifadu llif gludiog. Yn y parth teneuo cneifio, mae'r gludedd yn gostwng yn raddol gyda'r cynnydd yn y gyfradd cneifio, ac mae'r ffenomen o “deneuo cneifio” yn digwydd. Mae'r parth hwn yn barth llif nodweddiadol wrth brosesu deunyddiau polymer. Yn y rhanbarth sefydlogrwydd cneifio uchel, wrth i'r gyfradd cneifio barhau i gynyddu, mae'r gludedd yn tueddu i gysonyn arall, y gludedd cneifio anfeidrol η∞, ond mae'r rhanbarth hwn fel arfer yn anodd ei gyrraedd.
1.4.3.4 Tymheredd
Mae'r tymheredd yn effeithio'n uniongyrchol ar ddwyster symudiad thermol ar hap moleciwlau, a all effeithio'n sylweddol ar ryngweithio rhyngfoleciwlaidd megis trylediad, cyfeiriadedd cadwyn foleciwlaidd, ac ymglymiad. Yn gyffredinol, yn ystod llif deunyddiau polymer, mae symudiad cadwyni moleciwlaidd yn cael ei wneud mewn segmentau; Wrth i'r tymheredd gynyddu, mae'r cyfaint rhydd yn cynyddu, ac mae gwrthiant llif y segmentau'n lleihau, felly mae'r gludedd yn lleihau. Fodd bynnag, ar gyfer rhai polymerau, wrth i'r tymheredd gynyddu, mae cysylltiad hydroffobig yn digwydd rhwng y cadwyni, felly mae'r gludedd yn cynyddu yn lle.
Mae gan wahanol bolymerau wahanol raddau o sensitifrwydd i dymheredd, ac mae gan yr un polymer uchel effeithiau gwahanol ar berfformiad ei fecanwaith mewn gwahanol ystodau tymheredd.
1.5.1 Arwyddocâd ymchwil
Er bod HPMC yn ddeunydd diogel a bwytadwy a ddefnyddir yn helaeth ym maes bwyd a meddygaeth, mae ganddo briodweddau ffurfio ffilm, gwasgaru, tewychu a sefydlogi da. Mae gan ffilm HPMC hefyd dryloywder da, eiddo rhwystr olew, ac eiddo mecanyddol. Fodd bynnag, mae ei bris uchel (tua 100,000 / tunnell) yn cyfyngu ar ei gymhwysiad eang, hyd yn oed mewn cymwysiadau fferyllol gwerth uwch fel capsiwlau. Yn ogystal, mae HPMC yn gel a achosir yn thermol, sy'n bodoli mewn cyflwr toddiant gyda gludedd isel ar dymheredd isel, a gall ffurfio gel tebyg i solid gludiog ar dymheredd uchel, felly mae'n rhaid i brosesau prosesu fel cotio, chwistrellu a throchi ei gario allan ar dymheredd uchel, gan arwain at ddefnydd ynni cynhyrchu uchel a chost cynhyrchu uchel. Mae eiddo fel gludedd is a chryfder gel HPMC ar dymheredd isel yn lleihau prosesadwyedd HPMC mewn llawer o gymwysiadau.
Mewn cyferbyniad, mae HPS yn ddeunydd bwytadwy rhad (tua 20,000/tunnell) sydd hefyd yn cael ei ddefnyddio'n helaeth ym maes bwyd a meddygaeth. Y rheswm pam mae HPMC mor ddrud yw bod y cellwlos deunydd crai a ddefnyddir i baratoi HPMC yn ddrytach na'r startsh deunydd crai a ddefnyddir i baratoi HPS. Yn ogystal, mae HPMC wedi'i impio â dau eilydd, hydroxypropyl a methocsi. O ganlyniad, mae'r broses baratoi yn gymhleth iawn, felly mae pris HPMC yn llawer uwch na phris HPS. Mae'r prosiect hwn yn gobeithio disodli rhai o'r HPMCs drud â HPs am bris isel, a gostwng pris y cynnyrch ar sail cynnal swyddogaethau tebyg.
Yn ogystal, mae HPS yn gel oer, sy'n bodoli mewn cyflwr gel viscoelastig ar dymheredd isel ac mae'n ffurfio toddiant sy'n llifo ar dymheredd uchel. Felly, gall ychwanegu HPS at HPMC leihau tymheredd gel HPMC a chynyddu ei gludedd ar dymheredd isel. a chryfder gel, gan wella ei brosesadwyedd ar dymheredd isel. Ar ben hynny, mae gan ffilm HPS Edible briodweddau rhwystr ocsigen da, felly gall ychwanegu HPS i mewn i HPMC wella priodweddau rhwystr ocsigen ffilm bwytadwy.
I grynhoi, y cyfuniad o HPMC a HPS: Yn gyntaf, mae ganddo arwyddocâd damcaniaethol pwysig. Mae HPMC yn gel poeth, ac mae HPS yn gel oer. Trwy gymhlethu’r ddau, yn ddamcaniaethol mae pwynt trosglwyddo rhwng geliau poeth ac oer. Gall sefydlu system gyfansawdd gel oer a phoeth HPMC/HPS a'i ymchwil mecanwaith ddarparu ffordd newydd ar gyfer ymchwilio i'r math hwn o system gyfansawdd gel gwrthdroi oer a poeth ， canllawiau damcaniaethol sefydledig. Yn ail, gall leihau costau cynhyrchu a gwella elw cynnyrch. Trwy'r cyfuniad o HPS a HPMC, gellir lleihau'r gost gynhyrchu o ran deunyddiau crai a defnydd ynni cynhyrchu, a gellir gwella elw'r cynnyrch yn fawr. Yn drydydd, gall wella'r perfformiad prosesu ac ehangu'r cais. Gall ychwanegu HPS gynyddu crynodiad a chryfder gel HPMC ar dymheredd isel, a gwella ei berfformiad prosesu ar dymheredd isel. Yn ogystal, gellir gwella perfformiad cynnyrch. Trwy ychwanegu HPS i baratoi'r ffilm gyfansawdd bwytadwy o HPMC/HPS, gellir gwella priodweddau rhwystr ocsigen y ffilm fwytadwy.
Gall cydnawsedd y system gyfansawdd polymer bennu morffoleg microsgopig a phriodweddau cynhwysfawr y cyfansawdd yn uniongyrchol, yn enwedig yr eiddo mecanyddol. Felly, mae'n bwysig iawn astudio cydnawsedd system gyfansawdd HPMC/HPS. Mae HPMC a HPS yn polysacaridau hydroffilig gyda'r un uned-glwcos strwythurol ac wedi'u haddasu gan yr un grŵp swyddogaethol hydroxypropyl, sy'n gwella cydnawsedd system gyfansawdd HPMC / HPS yn fawr. Fodd bynnag, mae HPMC yn gel oer ac mae HPS yn gel poeth, ac mae ymddygiad gel gwrthdro'r ddau yn arwain at ffenomen gwahanu cam system gyfansawdd HPMC / HPS. I grynhoi, mae morffoleg cam a thrawsnewid cyfnod system gyfansawdd gel oer-boeth HPMC / HPS yn eithaf cymhleth, felly bydd cydnawsedd a gwahaniad cyfnod y system hon yn ddiddorol iawn.
Mae strwythur morffolegol ac ymddygiad rheolegol systemau cymhleth polymer yn rhyngberthynol. Ar y naill law, bydd yr ymddygiad rheolegol wrth brosesu yn cael effaith fawr ar strwythur morffolegol y system; Ar y llaw arall, gall ymddygiad rheolegol y system adlewyrchu'r newidiadau yn strwythur morffolegol y system yn gywir. Felly, mae'n arwyddocâd mawr astudio priodweddau rheolegol system gyfansawdd HPMC/HPS ar gyfer arwain cynhyrchu, prosesu a rheoli ansawdd.
Mae priodweddau macrosgopig megis strwythur morffolegol, cydnawsedd a rheoleg system gyfansawdd gel oer a phoeth HPMC/HPS yn ddeinamig, ac yn cael eu heffeithio gan gyfres o ffactorau megis crynodiad hydoddiant, cymhareb cyfansawdd, cyfradd cneifio a thymheredd. Gellir rheoleiddio'r berthynas rhwng y strwythur morffolegol microsgopig a phriodweddau macrosgopig y system gyfansawdd trwy reoli strwythur morffolegol a chydnawsedd y system gyfansawdd.
1.5.2 Pwrpas Ymchwil
Adeiladwyd system gyfansawdd gel gwrthdroi oer a poeth HPMC/HPS, astudiwyd ei briodweddau rheolegol, ac archwiliwyd effeithiau strwythur ffisegol a chemegol y cydrannau, y gymhareb gyfansawdd a'r amodau prosesu ar briodweddau rheolegol y system. Paratowyd y ffilm gyfansawdd bwytadwy o HPMC/HPS, ac astudiwyd yr eiddo macrosgopig fel priodweddau mecanyddol, athreiddedd aer a phriodweddau optegol y ffilm, ac archwiliwyd y ffactorau a'r deddfau dylanwadol. Astudiwch yn systematig y trawsnewidiad cyfnod, cydnawsedd a gwahanu cyfnod system cymhleth gel gwrthdroi oer a poeth HPMC/HPS, archwilio ei ffactorau a'i fecanweithiau sy'n dylanwadu, a sefydlu'r berthynas rhwng strwythur morffolegol microsgopig a phriodweddau macrosgopig. Defnyddir strwythur morffolegol a chydnawsedd y system gyfansawdd i reoli priodweddau deunyddiau cyfansawdd.
1.5.3 Cynnwys yr ymchwil
Er mwyn cyflawni'r pwrpas ymchwil disgwyliedig, bydd y papur hwn yn gwneud yr ymchwil a ganlyn:
(1) Llunio system gyfansawdd gel gwrthdroi oer a poeth HPMC/HPS, a defnyddio rheomedr i astudio priodweddau rheolegol yr hydoddiant cyfansawdd, yn enwedig effeithiau crynodiad, cymhareb cyfansawdd a chyfradd cneifio ar y mynegai gludedd a llif a llif y system gyfansawdd. The influence and law of rheological properties such as thixotropy and thixotropy were investigated, and the formation mechanism of cold and hot composite gel was preliminarily explored.
(2) Paratowyd ffilm gyfansawdd bwytadwy HPMC / HPS, a defnyddiwyd microsgop electron sganio i astudio dylanwad priodweddau cynhenid pob cydran a'r gymhareb gyfansoddiad ar forffoleg microsgopig y ffilm gyfansawdd; defnyddiwyd y profwr eiddo mecanyddol i astudio priodweddau cynhenid pob cydran, cyfansoddiad y ffilm gyfansawdd Dylanwad y gymhareb a lleithder cymharol amgylcheddol ar briodweddau mecanyddol y ffilm gyfansawdd; defnyddio profwr cyfradd trawsyrru ocsigen a sbectrophotometer UV-Vis i astudio effeithiau priodweddau cynhenid y cydrannau a'r gymhareb gyfansawdd ar briodweddau trawsyrru ocsigen a golau'r ffilm gyfansawdd Cydnawsedd a gwahaniad cyfnod yr oerfel HPMC/HPS- astudiwyd system gyfansawdd gel gwrthdro poeth trwy sganio microsgopeg electron, dadansoddiad thermogravimetrig a dadansoddiad thermomecanyddol deinamig.
(3) Sefydlwyd y berthynas rhwng morffoleg microsgopig a phriodweddau mecanyddol system gyfansawdd gel gwrthdro oer-poeth HPMC/HPS. Paratowyd y ffilm gyfansawdd bwytadwy o HPMC / HPS, ac astudiwyd dylanwad y crynodiad cyfansawdd a'r gymhareb gyfansawdd ar ddosbarthiad cyfnod a thrawsnewid cyfnod y sampl gan ficrosgop optegol a dull lliwio ïodin; Sefydlwyd rheol dylanwad crynodiad cyfansawdd a chymhareb cyfansawdd ar briodweddau mecanyddol a phriodweddau trawsyrru golau y samplau. Ymchwiliwyd i'r berthynas rhwng microstrwythur a phriodweddau mecanyddol system gyfansawdd gel gwrthdro oer-poeth HPMC/HPS.
(4) Effects of HPS substitution degree on rheological properties and gel properties of HPMC/HPS cold-hot reversed-phase gel composite system. Astudiwyd effeithiau gradd amnewid HPS, cyfradd cneifio a thymheredd ar gludedd a phriodweddau rheolegol eraill y system gyfansawdd, yn ogystal â'r pwynt trawsnewid gel, dibyniaeth amlder modwlws ac eiddo gel eraill a'u deddfau trwy ddefnyddio rheomedr. Astudiwyd dosbarthiad cyfnod sy'n dibynnu ar dymheredd a thrawsnewid cyfnod y samplau gan staenio ïodin, a disgrifiwyd mecanwaith gelation system gymhleth gel cyfnod gwrth-boeth oer-poeth HPMC/HPS.
(5) Effeithiau addasiad strwythur cemegol HPS ar briodweddau macrosgopig a chydnawsedd system gyfansawdd gel gwrthdroi oer-oer HPMC/HPS. Paratowyd y ffilm gyfansawdd bwytadwy o HPMC/HPS, ac astudiwyd effaith gradd amnewid HPS hydroxypropyl ar strwythur grisial a strwythur micro-barth y ffilm gyfansawdd gan dechnoleg gwasgaru pelydr-X ongl fach synchrotron. Astudiwyd cyfraith dylanwad gradd amnewid hydroxypropyl HPS ar briodweddau mecanyddol bilen cyfansawdd gan brofwr eiddo mecanyddol; astudiwyd cyfraith dylanwad gradd amnewid HPS ar athreiddedd ocsigen pilen gyfansawdd gan brofwr athreiddedd ocsigen; yr HPS hydroxypropyl Dylanwad gradd amnewid grŵp ar sefydlogrwydd thermol ffilmiau cyfansawdd HPMC/HPS.
Gellir paratoi ffilmiau bwytadwy naturiol sy'n seiliedig ar bolymer trwy ddull gwlyb cymharol syml [321]. Yn gyntaf, mae'r polymer yn cael ei doddi neu ei wasgaru yn y cyfnod hylif i baratoi ataliad hylif sy'n ffurfio ffilm neu ataliad sy'n ffurfio ffilm, ac yna ei grynhoi trwy gael gwared ar y toddydd. Yma, mae'r llawdriniaeth fel arfer yn cael ei pherfformio trwy sychu ar dymheredd ychydig yn uwch. Defnyddir y broses hon yn nodweddiadol i gynhyrchu ffilmiau bwytadwy sydd wedi'u pecynnu ymlaen llaw, neu i orchuddio'r cynnyrch yn uniongyrchol gyda datrysiad sy'n ffurfio ffilm trwy drochi, brwsio neu chwistrellu. Mae dyluniad prosesu ffilm bwytadwy yn gofyn am gaffael data rheolegol cywir yr hylif sy'n ffurfio ffilm, sydd o arwyddocâd mawr ar gyfer rheoli ansawdd cynnyrch ffilmiau a haenau pecynnu bwytadwy [322].
Mae HPMC yn gludydd thermol, sy'n ffurfio gel ar dymheredd uchel ac sydd mewn cyflwr toddiant ar dymheredd isel. Mae'r eiddo gel thermol hwn yn gwneud ei gludedd ar dymheredd isel yn isel iawn, nad yw'n ffafriol i'r prosesau cynhyrchu penodol megis trochi, brwsio a dipio. gweithrediad, gan arwain at brosesadwyedd gwael ar dymheredd isel. Mewn cyferbyniad, mae HPS yn gel oer, cyflwr gel gludiog ar dymheredd isel, a thymheredd uchel. Cyflwr datrysiad gludedd isel. Felly, trwy gyfuniad o'r ddau, gellir cydbwyso priodweddau rheolegol HPMC fel gludedd ar dymheredd isel i raddau.
Mae'r bennod hon yn canolbwyntio ar effeithiau crynodiad hydoddiant, cymhareb cyfansawdd a thymheredd ar briodweddau rheolegol megis gludedd sero-cneifio, mynegai llif a thixotropi system cyfansawdd gel gwrthdro oer-poeth HPMC/HPS. Defnyddir y rheol ychwanegu i drafod cydnawsedd y system gyfansawdd yn rhagarweiniol.
2.2 Dull arbrofol
Yn gyntaf pwyswch powdr sych HPMC a HPS, a'i gymysgu yn ôl crynodiad 15% (w/w) a chymarebau gwahanol o 10: 0, 7: 3, 5: 5, 3: 7, 0:10; yna ychwanegwch 70 ° C Mewn dŵr C, ei droi'n gyflym am 30 munud ar 120 rpm/munud i wasgaru HPMC yn llawn; yna cynheswch yr hydoddiant i uwch na 95 ° C, ei droi'n gyflym am 1 h ar yr un cyflymder i gelatineiddio HPS yn llwyr; Cwblheir gelatinization ar ôl hynny, gostyngwyd tymheredd yr hydoddiant yn gyflym i 70 ° C, a thoddwyd yr HPMC yn llawn trwy ei droi ar gyflymder araf o 80 rpm/min am 40 munud. (Pob un w/w yn yr erthygl hon yw: màs sail sych y sampl/cyfanswm màs datrysiad).
2.2.2 Priodweddau rheolegol system gyfansawdd HPMC/HPS
Mae'r rheomedr cylchdro wedi'i gyfarparu â phâr o glampiau cyfochrog i fyny ac i lawr, a gellir gwireddu llif cneifio syml trwy'r cynnig cymharol rhwng y clampiau. Gellir profi'r rheomedr yn y modd cam, modd llif a modd osciliad: yn y modd cam, gall y rheomedr gymhwyso straen dros dro i'r sampl, a ddefnyddir yn bennaf i brofi ymateb nodweddiadol dros dro ac amser sefydlog sefydlog y sampl. Gwerthuso ac ymateb viscoelastig fel ymlacio straen, ymgripiad ac adferiad; Yn y modd llif, gall y rheomedr gymhwyso straen llinol i'r sampl, a ddefnyddir yn bennaf i brofi dibyniaeth gludedd y sampl ar gyfradd cneifio a dibyniaeth gludedd ar dymheredd a thixotropi; Yn y modd osciliad, gall y rheomedr gynhyrchu straen oscillaidd bob yn ail sinwsoidaidd, a ddefnyddir yn bennaf i bennu'r rhanbarth viscoelastig llinol, gwerthuso sefydlogrwydd thermol a thymheredd gelation y sampl.
2.2.2.2 Dull prawf modd llif
Defnyddiwyd gosodiad plât cyfochrog â diamedr o 40 mm, a gosodwyd bylchiad y plât i 0.5 mm.
1. Mae gludedd yn newid gydag amser. Tymheredd y prawf oedd 25 ° C, y gyfradd cneifio oedd 800 S-1, a'r amser prawf oedd 2500 s.
2. Mae gludedd yn amrywio gyda chyfradd cneifio. Tymheredd prawf 25 ° C, cyfradd cneifio ymlaen llaw 800 s-1, amser cyn cneifio 1000 s; shear rate 10²-10³s.
Mae'r straen cneifio (τ ) a'r gyfradd cneifio (γ) yn dilyn cyfraith pŵer Ostwald-de Waele:
̇Τ = K.γ n (2-1)
γ yw'r gyfradd cneifio, s-1;
n yw'r mynegai hylifedd;
K yw'r cyfernod gludedd, pa · sn.
Y berthynas rhwng y gludedd (ŋ) o'r hydoddiant polymer a gellir gosod y gyfradd cneifio (γ) gan y modwlws carren:
Yn eu plith,gludedd cneifio, pa s;
ŋ∞yw'r anfeidrol gludedd cneifio, Pa s;
λis yr amser ymlacio, s;
n yw'r mynegai teneuo cneifio；
3. Dull prawf thixotropi tri cham. Tymheredd y prawf yw 25 ° C, a. Y cam llonydd, y gyfradd cneifio yw 1 S-1, a'r amser prawf yw 50 s; b. Y cam cneifio, y gyfradd cneifio yw 1000 S-1, a'r amser prawf yw 20 s; c. Y broses adfer strwythur, y gyfradd cneifio yw 1 S-1, a'r amser prawf yw 250 s.
Yn y broses o adfer strwythur, mae gradd adfer y strwythur ar ôl amser adfer gwahanol yn cael ei fynegi gan gyfradd adennill gludedd:
Yn eu plith,ŋt yw'r gludedd ar yr amser adfer strwythurol ts, Pa s;
hŋyw'r gludedd ar ddiwedd y cam cyntaf, Pa s.
2.3 Canlyniadau a Thrafodaeth
2.3.1 Effaith amser cneifio ar briodweddau rheolegol y system gyfansawdd
Ar gyfradd cneifio gyson, gall y gludedd ymddangosiadol ddangos tueddiadau gwahanol gydag amser cneifio cynyddol. Mae Ffigur 2-1 yn dangos cromlin nodweddiadol o gludedd yn erbyn amser mewn system gyfansawdd HPMC/HPS. Gellir gweld o'r ffigwr, gydag estyniad yr amser cneifio, bod y gludedd ymddangosiadol yn lleihau'n barhaus. Pan fydd yr amser cneifio yn cyrraedd tua 500 s, mae'r gludedd yn cyrraedd cyflwr sefydlog, sy'n dangos bod gan gludedd y system gyfansawdd o dan gneifio cyflym werth penodol. Mae dibyniaeth amser, hynny yw, thixotropi yn cael ei arddangos o fewn ystod amser benodol.
Felly, wrth astudio deddf amrywio gludedd y system gyfansawdd gyda'r gyfradd gneifio, cyn y prawf cneifio cyson go iawn, mae angen cyfnod penodol o gyn-glywed cyflym i ddileu dylanwad thixotropi ar y system gyfansawdd . Felly, ceir cyfraith amrywiad gludedd gyda chyfradd cneifio fel un ffactor. Yn yr arbrawf hwn, cyrhaeddodd gludedd yr holl samplau gyflwr cyson cyn 1000 s ar gyfradd cneifio uchel o 800 1/s gydag amser, nad yw'n cael ei blotio yma. Felly, yn y dyluniad arbrofol yn y dyfodol, mabwysiadwyd cyn-glywed am 1000 s ar gyfradd cneifio uchel o 800 1/s i ddileu effaith thixotropi yr holl samplau.
2.3.2 Effaith canolbwyntio ar briodweddau rheolegol y system gyfansawdd
Yn gyffredinol, mae gludedd toddiannau polymer yn cynyddu gyda'r cynnydd mewn crynodiad toddiant. Mae Ffigur 2-2 yn dangos effaith crynodiad ar ddibyniaeth cyfradd cneifio gludedd fformwleiddiadau HPMC/HPS. O'r ffigur, gallwn weld, ar yr un gyfradd cneifio, bod gludedd y system gyfansawdd yn cynyddu'n raddol gyda chynnydd yn y crynodiad toddiant. Gostyngodd gludedd toddiannau cyfansawdd HPMC/HPS gyda chrynodiadau gwahanol yn raddol gyda'r cynnydd yn y gyfradd cneifio, gan ddangos ffenomen teneuo cneifio amlwg, a nododd fod yr hydoddiannau cyfansawdd â chrynodiadau gwahanol yn perthyn i hylifau ffugenwol. Fodd bynnag, dangosodd dibyniaeth cyfradd cneifio gludedd duedd wahanol gyda newid crynodiad toddiant. Pan fydd crynodiad y toddiant yn isel, mae ffenomen teneuo cneifio'r toddiant cyfansawdd yn fach; gyda chynnydd y crynodiad ateb, mae ffenomen teneuo cneifio yr ateb cyfansawdd yn fwy amlwg.
2.3.2.1 Effaith crynodiad ar gludedd cneifio sero y system gyfansawdd
Gosodwyd cromliniau cyfradd cneifio gludedd y system gyfansawdd mewn gwahanol grynodiadau gan fodel Carren, a allosodwyd gludedd sero-gneifio'r toddiant cyfansawdd (0.9960 <r₂ <0.9997). Gellir astudio effaith crynodiad ar gludedd yr hydoddiant cyfansawdd ymhellach trwy astudio'r berthynas rhwng gludedd cneifio sero a chanolbwyntio. O Ffigur 2-3, gellir gweld bod y berthynas rhwng gludedd sero-gneifio a chrynodiad yr hydoddiant cyfansawdd yn dilyn deddf pŵer:
lle mae k ac m yn gysonion.
Yn y cyfesuryn logarithmig dwbl, yn dibynnu ar faint y llethr M, gellir gweld bod y ddibyniaeth ar y crynodiad yn cyflwyno dau duedd wahanol. Yn ôl theori Dio-Edwards, ar grynodiad isel, mae'r llethr yn uwch (m = 11.9, R2 = 0.9942), sy'n perthyn i ateb gwanedig; Tra ar grynodiad uchel, mae'r llethr yn gymharol isel (M = 2.8, R2 = 0.9822), sy'n perthyn i doddiant is-ddwys. Felly, gellir pennu bod crynodiad critigol C* y system gyfansawdd yn 8% trwy gyffordd y ddau ranbarth hyn. Yn ôl y berthynas gyffredin rhwng gwahanol daleithiau a chrynodiadau o bolymerau mewn toddiant, cynigir y model cyflwr moleciwlaidd o system gyfansawdd HPMC/HPS mewn toddiant tymheredd isel, fel y dangosir yn Ffigur 2-3.
Gel oer yw HPS, mae'n gyflwr gel ar dymheredd isel, ac mae'n gyflwr datrysiad ar dymheredd uchel. Ar dymheredd y prawf (25 ° C), mae HPS yn wladwriaeth gel, fel y dangosir yn ardal y rhwydwaith glas yn y ffigur; I'r gwrthwyneb, mae HPMC yn gel poeth, ar dymheredd y prawf, mae mewn cyflwr toddiant, fel y dangosir yn y moleciwl llinell goch.
Yn y toddiant gwanedig o C < C *, mae cadwyni moleciwlaidd HPMC yn bodoli'n bennaf fel strwythurau cadwyn annibynnol, ac mae'r cyfaint eithriedig yn gwneud y cadwyni ar wahân i'w gilydd; ar ben hynny, mae cam gel HPS yn rhyngweithio ag ychydig o foleciwlau HPMC i ffurfio cyfan Mae'r ffurf a chadwyni moleciwlaidd annibynnol HPMC yn bodoli ar wahân i'w gilydd, fel y dangosir yn Ffigur 2-2a.
Gyda'r crynodiad cynyddol, gostyngodd y pellter rhwng y cadwyni moleciwlaidd annibynnol a rhanbarthau cyfnod yn raddol. Pan gyrhaeddir y crynodiad critigol C*, mae'r moleciwlau HPMC sy'n rhyngweithio â chyfnod gel HPS yn cynyddu'n raddol, ac mae'r cadwyni moleciwlaidd HPMC annibynnol ac yn gysylltiedig â'i gilydd. Dangosir y wladwriaeth microgel yn Ffigur 2-2b.
Gyda chynnydd pellach yn y crynodiad, C > C *, mae'r pellter rhwng y cyfnodau gel HPS yn cael ei leihau ymhellach, ac mae'r cadwyni polymerau HPMC sydd wedi'u clymu a'r rhanbarth cam HPS yn dod yn fwy cymhleth ac mae'r rhyngweithio'n ddwysach, felly mae'r datrysiad yn arddangos ymddygiad tebyg i doddiadau polymer, fel y dangosir yn Ffig. 2-2c.
2.3.2.2 Effaith canolbwyntio ar ymddygiad hylif y system gyfansawdd
Defnyddir Cyfraith Pwer Ostwald-De Waele (gweler Fformiwla (2-1)) i ffitio cromliniau cyfradd cneifio a chyfradd cneifio (nas dangosir yn nhestun) y system gyfansawdd gyda chrynodiadau gwahanol, a'r mynegai llif N a chyfernod gludedd gludedd Gellir cael K. , mae'r canlyniad ffitio fel y dangosir yn Nhabl 2-1.
Tabl 2-1 Mynegai ymddygiad llif (n) a mynegai cysondeb hylif (K) yr hydoddiant HPS/HPMC gyda chrynodiad amrywiol ar 25 °C
Esbonydd llif hylif Newtonaidd yw n = 1, esboniwr llif hylif ffugoplastig yw n <1, a'r pellaf n yn gwyro oddi wrth 1, y cryfaf yw ffug-blastigedd yr hylif, a'r esbonydd llif hylif ymledol yw n> 1. Gellir gweld o Dabl 2-1 bod gwerthoedd n hydoddiannau cyfansawdd â chrynodiadau gwahanol i gyd yn llai nag 1, sy'n dangos bod yr hydoddiannau cyfansawdd i gyd yn hylifau ffug-blastig. Ar grynodiadau isel, mae gwerth n yr hydoddiant ailgyfansoddedig yn agos at 0, sy'n dangos bod yr hydoddiant cyfansawdd crynodiad isel yn agos at hylif Newtonaidd, oherwydd yn yr hydoddiant cyfansawdd crynodiad isel, mae'r cadwyni polymer yn bodoli'n annibynnol ar ei gilydd. Gyda chynnydd y crynodiad datrysiad, gostyngodd gwerth n y system gyfansawdd yn raddol, a nododd fod cynnydd y crynodiad yn gwella ymddygiad pseudoplastig yr hydoddiant cyfansawdd. Digwyddodd rhyngweithiadau fel ymglymiad rhwng a chyda'r cyfnod HPS, ac roedd ei ymddygiad llif yn agosach at ymddygiad toddi polymer.
Ar grynodiad isel, mae cyfernod gludedd K y system gyfansawdd yn fach (C < 8%, K < 1 Pa·sn), a gyda'r cynnydd mewn crynodiad, mae gwerth K y system gyfansawdd yn cynyddu'n raddol, gan ddangos bod gludedd gostyngodd y system cyfansawdd, sy'n gyson â dibyniaeth crynodiad o gludedd cneifio sero.
2.3.3 Dylanwad y gymhareb gyfansawdd ar briodweddau rheolegol y system gyfansawdd
Ffig. 2-4 Gludedd yn erbyn Cyfradd Cneifio Datrysiad HPMC/HPS Gyda Chymhareb Cymysgedd gwahanol ar 25 ° C.
Tabl 2-2 Mynegai ymddygiad llif (n) a mynegai cysondeb hylif (K) o'r datrysiad HPS/HPMC gyda chymhareb cyfuniad amrywiol ar 25 °
Mae ffigurau 2-4 yn dangos effaith cymhareb gyfansawdd ar ddibyniaeth cyfradd cneifio gludedd datrysiad cyfansawdd HPMC/HPS. Gellir gweld o'r ffigur nad yw gludedd y system gyfansawdd â chynnwys HPS isel (HPS <20%) yn newid yn sylweddol gyda'r cynnydd yn y gyfradd cneifio, yn bennaf oherwydd yn y system gyfansawdd â chynnwys HPS isel, HPMC yn y Wladwriaeth Datrysiad Ar dymheredd isel mae'r cyfnod parhaus; Mae gludedd y system gyfansawdd â chynnwys HPS uchel yn gostwng yn raddol gyda'r cynnydd yn y gyfradd cneifio, gan ddangos ffenomen teneuo cneifio amlwg, sy'n dangos bod yr hydoddiant cyfansawdd yn hylif ffug -ffugenwol. Ar yr un gyfradd cneifio, mae gludedd yr hydoddiant cyfansawdd yn cynyddu gyda'r cynnydd yng nghynnwys HPS, sydd yn bennaf oherwydd bod HPS mewn cyflwr gel mwy gludiog ar dymheredd isel.
Gan ddefnyddio Cyfraith Pwer Ostwald-De Waele (gweler Fformiwla (2-1)) i gyd-fynd â chromliniau cyfradd cneifio straen cneifio (nas dangosir yn nhestun) y systemau cyfansawdd gyda chymarebau cyfansawdd gwahanol, yr esboniwr llif N a'r cyfernod gludedd K, dangosir y canlyniadau ffitio yn Nhabl 2-2. Gellir gweld o'r tabl bod 0.9869 <r2 <0.9999, y canlyniad ffitio yn well. Mae mynegai llif n y system gyfansawdd yn gostwng yn raddol gyda'r cynnydd yng nghynnwys HPS, tra bod y cyfernod gludedd K yn dangos tuedd sy'n cynyddu'n raddol gyda'r cynnydd yng nghynnwys HPS, gan nodi bod ychwanegu HPS yn gwneud y toddiant cyfansawdd yn fwy gludiog ac anodd ei lifo . Mae'r duedd hon yn gyson â chanlyniadau ymchwil Zhang, ond ar gyfer yr un gymhareb gyfansawdd, mae gwerth n yr hydoddiant cyfansawdd yn uwch na chanlyniad Zhang [305], sydd yn bennaf oherwydd bod cyn-glywed cyn-glywed yn yr arbrawf hwn i ddileu effaith thixotropi thixotropi yn cael ei ddileu; Mae canlyniad Zhang yn ganlyniad gweithred gyfun thixotropi a chyfradd cneifio; Trafodir gwahanu'r ddau ddull hyn yn fanwl ym Mhennod 5.
2.3.3.1 Dylanwad cymhareb gyfansawdd ar gludedd cneifio sero y system gyfansawdd
The relationship between the rheological properties of the homogeneous polymer compound system and the rheological properties of the components in the system conforms to the logarithmic summation rule. Ar gyfer system gyfansawdd dwy gydran, gall yr hafaliad canlynol fynegi'r berthynas rhwng y system gyfansawdd a phob cydran:
Yn eu plith, F yw paramedr eiddo rheolegol y system gymhleth;
F1, F2 yw paramedrau rheolegol cydran 1 a chydran 2, yn y drefn honno;
∅1 a ∅2 yw ffracsiynau màs Cydran 1 a Chydran 2, yn y drefn honno, a ∅1 ∅2.
Felly, gellir cyfrifo gludedd sero-gneifio y system gyfansawdd ar ôl ei chyfuno â chymarebau cyfansawdd gwahanol yn unol â'r egwyddor crynhoi logarithmig i gyfrifo'r gwerth a ragwelir cyfatebol. Roedd gwerthoedd arbrofol yr hydoddiannau cyfansawdd gyda chymarebau cyfansawdd gwahanol yn dal i gael eu hallosod trwy osod cromlin cyfradd gludedd-cneifio carren. Mae gwerth a ragwelir gludedd cneifio sero system gyfansawdd HPMC/HPS gyda chymarebau cyfansawdd gwahanol yn cael ei gymharu â'r gwerth arbrofol, fel y dangosir yn Ffigur 2-5.
Y rhan linell doredig yn y ffigur yw gwerth a ragwelir gludedd cneifio sero yr hydoddiant cyfansawdd a gafwyd gan y rheol swm logarithmig, a'r graff llinell doredig yw gwerth arbrofol y system gyfansawdd gyda chymarebau cyfansawdd gwahanol. Gellir gweld o'r ffigur bod gwerth arbrofol yr hydoddiant cyfansawdd yn arddangos dirywiad positif-negyddol penodol o'i gymharu â'r rheol gyfansawdd, gan nodi na all y system gyfansawdd gyflawni cydnawsedd thermodynamig, ac mae'r system gyfansawdd yn wasgariad cyfnod parhaus yn Tymheredd Isel Strwythur “Ynys y Môr” y System Dau Gyfnod; A chyda gostyngiad parhaus cymhareb cyfansawdd HPMC/HPS, newidiodd cam parhaus y system gyfansawdd ar ôl y gymhareb gyfansawdd oedd 4: 6. Mae'r bennod yn trafod yr ymchwil yn fanwl.
Gellir ei weld yn glir o'r ffigur, pan fydd cymhareb cyfansawdd HPMC/HPS yn fawr, mae gan y system gyfansawdd wyriad negyddol, a allai fod oherwydd bod y Gludedd Uchel HPS yn cael ei ddosbarthu yn y cyflwr cyfnod gwasgaredig yn y canol y cyfnod gludedd is HPMC parhaus . Gyda'r cynnydd yng nghynnwys HPS, mae gwyriad cadarnhaol yn y system gyfansawdd, sy'n dangos bod y trawsnewidiad cyfnod parhaus yn digwydd yn y system gyfansawdd ar yr adeg hon. Mae HPS â gludedd uchel yn dod yn gam parhaus y system gyfansawdd, tra bod HPMC wedi'i wasgaru yng nghyfnod parhaus HPS mewn cyflwr mwy unffurf.
2.3.3.2 Dylanwad y gymhareb gyfansawdd ar ymddygiad hylif y system gyfansawdd
Mae ffigurau 2-6 yn dangos mynegai llif n y system gyfansawdd fel swyddogaeth cynnwys HPS. Gan fod y mynegai llif n wedi'i osod o gyfesuryn logarithmig log, dyma swm llinol. Gellir gweld o'r ffigur, gyda chynnydd cynnwys HPS, bod mynegai llif y system gyfansawdd yn lleihau'n raddol, gan nodi bod HPS yn lleihau priodweddau hylif Newtonaidd yr hydoddiant cyfansawdd ac yn gwella ei ymddygiad hylif ffug -ffug. Y rhan isaf yw'r wladwriaeth gel gyda gludedd uwch. Gellir gweld hefyd o'r ffigur bod y berthynas rhwng mynegai llif y system gyfansawdd a chynnwys HPS yn cydymffurfio â pherthynas linellol (R2 yw 0.98062), mae hyn yn dangos bod gan y system gyfansawdd gydnawsedd da.
2.3.3.3 Dylanwad y gymhareb gyfansawdd ar gyfernod gludedd system gyfansawdd
Mae Ffigur 2-7 yn dangos cyfernod gludedd k yr hydoddiant cyfansawdd fel swyddogaeth cynnwys HPS. Gellir gweld o'r ffigur bod gwerth K HPMC pur yn fach iawn, tra mai gwerth K HPS pur yw'r mwyaf, sy'n gysylltiedig â phriodweddau gel HPMC a HPS, sydd mewn toddiant a gwladwriaeth gel yn y drefn honno yn y drefn honno tymheredd isel. Pan fydd cynnwys y gydran gludedd isel yn uchel, hynny yw, pan fydd cynnwys HPS yn isel, mae cyfernod gludedd yr hydoddiant cyfansawdd yn agos at gynnwys y gydran gludedd isel HPMC; Pan fydd cynnwys y gydran gludedd uchel yn uchel, mae gwerth K yr hydoddiant cyfansawdd yn cynyddu gyda'r cynnydd yng nghynnwys HPS wedi cynyddu'n sylweddol, a nododd fod HPS yn cynyddu gludedd HPMC ar dymheredd isel. Mae hyn yn bennaf yn adlewyrchu cyfraniad gludedd y cyfnod parhaus i gludedd y system gyfansawdd. Mewn gwahanol achosion lle mai'r gydran gludedd isel yw'r cyfnod parhaus a'r gydran achosion uchel yw'r cam parhaus, mae cyfraniad y gludedd cyfnod parhaus i gludedd y system gyfansawdd yn amlwg yn wahanol. Pan mai HPMC cadarnhad isel yw'r cyfnod parhaus, mae gludedd y system gyfansawdd yn adlewyrchu cyfraniad gludedd y cyfnod parhaus yn bennaf; a phan fydd yr HPS uchel-uchelusrwydd yn gyfnod parhaus, bydd yr HPMC fel y cyfnod gwasgaredig yn lleihau gludedd yr HPS hawster uchel. effaith.
Gellir defnyddio thixotropi i werthuso sefydlogrwydd sylweddau neu systemau lluosog, oherwydd gall thixotropi gael gwybodaeth am y strwythur mewnol a graddfa'r difrod o dan rym cneifio [323-325]. Gellir cydberthyn thixotropi ag effeithiau amserol a hanes cneifio sy'n arwain at newidiadau microstrwythurol [324, 326]. Defnyddiwyd y dull thixotropig tri cham i astudio effaith gwahanol gymarebau cyfansawdd ar briodweddau thixotropig y system gyfansawdd. Fel y gwelir o Ffigurau 2-5, roedd pob sampl yn arddangos gwahanol raddau o thixotropi. Ar gyfraddau cneifio isel, cynyddodd gludedd y toddiant cyfansawdd yn sylweddol gyda'r cynnydd yng nghynnwys HPS, a oedd yn gyson â newid gludedd sero-gneifio â chynnwys HPS.
Mae gradd adferiad strwythurol DSR y samplau cyfansawdd ar wahanol amser adfer yn cael ei gyfrif yn ôl fformiwla (2-3), fel y dangosir yn Nhabl 2-1. Os yw DSR <1, mae gan y sampl wrthwynebiad cneifio isel, ac mae'r sampl yn thixotropig; I'r gwrthwyneb, os yw DSR> 1, mae gan y sampl wrth-thixotropi. O'r bwrdd, gallwn weld bod gwerth DSR HPMC pur yn uchel iawn, bron 1, mae hyn oherwydd bod y moleciwl HPMC yn gadwyn anhyblyg, ac mae ei amser ymlacio yn fyr, ac mae'r strwythur yn cael ei adfer yn gyflym o dan rym cneifio uchel. Mae gwerth DSR HPS yn gymharol isel, sy'n cadarnhau ei briodweddau thixotropig cryf, yn bennaf oherwydd bod HPS yn gadwyn hyblyg ac mae ei hamser ymlacio yn hir. Ni wnaeth y strwythur wella'n llwyr o fewn y ffrâm amser profi.
Ar gyfer yr hydoddiant cyfansawdd, yn yr un amser adfer, pan fydd y cynnwys HPMC yn fwy na 70%, mae'r DSR yn gostwng yn gyflym gyda chynnydd y cynnwys HPS, oherwydd bod y gadwyn foleciwlaidd HPS yn gadwyn hyblyg, a nifer y cadwyni moleciwlaidd anhyblyg yn y system cyfansawdd yn cynyddu gydag ychwanegu HPS. Os caiff ei leihau, mae amser ymlacio segment moleciwlaidd cyffredinol y system gyfansawdd yn hir, ac ni ellir adfer thixotropi y system gyfansawdd yn gyflym o dan weithred cneifio uchel. Pan fydd cynnwys HPMC yn llai na 70%, mae'r DSR yn cynyddu gyda chynnydd yng nghynnwys HPS, sy'n dangos bod rhyngweithio rhwng cadwyni moleciwlaidd HPS a HPMC yn y system gyfansawdd, sy'n gwella anhyblygedd cyffredinol moleciwlaidd segmentau yn y system gyfansawdd ac yn byrhau amser ymlacio'r system gyfansawdd yn cael ei leihau, ac mae'r thixotropi yn cael ei leihau.
Yn ogystal, roedd gwerth DSR y system gyfansawdd yn sylweddol is na gwerth HPMC pur, a oedd yn nodi bod thixotropi HPMC wedi'i wella'n sylweddol trwy gyfuno. Roedd gwerthoedd DSR y rhan fwyaf o'r samplau yn y system gyfansawdd yn uwch na rhai HPS pur, sy'n dangos bod sefydlogrwydd HPS wedi gwella i raddau.
It can also be seen from the table that at different recovery times, the DSR values all show the lowest point when the HPMC content is 70%, and when the starch content is greater than 60%, the DSR value of the complex is higher than HPS pur. The DSR values within 10 s of all samples are very close to the final DSR values, which indicates that the structure of the composite system basically completed most of the tasks of structure recovery within 10 s. Mae'n werth nodi bod y samplau cyfansawdd â chynnwys HPS uchel yn dangos tuedd o gynyddu ar y dechrau ac yna'n gostwng wrth ymestyn yr amser adfer, a nododd fod y samplau cyfansawdd hefyd yn dangos rhywfaint o thixotropi o dan weithred cneifio isel, a eu strwythur yn fwy ansefydlog.
Mae'r dadansoddiad ansoddol o'r thixotropi tri cham yn gyson â chanlyniadau'r profion cylch thixotropig a adroddwyd, ond mae canlyniadau'r dadansoddiad meintiol yn anghyson â chanlyniadau'r prawf cylch thixotropic. Mesurwyd thixotropi system gyfansawdd HPMC / HPS trwy ddull cylch thixotropig gyda chynnydd mewn cynnwys HPS [305]. Degeneration first decreased and then increased. Ni all y prawf cylch thixotropic ond dyfalu bodolaeth ffenomen thixotropic, ond ni all ei gadarnhau, oherwydd bod y cylch thixotropig yn ganlyniad i weithredu amser cneifio a chyfradd cneifio ar yr un pryd [325-327].
2.4 Crynodeb o'r bennod hon
Yn y bennod hon, defnyddiwyd y gel thermol HPMC a'r HPS gel oer fel y prif ddeunyddiau crai i adeiladu system gyfansawdd dau gam o gel oer a poeth. Dylanwad priodweddau rheolegol fel gludedd, patrwm llif a thixotropi. Yn ôl y berthynas gyffredin rhwng gwahanol daleithiau a chrynodiadau o bolymerau mewn toddiant, cynigir y model cyflwr moleciwlaidd o system gyfansawdd HPMC/HPS mewn toddiant tymheredd isel. Yn ôl egwyddor crynhoi logarithmig priodweddau gwahanol gydrannau yn y system gyfansawdd, astudiwyd cydnawsedd y system gyfansawdd. Mae'r prif ganfyddiadau fel a ganlyn:
- Roedd samplau cyfansawdd gyda chrynodiadau gwahanol i gyd yn dangos rhywfaint o deneuo cneifio, a chynyddodd lefel y teneuo cneifio gyda'r cynnydd mewn crynodiad.
- Gyda'r cynnydd mewn crynodiad, gostyngodd mynegai llif y system gyfansawdd, a chynyddodd y cyfernod gludedd sero-cneifio a gludedd, sy'n dangos bod ymddygiad tebyg i solid y system gyfansawdd wedi'i wella.
- Mae crynodiad critigol (8%) yn y system gyfansawdd HPMC/HPS, o dan y crynodiad critigol, mae cadwyni moleciwlaidd HPMC a rhanbarth cyfnod gel HPS yn yr hydoddiant cyfansawdd wedi'u gwahanu oddi wrth ei gilydd ac yn bodoli'n annibynnol; pan gyrhaeddir y crynodiad critigol, yn yr ateb cyfansawdd Mae cyflwr microgel yn cael ei ffurfio gyda'r cyfnod HPS fel y ganolfan gel, ac mae cadwyni moleciwlaidd HPMC wedi'u cydblethu a'u cysylltu â'i gilydd; uwchlaw'r crynodiad critigol, mae cadwyni macromoleciwlaidd gorlawn HPMC a'u cydblethu â rhanbarth cyfnod HPS yn fwy cymhleth, ac mae'r rhyngweithio'n fwy cymhleth. yn fwy dwys, felly mae'r ateb yn ymddwyn fel toddi polymer.
- Mae'r gymhareb gyfansawdd yn cael effaith sylweddol ar briodweddau rheolegol yr hydoddiant cyfansawdd HPMC/HPS. Gyda'r cynnydd o gynnwys HPS, mae ffenomen teneuo cneifio y system gyfansawdd yn fwy amlwg, mae'r mynegai llif yn gostwng yn raddol, ac mae'r cyfernod gludedd sero-cneifio a gludedd yn cynyddu'n raddol. yn cynyddu, gan nodi bod ymddygiad tebyg i solet y cymhleth yn cael ei wella'n sylweddol.
- Mae gludedd sero-gneifio'r system gyfansawdd yn arddangos dirywiad positif-negyddol penodol o'i gymharu â'r rheol crynhoi logarithmig. Mae'r system gyfansawdd yn system dau gam gyda strwythur “ynys y môr” cyfnod gwasgaredig cyfnod parhaus ar dymheredd isel, ac, wrth i'r gymhareb gyfansawdd HPMC/HPS ostwng ar ôl 4: 6, newidiodd cam parhaus y system gyfansawdd.
- Mae perthynas linellol rhwng y mynegai llif a chymhareb cyfansawdd yr atebion cyfansawdd gyda chymarebau cyfansawdd gwahanol, sy'n dangos bod gan y system gyfansawdd gydnawsedd da.
- Ar gyfer system gyfansawdd HPMC / HPS, pan mai'r gydran gludedd isel yw'r cyfnod parhaus a'r gydran gludedd uchel yw'r cyfnod parhaus, mae cyfraniad y gludedd cyfnod parhaus i gludedd y system gyfansawdd yn sylweddol wahanol. Pan fydd y HPMC gludedd isel yn y cyfnod parhaus, mae gludedd y system gyfansawdd yn bennaf yn adlewyrchu cyfraniad y gludedd cyfnod parhaus; tra pan fydd y HPS gludedd uchel yn y cyfnod parhaus, bydd y HPMC fel y cyfnod gwasgaru yn lleihau gludedd y HPS gludedd uchel. effaith.
- Defnyddiwyd thixotropi tri cham i astudio effaith cymhareb cyfansawdd ar thixotropi y system gyfansawdd. Dangosodd thixotropi y system gyfansawdd duedd o ostyngiad yn gyntaf ac yna cynyddu gyda gostyngiad yn y gymhareb gyfansawdd HPMC/HPS.
- Mae'r canlyniadau arbrofol uchod yn dangos, trwy gyfansawdd HPMC a HPS, bod priodweddau rheolegol y ddwy gydran, megis gludedd, ffenomen teneuo cneifio a thixotropi, wedi'u cydbwyso i raddau.
Pennod 3 Paratoi a phriodweddau ffilmiau cyfansawdd bwytadwy HPMC/HPS
Cyfuno polymer yw'r ffordd fwyaf effeithiol o gyflawni cyfatebolrwydd perfformiad aml-gydran, datblygu deunyddiau newydd gyda pherfformiad rhagorol, lleihau prisiau cynnyrch, ac ehangu ystod y defnydd o ddeunyddiau [240-242, 328]. Yna, oherwydd rhai gwahaniaethau strwythur moleciwlaidd ac entropi cydffurfiadol rhwng gwahanol bolymerau, mae'r rhan fwyaf o systemau cyfansawdd polymer yn anghydnaws neu'n rhannol gydnaws [11, 12]. Mae priodweddau mecanyddol a phriodweddau macrosgopig eraill y system gyfansawdd polymerau yn perthyn yn agos i briodweddau ffisiogemegol pob cydran, cymhareb cyfansawdd pob cydran, y cydweddoldeb rhwng y cydrannau, a'r strwythur microsgopig mewnol a ffactorau eraill [240, 329].
O safbwynt y strwythur cemegol, mae HPMC a HPS yn Curdlan hydroffilig, mae ganddyn nhw'r un uned strwythurol - glwcos, ac maen nhw'n cael eu haddasu gan yr un grŵp swyddogaethol - grŵp hydroxypropyl, felly dylai HPMC a HPS gael cam da. Cynhwysedd. Fodd bynnag, mae HPMC yn gel a achosir yn thermol, sydd mewn cyflwr toddiant â gludedd isel iawn ar dymheredd isel, ac mae'n ffurfio colloid ar dymheredd uchel; Mae HPS yn gel a achosir gan oer, sy'n gel tymheredd isel ac sydd mewn cyflwr toddiant ar dymheredd uchel; Mae amodau ac ymddygiad y gel yn hollol groes. Nid yw cyfansawdd HPMC a HPS yn ffafriol i ffurfio system homogenaidd gyda chydnawsedd da. Gan ystyried strwythur cemegol a thermodynameg, mae o arwyddocâd damcaniaethol gwych a gwerth ymarferol i gyfansawdd HPMC gyda HPS i sefydlu system gyfansawdd gel oer-oer.
Mae'r bennod hon yn canolbwyntio ar astudio priodweddau cynhenid y cydrannau yn system gyfansawdd gel oer a phoeth HPMC/HPS, y gymhareb gyfansawdd a lleithder cymharol yr amgylchedd ar forffoleg microsgopig, cydnawsedd a gwahanu cyfnod, priodweddau mecanyddol, priodweddau optegol, priodweddau optegol , a phriodweddau gollwng thermol y system gyfansawdd. A dylanwad priodweddau macrosgopig fel priodweddau rhwystr ocsigen.
3.1 Deunyddiau ac Offer
3.1.1 Prif ddeunyddiau arbrofol
3.1.2 Prif offerynnau ac offer
3.2.1 Paratoi ffilm gyfansawdd bwytadwy HPMC/HPS
Cymysgwyd y powdr sych 15% (w/w) o hpmc a hps â 3% (w/w) gwaethygwyd y plastigydd glycol polyethylen mewn dŵr wedi'i ddad-ddyneiddio i gael yr hylif cyfansawdd sy'n ffurfio ffilm, a ffilm gyfansawdd bwytadwy HPMC/ Paratowyd HPS trwy'r dull castio.
Dull paratoi: yn gyntaf pwyso a mesur powdr sych HPMC a HPS, a'u cymysgu yn ôl cymarebau gwahanol; yna ychwanegu at ddŵr 70 ° C, a'i droi'n gyflym ar 120 rpm / min am 30 munud i wasgaru HPMC yn llawn; Yna cynheswch yr hydoddiant i uwch na 95 ° C, trowch yn gyflym ar yr un cyflymder am 1 h i gelatinize HPS yn llwyr; Ar ôl cwblhau gelatinization, mae tymheredd yr hydoddiant yn cael ei ostwng yn gyflym i 70 ° C, ac mae'r toddiant yn cael ei droi ar gyflymder araf o 80 rpm/min am 40 munud. Toddwch HPMC yn llawn. Arllwyswch 20 g o'r toddiant ffurfio ffilm cymysg i mewn i ddysgl petri polystyren gyda diamedr o 15 cm, ei daflu'n wastad, a'i sychu ar 37 ° C. Mae'r ffilm sych wedi'i phlicio o'r ddisg i gael pilen gyfansawdd bwytadwy.
Roedd ffilmiau bwytadwy i gyd wedi'u cydbwyso ar 57% o leithder am fwy na 3 diwrnod cyn eu profi, ac roedd y gyfran ffilm bwytadwy a ddefnyddiwyd ar gyfer profi eiddo mecanyddol wedi'i gydbwyso ar 75% o leithder am fwy na 3 diwrnod.
3.2.2 Micromorffoleg ffilm gyfansawdd bwytadwy HPMC/HPS
3.2.2.1 Egwyddor dadansoddi microsgop electron sganio
Gall y gwn electron ar ben y microsgopeg electron sganio (SEM) allyrru llawer iawn o electronau. Ar ôl cael ei leihau a'i ganolbwyntio, gall ffurfio trawst electron gydag egni a dwyster penodol. Wedi'i yrru gan faes magnetig y coil sganio, yn ôl amser penodol ac archeb ofod sganiwch wyneb y pwynt sampl wrth bwynt. Oherwydd y gwahaniaeth yn nodweddion micro-ardal yr arwyneb, bydd y rhyngweithio rhwng y sampl a'r trawst electron yn cynhyrchu signalau electronau eilaidd gyda dwyster gwahanol, sy'n cael eu casglu gan y synhwyrydd a'u trosi'n signalau trydanol, sy'n cael eu chwyddo gan y fideo A mewnbwn i grid y tiwb lluniau, ar ôl addasu disgleirdeb y tiwb llun, gellir cael delwedd electron eilaidd a all adlewyrchu morffoleg a nodweddion y micro-ranbarth ar wyneb y sampl. O'i gymharu â microsgopau optegol traddodiadol, mae datrys SEM yn gymharol uchel, tua 3Nm-6NM o haen wyneb y sampl, sy'n fwy addas ar gyfer arsylwi nodweddion micro-strwythur ar wyneb deunyddiau.
3.2.2.2 Dull prawf
Gosodwyd y ffilm bwytadwy mewn dysychwr i'w sychu, a dewiswyd ffilm fwytadwy o faint priodol, ei gludo ar gam sampl arbennig SEM gyda gludydd dargludol, ac yna ei aur-plated gyda gorchudd gwactod. Yn ystod y prawf, rhoddwyd y sampl yn y SEM, a gwelwyd morffoleg microsgopig y sampl a thynnwyd llun ohono ar 300 gwaith a 1000 gwaith chwyddo o dan y foltedd cyflymiad trawst electron o 5 kV.
3.2.3 Trosglwyddiad ysgafn o ffilm gyfansawdd bwytadwy HPMC/HPS
3.2.3.1 Egwyddor dadansoddi sbectrophotometreg UV-Vis
Gall y sbectrophotometer UV-Vis allyrru golau gyda thonfedd o 200 ~ 800nm a'i arbelydru ar y gwrthrych. Mae rhai tonfeddi golau penodol yn y golau digwyddiad yn cael eu hamsugno gan y deunydd, ac mae trawsnewid lefel egni dirgryniad moleciwlaidd a thrawsnewid lefel ynni electronig yn digwydd. Gan fod gan bob sylwedd strwythurau gofodol moleciwlaidd, atomig a moleciwlaidd gwahanol, mae gan bob sylwedd ei sbectrwm amsugno penodol, a gellir pennu neu bennu cynnwys y sylwedd yn ôl lefel yr amsugnedd ar rai tonfeddi penodol ar y sbectrwm amsugno. Felly, dadansoddiad sbectroffotometrig UV-Vis yw un o'r dulliau effeithiol o astudio cyfansoddiad, strwythur a rhyngweithiad sylweddau.
Pan fydd pelydryn o olau yn taro gwrthrych, mae rhan o'r golau digwyddiad yn cael ei amsugno gan y gwrthrych, ac mae rhan arall y golau digwyddiad yn cael ei drosglwyddo trwy'r gwrthrych; Cymhareb y dwyster golau a drosglwyddir i ddwyster golau'r digwyddiad yw'r trawsyriant.
Y fformiwla ar gyfer y berthynas rhwng amsugnedd a thrawsyriant yw:
Yn eu plith, A yw'r amsugnedd;
T yw'r trawsyriant, %.
3.2.3.2 Dull prawf
Prepare 5% HPMC and HPS solutions, mix them according to different ratios, pour 10 g of the film-forming solution into a polystyrene petri dish with a diameter of 15 cm, and dry them at 37 °C to form a film. Torrwch y ffilm bwytadwy yn stribed hirsgwar 1mm × 3mm, ei rhoi yn y cuvette, a gwnewch y ffilm fwytadwy yn agos at wal fewnol y cuvette. Defnyddiwyd sbectroffotomedr WFZ UV-3802 UV-VIS i sganio'r samplau ar y donfedd lawn o 200-800 nm, a phrofwyd pob sampl 5 gwaith.
3.2.4 Priodweddau thermomecanyddol deinamig ffilmiau cyfansawdd bwytadwy HPMC/HPS
3.2.4.1 Egwyddor dadansoddiad thermomecanyddol deinamig
Mae Dadansoddiad Thermomecanyddol Dynamig (DMA) yn offeryn sy'n gallu mesur y berthynas rhwng màs a thymheredd y sampl o dan lwyth sioc penodol a thymheredd wedi'i raglennu, a gall brofi priodweddau mecanyddol y sampl o dan weithred straen ac amser bob yn ail gyfnod, tymheredd a thymheredd. perthynas amlder.
Mae gan bolymerau moleciwlaidd uchel briodweddau viscoelastig, sy'n gallu storio egni mecanyddol fel elastomer ar y naill law, a bwyta egni fel mwcws ar y llaw arall. Pan gymhwysir y grym eiledol cyfnodol, mae'r rhan elastig yn trosi'r egni yn egni posib ac yn ei storio; tra bod y rhan gludiog yn trosi'r egni yn egni gwres ac yn ei golli. Yn gyffredinol, mae deunyddiau polymer yn arddangos dwy wladwriaeth o gyflwr gwydr tymheredd isel a chyflwr rwber tymheredd uchel, a'r tymheredd trosglwyddo rhwng y ddwy wladwriaeth yw'r tymheredd trosglwyddo gwydr. Mae'r tymheredd pontio gwydr yn effeithio'n uniongyrchol ar strwythur a phriodweddau deunyddiau, ac mae'n un o dymheredd nodweddiadol pwysicaf polymerau.
Trwy ddadansoddi priodweddau thermomecanyddol deinamig polymerau, gellir arsylwi viscoelasticity polymerau, a gellir cael paramedrau pwysig sy'n pennu perfformiad polymerau, fel y gellir eu cymhwyso'n well i'r amgylchedd defnydd gwirioneddol. Yn ogystal, mae dadansoddiad thermomecanyddol deinamig yn sensitif iawn i bontio gwydr, gwahanu cyfnod, croesgysylltu, crisialu a mudiant moleciwlaidd ar bob lefel o segmentau moleciwlaidd, a gall gael llawer o wybodaeth am strwythur a phriodweddau polymerau. Fe'i defnyddir yn aml i astudio moleciwlau polymerau. ymddygiad symud. Gan ddefnyddio modd ysgubo tymheredd y DMA, gellir profi achosion o drawsnewidiadau cyfnod fel y trawsnewid gwydr. O'i gymharu â DSC, mae gan DMA sensitifrwydd uwch ac mae'n fwy addas ar gyfer dadansoddi deunyddiau sy'n efelychu defnydd gwirioneddol.
3.2.4.2 Dull prawf
Dewiswch samplau glân, unffurf, gwastad a heb eu difrodi, a'u torri'n stribedi hirsgwar 10mm × 20mm. Profwyd y samplau yn y modd tynnol gan ddefnyddio dadansoddwr thermomecanyddol deinamig diemwnt pydris o Perkinelmer, UDA. Amrediad tymheredd y prawf oedd 25 ~ 150 ° C, y gyfradd wresogi oedd 2 ° C / min, yr amlder oedd 1 Hz, ac ailadroddwyd y prawf ddwywaith ar gyfer pob sampl. Yn ystod yr arbrawf, cofnodwyd y modwlws storio (E ') a modwlws colled (E ”) y sampl, a gellid cyfrifo'r gymhareb y modwlws colled i'r modwlws storio, hynny yw, yr ongl tangiad tan δ.
3.2.5 Sefydlogrwydd Thermol Ffilmiau Cyfansawdd Edible HPMC/HPS
3.2.5.1 Egwyddor dadansoddiad thermografimetrig
Gall Dadansoddwr Gravimetrig Thermol (TGA) fesur newid màs sampl gyda thymheredd neu amser ar dymheredd wedi'i raglennu, a gellir ei ddefnyddio i astudio anweddiad, toddi, aruchel, dadhydradiad, dadelfennu ac ocsidiad sylweddau posibl yn ystod y broses wresogi yn ystod y broses wresogi . a ffenomenau corfforol a chemegol eraill. Gelwir y gromlin berthynas rhwng màs y mater a thymheredd (neu amser) a gafwyd yn uniongyrchol ar ôl profi'r sampl yn thermografimetrig (cromlin TGA). colli pwysau a gwybodaeth arall. Derivative Thermogravimetric curve (DTG curve) can be obtained after the first-order derivation of the TGA curve, which reflects the change of the weight loss rate of the tested sample with temperature or time, and the peak point is the maximum point of the constant cyfradd.
3.2.5.2 Dull prawf
Dewiswch y ffilm bwytadwy gyda thrwch unffurf, ei thorri i mewn i gylch gyda'r un diamedr â'r disg prawf dadansoddwr thermografimetrig, ac yna ei osod yn fflat ar y ddisg prawf, a'i brofi mewn awyrgylch nitrogen gyda chyfradd llif o 20 ml/min/min . Yr ystod tymheredd oedd 30-700 ° C, y gyfradd wresogi oedd 10 ° C/min, a phrofwyd pob sampl ddwywaith.
3.2.6.1 Egwyddor dadansoddi eiddo tynnol
3.2.6 Priodweddau tynnol ffilmiau cyfansawdd bwytadwy HPMC/HPS
Gall profwr yr eiddo mecanyddol gymhwyso llwyth tynnol statig i'r spline ar hyd yr echel hydredol o dan dymheredd, lleithder ac amodau cyflymder penodol nes bod y spline wedi'i dorri. Yn ystod y prawf, cofnodwyd y llwyth a roddwyd ar y spline a'i swm anffurfiad gan y profwr eiddo mecanyddol, a thynnwyd y gromlin straen-straen yn ystod anffurfiad tynnol y spline. O'r gromlin straen-straen, gellir cyfrifo'r cryfder tynnol (ζt), yr hiriad ar yr egwyl (εb) a'r modwlws elastig (E) i werthuso priodweddau tynnol y ffilm.
The stress-strain relationship of materials can generally be divided into two parts: elastic deformation region and plastic deformation region. Yn y parth dadffurfiad elastig, mae gan straen a straen y deunydd berthynas linellol, a gellir adfer yr anffurfiad ar yr adeg hon yn llwyr, sy'n unol â chyfraith Cook; Yn y parth dadffurfiad plastig, nid yw straen a straen y deunydd yn llinol mwyach, ac mae'r dadffurfiad sy'n digwydd ar yr adeg hon yn anadferadwy, yn y pen draw mae'r deunydd yn torri.
Fformiwla cyfrifo cryfder tynnol:
Lle: yw cryfder tynnol, MPa;
p yw'r llwyth uchaf neu'r llwyth torri, N;
b yw lled y sampl, mm;
d yw trwch y sampl, mm.
Ble: εb yw'r elongation ar egwyl, %;
L yw'r pellter rhwng y llinellau marcio pan fydd y sampl yn torri, mm;
L0 yw hyd mesurydd gwreiddiol y sampl, mm.
Fformiwla Cyfrifo Modwlws Elastig:
Yn eu plith: E yw'r modwlws elastig, MPa;
ζ yw straen, MPa;
ε yw'r straen.
3.2.6.2 Dull prawf
Dewiswch samplau glân, unffurf, gwastad a heb eu difrodi, cyfeiriwch at y Safon Genedlaethol GB13022-91, a'u torri'n orlifau siâp dumbbell gyda chyfanswm hyd o 120mm, pellter cychwynnol rhwng gosodiadau o 86mm, pellter rhwng marciau o 40mm, a 40mm, a 40mm, a 40mm, a Lled o 10mm. Gosodwyd y gorlifau ar 75% a 57% (mewn awyrgylch o sodiwm clorid dirlawn a hydoddiant bromid sodiwm) lleithder, a'u cydbwyso am fwy na 3 diwrnod cyn eu mesur. Yn yr arbrawf hwn, defnyddir yr ASTM D638, 5566 Tester Offere Mecanyddol o Instron Corporation yr Unol Daleithiau a'i glamp niwmatig 2712-003 ar gyfer profi. Y cyflymder tynnol oedd 10 mm/min, ac ailadroddwyd y sampl 7 gwaith, a chyfrifwyd y gwerth cyfartalog.
3.2.7 Athreiddedd ocsigen ffilm gyfansawdd bwytadwy HPMC/HPS
3.2.7.1 Egwyddor dadansoddiad athreiddedd ocsigen
Ar ôl gosod y sampl prawf, rhennir y ceudod prawf yn ddwy ran, A a B; mae llif ocsigen purdeb uchel gyda chyfradd llif benodol yn cael ei drosglwyddo i'r ceudod A, ac mae llif nitrogen â chyfradd llif benodol yn cael ei drosglwyddo i'r ceudod B; during the test process, the A cavity The oxygen permeates through the sample into the B cavity, and the oxygen infiltrated into the B cavity is carried by the nitrogen flow and leaves the B cavity to reach the oxygen sensor. The oxygen sensor measures the oxygen content in the nitrogen flow and outputs a corresponding electrical signal, thereby calculating the sample oxygen. transmittance.
3.2.7.2 Dull Prawf
Dewiswch ffilmiau cyfansawdd bwytadwy heb eu difrodi, eu torri i mewn i samplau siâp diemwnt 10.16 x 10.16 cm, cotiwch arwynebau ymyl y clampiau â saim gwactod, a chlampiwch y samplau i'r bloc prawf. Wedi'i brofi yn ôl ASTM D-3985, mae gan bob sampl ardal brawf o 50 cm2.
3.3 Canlyniadau a Thrafodaeth
3.3.1 Dadansoddiad microstrwythur o ffilmiau cyfansawdd bwytadwy
Mae'r rhyngweithio rhwng cydrannau'r hylif sy'n ffurfio ffilm a'r amodau sychu-yn pennu strwythur terfynol y ffilm ac yn effeithio'n ddifrifol ar briodweddau ffisegol a chemegol amrywiol y ffilm [330, 331]. Gall priodweddau gel cynhenid a chymhareb cyfansawdd pob cydran effeithio ar forffoleg y cyfansoddyn, sy'n effeithio ymhellach ar strwythur arwyneb a phriodweddau terfynol y bilen [301, 332]. Felly, gall dadansoddiad microstrwythurol o'r ffilmiau ddarparu gwybodaeth berthnasol am aildrefnu moleciwlaidd pob cydran, a all yn ei dro ein helpu i ddeall priodweddau rhwystr, priodweddau mecanyddol a phriodweddau optegol y ffilmiau yn well.
The surface scanning electron microscope micrographs of HPS/HPMC edible films with different ratios are shown in Figure 3-1. As can be seen from Figure 3-1, some samples showed micro-cracks on the surface, which may be caused by the reduction of moisture in the sample during the test, or by the attack of the electron beam in the microscope cavity [122 , 139]. In the figure, pure HPS membrane and pure HPMC. The membranes showed relatively smooth microscopic surfaces, and the microstructure of pure HPS membranes was more homogeneous and smoother than pure HPMC membranes, which may be mainly due to starch macromolecules (amylose molecules and amylopectin molecules) during the cooling process.) achieved better molecular rearrangement mewn toddiant dyfrllyd. Many studies have shown that the amylose-amylopectin-water system in the cooling process
Efallai y bydd mecanwaith cystadleuol rhwng ffurfio gel a gwahanu cyfnod. Os yw cyfradd gwahanu cam yn is na chyfradd ffurfio gel, ni fydd gwahanu cam yn digwydd yn y system, fel arall, bydd gwahanu cam yn digwydd yn y system [333, 334]. At hynny, pan fydd y cynnwys amylose yn fwy na 25%, gall gelatinization amylose a strwythur rhwydwaith amylose parhaus atal ymddangosiad gwahanu cyfnod yn sylweddol [334]. Mae cynnwys amylose HPS a ddefnyddir yn y papur hwn yn 80%, yn llawer uwch na 25%, ac felly'n well dangos y ffenomen bod pilenni HPS pur yn fwy homogenaidd ac yn llyfnach na philenni HPMC pur.
Gellir ei weld o'r gymhariaeth o'r ffigurau bod arwynebau'r holl ffilmiau cyfansawdd yn gymharol arw, ac mae rhai lympiau afreolaidd wedi'u gwasgaru, gan nodi bod rhywfaint o anghymwysedd rhwng HPMC a HPS. Ar ben hynny, roedd y pilenni cyfansawdd â chynnwys HPMC uchel yn arddangos strwythur mwy homogenaidd na'r rhai â chynnwys HPS uchel. Anwedd wedi'i seilio ar HPS ar dymheredd ffurfio ffilm 37 ° C
Yn seiliedig ar yr eiddo gel, cyflwynodd HPS gyflwr gel gludiog; tra'n seiliedig ar briodweddau gel thermol HPMC, cyflwynodd HPMC gyflwr datrysiad tebyg i ddŵr. Yn y bilen gyfansawdd gyda chynnwys HPS uchel (7: 3 hps/hpmc), yr HPS gludiog yw'r cyfnod parhaus, ac mae'r HPMC tebyg i ddŵr wedi'i wasgaru yn y cyfnod parhaus HPS uchel fel y cyfnod gwasgaredig, nad yw'n ffafriol i ddosbarthiad unffurf y cyfnod gwasgaredig; Yn y ffilm gyfansawdd sydd â chynnwys HPMC uchel (3: 7 HPS / HPMC), mae'r HPMC gludedd isel yn trawsnewid i'r cyfnod parhaus, ac mae'r HPS gludiog yn cael ei wasgaru yn y cyfnod HPMC gludedd isel fel y cyfnod gwasgaredig, sy'n ffafriol i ffurfio cyfnod homogenaidd. system gyfansawdd.
Gellir gweld o'r ffigur, er bod pob ffilm gyfansawdd yn dangos strwythurau arwyneb garw ac annynol, ni ddarganfyddir unrhyw ryngwyneb cyfnod amlwg, sy'n nodi bod gan HPMC a HPS gydnawsedd da. The HPMC/starch composite films without plasticizers such as PEG showed obvious phase separation [301], thus indicating that both the hydroxypropyl modification of starch and PEG plasticizers can improve the compatibility of the composite -system.
3.3.2 Dadansoddiad priodweddau optegol o ffilmiau cyfansawdd bwytadwy
Profwyd priodweddau trawsyrru golau ffilmiau cyfansawdd bwytadwy HPMC/HPS â chymarebau gwahanol gan sbectroffotomedr UV-vis, a dangosir y sbectra UV yn Ffigur 3-2. Po fwyaf yw'r gwerth trawsyrru golau, y mwyaf unffurf a thryloyw yw'r ffilm; i'r gwrthwyneb, y lleiaf yw'r gwerth trawsyrru golau, y mwyaf anwastad ac afloyw yw'r ffilm. Gellir gweld o Ffigur 3-2(a) bod yr holl ffilmiau cyfansawdd yn dangos tuedd debyg gyda chynnydd y donfedd sganio yn yr ystod sganio tonfedd lawn, ac mae'r trawsyriant golau yn cynyddu'n raddol gyda chynnydd y donfedd. Ar 350nm, mae'r cromliniau'n tueddu i lwyfandir.
Dewiswch y trawsyriant ar y donfedd o 500nm i'w gymharu, fel y dangosir yn Ffigur 3-2(b), mae trosglwyddiad ffilm pur HPS yn is na ffilm pur HPMC, a gyda chynnydd mewn cynnwys HPMC, mae'r trosglwyddiad yn gostwng yn gyntaf, ac yna cynyddu ar ôl cyrraedd y gwerth lleiaf. Pan gynyddodd y cynnwys HPMC i 70%, roedd trawsyriant golau'r ffilm gyfansawdd yn fwy na hps pur. Mae'n hysbys y bydd system homogenaidd yn arddangos gwell trosglwyddiad golau, ac mae ei werth trawsyriant wedi'i fesur gan UV yn uwch yn gyffredinol; Mae deunyddiau inhomogenaidd yn gyffredinol yn fwy afresymol ac mae ganddynt werthoedd trawsyriant UV is. Roedd gwerthoedd trawsyriant y ffilmiau cyfansawdd (7: 3, 5: 5) yn is na gwerthoedd HPS pur a HPMC, gan nodi bod rhywfaint o wahaniad cyfnod rhwng dwy gydran HPS a HPMC.
Ffig. 3-2 sbectra UV ar bob tonfedd (a), ac ar 500 nm (b), ar gyfer ffilmiau cyfuniad HPS/HPMC. Mae'r bar yn cynrychioli gwyriadau cymedrig ± safonol. AC: Mae gwahanol lythrennau yn sylweddol wahanol gyda chymhareb cyfuniad amrywiol (p <0.05), wedi'u cymhwyso yn y traethawd llawn
3.3.3 Dadansoddiad thermomecanyddol deinamig o ffilmiau cyfansawdd bwytadwy
Mae Ffigur 3-3 yn dangos priodweddau thermomecanyddol deinamig ffilmiau bwytadwy o HPMC/hps gyda gwahanol fformwleiddiadau. Gellir gweld o Ffig. 3-3 (a) bod y modwlws storio (E ') yn lleihau gyda'r cynnydd yng nghynnwys HPMC. Yn ogystal, gostyngodd modwlws storio pob sampl yn raddol gyda thymheredd cynyddol, ac eithrio bod modwlws storio ffilm HPS pur (10: 0) wedi cynyddu ychydig ar ôl i'r tymheredd gael ei gynyddu i 70 ° C. Ar dymheredd uchel, ar gyfer y ffilm gyfansawdd gyda chynnwys HPMC uchel, mae gan fodwlws storio'r ffilm gyfansawdd duedd amlwg ar i lawr gyda'r cynnydd mewn tymheredd; Tra ar gyfer y sampl â chynnwys HPS uchel, mae'r modwlws storio yn gostwng ychydig yn unig gyda'r cynnydd yn y tymheredd.
Ffig. 3-3 modwlws storio (E ′) (a) a thangiad colled (tan δ) (b) o ffilmiau cyfuniad hps/hpmc
Gellir gweld o Ffigur 3-3(b) bod y samplau â chynnwys HPMC sy'n uwch na 30% (5:5, 3:7, 0:10) i gyd yn dangos uchafbwynt trawsnewid gwydr, a gyda chynnydd mewn cynnwys HPMC, y trawsnewid gwydr, symudodd y tymheredd trawsnewid i dymheredd uchel, gan ddangos bod hyblygrwydd cadwyn polymer HPMC wedi gostwng. Ar y llaw arall, mae'r bilen HPS pur yn arddangos brig amlen fawr tua 67 ° C, tra nad oes gan y bilen gyfansawdd â chynnwys HPS 70% unrhyw drawsnewidiad gwydr amlwg. Gall hyn fod oherwydd bod rhywfaint o ryngweithio rhwng HPMC a HPS, gan gyfyngu ar symudiad segmentau moleciwlaidd HPMC a HPS.
3.3.4 Dadansoddiad sefydlogrwydd thermol o ffilmiau cyfansawdd bwytadwy
Ffig. 3-4 Cromliniau TGA (A) a'u cromliniau deilliadol (DTG) (b) o ffilmiau cyfuniad HPS/HPMC
Profwyd sefydlogrwydd thermol y ffilm gyfansawdd bwytadwy o HPMC/HPS gan ddadansoddwr thermogravimetric. Mae Ffigur 3-4 yn dangos y gromlin thermogravimetric (TGA) a'i gromlin cyfradd colli pwysau (DTG) y ffilm gyfansawdd. O'r gromlin TGA yn Ffigur 3-4(a), gellir gweld bod y samplau bilen cyfansawdd â chymarebau gwahanol yn dangos dau gam newid thermografimetrig amlwg gyda'r cynnydd mewn tymheredd. Mae anweddoli'r dŵr sy'n cael ei arsugno gan y macromoleciwl polysacarid yn arwain at gyfnod bach o golli pwysau ar 30-180 ° C cyn i'r diraddiad thermol gwirioneddol ddigwydd. Yn dilyn hynny, mae cam mwy o golli pwysau ar 300 ~ 450 ° C, yma mae cam diraddio thermol HPMC a HPS.
O'r cromliniau DTG yn Ffigur 3-4 (b), gellir gweld bod tymereddau brig diraddio thermol HPS pur a HPMC pur yn 338 ° C a 400 ° C, yn y drefn honno, ac mae tymheredd brig diraddio thermol HPMC pur yn yn uwch na HPS, gan nodi bod HPMC yn well sefydlogrwydd thermol na HPS. Pan oedd y cynnwys HPMC yn 30% (7: 3), ymddangosodd copa sengl ar 347 ° C, sy'n cyfateb i uchafbwynt nodweddiadol HPS, ond roedd y tymheredd yn uwch na brig diraddio thermol HPS; Pan oedd y cynnwys HPMC yn 70% (3: 7), dim ond uchafbwynt nodweddiadol HPMC a ymddangosodd ar 400 ° C; Pan oedd cynnwys HPMC yn 50%, ymddangosodd dau gopa diraddio thermol ar gromlin DTG, 345 ° C a 396 ° C, yn y drefn honno. Mae'r copaon yn cyfateb i gopaon nodweddiadol HPS a HPMC, yn y drefn honno, ond mae'r brig diraddio thermol sy'n cyfateb i HPS yn llai, ac mae gan y ddau gopa newid penodol. Gellir gweld bod y rhan fwyaf o'r pilenni cyfansawdd yn dangos brig sengl nodweddiadol yn unig sy'n cyfateb i gydran benodol, ac fe'u gwrthbwyso o'u cymharu â'r bilen gydran bur, sy'n dangos bod gwahaniaeth penodol rhwng y cydrannau HPMC a HPS. graddfa'r cydnawsedd. Roedd tymheredd brig diraddio thermol y bilen gyfansawdd yn uwch na thymheredd HPS pur, gan nodi y gallai HPMC wella sefydlogrwydd thermol pilen HPS i raddau.
3.3.5 Dadansoddiad o briodweddau mecanyddol ffilm gyfansawdd bwytadwy
Mesurwyd priodweddau tynnol ffilmiau cyfansawdd HPMC/HPS gyda chymarebau gwahanol gan ddadansoddwr eiddo mecanyddol ar 25 ° C, lleithder cymharol o 57% a 75%. Mae Ffigur 3-5 yn dangos modwlws elastig (A), elongation ar egwyl (B) a chryfder tynnol (C) o ffilmiau cyfansawdd HPMC/HPS gyda chymarebau gwahanol o dan wahanol leithder cymharol. Gellir gweld o'r ffigur, pan fydd y lleithder cymharol yn 57%, modwlws elastig a chryfder tynnol ffilm HPS pur yw'r mwyaf, a'r HPMC pur yw'r lleiaf. Gyda'r cynnydd yng nghynnwys HPS, cynyddodd modwlws elastig a chryfder tynnol y ffilmiau cyfansawdd yn barhaus. Mae'r elongation ar doriad pilen HPMC pur yn llawer mwy na philen HPS pur, ac mae'r ddau yn fwy na philen gyfansawdd.
Pan oedd y lleithder cymharol yn uwch (75%) o'i gymharu â lleithder cymharol 57%, gostyngodd modwlws elastig a chryfder tynnol yr holl samplau, tra cynyddodd yr elongation ar yr egwyl yn sylweddol. Mae hyn yn bennaf oherwydd y gall dŵr, fel plastigydd cyffredinol, wanhau matrics HPMC a HPS, lleihau'r grym rhwng cadwyni polymer, a gwella symudedd segmentau polymer. Ar leithder cymharol uchel, roedd modwlws elastig a chryfder tynnol ffilmiau HPMC pur yn uwch na rhai ffilmiau HPS pur, ond roedd yr elongation ar yr egwyl yn is, canlyniad a oedd yn hollol wahanol i'r canlyniadau ar leithder isel. Mae'n werth nodi bod amrywiad priodweddau mecanyddol y ffilmiau cyfansawdd sydd â chymarebau cydran ar leithder uchel o 75% yn hollol gyferbyn â'r un ar leithder isel o'i gymharu â'r achos ar leithder cymharol o 57%. O dan leithder uchel, mae cynnwys lleithder y ffilm yn cynyddu, ac mae dŵr nid yn unig yn cael effaith blastigoli benodol ar y matrics polymer, ond mae hefyd yn hyrwyddo ailrystallization startsh. O'i gymharu â HPMC, mae gan HPS duedd gryfach i ailrystaleiddio, felly mae effaith lleithder cymharol ar HPS yn llawer mwy nag effaith HPMC.
Ffig. 3-5 Priodweddau tynnol ffilmiau HPS/HPMC gyda chymarebau HPS/HPMC gwahanol wedi'u cydbwyso dan amodau gostyngeiddrwydd cymharol (RH) gwahanol. *: mae llythrennau rhif gwahanol yn sylweddol wahanol gyda RH amrywiol, wedi'i gymhwyso yn y traethawd hir llawn
3.3.6 Dadansoddiad o athreiddedd ocsigen ffilmiau cyfansawdd bwytadwy
Defnyddir ffilm gyfansawdd bwytadwy fel deunydd pecynnu bwyd i ymestyn oes silff bwyd, ac mae ei berfformiad rhwystr ocsigen yn un o'r dangosyddion pwysig. Felly, mesurwyd cyfraddau trosglwyddo ocsigen ffilmiau bwytadwy â chymarebau gwahanol o HPMC/HPS ar dymheredd o 23 ° C, a dangosir y canlyniadau yn Ffigur 3-6. Gellir gweld o'r ffigur bod athreiddedd ocsigen pilen HPS pur yn sylweddol is na philen HPMC pur, sy'n dangos bod gan bilen HPS well priodweddau rhwystr ocsigen na philen HPMC. Oherwydd y gludedd isel a bodolaeth rhanbarthau amorffaidd, mae HPMC yn hawdd ffurfio strwythur rhwydwaith dwysedd isel cymharol llac yn y ffilm; o'i gymharu â HPS, mae ganddo dueddiad uwch i ailgrisialu, ac mae'n hawdd ffurfio strwythur trwchus yn y ffilm. Mae llawer o astudiaethau wedi dangos bod gan ffilmiau startsh briodweddau rhwystr ocsigen da o gymharu â pholymerau eraill [139, 301, 335, 336].
Ffig. 3-6 Athreiddedd ocsigen o ffilmiau cyfuniad HPS/HPMC
Gall ychwanegu HPS leihau athreiddedd ocsigen pilenni HPMC yn sylweddol, ac mae athreiddedd ocsigen pilenni cyfansawdd yn gostwng yn sydyn gyda chynnydd cynnwys HPS. Gall ychwanegu'r HPS anhydraidd ocsigen gynyddu artaith y sianel ocsigen yn y bilen gyfansawdd, sydd yn ei dro yn arwain at ostyngiad yn y gyfradd treiddiad ocsigen ac yn y pen draw yn gostwng athreiddedd ocsigen. Mae canlyniadau tebyg wedi'u hadrodd ar gyfer startsh brodorol eraill [139,301].
3.4 Crynodeb o'r bennod hon
Yn y bennod hon, gan ddefnyddio HPMC a HPS fel y prif ddeunyddiau crai, ac ychwanegu glycol polyethylen fel plastigydd, paratowyd ffilmiau cyfansawdd bwytadwy HPMC/HPS gyda chymarebau gwahanol gan y dull castio. Astudiwyd dylanwad priodweddau cynhenid y cydrannau a'r gymhareb gyfansawdd ar forffoleg microsgopig y bilen gyfansawdd trwy sganio microsgopeg electron; Astudiwyd priodweddau mecanyddol y bilen gyfansawdd gan y profwr eiddo mecanyddol. Astudiwyd dylanwad priodweddau cynhenid y cydrannau a'r gymhareb gyfansawdd ar briodweddau rhwystr ocsigen a thrawsyriant ysgafn y ffilm gyfansawdd gan brofwr trawsyrru ocsigen a sbectroffotomedr UV-Vis. Defnyddiwyd sganio microsgopeg electron, dadansoddiad thermografimetrig a dadansoddiad thermol deinamig. Defnyddiwyd dadansoddiad mecanyddol a dulliau dadansoddol eraill i astudio cydnawsedd a gwahaniad cyfnod y system gyfansawdd gel oer-oer. Mae'r prif ganfyddiadau fel a ganlyn:
- O'i gymharu â HPMC pur, mae HPS pur yn haws ffurfio morffoleg wyneb microsgopig homogenaidd a llyfn. Mae hyn yn bennaf oherwydd y gwell aildrefnu moleciwlaidd o macromoleciwlau startsh (moleciwlau amylose a moleciwlau amylopectin) yn y toddiant dyfrllyd startsh yn ystod y broses oeri.
- Mae cyfansoddion â chynnwys HPMC uchel yn fwy tebygol o ffurfio strwythurau pilen homogenaidd. Mae hyn yn seiliedig yn bennaf ar briodweddau gel HPMC a HPS. Ar y tymheredd sy'n ffurfio ffilm, mae HPMC a HPS yn dangos cyflwr hydoddiant gludedd isel a chyflwr gel uchelgais uchel, yn y drefn honno. Mae'r cyfnod gwasgaredig uchel ei wasgaru wedi'i wasgaru yn y cyfnod parhaus dif bod yn isel. , mae'n haws ffurfio system homogenaidd.
- Mae lleithder cymharol yn cael effaith sylweddol ar briodweddau mecanyddol ffilmiau cyfansawdd HPMC/HPS, ac mae graddfa ei effaith yn cynyddu gyda'r cynnydd yng nghynnwys HPS. Ar leithder cymharol is, cynyddodd modwlws elastig a chryfder tynnol y ffilmiau cyfansawdd gyda'r cynnydd yng nghynnwys HPS, ac roedd yr elongation ar doriad y ffilmiau cyfansawdd yn sylweddol is na chryfder y ffilmiau cydran pur. Gyda'r cynnydd mewn lleithder cymharol, gostyngodd y modwlws elastig a chryfder tynnol y ffilm gyfansawdd, a chynyddodd yr elongation ar yr egwyl yn sylweddol, a dangosodd y berthynas rhwng priodweddau mecanyddol y ffilm gyfansawdd a'r gymhareb gyfansawdd batrwm newid hollol gyferbyn o dan wahanol lleithder cymharol. Mae priodweddau mecanyddol pilenni cyfansawdd â chymarebau cyfansawdd gwahanol yn dangos croestoriad o dan wahanol amodau lleithder cymharol, sy'n darparu'r posibilrwydd i wneud y gorau o berfformiad cynnyrch yn unol â gwahanol ofynion cais.
- Fe wnaeth ychwanegu HPS wella'n sylweddol briodweddau rhwystr ocsigen y bilen gyfansawdd. Gostyngodd athreiddedd ocsigen y bilen gyfansawdd yn sydyn gyda'r cynnydd mewn cynnwys HPS.
- Yn system cyfansawdd gel oer a phoeth HPMC / HPS, mae rhywfaint o gydnawsedd rhwng y ddwy gydran. Ni chanfuwyd rhyngwyneb dau gam amlwg yn y delweddau SEM o'r holl ffilmiau cyfansawdd, dim ond un pwynt pontio gwydr oedd gan y rhan fwyaf o'r ffilmiau cyfansawdd yn y canlyniadau DMA, a dim ond un brig diraddio thermol a ymddangosodd yng nghromliniau DTG y rhan fwyaf o'r cyfansawdd. films. Mae'n dangos bod rhywfaint o ddisgrifiad rhwng HPMC a HPS.
Mae'r canlyniadau arbrofol uchod yn dangos y gall cyfansawdd HPS a HPMC nid yn unig leihau cost cynhyrchu ffilm bwytadwy HPMC, ond hefyd wella ei berfformiad. Gellir cyflawni priodweddau mecanyddol, eiddo rhwystr ocsigen a phriodweddau optegol y ffilm gyfansawdd bwytadwy trwy addasu cymhareb cyfansawdd y ddwy gydran a lleithder cymharol yr amgylchedd allanol.
Pennod 4 Y Berthynas rhwng Micromorffoleg a Phriodweddau Mecanyddol System Cyfansawdd HPMC/HPS
O'i gymharu â'r entropi cymysgu uwch yn ystod cymysgu aloi metel, mae'r entropi cymysgu yn ystod cyfansawdd polymer fel arfer yn fach iawn, ac mae gwres y cyfansawdd yn ystod cyfansawdd fel arfer yn bositif, gan arwain at brosesau cyfansawdd polymer. Mae newid egni rhydd Gibbs yn bositif (���>), felly, mae fformwleiddiadau polymer yn tueddu i ffurfio systemau dau gam sydd wedi'u gwahanu'n raddol, ac mae fformwleiddiadau polymer cwbl gydnaws yn brin iawn [242].
Gall systemau cyfansawdd cymysgadwy fel arfer gyflawni cymysgadwyedd lefel moleciwlaidd mewn thermodynameg a ffurfio cyfansoddion homogenaidd, felly mae'r rhan fwyaf o systemau cyfansawdd polymer yn anghymysgadwy. Fodd bynnag, gall llawer o systemau cyfansawdd polymer gyrraedd cyflwr cydnaws o dan amodau penodol a dod yn systemau cyfansawdd gyda chydnawsedd penodol [257].
Mae priodweddau macrosgopig megis priodweddau mecanyddol systemau cyfansawdd polymer yn dibynnu i raddau helaeth ar ryngweithiad a morffoleg cyfnod eu cydrannau, yn enwedig y cydnawsedd rhwng cydrannau a chyfansoddiad cyfnodau parhaus a gwasgaredig [301]. Felly, mae'n bwysig iawn astudio morffoleg microsgopig a phriodweddau macrosgopig y system gyfansawdd a sefydlu'r berthynas rhyngddynt, sydd o arwyddocâd mawr i reoli priodweddau deunyddiau cyfansawdd trwy reoli strwythur cyfnod a chydnawsedd y system gyfansawdd.
Yn y broses o astudio morffoleg a diagram cyfnod y system gymhleth, mae'n bwysig iawn dewis dulliau priodol i wahaniaethu rhwng gwahanol gydrannau. Fodd bynnag, mae'r gwahaniaeth rhwng HPMC a HPS yn eithaf anodd, oherwydd mae gan y ddau dryloywder da a mynegai plygiannol tebyg, felly mae'n anodd gwahaniaethu'r ddwy gydran yn ôl microsgopeg optegol; Yn ogystal, oherwydd bod y ddau yn ddeunydd organig sy'n seiliedig ar garbon, felly mae gan y ddau amsugno egni tebyg, felly mae hefyd yn anodd sganio microsgopeg electron i wahaniaethu'r pâr o gydrannau yn gywir. Gall sbectrosgopeg is-goch trawsnewid Fourier adlewyrchu'r newidiadau ym morffoleg a diagram cyfnodol y system gymhleth protein-starts 337], ond mae'r dechneg hon yn gymhleth iawn ac yn nodweddiadol mae angen technegau is -goch trawsnewid ymbelydredd synchrotron Fourier i gynhyrchu digon o wrthgyferbyniad ar gyfer systemau hybrid HPMC/HPS. Mae yna hefyd dechnegau i gyflawni'r gwahaniad hwn o gydrannau, megis microsgopeg electron trawsyrru a gwasgariad pelydr-X ongl fach, ond mae'r technegau hyn fel arfer yn gymhleth [338]. Yn y pwnc hwn, defnyddir y dull dadansoddi microsgop optegol lliwio ïodin syml, a defnyddir yr egwyddor y gall grŵp diwedd strwythur helical amylose ymateb gydag ïodin i ffurfio cyfadeiladau cynhwysiant i liwio'r system gyfansawdd HPMC/HPS trwy liwio ïodin, felly bod hps y cydrannau wedi'u gwahaniaethu oddi wrth gydrannau HPMC gan eu gwahanol liwiau o dan y microsgop ysgafn. Felly, mae dull dadansoddi microsgop optegol lliwio ïodin yn ddull ymchwil syml ac effeithiol ar gyfer morffoleg a diagram cyfnod systemau cymhleth sy'n seiliedig ar startsh.
Yn y bennod hon, astudiwyd morffoleg microsgopig, dosbarthiad cyfnod, trawsnewidiad cyfnod a microstrwythurau eraill y system gyfansawdd HPMC/HPS trwy gyfrwng dadansoddiad microsgop optegol lliwio ïodin; a phriodweddau mecanyddol a phriodweddau macrosgopig eraill; a thrwy ddadansoddiad cydberthynas morffoleg microsgopig a phriodweddau macrosgopig gwahanol grynodiadau datrysiad a chymarebau cyfansawdd, sefydlwyd y berthynas rhwng microstrwythur a phriodweddau macrosgopig system gyfansawdd HPMC/HPS, er mwyn rheoli'r HPMC/HPS. Darparu'r sail ar gyfer priodweddau deunyddiau cyfansawdd.
4.1 Deunyddiau ac Offer
4.1.1 Prif ddeunyddiau arbrofol
4.2 Dull arbrofol
4.2.1 Paratoi hydoddiant cyfansawdd HPMC/HPS
Paratoi datrysiad HPMC a datrysiad HPS ar 3%, 5%, 7% a 9% o grynodiad, gweler 2.2.1 i gael y dull paratoi. Cymysgwch ddatrysiad HPMC a datrysiad HPS yn ôl 100: 0, 90:10, 80:20, 70:30, 60:40, 50:50, 45:55, 40:60, 30:70, 20:80, 0: Cymysgwyd 100 o gymarebau gwahanol ar gyflymder o 250 rmp/min ar 21 ° C am 30 munud, a chafwyd toddiannau cymysg gyda chrynodiadau gwahanol a chymarebau gwahanol.
4.2.2 Paratoi pilen gyfansawdd HPMC/HPS
4.2.3 Paratoi Capsiwlau Cyfansawdd HPMC/HPS
Cyfeiriwch at yr hydoddiant a baratowyd gan y dull yn 2.2.1, defnyddiwch fowld dur di-staen ar gyfer trochi, a'i sychu ar 37 ° C. Tynnwch y capsiwlau sych allan, torrwch y gormodedd i ffwrdd, a rhowch nhw gyda'i gilydd i ffurfio pâr.
4.2.4 Microsgop Optegol Ffilm Gyfansawdd HPMC/HPS
4.2.4.1 Egwyddorion Dadansoddi Microsgopeg Optegol
Mae'r microsgop optegol yn defnyddio'r egwyddor optegol o chwyddo delweddu gan lens convex, ac yn defnyddio dwy lens cydgyfeiriol i ehangu ongl agoriadol y sylweddau bach cyfagos i'r llygaid, ac ehangu maint y sylweddau bach na all y llygad dynol eu dirnad. hyd nes y gall y llygad dynol ddirnad maint y sylweddau.
4.2.4.2 Dull prawf
Tynnwyd hydoddiannau cyfansawdd HPMC/HPS o wahanol grynodiadau a chymarebau cyfansawdd ar 21 ° C, eu gollwng ar sleid wydr, eu bwrw i haen denau, a'u sychu ar yr un tymheredd. Cafodd y ffilmiau eu staenio â hydoddiant ïodin 1% (rhoddwyd 1 g o ïodin a 10 g o ïodid potasiwm mewn fflasg gyfeintiol 100-mL, a'i hydoddi mewn ethanol), wedi'i osod ym maes microsgop ysgafn i'w arsylwi a'i dynnu.
4.2.5 Trosglwyddiad ysgafn o ffilm gyfansawdd HPMC/HPS
4.2.5.1 Dadansoddiad Egwyddor Sbectroffotometreg UV-Vis
Yr un fath â 3.2.3.1.
4.2.5.1 Dull prawf
Gweler 3.2.3.2.
4.2.6 Priodweddau tynnol ffilmiau cyfansawdd HPMC/HPS
4.2.6.1 Egwyddor dadansoddi eiddo tynnol
Yr un fath â 3.2.3.1.
4.2.6.1 Dull prawf
The samples were tested after equilibrating at 73% humidity for 48 h. Gweler 3.2.3.2 am y dull prawf.
4.3.1 Arsylwi tryloywder cynnyrch
Mae Ffigur 4-1 yn dangos ffilmiau a chapsiwlau bwytadwy a baratowyd trwy gyfuno HPMC a HPS mewn cymhareb cyfansawdd o 70:30. Fel y gwelir o'r ffigur, mae gan y cynhyrchion dryloywder da, sy'n dangos bod gan HPMC a HPS fynegai plygiannol tebyg, a gellir cael cyfansawdd homogenaidd ar ôl cyfansawdd y ddau.
4.3.2 Delweddau microsgop optegol o gyfadeiladau HPMC/HPS cyn ac ar ôl staenio
Mae Ffigur 4-2 yn dangos y morffoleg nodweddiadol cyn ac ar ôl lliwio cyfadeiladau HPMC/HPS gyda chymarebau cyfansawdd gwahanol a welwyd o dan ficrosgop optegol. Fel y gwelir o'r ffigur, mae'n anodd gwahaniaethu cyfnod HPMC a'r cyfnod HPS yn y ffigur heb ei gadw; Mae'r HPMC pur wedi'i liwio a HPS pur yn dangos eu lliwiau unigryw eu hunain, sydd oherwydd bod ymateb HPS ac ïodin trwy ïodin sy'n staenio ei liw yn dod yn dywyllach. Felly, mae'r ddau gam yn y system gyfansawdd HPMC/HPS yn nodedig yn syml ac yn glir, sy'n profi ymhellach nad yw HPMC a HPS yn gredadwy ac na allant ffurfio cyfansoddyn homogenaidd. Fel y gwelir o'r ffigur, wrth i'r cynnwys HPS gynyddu, mae arwynebedd yr ardal dywyll (cyfnod HPS) yn y ffigur yn parhau i gynyddu yn ôl y disgwyl, gan gadarnhau bod aildrefnu dau gam yn digwydd yn ystod y broses hon. Pan fydd cynnwys HPMC yn uwch na 40%, mae HPMC yn cyflwyno cyflwr y cyfnod parhaus, ac mae HPS wedi'i wasgaru yng nghyfnod parhaus HPMC fel y cyfnod gwasgaredig. In contrast, when the content of HPMC is lower than 40%, HPS presents a state of continuous phase, and HPMC is dispersed in the continuous phase of HPS as a dispersed phase. Felly, yn y datrysiad cyfansawdd 5% HPMC/HPS, gyda'r cynnwys HPS cynyddol, digwyddodd y gwrthwyneb pan oedd y gymhareb gyfansawdd yn HPMC/HPS 40:60. Mae'r cyfnod parhaus yn newid o'r cyfnod HPMC cychwynnol i'r cyfnod HPS diweddarach. By observing the phase shape, it can be seen that the HPMC phase in the HPS matrix is spherical after dispersion, while the dispersed shape of the HPS phase in the HPMC matrix is more irregular.
Ar ben hynny, trwy gyfrifo cymhareb ardal yr ardal lliw golau (HPMC) i'r ardal lliw tywyll (HPS) yn y cyfadeilad HPMC/HPS ar ôl lliwio (heb ystyried y sefyllfa mesophase), darganfuwyd bod ardal yr ardal o HPMC (Lliw Ysgafn)/HPS (Lliw Tywyll) Yn y ffigur mae'r gymhareb bob amser yn fwy na'r gymhareb gyfansawdd HPMC/HPS gwirioneddol. Er enghraifft, yn y diagram staenio o gyfansoddyn HPMC/HPS gyda chymhareb gyfansawdd o 50:50, ni chyfrifir arwynebedd HPS yn yr ardal rhyngffas, a chymhareb yr ardal ysgafn/tywyll yw 71/29. Mae'r canlyniad hwn yn cadarnhau bodolaeth nifer fawr o mesophases yn system gyfansawdd HPMC/HPS.
Mae'n hysbys bod systemau cyfansawdd polymer cwbl gydnaws yn eithaf prin oherwydd yn ystod y broses gyfansawdd polymer, mae gwres cyfansawdd yn gadarnhaol fel arfer ac mae'r entropi o gyfansawdd fel arfer yn newid ychydig, gan arwain at egni rhydd yn ystod newid gwaethygu i werth positif. Fodd bynnag, yn y system gyfansawdd HPMC/HPS, mae HPMC a HPS yn dal i addo dangos mwy o gydnawsedd, oherwydd bod HPMC a HPS yn polysacaridau hydroffilig, mae ganddynt yr un uned strwythurol - glwcos, a phasio'r un grŵp swyddogaethol yn cael ei haddasu â hydroxypropyl. Mae ffenomen mesophasau lluosog yn system gyfansawdd HPMC/HPS hefyd yn dangos bod gan HPMC a HPS yn y cyfansoddyn rywfaint o gydnawsedd, ac mae ffenomen debyg yn digwydd yn y system cyfuniad alcohol startsh-polyvinyl gyda phlastigydd wedi'i ychwanegu. ymddangosodd hefyd [339].
4.3.3 Y berthynas rhwng morffoleg microsgopig a phriodweddau macrosgopig y system gyfansawdd
Astudiwyd yn fanwl y berthynas rhwng morffoleg, ffenomen gwahanu cyfnodau, tryloywder a phriodweddau mecanyddol system gyfansawdd HPMC/HPS. Mae Ffigur 4-3 yn dangos effaith cynnwys HPS ar briodweddau macrosgopig fel tryloywder a modwlws tynnol system gyfansawdd HPMC/HPS. 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]. It can be found from the figure that the transmittance of the HPMC/HPS compound system will have a minimum value with the difference of the HPS content. Mae trosglwyddiad y system gyfansawdd, yn yr ystod o gynnwys HPS o dan 70%, yn cynyddu gydait yn gostwng gyda chynnydd mewn cynnwys HPS; pan fydd cynnwys HPS yn fwy na 70%, mae'n cynyddu gyda chynnydd cynnwys HPS. Mae'r ffenomen hon yn golygu bod system gyfansawdd HPMC / HPS yn anghymysgadwy, oherwydd bod ffenomen gwahanu cam y system yn arwain at ostyngiad mewn trawsyriant golau. I'r gwrthwyneb, roedd modwlws Young y system gyfansawdd hefyd yn ymddangos yn bwynt lleiaf gyda'r gwahanol gyfrannau, ac roedd modwlws Young yn parhau i ostwng gyda chynnydd cynnwys HPS, a chyrhaeddodd y pwynt isaf pan oedd cynnwys HPS yn 60%. Parhaodd y modwlws i gynyddu, a chynyddodd y modwlws ychydig. Roedd modwlws Young o'r system gyfansawdd HPMC/HPS yn dangos isafswm gwerth, a oedd hefyd yn nodi bod y system gyfansawdd yn system anghymysgadwy. Mae pwynt trosglwyddo golau isaf system gyfansawdd HPMC/HPS yn gyson â phwynt trosglwyddo cam o gyfnod parhaus HPMC i gyfnod gwasgaredig a phwynt isaf gwerth modwlws Young yn Ffigur 4-2.
4.3.4 Effaith crynodiad hydoddiant ar forffoleg microsgopig y system gyfansawdd
Mae Ffigur 4-4 yn dangos effaith crynodiad toddiant ar forffoleg a phontio cyfnod system gyfansawdd HPMC/HPS. Fel y gwelir o'r ffigur, y crynodiad isel o system gyfansawdd 3% hpmc/hps, yn y gymhareb gyfansawdd o hpmc/hps yw 40:60, gellir gweld ymddangosiad strwythur cyd-barhaus; Tra yn y crynodiad uchel o hydoddiant 7%, gwelir y strwythur cyd-barhaus hwn yn y ffigur gyda chymhareb gyfansawdd o 50:50. Mae'r canlyniad hwn yn dangos bod gan bwynt trosglwyddo cyfnod system gyfansawdd HPMC/HPS ddibyniaeth crynodiad penodol, ac mae cymhareb cyfansawdd HPMC/HPS y trawsnewidiad cyfnod yn cynyddu gyda chynyddu crynodiad toddiant cyfansawdd, ac mae HPS yn tueddu i ffurfio cyfnod parhaus . . Yn ogystal, roedd y parthau HPS a wasgarwyd yng nghyfnod parhaus HPMC yn dangos siapiau a morffolegau tebyg gyda newid crynodiad; Er bod y cyfnodau gwasgaredig HPMC a wasgarwyd yng nghyfnod parhaus HPS yn dangos gwahanol siapiau a morffolegau mewn gwahanol grynodiadau. A chyda'r cynnydd mewn crynodiad toddiant, daeth ardal wasgaru HPMC yn fwy a mwy afreolaidd. Y prif reswm dros y ffenomen hon yw bod gludedd yr hydoddiant HPS yn llawer uwch na thoddiant HPMC ar dymheredd yr ystafell, ac mae tueddiad y cyfnod HPMC i ffurfio cyflwr sfferig taclus yn cael ei atal oherwydd tensiwn yr wyneb.
4.3.5 Effaith crynodiad hydoddiant ar briodweddau mecanyddol system gyfansawdd
Yn cyfateb i forffolegau Ffig. 4-4, mae Ffig. 4-5 yn dangos priodweddau tynnol y ffilmiau cyfansawdd a ffurfiwyd o dan wahanol doddiannau crynodiad. Gellir gweld o'r ffigur bod modwlws ac elongation yr Young ar doriad system gyfansawdd HPMC/HPS yn tueddu i leihau gyda'r cynnydd mewn crynodiad toddiant, sy'n gyson â thrawsnewidiad graddol HPMC o gyfnod parhaus o gyfnod parhaus i gyfnod gwasgaredig yn Ffigur 4 yn Ffigur 4 -4. Mae'r morffoleg microsgopig yn gyson. Gan fod modwlws Young o homopolymer HPMC yn uwch na HPS, rhagwelir y bydd modwlws yr ifanc o system gyfansawdd HPMC/HPS yn cael ei wella pan mai HPMC yw'r cyfnod parhaus.
4.4 Crynodeb o'r bennod hon
Yn y bennod hon, paratowyd datrysiadau cyfansawdd HPMC/HPS a ffilmiau cyfansawdd bwytadwy gyda chrynodiadau gwahanol a chymarebau cyfansawdd, a gwelwyd morffoleg microsgopig a throsglwyddo cyfnod system gyfansawdd HPMC/HPS trwy ddadansoddiad microsgop optegol o staenio ïodin i wahaniaethu cyfnodau startsh. Astudiwyd trawsyriant golau a phriodweddau mecanyddol y ffilm gyfansawdd bwytadwy o HPMC/HPS gan sbectroffotomedr UV-Vis a phrofwr eiddo mecanyddol, ac astudiwyd effeithiau gwahanol grynodiadau a chymarebau cyfansawdd ar briodweddau optegol a phriodweddau mecanyddol y system gyfansawdd. Sefydlwyd y berthynas rhwng y microstrwythur a phriodweddau macrosgopig system gyfansawdd HPMC/HPS trwy gyfuno microstrwythur y system gyfansawdd, megis microstrwythur, trosglwyddo cyfnod a gwahanu cyfnod, a phriodweddau macrosgopig fel priodweddau optegol a phriodweddau mecanyddol. Mae'r prif ganfyddiadau fel a ganlyn:
- Nid yw system gyfansawdd HPMC / HPS yn gymysgadwy, ac mae pwynt trosglwyddo cyfnod yn y system gyfansawdd, ac mae gan y pwynt trosglwyddo cam hwn ddibyniaeth gymhareb cyfansawdd penodol a dibyniaeth ar grynodiad datrysiad.
- Mae gan system gyfansawdd HPMC / HPS gydnawsedd da, ac mae nifer fawr o fesoffasau yn bresennol yn y system gyfansawdd. Yn y cyfnod canolradd, mae'r cyfnod parhaus wedi'i wasgaru yn y cyfnod gwasgaredig yn nhalaith gronynnau.
- Dangosodd y cyfnod gwasgaredig o HPS ym matrics HPMC siâp sfferig tebyg mewn gwahanol grynodiadau; Dangosodd HPMC forffoleg afreolaidd mewn matrics HPS, a chynyddodd afreoleidd -dra'r morffoleg gyda'r cynnydd mewn crynodiad.
- Sefydlwyd y berthynas rhwng y microstrwythur, trosglwyddo cyfnod, tryloywder a phriodweddau mecanyddol system gyfansawdd HPMC/HPS. a. Mae pwynt isaf tryloywder y system gyfansawdd yn gyson â phwynt trosglwyddo cyfnod HPMC o'r cyfnod parhaus i'r cyfnod gwasgaredig ac isafswm pwynt y gostyngiad mewn modwlws tynnol. b. Mae modwlws ac elongation yr Young ar yr egwyl yn lleihau gyda'r cynnydd mewn crynodiad toddiant, sy'n gysylltiedig yn achosol â newid morffolegol HPMC o'r cyfnod parhaus i'r cyfnod gwasgaredig yn y system gyfansawdd.
I grynhoi, mae priodweddau macrosgopig system gyfansawdd HPMC / HPS yn perthyn yn agos i'w strwythur morffolegol microsgopig, trawsnewidiad cyfnod, gwahaniad cyfnod a ffenomenau eraill, a gellir rheoleiddio priodweddau'r cyfansoddion trwy reoli strwythur cam a chydnawsedd y cyfansawdd. system.
Pennod 5 Dylanwad Gradd Amnewid HPS Hydroxypropyl ar Briodweddau Rheolegol System Cyfansawdd HPMC/HPS
Mae'n hysbys y gall newidiadau bach yn strwythur cemegol startsh arwain at newidiadau dramatig yn ei briodweddau rheolegol. Felly, mae addasiad cemegol yn cynnig y posibilrwydd i wella a rheoli priodweddau rheolegol cynhyrchion sy'n seiliedig ar startsh [342]. Yn ei dro, gall meistroli dylanwad strwythur cemegol startsh ar ei briodweddau rheolegol ddeall priodweddau strwythurol cynhyrchion sy'n seiliedig ar startsh yn well, a darparu sylfaen ar gyfer dylunio startsh wedi'u haddasu gyda gwell priodweddau swyddogaethol startsh [235]. Mae startsh hydroxypropyl yn startsh proffesiynol wedi'i addasu a ddefnyddir yn helaeth ym maes bwyd a meddygaeth. Fe'i paratoir fel arfer gan adwaith etherification startsh brodorol gyda propylen ocsid o dan amodau alcalïaidd. Mae hydroxypropyl yn grŵp hydroffilig. The introduction of these groups into the starch molecular chain can break or weaken the intramolecular hydrogen bonds that maintain the starch granule structure. Therefore, the physicochemical properties of hydroxypropyl starch are related to the degree of substitution of hydroxypropyl groups on its molecular chain [233, 235, 343, 344].
Mae llawer o astudiaethau wedi ymchwilio i effaith gradd amnewid hydroxypropyl ar briodweddau ffisiocemegol startsh hydroxypropyl. Han et al. astudio effeithiau startsh cwyraidd hydroxypropyl a chornstarch hydroxypropyl ar strwythur a nodweddion ôl -raddio cacennau reis glutinous Corea. Canfu'r astudiaeth y gall hydroxypropylation leihau tymheredd gelatinization startsh a gwella gallu dal dŵr startsh. perfformiad, ac yn atal ffenomen heneiddio startsh mewn cacennau reis glutinous Corea yn sylweddol [345]. Kaur et al. astudiodd effaith amnewid hydroxypropyl ar briodweddau ffisiocemegol gwahanol fathau o startsh tatws, a chanfod bod graddfa amnewid hydroxypropyl startsh tatws yn amrywio â gwahanol fathau, a'i effaith ar briodweddau startsh â maint gronynnau mawr yn fwy arwyddocaol; Mae'r adwaith hydroxypropylation yn achosi llawer o ddarnau a rhigolau ar wyneb gronynnau startsh; Gall amnewid hydroxypropyl wella priodweddau chwyddo yn sylweddol, hydoddedd dŵr a hydoddedd startsh mewn sylffocsid dimethyl, a gwella startsh tryloywder y past [346]. Lawal et al. astudio effaith amnewid hydroxypropyl ar briodweddau startsh tatws melys. Dangosodd yr astudiaeth, ar ôl addasu hydroxypropyl, bod gallu chwyddo rhad ac am ddim a hydoddedd dŵr startsh wedi'u gwella; Rhwystrwyd ailrystallization ac ôl -raddio startsh brodorol; Mae treuliadwyedd yn cael ei wella [347]. Schmitz et al. parod hydroxypropyl tapioca startsh a chanfuwyd bod ganddo gapasiti chwyddo uwch a gludedd, cyfradd heneiddio is, a sefydlogrwydd rhewi-dadmer uwch [344].
Fodd bynnag, prin yw'r astudiaethau ar briodweddau rheolegol startsh hydroxypropyl, ac anaml y nodwyd effeithiau addasu hydroxypropyl ar briodweddau rheolegol a phriodweddau gel systemau cyfansawdd sy'n seiliedig ar startsh hyd yn hyn. Chun et al. astudio rheoleg crynodiad isel (5%) hydoddiant startsh reis hydroxypropyl. Dangosodd y canlyniadau fod effaith addasu hydroxypropyl ar gyflwr cyson a gludedd deinamig hydoddiant startsh yn gysylltiedig â graddau'r amnewid, a gall ychydig bach o amnewidiad hydroxypropyl Propyl newid yn sylweddol briodweddau rheolegol atebion startsh; mae cyfernod gludedd hydoddiannau startsh yn gostwng gyda chynnydd gradd amnewid, ac mae dibyniaeth tymheredd ei briodweddau rheolegol yn cynyddu gyda chynnydd gradd amnewid hydroxypropyl. Mae'r swm yn gostwng gyda gradd gynyddol o amnewid [342]. Lee et al. astudiodd effaith amnewid hydroxypropyl ar briodweddau ffisegol a phriodweddau rheolegol startsh tatws melys, a dangosodd y canlyniadau fod gallu chwyddo a hydoddedd dŵr startsh wedi cynyddu gyda chynyddu graddfa amnewid hydroxypropyl; Mae'r gwerth enthalpi yn gostwng gyda'r cynnydd yn y radd amnewid hydroxypropyl; Mae'r cyfernod gludedd, gludedd cymhleth, straen cynnyrch, gludedd cymhleth a modwlws deinamig toddiant startsh i gyd yn lleihau gyda'r cynnydd mewn gradd amnewid hydroxypropyl, mynegai hylif a ffactor colli y mae'n cynyddu gyda graddfa amnewid hydroxypropyl; Mae cryfder gel glud startsh yn lleihau, mae'r sefydlogrwydd rhewi-dadmer yn cynyddu, ac mae'r effaith syneresis yn lleihau [235].
Yn y bennod hon, astudiwyd effaith gradd amnewid hydroxypropyl HPS ar briodweddau rheolegol a phriodweddau gel system gyfansawdd gel oer a phoeth HPMC/HPS. Mae'r sefyllfa drosglwyddo o arwyddocâd mawr ar gyfer dealltwriaeth fanwl o'r berthynas rhwng ffurfio strwythur ac eiddo rheolegol. Yn ogystal, trafodwyd mecanwaith gelation y system gyfansawdd gwrth-oeri HPMC/HPS yn rhagarweiniol, er mwyn darparu rhywfaint o ganllaw damcaniaethol ar gyfer systemau gel gwres gwres gwrthdroi tebyg eraill.
5.1 Deunyddiau ac Offer
5.1.1 Prif ddeunyddiau arbrofol
5.1.2 Prif offerynnau ac offer
5.2 Dull arbrofol
5.2.1 Paratoi datrysiadau cyfansawdd
Paratowyd datrysiadau cyfansawdd 15% HPMC/HPS gyda chymarebau cyfansawdd gwahanol (100/0, 50/50, 0/100) a HPS gyda gwahanol raddau amnewid hydroxypropyl (G80, A939, A1081). Dangosir dulliau paratoi A1081, A939, HPMC a'u toddiannau cyfansawdd yn 2.2.1. Mae G80 a'i doddiannau cyfansawdd gyda HPMC yn cael eu gelatineiddio trwy eu troi o dan amodau 1500psi a 110 ° C mewn awtoclaf, oherwydd bod startsh brodorol G80 yn amylose uchel (80%), ac mae ei dymheredd gelatinization yn uwch na 100 ° C, na ellir bod, na ellir bod a gyrhaeddwyd gan y dull gelatinization baddon dŵr gwreiddiol [348].
5.2.2 Priodweddau rheolegol hydoddiannau cyfansawdd HPMC/HPS gyda gwahanol raddau o amnewidiad hydroxypropyl HPS
5.2.2.1 Egwyddor dadansoddiad rheolegol
Yr un fath â 2.2.2.1
5.2.2.2 Dull prawf modd llif
Defnyddiwyd clamp plât cyfochrog â diamedr o 60 mm, a gosodwyd bylchiad y plât i 1 mm.
- Mae yna ddull prawf llif cyn-cneifio a thixotropi tri cham. Yr un fath â 2.2.2.2.
- Dull prawf llif heb thixotropi cylch cyn-gneifio a thixotropig. Tymheredd y prawf yw 25 ° C, a. Cneifio ar gyflymder cynyddol, ystod cyfradd cneifio 0-1000 S-1, amser cneifio 1 mun; b. Cneifio cyson, cyfradd cneifio 1000 S-1, amser cneifio 1 mun; c. Llai o gneifio cyflymder, yr ystod cyfradd cneifio yw 1000-0S-1, a'r amser cneifio yw 1 munud.
5.2.2.3 Osgiliad dull prawf modd
Defnyddiwyd gosodiad plât cyfochrog â diamedr o 60 mm, a gosodwyd y bylchau plât i 1 mm.
- Ysgubiad newidiol anffurfiad. Tymheredd prawf 25 ° C, amlder 1 Hz, dadffurfiad 0.01-100%.
- Sgan tymheredd. Amlder 1 Hz, anffurfiad 0.1 %, a. Proses wresogi, tymheredd 5-85 ° C, cyfradd wresogi 2 ° C/min; b. Proses oeri, tymheredd 85-5 ° C, cyfradd oeri 2 ° C/min. Defnyddir sêl olew silicon o amgylch y sampl i osgoi colli lleithder wrth brofi.
- Ysgubiad amledd. Amrywiad 0.1 %, amledd 1-100 rad/s. Cynhaliwyd y profion ar 5 ° C ac 85 ° C, yn y drefn honno, a'u cydbwyso ar dymheredd y prawf am 5 munud cyn eu profi.
Mae'r berthynas rhwng y modwlws storio G ′ a modwlws colled G ″ yr hydoddiant polymer a'r amledd onglog ω yn dilyn deddf pŵer:
lle mae n ′ a n ″ yn lethrau log g'-log ω a log g ″ -log ω, yn y drefn honno;
G0′ a G0″ yw rhyng-gipiadau log G′-log ω a log G″-log ω, yn y drefn honno.
5.2.3.1 Egwyddor offeryn
Yr un fath â 4.2.3.1
5.2.3.2 Dull Prawf
Tynnwyd yr hydoddiant cyfansawdd 3% 5:5 HPMC/HPS allan ar dymheredd gwahanol o 25 ° C, 45 ° C, a 85 ° C, ei ollwng ar sleid wydr a gedwir ar yr un tymheredd, a'i fwrw i mewn i ffilm denau. datrysiad haen a'i sychu ar yr un tymheredd. Cafodd y ffilmiau eu staenio â hydoddiant ïodin 1%, eu gosod ym maes microsgop golau ar gyfer arsylwi a thynnu lluniau.
5.3.1 Dadansoddiad o gludedd a phatrwm llif
5.3.1.1 Dull Prawf Llif heb Thixotropi Modrwy Cyn-Slead a Thixotropig
Gan ddefnyddio'r dull prawf llif heb gyn-wylio a'r dull thixotropig cylch thixotropig, astudiwyd gludedd toddiant cyfansawdd HPMC/HPS gyda gwahanol raddau o amnewid hydroxypropyl HPS. Dangosir y canlyniadau yn Ffigur 5-1. Gellir gweld o'r ffigur bod gludedd yr holl samplau yn dangos tueddiad gostyngol gyda'r cynnydd yn y gyfradd cneifio o dan weithred grym cneifio, gan ddangos rhywfaint o ffenomen teneuo cneifio. Mae'r rhan fwyaf o doddiannau neu doddi polymer crynodiad uchel yn cael eu datgysylltu ac aildrefnu moleciwlaidd cryf o dan gneifio, ac felly'n arddangos ymddygiad hylif ffug-ffugenwol [305, 349, 350]. Fodd bynnag, mae graddau teneuo cneifio toddiannau cyfansawdd HPMC/HPS o HPS gyda gwahanol raddau amnewid hydroxypropyl yn wahanol.
Ffig. 5-1 Gludedd yn erbyn cyfradd cneifio'r hydoddiant HPS/HPMC gyda gwahanol raddau amnewid hydropropyl o HPS (heb rhag-gneifio, mae'r symbolau solet a gwag yn cyflwyno cyfradd gynyddol a phroses cyfradd ostyngol, yn y drefn honno)
Gellir gweld o'r ffigur bod gludedd a gradd teneuo cneifio y sampl HPS pur yn uwch na rhai sampl cyfansawdd HPMC/HPS, tra bod gradd teneuo cneifio hydoddiant HPMC yr isaf, yn bennaf oherwydd gludedd HPS. ar dymheredd isel yn sylweddol uwch na HPMC. Yn ogystal, ar gyfer hydoddiant cyfansawdd HPMC/HPS gyda'r un gymhareb gyfansawdd, mae'r gludedd yn cynyddu gyda gradd amnewid hydroxypropyl HPS. Gall hyn fod oherwydd bod ychwanegu grwpiau hydroxypropyl mewn moleciwlau startsh yn torri'r bondiau hydrogen rhyngfoleciwlaidd ac felly'n arwain at ddadelfennu gronynnau startsh. Roedd hydroxypropylation yn lleihau ffenomen teneuo cneifio startsh yn sylweddol, a ffenomen teneuo cneifio startsh brodorol oedd y mwyaf amlwg. Gyda chynnydd parhaus y radd amnewid hydroxypropyl, gostyngodd gradd teneuo cneifio HPS yn raddol.
Mae gan bob sampl gylchoedd thixotropig ar gromlin cyfradd cneifio straen cneifio, gan nodi bod gan bob sampl rywfaint o thixotropi. Cynrychiolir y cryfder thixotropig yn ôl maint yr ardal gylch thixotropig. Po fwyaf thixotropig yw'r sampl yw [351]. Gellir cyfrifo mynegai llif n a chyfernod gludedd K yr hydoddiant sampl gan gyfraith pŵer Ostwald-de Waele (gweler yr hafaliad (2-1)).
Tabl 5-1 Mynegai ymddygiad llif (n) a mynegai cysondeb hylif (K) yn ystod proses cyfradd gynyddol a chyfradd ostyngol ac ardal dolen thixotropi yr hydoddiant HPS/HPMC gyda gwahanol raddau amnewid hydropropyl o HPS ar 25 °C
Mae Tabl 5-1 yn dangos y mynegai llif N, cyfernod gludedd K ac arwynebedd cylch thixotropig toddiannau cyfansawdd HPMC/HPS gyda gwahanol raddau o HPS amnewid hydroxypropyl yn y broses o gynyddu cneifio a lleihau cneifio. Gellir gweld o'r tabl bod mynegai llif n yr holl samplau yn llai nag 1, sy'n dangos bod yr holl doddiannau sampl yn hylifau ffug -ffugenwol. Ar gyfer y system gyfansawdd HPMC/HPS gyda'r un radd amnewid HPS hydroxypropyl, mae'r mynegai llif N yn cynyddu gyda'r cynnydd yng nghynnwys HPMC, gan nodi bod ychwanegu HPMC yn gwneud i'r toddiant cyfansawdd arddangos nodweddion hylif Newtonaidd cryfach. Fodd bynnag, gyda'r cynnydd o gynnwys HPMC, gostyngodd cyfernod gludedd K yn barhaus, sy'n dangos bod ychwanegu HPMC yn lleihau gludedd yr hydoddiant cyfansawdd, oherwydd bod y cyfernod gludedd K yn gymesur â'r gludedd. Gostyngodd gwerth n a gwerth K HPS pur gyda gwahanol raddau amnewid hydroxypropyl yn y cam cneifio cynyddol gyda chynnydd gradd amnewid hydroxypropyl, gan nodi y gall addasu hydroxypropylation wella ffug-blastigedd startsh a lleihau Gludedd toddiannau startsh. I'r gwrthwyneb, mae gwerth n yn cynyddu gyda chynnydd y radd amnewid yn y cam cneifio gostyngol, sy'n dangos bod y hydroxypropylation yn gwella ymddygiad hylif Newtonaidd yr hydoddiant ar ôl cneifio cyflym. Effeithiwyd ar werth n a gwerth K y system gyfansawdd HPMC/HPS gan hydroxypropylation HPS a HPMC, a oedd yn ganlyniad eu gweithredu cyfunol. O'i gymharu â'r cam cneifio cynyddol, daeth gwerthoedd n yr holl samplau yn y cam cneifio gostyngol yn fwy, tra daeth y gwerthoedd K yn llai, gan nodi bod gludedd yr hydoddiant cyfansawdd wedi'i leihau ar ôl cneifio cyflym, a'r Gwellwyd ymddygiad hylif Newtonaidd yr hydoddiant cyfansawdd. .
Gostyngodd arwynebedd cylch thixotropig gyda chynnydd mewn cynnwys HPMC, sy'n dangos bod ychwanegu HPMC wedi lleihau thixotropi'r hydoddiant cyfansawdd a gwella ei sefydlogrwydd. Ar gyfer datrysiad cyfansawdd HPMC / HPS gyda'r un gymhareb cyfansawdd, mae arwynebedd cylch thixotropig yn lleihau gyda chynnydd gradd amnewid hydroxypropyl HPS, sy'n dangos bod hydroxypropylation yn gwella sefydlogrwydd HPS.
5.3.1.2 Dull cneifio gyda dull thixotropig cyn torri a thri cham
Defnyddiwyd y dull cneifio gyda chyn-gneifio i astudio newid gludedd toddiant cyfansawdd HPMC/HPS gyda gwahanol raddau o HPS amnewid hydroxypropyl â chyfradd cneifio. Dangosir y canlyniadau yn Ffigur 5-2. Gellir gweld o'r ffigur bod yr hydoddiant HPMC yn dangos bron dim cneifio yn teneuo, tra bod y samplau eraill yn dangos teneuo cneifio. Mae hyn yn gyson â'r canlyniadau a gafwyd gyda'r dull cneifio heb gyn-glywed. Gellir gweld hefyd o'r ffigur, ar gyfraddau cneifio isel, bod y sampl amnewidiol iawn hydroxypropyl yn arddangos rhanbarth llwyfandir.
Ffig. 5-2 Gludedd yn erbyn cyfradd cneifio'r hydoddiant HPS/HPMC gyda gwahanol raddau amnewid hydropropyl o HPS (gyda rhag-gneifio)
Dangosir y gludedd sero cneifio (h0), mynegai llif (n) a'r cyfernod gludedd (K) a gafwyd trwy osod yn Nhabl 5-2. O'r tabl, gallwn weld, ar gyfer y samplau HPS pur, bod y gwerthoedd n a geir trwy'r ddau ddull yn cynyddu gyda gradd yr amnewid, sy'n dangos bod ymddygiad tebyg i solid yr hydoddiant startsh yn lleihau wrth i raddfa'r amnewid gynyddu. Gyda'r cynnydd yng nghynnwys HPMC, roedd y gwerthoedd n i gyd yn dangos tuedd ar i lawr, gan ddangos bod HPMC wedi lleihau ymddygiad tebyg i solid yr ateb. Mae hyn yn dangos bod canlyniadau dadansoddiad ansoddol y ddau ddull yn gyson.
Wrth gymharu'r data a gafwyd ar gyfer yr un sampl o dan wahanol ddulliau prawf, darganfyddir bod gwerth n a gafwyd ar ôl cyn-wylio bob amser yn fwy na'r hyn a gafwyd trwy'r dull heb ei glywed ymlaen llaw, sy'n dangos bod y system gyfansawdd a gafwyd gan y cyn -Mae dull cneifio yn solid-fel yr ymddygiad yn is na'r hyn a fesurir gan y dull heb ei gneifio ymlaen llaw. Y rheswm am hyn yw bod y canlyniad terfynol a gafwyd yn y prawf heb gyn-gneifio mewn gwirionedd yn ganlyniad i weithred gyfun cyfradd cneifio ac amser cneifio, tra bod y dull prawf gyda chyn-gneifio yn dileu'r effaith thixotropig yn gyntaf gan gneifio uchel am gyfnod penodol o amser. Felly, gall y dull hwn bennu ffenomen teneuo cneifio a nodweddion llif y system gyfansawdd yn fwy cywir.
O'r tabl, gallwn hefyd weld, ar gyfer yr un gymhareb gyfansawdd (5: 5), bod gwerth N y system gyfansawdd yn agos at 1, ac mae'r N wedi'i weld ymlaen llaw yn cynyddu gyda graddfa'r amnewid hydroxypropyl mae'n dangos bod HPMC yn Mae cyfnod parhaus yn y system gyfansawdd, ac mae HPMC yn cael effaith gryfach ar samplau startsh gyda gradd amnewid hydroxypropyl isel, sy'n gyson â'r canlyniad bod y gwerth n yn cynyddu gyda'r cynnydd yn y radd amnewid heb gyn-wylio i'r gwrthwyneb. Mae gwerthoedd K y systemau cyfansawdd sydd â gwahanol raddau o amnewid yn y ddau ddull yn debyg, ac nid oes unrhyw duedd arbennig o amlwg, tra bod y gludedd sero-gneifio yn dangos tueddiad clir ar i lawr, oherwydd bod y gludedd sero-gneifio yn annibynnol ar y cneifio cyfradd. Gall y gludedd cynhenid adlewyrchu priodweddau'r sylwedd ei hun yn gywir.
Ffig. 5-3 Tri thixotropi cyfwng o hydoddiant cyfuno HPS/HPMC gyda gwahanol raddau amnewid hydropropyl o HPS
Defnyddiwyd y dull thixotropig tri cham i astudio effaith gwahanol raddau o hydroxypropyl amnewid startsh hydroxypropyl ar briodweddau thixotropig y system gyfansawdd. Gellir gweld o Ffigur 5-3 bod gludedd y toddiant yn y cam cneifio isel yn lleihau gyda'r cynnydd yng nghynnwys HPMC, ac yn lleihau gyda'r cynnydd yn y radd amnewid, sy'n gyson â chyfraith gludedd cneifio sero.
Mynegir graddfa'r adferiad strwythurol ar ôl amser gwahanol yn y cam adfer gan y gyfradd adfer gludedd DSR, a dangosir y dull cyfrifo yn 2.3.2. Gellir gweld o Dabl 5-2, o fewn yr un amser adfer, bod DSR HPS pur yn sylweddol is nag amser HPMC pur, sydd yn bennaf oherwydd bod y moleciwl HPMC yn gadwyn anhyblyg, ac mae ei amser ymlacio yn fyr, a Gellir adfer y strwythur mewn amser byr. adfer. Er bod HPS yn gadwyn hyblyg, mae ei hamser ymlacio yn hir, ac mae'r adferiad strwythur yn cymryd amser hir. Gyda'r cynnydd yn y radd amnewid, mae DSR HPS pur yn lleihau gyda'r cynnydd yn y radd amnewid, gan nodi bod hydroxypropylation yn gwella hyblygrwydd cadwyn foleciwlaidd startsh ac yn gwneud amser ymlacio HPS yn hirach. Mae DSR y toddiant cyfansawdd yn is na samplau HPS pur a Samplau HPMC pur, ond gyda'r cynnydd yn y radd amnewid hPS hydroxypropyl, mae DSR y sampl gyfansawdd yn cynyddu, sy'n dangos bod thixotropi y system gyfansawdd yn cynyddu gyda'r hyn Cynnydd o amnewid HPS hydroxypropyl. Mae'n lleihau gyda graddfa gynyddol o amnewidiad radical, sy'n gyson â'r canlyniadau heb gyn-wylio.
Table 5-2 Zero shear viscosity (h0), flow behavior index (n), fluid consistency index (K) during increasing rate and the degree of structure recovery (DSR) after a certain recover time for the HPS/HPMC solution with different hydropropyl Gradd amnewid HPS ar 25 ° C.
I grynhoi, gall y prawf sefydlog-wladwriaeth heb rag-gneifio a'r prawf thixotropy cylch thixotropic ddadansoddi samplau â gwahaniaethau perfformiad mawr yn ansoddol, ond ar gyfer y cyfansoddion â gwahanol raddau amnewid hydroxypropyl HPS gyda gwahaniaethau perfformiad bach Mae canlyniadau ymchwil yr ateb yn groes i Y canlyniadau go iawn, oherwydd y data mesuredig yw canlyniadau cynhwysfawr dylanwad cyfradd cneifio ac amser cneifio, ac ni allant wir adlewyrchu dylanwad un newidyn.
Mae'n hysbys, ar gyfer hydrogels, bod y modwlws storio G ′ yn cael ei bennu gan galedwch, cryfder a nifer y cadwyni moleciwlaidd effeithiol, ac mae'r modwlws colled G ′ ′ yn cael ei bennu gan ymfudo, mudiant a ffrithiant moleciwlau bach a grwpiau swyddogaethol . Mae'n cael ei bennu gan y defnydd o ynni ffrithiannol fel dirgryniad a chylchdroi. Arwydd bodolaeth o groesffordd modwlws storio G ′ a modwlws colled G ″ (h.y. tan δ = 1). Gelwir y newid o doddiant i gel yn bwynt gel. Defnyddir y modwlws storio G ′ a'r modwlws colled G ″ yn aml i astudio ymddygiad gelation, cyfradd ffurfio a phriodweddau strwythurol strwythur y rhwydwaith gel [352]. Gallant hefyd adlewyrchu datblygiad strwythur mewnol a strwythur moleciwlaidd wrth ffurfio strwythur y rhwydwaith gel. Rhyngweithio [353].
Figure 5-4 shows the strain sweep curves of HPMC/HPS compound solutions with different degrees of hydroxypropyl substitution HPS at a frequency of 1 Hz and a strain range of 0.01%-100%. Gellir gweld o'r ffigur bod yr holl samplau ac eithrio HPMC yn yr ardal anffurfio is (0.01–1%) yn G′ > G″, gan ddangos cyflwr gel. Ar gyfer HPMC, mae G′ yn y siâp cyfan Mae'r amrediad newidiol bob amser yn llai na G”, sy'n dangos bod HPMC mewn cyflwr datrysiad. Yn ogystal, mae dibyniaeth anffurfiad viscoelasticity o wahanol samplau yn wahanol. Ar gyfer y sampl G80, mae dibyniaeth amledd viscoelastigedd yn fwy amlwg: pan fydd yr anffurfiad yn fwy na 0.3%, gellir gweld bod G 'yn gostwng yn raddol, ynghyd â chynnydd sylweddol yn G ”. cynnydd, yn ogystal â chynnydd sylweddol mewn tan δ; ac yn croestorri pan fydd y swm dadffurfiad yn 1.7%, sy'n dangos bod strwythur rhwydwaith gel G80 wedi'i ddifrodi'n ddifrifol ar ôl i'r swm dadffurfiad fod yn fwy na 1.7%, ac mae mewn cyflwr datrysiad.
Ffig. 5-4 Mae modwlws storio (G′) a modwlws colled (G″) vs straen ar gyfer HPS/HPMC yn asio â gwahanol raddau amnewid hydroypropyl HPS (Mae'r symbolau solet a gwag yn bresennol G′ a G″, yn y drefn honno)
Ffig. 5-5 tan δ vs straen ar gyfer hydoddiant cyfuniad HPMC/HPS gyda gradd amnewid hydropropyl gwahanol o HPS
Gellir gweld o'r ffigur bod rhanbarth viscoelastig llinol HPS pur yn amlwg yn cael ei gulhau gyda'r gostyngiad yn y radd amnewid hydroxypropyl. Mewn geiriau eraill, wrth i raddau amnewid HPS hydroxypropyl gynyddu, mae'r newidiadau sylweddol yn y gromlin TAN δ yn tueddu i ymddangos yn yr ystod swm dadffurfiad uwch. Yn benodol, rhanbarth viscoelastig llinol G80 yw'r culaf o'r holl samplau. Felly, defnyddir rhanbarth viscoelastig llinol G80 i benderfynu
Meini prawf ar gyfer pennu gwerth y newidyn anffurfiad yn y gyfres ganlynol o brofion. Ar gyfer system gyfansawdd HPMC / HPS gyda'r un gymhareb cyfansawdd, mae'r rhanbarth viscoelastig llinol hefyd yn culhau gyda gostyngiad gradd amnewid hydroxypropyl HPS, ond nid yw effaith crebachu gradd amnewid hydroxypropyl ar y rhanbarth viscoelastig llinol mor amlwg.
5.3.3 Priodweddau viscoelastig yn ystod gwresogi ac oeri
Dangosir priodweddau viscoelastig deinamig toddiannau cyfansawdd HPMC/HPS o HPS gyda gwahanol raddau o amnewid hydroxypropyl yn Ffigur 5-6. Fel y gwelir o'r ffigur, mae HPMC yn arddangos pedwar cam yn ystod y broses wresogi: rhanbarth llwyfandir cychwynnol, dau gam sy'n ffurfio strwythur, a rhanbarth llwyfandir terfynol. Yn y cam llwyfandir cychwynnol, G ′ <g ″, mae gwerthoedd G ′ a G ″ yn fach, ac yn tueddu i ostwng ychydig gyda chynnydd y tymheredd, gan ddangos yr ymddygiad viscoelastig hylif cyffredin. Mae gan gelation thermol HPMC ddau gam penodol o ffurfio strwythur wedi'u ffinio â chroestoriad G ′ a G ″ (hynny yw, y pwynt trosglwyddo gel datrysiad, tua 49 ° C), sy'n gyson ag adroddiadau blaenorol. Cyson [160, 354]. Ar dymheredd uchel, oherwydd cysylltiad hydroffobig a chysylltiad hydroffilig, mae HPMC yn ffurfio strwythur traws-rwydwaith yn raddol [344, 355, 356]. Yn rhanbarth llwyfandir y gynffon, mae gwerthoedd G ′ a G ″ yn uchel, sy'n dangos bod strwythur rhwydwaith gel HPMC wedi'i ffurfio'n llawn.
Mae'r pedwar cam hyn o HPMC yn ymddangos yn olynol yn ôl trefn wrth i'r tymheredd ostwng. Mae croestoriad G ′ a G ″ yn symud i'r rhanbarth tymheredd isel ar oddeutu 32 ° C yn ystod y cam oeri, a allai fod oherwydd hysteresis [208] neu effaith cyddwysiad y gadwyn ar dymheredd isel [355]. Yn debyg i HPMC, samplau eraill yn ystod y broses wresogi mae pedwar cam hefyd, ac mae'r ffenomen gildroadwy yn digwydd yn ystod y broses oeri. Fodd bynnag, gellir gweld o'r ffigur bod G80 ac A939 yn dangos proses symlach heb unrhyw groesffordd rhwng G 'a G ”, ac nid yw cromlin G80 hyd yn oed yn ymddangos. Ardal y platfform yn y cefn.
Ar gyfer HPS pur, gall gradd uwch o amnewid hydroxypropyl symud tymereddau cychwynnol a therfynol ffurfio gel, yn enwedig y tymheredd cychwynnol, sef 61 ° C ar gyfer G80, A939, ac A1081, yn y drefn honno. , 62 ° C a 54 ° C. Yn ogystal, ar gyfer samplau HPMC/HPS gyda'r un gymhareb gyfansawdd, wrth i raddau'r amnewidiad gynyddu, mae gwerthoedd G ′ a G ″ ill dau yn tueddu i leihau, sy'n gyson â chanlyniadau astudiaethau blaenorol [357, 358]. Wrth i raddau'r amnewidiad gynyddu, mae gwead y gel yn dod yn feddal. Felly, mae'r hydroxypropylation yn torri strwythur trefnus startsh brodorol ac yn gwella ei hydroffiligrwydd [343].
Ar gyfer samplau cyfansawdd HPMC/HPS, gostyngodd G′ a G″ gyda chynnydd gradd amnewid hydroxypropyl HPS, a oedd yn gyson â chanlyniadau HPS pur. Ar ben hynny, gydag ychwanegu HPMC, cafodd y radd amnewid effaith sylweddol ar G′ Mae'r effaith gyda G” yn dod yn llai amlwg.
Dangosodd cromliniau viscoelastig yr holl samplau cyfansawdd HPMC/HPS yr un duedd, a oedd yn cyfateb i HPS ar dymheredd isel a HPMC ar dymheredd uchel. Mewn geiriau eraill, ar dymheredd isel, mae HPS yn dominyddu priodweddau viscoelastig y system gyfansawdd, tra ar dymheredd uchel mae HPMC yn pennu priodweddau viscoelastig y system gyfansawdd. Gellir priodoli'r canlyniad hwn yn bennaf i HPMC. Yn benodol, mae HPS yn gel oer, sy'n newid o wladwriaeth gel i gyflwr datrysiad wrth ei gynhesu; I'r gwrthwyneb, mae HPMC yn gel poeth, sy'n ffurfio gel yn raddol gyda strwythur rhwydwaith tymheredd cynyddol. Ar gyfer system gyfansawdd HPMC/HPS, ar dymheredd isel, mae priodweddau gel y system gyfansawdd yn cael eu cyfrannu'n bennaf gan gel oer HPS, ac ar dymheredd uchel, ar dymheredd cynnes, mae gelation HPMC yn dominyddu yn y system gyfansawdd.
Ffig. 5-6 Modwlws storio (G′), modwlws colled (G″) a thymheredd tan δ vs. ar gyfer hydoddiant cyfuno HPS/HPMC gyda gradd amnewid hydroypropyl gwahanol HPS
Mae modwlws system gyfansawdd HPMC/HPS, yn ôl y disgwyl, rhwng modwli HPMC pur a HPS pur. Ar ben hynny, mae'r system gymhleth yn arddangos G ′> G ″ yn yr ystod sganio tymheredd cyfan, sy'n dangos y gall HPMC a HPS ffurfio bondiau hydrogen rhyngfoleciwlaidd â moleciwlau dŵr, yn y drefn honno, a gall hefyd ffurfio bondiau hydrogen rhyngfoleciwlaidd gyda'i gilydd. Yn ogystal, ar gromlin y ffactor colled, mae gan bob system gymhleth uchafbwynt TAN Δ ar oddeutu 45 ° C, gan nodi bod y trawsnewidiad cyfnod parhaus wedi digwydd yn y system gymhleth. Bydd y cyfnod pontio hwn yn cael ei drafod yn y 5.3.6 nesaf. parhau â'r drafodaeth.
5.3.4 Effaith tymheredd ar gludedd cyfansawdd
Mae deall effaith tymheredd ar briodweddau rheolegol deunyddiau yn bwysig oherwydd yr ystod eang o dymheredd a all ddigwydd wrth brosesu a storio [359, 360]. Yn yr ystod o 5 ° C-85 ° C, dangosir effaith tymheredd ar gludedd cymhleth toddiannau cyfansawdd HPMC/HPS gyda gwahanol raddau o amnewid hydroxypropyl HPS yn Ffigur 5-7. O Ffigur 5-7 (a), gellir gweld bod gludedd cymhleth HPS pur yn gostwng yn sylweddol gyda'r cynnydd mewn tymheredd; Mae gludedd HPMC pur yn gostwng ychydig o'r cychwynnol i 45 ° C gyda'r cynnydd yn y tymheredd. gwella.
Roedd cromliniau gludedd yr holl samplau cyfansawdd yn dangos tueddiadau tebyg gyda thymheredd, yn gostwng yn gyntaf gyda thymheredd cynyddol ac yna'n cynyddu gyda thymheredd cynyddol. Yn ogystal, mae gludedd y samplau cyfansawdd yn agosach at HPS ar dymheredd isel ac yn agosach at HPMC ar dymheredd uchel. Mae'r canlyniad hwn hefyd yn gysylltiedig ag ymddygiad gelation rhyfedd HPMC a HPS. Roedd cromlin gludedd y sampl gyfansawdd yn dangos trawsnewidiad cyflym ar 45 °C, yn ôl pob tebyg oherwydd trawsnewidiad cyfnod yn system gyfansawdd HPMC/HPS. Fodd bynnag, mae'n werth nodi bod gludedd sampl cyfansawdd G80 / HPMC 5: 5 ar dymheredd uchel yn uwch na gludedd HPMC pur, sy'n bennaf oherwydd y gludedd cynhenid uwch o G80 ar dymheredd uchel [361]. O dan yr un gymhareb cyfansawdd, mae gludedd cyfansawdd y system gyfansawdd yn lleihau gyda chynnydd gradd amnewid hydroxypropyl HPS. Felly, gall cyflwyno grwpiau hydroxypropyl i foleciwlau startsh arwain at dorri bondiau hydrogen mewnmoleciwlaidd mewn moleciwlau startsh.
Ffig. 5-7 Gludedd Cymhleth yn erbyn Tymheredd ar gyfer Cyfuniadau HPS/HPMC â Gradd Amnewid Hydropropyl gwahanol HPS
Mae effaith tymheredd ar gludedd cymhleth system gyfansawdd HPMC/HPS yn cydymffurfio â'r berthynas arrhenius o fewn ystod tymheredd penodol, ac mae gan y gludedd cymhleth berthynas esbonyddol â'r tymheredd. Mae hafaliad Arrhenius fel a ganlyn:
Yn eu plith, η* yw'r gludedd cymhleth, Pa s;
Mae A yn gyson, Pa s;
T yw'r tymheredd absoliwt, K;
R yw'r cysonyn nwy, 8.3144 J·mol–1·K–1;
E yw'r egni actifadu, J·mol–1.
Wedi'i osod yn unol â fformiwla (5-3), gellir rhannu cromlin gludedd-tymheredd y system gyfansawdd yn ddwy ran yn ôl brig tan δ ar 45 ° C; y system gyfansawdd ar 5 °C – 45 °C a 45 °C – 85 ° Dangosir gwerthoedd egni actifadu E a chysonyn A a geir trwy ffitio yn yr amrediad C yn Nhabl 5-3. Gwerthoedd cyfrifedig yr egni actifadu E yw rhwng −174 kJ·mol−1 a 124 kJ·mol−1, ac mae gwerthoedd y cysonyn A rhwng 6.24×10−11 Pa·s a 1.99×1028 Pa·s. O fewn yr ystod ffitio, roedd y cyfernodau cydberthynas wedi'u ffitio yn uwch (R2 = 0.9071 –0.9892) ac eithrio'r sampl G80/HPMC. Mae gan y sampl G80/HPMC gyfernod cydberthynas is (R2 = 0.4435) yn yr ystod tymheredd o 45 ° C - 85 ° C, a allai fod oherwydd caledwch cynhenid uwch G80 a'i bwysau cyflymach o'i gymharu â chyfradd crisialu HPS arall [ 362]. Mae'r eiddo hwn o G80 yn ei gwneud yn fwy tebygol o ffurfio cyfansoddion nad ydynt yn homogenaidd wrth gael ei gymhlethu â HPMC.
Yn yr ystod tymheredd o 5 ° C - 45 ° C, mae gwerth E sampl cyfansawdd HPMC / HPS ychydig yn is na gwerth HPS pur, a allai fod oherwydd y rhyngweithio rhwng HPS a HPMC. Lleihau dibyniaeth tymheredd gludedd. Mae gwerth E HPMC pur yn uwch na'r samplau eraill. Roedd yr egni actifadu ar gyfer yr holl samplau a oedd yn cynnwys startsh yn werthoedd positif isel, gan ddangos ar dymheredd is, bod y gostyngiad mewn gludedd â thymheredd yn llai amlwg a bod y fformwleiddiadau yn arddangos gwead tebyg i startsh.
Tabl 5-3 Paramedrau hafaliad Arrhenius (E: egni actifadu; A: cyson; R 2 : cyfernod pennu) o Eq.(1) ar gyfer y HPS/HPMC yn asio â gwahanol raddau o hydroxypropylation HPS
Fodd bynnag, yn yr ystod tymheredd uwch o 45 ° C - 85 ° C, newidiodd y gwerth E yn ansoddol rhwng samplau cyfansawdd HPS pur a HPMC/HPS, a gwerth E HPSs pur oedd 45.6 kJ·mol−1 - Yn yr ystod o 124 kJ · mol -1, mae gwerthoedd e y cyfadeiladau yn yr ystod o -3.77 kJ · mol -1– -72.2 kJ · mol -1. Mae'r newid hwn yn dangos effaith gref HPMC ar egni actifadu'r system gymhleth, gan mai gwerth E HPMC pur yw -174 kJ mol−1. Mae gwerthoedd E HPMC pur a'r system gyfansawdd yn negyddol, sy'n dangos, ar dymheredd uwch, bod y gludedd yn cynyddu gyda thymheredd cynyddol, ac mae'r cyfansawdd yn arddangos gwead ymddygiad tebyg i HPMC.
Mae effeithiau HPMC a HPS ar gludedd cymhleth systemau cyfansawdd HPMC/HPS ar dymheredd uchel a thymheredd isel yn gyson â'r priodweddau viscoelastig a drafodwyd.
5.3.5 Priodweddau mecanyddol deinamig
Mae Ffigurau 5-8 yn dangos y cromliniau ysgubo amledd ar 5 °C o hydoddiannau cyfansawdd HPMC/HPS o HPS gyda gwahanol raddau o amnewid hydroxypropyl. Gellir gweld o'r ffigur bod HPS pur yn arddangos ymddygiad nodweddiadol tebyg i solid (G ′> G ″), tra bod HPMC yn ymddygiad tebyg i hylif (G ′ <G ″). Roedd pob fformwleiddiad HPMC/HPS yn arddangos ymddygiad tebyg i solet. Ar gyfer y rhan fwyaf o'r samplau, mae G ′ a G ″ yn cynyddu gydag amlder cynyddol, gan nodi bod ymddygiad tebyg i solet y deunydd yn gryf.
Mae HPMCs pur yn arddangos dibyniaeth amledd glir sy'n anodd ei weld mewn samplau HPS pur. Yn ôl y disgwyl, roedd system gymhleth HPMC/HPS yn arddangos rhywfaint o ddibyniaeth amledd. Ar gyfer pob sampl sy'n cynnwys HPS, mae N ′ bob amser yn is na n ″, ac mae G ″ yn arddangos dibyniaeth amledd cryfach na G ′, gan nodi bod y samplau hyn yn fwy elastig na gludiog [352, 359, 363]. Felly, mae perfformiad y samplau cyfansawdd yn cael ei bennu'n bennaf gan HPS, sydd yn bennaf oherwydd bod HPMC yn cyflwyno cyflwr toddiant gludedd is ar dymheredd isel.
Tabl 5-4 n′, n″, G0′ a G0″ ar gyfer HPS/HPMC gyda gradd amnewid hydropropyl gwahanol o HPS ar 5 °C fel y pennir o Eqs. (5-1) and (5-2)
Ffig. 5-8 Modwlws storio (G′) a modwlws colled (G″) ac amlder ar gyfer HPS/HPMC yn asio â gradd amnewid hydroypropyl gwahanol HPS ar 5 °C
Mae HPMCs pur yn arddangos dibyniaeth amledd glir sy'n anodd ei weld mewn samplau HPS pur. Yn ôl y disgwyl ar gyfer y cymhleth HPMC/HPS, roedd y system ligand yn arddangos rhywfaint o ddibyniaeth amledd. For all HPS-containing samples, n′ is always lower than n″, and G″ exhibits a stronger frequency dependence than G′, indicating that these samples are more elastic than viscous [352, 359, 363]. Felly, mae perfformiad y samplau cyfansawdd yn cael ei bennu'n bennaf gan HPS, sy'n bennaf oherwydd bod HPMC yn cyflwyno cyflwr datrysiad gludedd is ar dymheredd isel.
Mae ffigurau 5-9 yn dangos cromliniau ysgubo amledd toddiannau cyfansawdd HPMC/HPS o HPS gyda gwahanol raddau o amnewid hydroxypropyl ar 85 ° C. Fel y gwelir o'r ffigur, roedd yr holl samplau HPS eraill ac eithrio A1081 yn arddangos ymddygiad nodweddiadol tebyg i solid. For A1081, the values of G' and G” are very close, and G' is slightly smaller than G”, which indicates that A1081 behaves as a fluid.
Gall hyn fod oherwydd bod A1081 yn gel oer ac yn cael trosglwyddiad gel-i-ddatrysiad ar dymheredd uchel. Ar y llaw arall, ar gyfer samplau sydd â'r un gymhareb gyfansawdd, gostyngodd gwerthoedd N ′, N ″, G0 ′ a G0 ″ (Tabl 5-5) i gyd gyda'r cynnydd mewn gradd amnewid hydroxypropyl, gan nodi bod hydroxypropylation yn lleihau'r solet- fel ymddygiad startsh ar dymheredd uchel (85 ° C). Yn benodol, mae n ′ a n ″ G80 yn agos at 0, gan ddangos ymddygiad cryf tebyg i solet; Mewn cyferbyniad, mae gwerthoedd N ′ a N ″ A1081 yn agos at 1, gan ddangos ymddygiad hylif cryf. Mae'r gwerthoedd N 'ac N ”hyn yn gyson â'r data ar gyfer G' a G”. Yn ogystal, fel y gwelir o Ffigurau 5-9, gall graddfa amnewid hydroxypropyl wella dibyniaeth amledd HPS yn sylweddol ar dymheredd uchel.
Ffig. 5-9 Modwlws storio (G′) a modwlws colled (G″) ac amlder ar gyfer HPS/HPMC yn asio â gradd amnewid hydroypropyl gwahanol HPS ar 85 °C
Mae ffigurau 5-9 yn dangos bod HPMC yn arddangos ymddygiad nodweddiadol tebyg i solid (G ′> G ″) ar 85 ° C, a briodolir yn bennaf i'w briodweddau thermogel. Yn ogystal, mae G′ a G″ HPMC yn amrywio yn ôl amlder.
Ar gyfer system gyfansawdd HPMC/HPS, mae gwerthoedd N ′ a N ″ yn agos at 0, ac mae G0 ′ yn sylweddol uwch na G0 (Tabl ″ 5-5), gan gadarnhau ei ymddygiad tebyg i solet. Ar y llaw arall, gall amnewidiad hydroxypropyl uwch symud HPS o ymddygiad tebyg i solid i ymddygiad tebyg i hylif, ffenomen nad yw'n digwydd yn yr atebion cyfansawdd. Yn ogystal, ar gyfer y system gyfansawdd a ychwanegwyd gyda HPMC, gyda'r cynnydd mewn amlder, roedd G' a G” yn parhau'n gymharol sefydlog, ac roedd gwerthoedd n' ac n” yn agos at werthoedd HPMC. Mae'r holl ganlyniadau hyn yn awgrymu bod HPMC yn dominyddu viscoelastigedd y system gyfansawdd ar dymheredd uchel o 85 ° C.
Tabl 5-5 N ′, N ″, G0 ′ a G0 ″ ar gyfer HPS/HPMC gyda gwahanol amnewid hydropropyl HPS ar 85 ° C fel y'i pennir o Eqs. (5-1) a (5-2)
5.3.6 Morffoleg system gyfansawdd HPMC/HPS
Astudiwyd trawsnewidiad cyfnod system gyfansawdd HPMC/HPS gan ficrosgop optegol staenio ïodin. Profwyd system gyfansawdd HPMC/HPS gyda chymhareb gyfansawdd o 5:5 ar 25 ° C, 45 ° C ac 85 ° C. Dangosir y delweddau microsgop golau lliw isod yn Ffigurau 5-10. Gellir gweld o'r ffigur, ar ôl lliwio ag ïodin, bod y cyfnod HPS yn cael ei liwio i liw tywyllach, ac mae'r cyfnod HPMC yn dangos lliw ysgafnach oherwydd na ellir ei liwio gan ïodin. Felly, gellir gwahaniaethu'n glir rhwng dau gam HPMC/HPS. Ar dymheredd uwch, mae arwynebedd y rhanbarthau tywyll (cyfnod HPS) yn cynyddu ac mae arwynebedd y rhanbarthau llachar (cyfnod HPC) yn lleihau. Yn benodol, ar 25 ° C, HPMC (lliw llachar) yw'r cyfnod parhaus yn system gyfansawdd HPMC/HPS, ac mae'r cyfnod HPS sfferig bach (lliw tywyll) wedi'i wasgaru yng nghyfnod parhaus HPMC. Mewn cyferbyniad, ar 85 ° C, daeth HPMC yn gyfnod gwasgaredig bach iawn a siâp afreolaidd wedi'i wasgaru yng nghyfnod di-dor HPS.
Ffig. 5-8 Morffolegau cymysgeddau HPMC/HPS 1:1 wedi'u lliwio ar 25 °C, 45 °C a 85 °C
Gyda'r cynnydd mewn tymheredd, dylai fod pwynt pontio morffoleg cyfnod y cyfnod parhaus o HPMC i HPS yn y system gyfansawdd HPMC / HPS. Mewn egwyddor, dylai ddigwydd pan fo gludedd HPMC a HPS yr un peth neu'n debyg iawn. Fel y gwelir o'r micrograffau 45 ° C yn Ffigurau 5-10, nid yw'r diagram cyfnod “ynys môr” nodweddiadol yn ymddangos, ond gwelir cyfnod cyd-barhaol. Mae'r arsylwad hwn hefyd yn cadarnhau'r ffaith y gall trawsnewid cyfnod o'r cyfnod di-dor fod wedi digwydd ar yr uchafbwynt tan δ yn y gromlin ffactor afradu-tymheredd a drafodwyd yn 5.3.3.
Gellir gweld hefyd o'r ffigur, ar dymheredd isel (25 ° C), bod rhai rhannau o'r cyfnod gwasgaredig HPS tywyll yn dangos rhywfaint o liw llachar, a all fod oherwydd bod rhan o'r cyfnod HPMC yn bodoli yn y cyfnod HPS yn y ffurf cyfnod gwasgaredig. canol. Trwy gyd-ddigwyddiad, ar dymheredd uchel (85 ° C), mae rhai gronynnau bach tywyll yn cael eu dosbarthu yn y cyfnod gwasgaredig HPMC lliw llachar, a'r gronynnau bach tywyll hyn yw cyfnod parhaus HPS. Mae'r arsylwadau hyn yn awgrymu bod rhywfaint o fesoffas yn bodoli yn y system gyfansawdd HPMC-HPS, ac felly hefyd yn nodi bod gan HPMC gydnawsedd penodol â HPS.
5.3.7 Diagram sgematig o drawsnewid cyfnod o system gyfansawdd HPMC/HPS
Yn seiliedig ar ymddygiad rheolegol clasurol toddiannau polymer a phwyntiau gel cyfansawdd [216, 232] a'r gymhariaeth â'r cyfadeiladau a drafodir yn y papur, cynigir prif fodel ar gyfer trawsnewid strwythurol cyfadeiladau HPMC/HPS â thymheredd, fel y dangosir yn Ffig yn Ffig .
Ffig. 5-11 Strwythurau sgematig y trawsnewidiad sol-gel o HPMC (A); HPS (b); a HPMC/HPS (c)
Astudiwyd ymddygiad gel HPMC a'i fecanwaith trosglwyddo gel datrysiad cysylltiedig lawer [159, 160, 207, 208]. Un o'r rhai a dderbynnir yn eang yw bod y cadwyni HPMC yn bodoli mewn toddiant ar ffurf bwndeli agregedig. Mae'r clystyrau hyn yn rhyng -gysylltiedig trwy lapio rhai strwythurau seliwlos di -sail neu hydawdd yn gynnil, ac maent wedi'u cysylltu â rhanbarthau trwchus yn lle agregu hydroffobig grwpiau methyl a grwpiau hydrocsyl. Ar dymheredd isel, mae moleciwlau dŵr yn ffurfio strwythurau tebyg i gawell y tu allan i grwpiau hydroffobig methyl a strwythurau cregyn dŵr y tu allan i grwpiau hydroffilig fel grwpiau hydrocsyl, gan atal HPMC rhag ffurfio bondiau hydrogen interchain ar dymheredd isel. Wrth i'r tymheredd gynyddu, mae HPMC yn amsugno egni ac mae'r strwythurau cawell dŵr a'r cregyn dŵr hyn yn cael eu torri, sef cineteg y trawsnewidiad gel toddiant. Mae rhwyg y cawell dŵr a'r gragen ddŵr yn datgelu'r grwpiau methyl a hydroxypropyl i'r amgylchedd dyfrllyd, gan arwain at gynnydd sylweddol mewn cyfaint rhydd. Ar dymheredd uwch, oherwydd cysylltiad hydroffobig grwpiau hydroffobig a chysylltiad hydroffilig grwpiau hydroffilig, mae strwythur rhwydwaith tri dimensiwn y gel yn cael ei ffurfio o'r diwedd, fel y dangosir yn Ffigur 5-11 (a).
Ar ôl gelatinization startsh, mae amylose yn hydoddi o ronynnau startsh i ffurfio strwythur helical sengl gwag, sy'n cael ei glwyfo'n barhaus ac yn olaf yn cyflwyno cyflwr o coiliau ar hap. Mae'r strwythur helics sengl hwn yn ffurfio ceudod hydroffobig ar y tu mewn ac arwyneb hydroffilig ar y tu allan. Mae'r strwythur trwchus hwn o startsh yn rhoi gwell sefydlogrwydd iddo [230-232]. Felly, mae HPS yn bodoli ar ffurf coiliau ar hap amrywiol gyda rhai segmentau helical estynedig mewn hydoddiant dyfrllyd ar dymheredd uchel. Wrth i'r tymheredd ostwng, mae'r bondiau hydrogen rhwng HPS a moleciwlau dŵr yn cael eu torri a dŵr rhwym yn cael ei golli. Yn olaf, mae strwythur rhwydwaith tri dimensiwn yn cael ei ffurfio oherwydd ffurfio bondiau hydrogen rhwng cadwyni moleciwlaidd, ac mae gel yn cael ei ffurfio, fel y dangosir yn Ffigur 5-11(b).
Fel arfer, pan fydd dwy gydran â gludedd gwahanol iawn yn cael eu gwaethygu, mae'r gydran gludedd uchel yn tueddu i ffurfio cyfnod gwasgaredig ac mae'n cael ei wasgaru yng nghyfnod parhaus y gydran gludedd isel. Ar dymheredd isel, mae gludedd HPMC yn sylweddol is na HPS. Felly, mae HPMC yn ffurfio cyfnod parhaus o amgylch y cyfnod gel HPS uchel-ddif bod yn uchel. Ar ymylon y ddau gam, mae'r grwpiau hydrocsyl ar gadwyni HPMC yn colli rhan o'r dŵr wedi'i rwymo ac yn ffurfio bondiau hydrogen rhyngfoleciwlaidd â chadwyni moleciwlaidd HPS. Yn ystod y broses wresogi, symudodd y cadwyni moleciwlaidd HPS oherwydd amsugno digon o egni a ffurfio bondiau hydrogen â moleciwlau dŵr, gan arwain at rwygo'r strwythur gel. Ar yr un pryd, dinistriwyd y strwythur cawell dŵr a strwythur cregyn dŵr ar y gadwyn HPMC a'u rhwygo'n raddol i ddatgelu grwpiau hydroffilig a chlystyrau hydroffobig. Ar dymheredd uchel, mae HPMC yn ffurfio strwythur rhwydwaith gel oherwydd bondiau hydrogen rhyngfoleciwlaidd a chysylltiad hydroffobig, ac felly'n dod yn gyfnod gwasgaredig uchel ei wasgaru wedi'i wasgaru yng nghyfnod parhaus HPS coiliau ar hap, fel y dangosir yn Ffigur 5-11 (c). Felly, roedd HPS a HPMC yn dominyddu priodweddau rheolegol, priodweddau gel a morffoleg gyfnod y geliau cyfansawdd ar dymheredd isel ac uchel, yn y drefn honno.
Mae cyflwyno grwpiau hydroxypropyl i foleciwlau startsh yn torri ei strwythur bond hydrogen mewnmoleciwlaidd a drefnwyd yn fewnol, fel bod y moleciwlau amylose gelatinized mewn cyflwr chwyddedig ac ymestynnol, sy'n cynyddu cyfaint hydradiad effeithiol y moleciwlau ac yn atal tueddiad moleciwlau startsh i ddal ar hap. mewn hydoddiant dyfrllyd [362]. Felly, mae priodweddau swmpus a hydroffilig hydroxypropyl yn ei gwneud hi'n anodd ailgyfuno cadwyni moleciwlaidd amylose a ffurfio rhanbarthau trawsgysylltu [233]. Felly, gyda'r gostyngiad mewn tymheredd, o'i gymharu â startsh brodorol, mae HPS yn tueddu i ffurfio strwythur rhwydwaith gel mwy rhydd a meddalach.
Gyda'r cynnydd yn y radd amnewid hydroxypropyl, mae mwy o ddarnau helical estynedig yn yr hydoddiant HPS, a all ffurfio mwy o fondiau hydrogen rhyngfoleciwlaidd â chadwyn foleciwlaidd HPMC ar ffin y ddau gam, a thrwy hynny ffurfio strwythur mwy unffurf. Yn ogystal, mae hydroxypropylation yn lleihau gludedd y startsh, sy'n lleihau'r gwahaniaeth gludedd rhwng HPMC a HPS yn y fformiwleiddiad. Felly, mae'r pwynt trosglwyddo cyfnod yn system gymhleth HPMC/HPS yn symud i dymheredd isel gyda'r cynnydd o radd amnewid HPS hydroxypropyl. Gellir cadarnhau hyn gan y newid sydyn mewn gludedd gyda thymheredd y samplau wedi'u hail -gyfansoddi yn 5.3.4.
Yn y bennod hon, paratowyd datrysiadau cyfansawdd HPMC/HPS gyda gwahanol raddau amnewid hydroxypropyl HPS, ac archwiliwyd effaith gradd amnewid hydroxypropyl HPS ar briodweddau rheolegol a phriodweddau gel system cyfansawdd gel oer a phoeth HPMC/HPS gan rheometer. Astudiwyd dosbarthiad cyfnod system gyfansawdd gel oer a phoeth HPMC/HPS trwy ddadansoddiad microsgop optegol staenio ïodin. Mae’r prif ganfyddiadau fel a ganlyn:
- Ar dymheredd yr ystafell, gostyngodd gludedd a theneuo cneifio toddiant cyfansawdd HPMC/HPS gyda'r cynnydd o radd amnewid hPS hydroxypropyl. Mae hyn yn bennaf oherwydd bod cyflwyno grŵp hydroxypropyl i'r moleciwl startsh yn dinistrio ei strwythur bond hydrogen intramoleciwlaidd ac yn gwella hydroffiligrwydd startsh.
- Ar dymheredd ystafell, mae HPMC a hydroxypropylation yn effeithio ar gludedd sero cneifio h0, mynegai llif n, a chyfernod gludedd K hydoddiannau cyfansawdd HPMC/HPS. Gyda'r cynnydd o gynnwys HPMC, mae'r gludedd cneifio sero h0 yn gostwng, mae'r mynegai llif n yn cynyddu, ac mae'r cyfernod gludedd K yn gostwng; mae'r gludedd cneifio sero h0, mynegai llif n a chyfernod gludedd K o HPS pur i gyd yn cynyddu gyda'r hydrocsyl Gyda chynnydd yn y radd o amnewid propyl, mae'n dod yn llai; ond ar gyfer y system gyfansawdd, mae'r gludedd cneifio sero h0 yn gostwng gyda chynnydd y radd o amnewid, tra bod y mynegai llif n a'r gludedd cyson K yn cynyddu gyda chynnydd gradd amnewid.
- Gall y dull cneifio gyda chyn-glywed a'r thixotropi tri cham adlewyrchu gludedd, priodweddau llif a thixotropi yr hydoddiant cyfansawdd yn fwy cywir.
- Mae rhanbarth viscoelastig llinol y system gyfansawdd HPMC/HPS yn culhau gyda gostyngiad yng ngradd amnewid hydroxypropyl HPS.
- Yn y system gyfansawdd gel oer-poeth hon, gall HPMC a HPS ffurfio cyfnodau parhaus ar dymheredd isel ac uchel, yn y drefn honno. Gall y newid strwythur cam hwn effeithio'n sylweddol ar gludedd cymhleth, priodweddau viscoelastig, dibyniaeth amledd a phriodweddau gel y gel cymhleth.
- Fel cyfnodau gwasgaredig, gall HPMC a HPS bennu priodweddau rheolegol a phriodweddau gel systemau cyfansawdd HPMC/HPS ar dymheredd uchel ac isel, yn y drefn honno. Roedd cromliniau viscoelastig y samplau cyfansawdd HPMC/HPS yn gyson â HPS ar dymheredd isel a HPMC ar dymheredd uchel.
- Cafodd y gwahanol raddau o addasiad cemegol o strwythur startsh hefyd effaith sylweddol ar briodweddau gel. Mae'r canlyniadau'n dangos bod y gludedd cymhleth, y modwlws storio, a'r modwlws colled i gyd yn lleihau gyda chynnydd gradd amnewid hydroxypropyl HPS. Felly, gall hydroxypropylation startsh brodorol amharu ar ei strwythur trefnedig a chynyddu hydrophilicity startsh, gan arwain at wead gel meddal.
- Gall hydroxypropylation leihau ymddygiad solet hydoddiannau startsh ar dymheredd isel a'r ymddygiad tebyg i hylif ar dymheredd uchel. Ar dymheredd isel, daeth gwerthoedd n′ ac n″ yn fwy gyda chynnydd gradd amnewid hydroxypropyl HPS; ar dymheredd uchel, daeth gwerthoedd n′ ac n″ yn llai gyda chynnydd gradd amnewid hydroxypropyl HPS.
- Sefydlwyd y berthynas rhwng y microstrwythur, priodweddau rheolegol a phriodweddau gel system gyfansawdd HPMC/HPS. Mae'r newid sydyn yng nghromlin gludedd y system gyfansawdd a'r brig Tan δ yn y gromlin ffactor colli yn ymddangos ar 45 ° C, sy'n gyson â'r ffenomen cyfnod cyd-barhaus a welwyd yn y micrograff (ar 45 ° C).
I grynhoi, mae system gyfansawdd gel oer-poeth HPMC/HPS yn arddangos morffoleg a phriodweddau cyfnod arbennig a reolir gan dymheredd. Trwy wahanol addasiadau cemegol o startsh a seliwlos, gellir defnyddio system cyfansawdd gel oer a phoeth HPMC/HPS ar gyfer datblygu a chymhwyso deunyddiau smart gwerth uchel.
Pennod 6 Effeithiau Gradd Amnewid HPS ar Briodweddau a Chyfunoldeb Pilenni Cyfansawdd HPMC/HPS
Gellir gweld o Bennod 5 bod newid strwythur cemegol y cydrannau yn y system gyfansawdd yn pennu'r gwahaniaeth yn yr eiddo rheolegol, priodweddau gel ac eiddo prosesu eraill y system gyfansawdd. Mae perfformiad cyffredinol yn cael effaith sylweddol.
Mae'r bennod hon yn canolbwyntio ar ddylanwad strwythur cemegol y cydrannau ar ficrostrwythur a phriodweddau macrosgopig pilen gyfansawdd HPMC/HPS. Ynghyd â dylanwad Pennod 5 ar briodweddau rheolegol y system gyfansawdd, mae priodweddau rheolegol system gyfansawdd HPMC/HPS wedi'u sefydlu- perthynas rhwng priodweddau ffilm.
6.1 Deunyddiau ac Offer
6.1.1 Prif ddeunyddiau arbrofol
6.1.2 Prif offerynnau ac offer
6.2.1 Paratoi pilenni cyfansawdd HPMC/HPS gyda gwahanol raddau amnewid hydroxypropyl HPS
Cyfanswm crynodiad yr hydoddiant cyfansawdd yw 8% (w/w), cymhareb cyfansawdd HPMC/HPS yw 10:0, 5:5, 0:10, y plastigydd yw 2.4% (w/w) polyethylen glycol, Y bwytadwy paratowyd ffilm gyfansawdd o HPMC/HPS trwy ddull castio. Ar gyfer y dull paratoi penodol, gweler 3.2.1.
6.2.2 Strwythur microdomain pilenni cyfansawdd HPMC/HPS gyda gwahanol raddau amnewid hydroxypropyl HPS
6.2.2.1 Egwyddor dadansoddiad microstrwythur o ymbelydredd synchrotron gwasgariad pelydr-X ongl fach
Mae gwasgariad pelydr-X angel bach (SAXS) yn cyfeirio at y ffenomen gwasgaru a achosir gan y trawst pelydr-X yn arbelydru'r sampl o dan brawf o fewn ongl fach sy'n agos at y trawst pelydr-X. Yn seiliedig ar y gwahaniaeth dwysedd electron nanoscale rhwng y gwasgarwr a'r cyfrwng cyfagos, defnyddir gwasgariad pelydr-X ongl fach yn gyffredin wrth astudio deunyddiau polymer solid, colloidal a hylif yn yr ystod nanoscale. O'i gymharu â thechnoleg diffreithiant pelydr-X ongl lydan, gall SAXS gael gwybodaeth strwythurol ar raddfa fwy, y gellir ei defnyddio i ddadansoddi cydffurfiad cadwyni moleciwlaidd polymer, strwythurau cyfnod hir, a strwythur cyfnod a dosbarthiad cyfnod systemau cymhleth polymer . Mae ffynhonnell golau pelydr-X synchrotron yn fath newydd o ffynhonnell golau perfformiad uchel, sydd â manteision purdeb uchel, polareiddio uchel, pwls cul, disgleirdeb uchel, a gwrthdaro uchel, felly gall gael gwybodaeth strwythurol nanoscale deunyddiau yn gyflymach ac yn gywir. Gall dadansoddi sbectrwm SAXS y sylwedd mesuredig gael unffurfiaeth dwysedd cwmwl electron yn ansoddol, unffurfiaeth dwysedd cwmwl electron un cam (gwyriad positif o theorem porod neu debye), ac eglurder rhyngwyneb dau gam (gwyriad negyddol o borod negyddol ( neu theorem Debye). ), mae hunan-debygrwydd gwasgarwr (p'un a oes ganddo nodweddion ffractal), gwasgariad gwasgarwr (monodispersity neu polydispersity a bennir gan Guinier) a gwybodaeth arall, a dimensiwn ffractal y gwasgarwr, radiws gyration, a haen gyfartalog o unedau ailadroddus hefyd yn cael ei sicrhau'n feintiol. Trwch, maint cyfartalog, ffracsiwn cyfaint gwasgarwr, arwynebedd penodol a pharamedrau eraill.
Yng Nghanolfan Ymbelydredd Synchrotron Awstralia (Clayton, Victoria, Awstralia), defnyddiwyd ffynhonnell ymbelydredd synchrotron trydydd cenhedlaeth ddatblygedig y byd (fflwcs 1013 photons/s, tonfedd 1.47 Å) i bennu strwythur micro-barth a gwybodaeth gysylltiedig arall o'r cyfansawdd ffilm. Casglwyd patrwm gwasgariad dau ddimensiwn y sampl prawf gan y synhwyrydd Pilatus 1M (arwynebedd 169 × 172 μm, maint picsel 172 × 172 μm), ac roedd y sampl wedi'i fesur yn yr ystod o 0.015 < q < 0.15 Å−1 ( q yw'r fector gwasgariad) Mae'r gromlin wasgaru pelydr-X ongl fach un-dimensiwn fewnol yn cael ei sicrhau o'r patrwm gwasgariad dau-ddimensiwn gan feddalwedd ScatterBrain, ac mae'r fector gwasgariad q a'r ongl wasgaru 2 yn cael eu trosi gan y fformiwla i / , where is the X-ray wavelength. All data were pre-normalized before data analysis.
6.2.3 Dadansoddiad thermogravimetrig o bilenni cyfansawdd HPMC/HPS gyda gwahanol raddau o amnewid hydroxypropyl HPS
6.2.3.1 Egwyddor dadansoddiad thermografimetrig
Yr un fath â 3.2.5.1
Gweler 3.2.5.2
6.2.4 Priodweddau tynnol ffilmiau cyfansawdd HPMC/HPS gyda gwahanol raddau o amnewidiad hydroxypropyl HPS
6.2.4.1 Egwyddor dadansoddi eiddo tynnol
Yr un peth â 3.2.6.1
6.2.4.2 Dull prawf
Gan ddefnyddio safon ISO37, caiff ei dorri'n splines siâp dumbbell, gyda chyfanswm hyd o 35mm, pellter rhwng y llinellau marcio o 12mm, a lled o 2mm. Cafodd yr holl sbesimenau prawf eu cydbwyso ar 75% o leithder am fwy na 3 d.
6.2.5 Athreiddedd ocsigen pilenni cyfansawdd HPMC/HPS gyda gwahanol raddau o amnewid hydroxypropyl HPS
6.2.5.1 Egwyddor dadansoddi athreiddedd ocsigen
Yr un fath â 3.2.7.1
6.2.5.2 Dull prawf
Gweler 3.2.7.2
6.3 Canlyniadau a Thrafodaeth
6.3.1 Dadansoddiad strwythur grisial o ffilmiau cyfansawdd HPMC/HPS gyda gwahanol raddau o amnewidiad hydroxypropyl HPS
Mae Ffigur 6-1 yn dangos sbectra gwasgaru pelydr-X ongl fach ffilmiau cyfansawdd HPMC/HPS gyda gwahanol raddau o amnewid hps hydroxypropyl. Gellir gweld o'r ffigur, yn yr ystod ar raddfa gymharol fawr o Q> 0.3 Å (2θ> 40), mae copaon nodweddiadol amlwg yn ymddangos ym mhob sampl bilen. O batrwm gwasgaru pelydr-X y ffilm gydran bur (Ffig. 6-1a), mae gan HPMC pur uchafbwynt nodweddiadol gwasgaru pelydr-X cryf ar 0.569 Å, sy'n dangos bod gan HPMC uchafbwynt gwasgaru pelydr-X yn yr ongl lydan rhanbarth o 7.70 (2θ> 50). Copaon nodweddiadol grisial, sy'n nodi bod gan HPMC strwythur crisialog penodol yma. Roedd samplau ffilm startsh pur A939 ac A1081 yn arddangos brig gwasgaru pelydr-X penodol ar 0.397 Å, gan nodi bod gan HPS uchafbwynt nodweddiadol crisialog yn y rhanbarth ongl lydan o 5.30, sy'n cyfateb i uchafbwynt crisialog math B o startsh. Gellir ei weld yn glir o'r ffigur bod gan A939 ag amnewid hydroxypropyl isel arwynebedd brig mwy nag A1081 gydag amnewidiad uchel. Mae hyn yn bennaf oherwydd bod cyflwyno grŵp hydroxypropyl i mewn i'r gadwyn foleciwlaidd startsh yn torri strwythur trefnus gwreiddiol moleciwlau startsh, yn cynyddu anhawster aildrefnu a chroes-gysylltu rhwng cadwyni moleciwlaidd startsh, ac yn lleihau graddfa ail-lunio startsh. Gyda'r cynnydd yn y radd amnewid y grŵp hydroxypropyl, mae effaith ataliol grŵp hydroxypropyl ar ailrystallization startsh yn fwy amlwg.
Gellir ei weld o sbectra gwasgaru pelydr-X ongl fach y samplau cyfansawdd (Ffig. 6-1b) bod y ffilmiau cyfansawdd HPMC-HPS i gyd yn dangos copaon nodweddiadol amlwg ar 0.569 Å a 0.397 Å, sy'n cyfateb i'r grisial 7.70 HPMC copaon nodweddiadol, yn y drefn honno. Mae arwynebedd brig crisialu HPS o ffilm gyfansawdd HPMC/A939 yn sylweddol fwy nag arwynebedd ffilm gyfansawdd HPMC/A1081. Mae'r aildrefnu yn cael ei atal, sy'n gyson ag amrywiad arwynebedd brig crisialu HPS gyda graddfa amnewid hydroxypropyl mewn ffilmiau cydran pur. Ni newidiodd yr ardal brig crisialog sy'n cyfateb i HPMC ar 7.70 ar gyfer y pilenni cyfansawdd gyda gwahanol raddau o amnewid HPS hydroxypropyl lawer. O'i gymharu â sbectrwm samplau cydrannau pur (Ffig. 5-1a), gostyngodd ardaloedd copaon crisialu HPMC a chopaon crisialu HPS y samplau cyfansawdd, a oedd yn dangos y gallai HPMC a HPS fod yn effeithiol ar gyfer y cyfuniad o'r ddau, y mae HPMC a HPS yn effeithiol ar gyfer y grŵp arall. Mae ffenomen ailrystallization y deunydd gwahanu ffilm yn chwarae rôl ataliol benodol.
Ffig. 6-1 sbectra SAXS o ffilmiau cyfuniad HPMC/HPS gyda gwahanol radd amnewid hydroxypropyl o HPS
I gloi, gall cynnydd gradd amnewid hydroxypropyl HPS a chyfansoddiad y ddwy gydran atal ffenomen ailgrisialu pilen gyfansawdd HPMC/HPS i raddau. Roedd cynnydd gradd amnewid hydroxypropyl HPS yn bennaf yn atal ailgrisialu HPS yn y bilen gyfansawdd, tra bod y cyfansoddyn dwy gydran yn chwarae rhan ataliol benodol wrth ailgrisialu HPS a HPMC yn y bilen gyfansawdd.
6.3.2 Dadansoddiad strwythur ffractal hunan-debyg o bilenni cyfansawdd HPMC/HPS gyda gwahanol raddau amnewid hydroxypropyl HPS
Mae hyd cadwyn cyfartalog (R) moleciwlau polysacarid megis moleciwlau startsh a moleciwlau cellwlos yn yr ystod o 1000-1500 nm, ac mae q yn yr ystod o 0.01-0.1 Å-1, gyda qR >> 1. Yn ôl y Fformiwla porod, gellir gweld y samplau ffilm polysacarid Y berthynas rhwng dwyster gwasgariad pelydr-X ongl fach a'r ongl wasgaru yw:
Ymhlith hyn, I (q) am y dwyster gwasgaru pelydr-X ongl fach;
α yw llethr Pood.
Mae'r llethr porod α yn gysylltiedig â'r strwythur ffractal. Os yw α <3, mae'n nodi bod y strwythur deunydd yn gymharol rhydd, mae wyneb y gwasgarwr yn llyfn, ac mae'n ffractal màs, a'i ddimensiwn ffractal d = α; Os yw 3 <α <4, mae'n nodi bod y strwythur deunydd yn drwchus a'r gwasgarwr yw'r wyneb yn arw, sy'n ffractal arwyneb, a'i ddimensiwn ffractal d = 6 - α.
Figure 6-2 shows the lnI(q)-lnq plots of HPMC/HPS composite membranes with different degrees of HPS hydroxypropyl substitution. Gellir gweld o'r ffigur bod pob sampl yn cyflwyno strwythur ffractal hunan-debyg o fewn ystod benodol, ac mae llethr Pood α yn llai na 3, sy'n dangos bod y ffilm gyfansawdd yn cyflwyno ffractal màs, ac mae wyneb y ffilm gyfansawdd yn gymharol smooth. Dangosir dimensiynau ffractal màs pilenni cyfansawdd HPMC/HPS gyda gwahanol raddau o amnewidiad hydroxypropyl HPS yn Nhabl 6-1.
Mae Tabl 6-1 yn dangos dimensiwn ffractal pilenni cyfansawdd HPMC/HPS gyda gwahanol raddau o amnewid hps hydroxypropyl. Gellir gweld o'r tabl, ar gyfer samplau HPS pur, bod dimensiwn ffractal A939 yn cael ei amnewid â hydroxypropyl isel yn llawer uwch nag A1081 wedi'i amnewid â hydroxypropyl uchel, sy'n dangos, gyda chynyddu graddfa'r amnewid hydroxypropyl, yn y bilen, yn y bilen, Mae dwysedd y strwythur hunan-debyg yn cael ei leihau'n sylweddol. Mae hyn oherwydd bod cyflwyno grwpiau hydroxypropyl ar y gadwyn foleciwlaidd startsh yn rhwystro bondio segmentau HPS yn sylweddol, gan arwain at ostyngiad yn nwysedd y strwythur hunan-debyg yn y ffilm. Gall grwpiau hydroxypropyl hydroffilig ffurfio bondiau hydrogen rhyngfoleciwlaidd â moleciwlau dŵr, gan leihau'r rhyngweithio rhwng segmentau moleciwlaidd; Mae grwpiau hydroxypropyl mwy yn cyfyngu'r ailgyfuno a'r traws-gysylltu rhwng segmentau moleciwlaidd startsh, felly gyda graddau cynyddol amnewid hydroxypropyl, mae HPS yn ffurfio strwythur hunan-debyg mwy rhydd.
Ar gyfer system gyfansawdd HPMC/A939, mae dimensiwn ffractal HPS yn uwch na HPMC, sydd oherwydd bod y startsh yn ailrystallu, a bod strwythur mwy trefnus yn cael ei ffurfio rhwng y cadwyni moleciwlaidd, sy'n arwain at y strwythur hunan-debygol yn y bilen yn y bilen . Dwysedd uchel. Mae dimensiwn ffractal y sampl gyfansawdd yn is na dwy gydran y ddwy gydran bur, oherwydd trwy gyfansawdd, mae cyd-rwymo segmentau moleciwlaidd y ddwy gydran yn cael ei rwystro gan ei gilydd, gan arwain at ddwysedd strwythurau hunan-gyfreithlon yn lleihau. Mewn cyferbyniad, yn system gyfansawdd HPMC/A1081, mae dimensiwn ffractal HPS yn llawer is na hpmc. Mae hyn oherwydd bod cyflwyno grwpiau hydroxypropyl mewn moleciwlau startsh yn atal ailrystallization startsh yn sylweddol. Mae'r strwythur hunan-debyg yn y pren yn fwy rhydd. Ar yr un pryd, mae dimensiwn ffractal y sampl gyfansawdd HPMC/A1081 yn uwch na HPS pur, sydd hefyd yn sylweddol wahanol i'r system gyfansawdd HPMC/A939. Strwythur hunan-debyg, gall y moleciwlau HPMC tebyg i gadwyn fynd i mewn i geudod ei strwythur rhydd, a thrwy hynny wella dwysedd strwythur hunan-debyg HPS, sydd hefyd yn dangos y gall HPS ag amnewid hydroxypropyl uchel ffurfio cymhleth mwy unffurf ar ôl cyfansawdd gyda HPMC. cynhwysion. O ddata priodweddau rheolegol, gellir gweld y gall hydroxypropylation leihau gludedd starts Cyfansawdd.
Ffig. 6-2 patrymau lnI(q)-lnq a'i gromliniau ffit ar gyfer ffilmiau cyfuniad HPMC/HPS gyda graddau amnewid amrywiol hydroxypropyl o HPS
Tabl 6-1 Paramedrau strwythur ffractal o ffilmiau cyfuniad HPS/HPMC gyda gradd amnewid hydroxypropyl amrywiol o HPS
Ar gyfer y pilenni cyfansawdd sydd â'r un gymhareb gyfansawdd, mae'r dimensiwn ffractal hefyd yn lleihau gyda'r cynnydd yn y radd amnewid y grŵp hydroxypropyl. Gall cyflwyno hydroxypropyl i mewn i'r moleciwl HPS leihau bondio cydfuddiannol segmentau polymer yn y system gyfansawdd, a thrwy hynny leihau dwysedd y bilen gyfansawdd; Mae gan HPS ag amnewid hydroxypropyl uchel well cydnawsedd â HPMC, mae'n haws ei ffurfio i unffurf a chyfansoddyn trwchus. Felly, mae dwysedd y strwythur hunan-debyg yn y bilen gyfansawdd yn lleihau gyda chynyddu graddfa amnewid HPS, sy'n ganlyniad i ddylanwad ar y cyd graddfa amnewid HPS hydroxypropyl HPS a chydnawsedd y ddwy gydran yn y gyfansawdd system.
Defnyddiwyd dadansoddwr thermogravimetric i brofi sefydlogrwydd thermol ffilmiau cyfansawdd bwytadwy HPMC/HPS gyda gwahanol raddau o amnewid hydroxypropyl. Mae Ffigur 6-3 yn dangos y gromlin thermogravimetric (TGA) a'i gromlin cyfradd colli pwysau (DTG) o'r ffilmiau cyfansawdd gyda gwahanol raddau o amnewid hydroxypropyl HPS. It can be seen from the TGA curve in Figure 6-3(a) that the composite membrane samples with different HPS hydroxypropyl substitution degrees. There are two obvious thermogravimetric change stages with the increase of temperature. Yn gyntaf, mae cam colli pwysau bach ar 30 ~ 180 ° C, sy'n cael ei achosi'n bennaf gan anweddoli'r dŵr sy'n cael ei amsugno gan y macromoleciwl polysacarid. Mae cyfnod colli pwysau mawr ar 300 ~ 450 ° C, sef y cyfnod diraddio thermol go iawn, a achosir yn bennaf gan ddiraddiad thermol HPMC a HPS. Gellir gweld hefyd o'r ffigur bod cromliniau colli pwysau HPS gyda gwahanol raddau o amnewid hydroxypropyl yn debyg ac yn sylweddol wahanol i rai HPMC. Between the two types of weight loss curves for pure HPMC and pure HPS samples.
O'r cromliniau DTG yn Ffigur 6-3(b), gellir gweld bod tymereddau diraddio thermol HPS pur gyda gwahanol raddau o amnewid hydroxypropyl yn agos iawn, a thymheredd brig diraddio thermol samplau A939 ac A081 yw 310 ° C. a 305 ° C, yn y drefn honno Mae tymheredd brig diraddio thermol sampl HPMC pur yn sylweddol uwch na HPS, a'i dymheredd brig yw 365 ° C; Mae gan ffilm gyfansawdd HPMC/HPS ddau uchafbwynt diraddio thermol ar y gromlin DTG, sy'n cyfateb i ddiraddiad thermol HPS a HPMC, yn y drefn honno. Uchafbwyntiau nodweddiadol, sy'n dangos bod rhywfaint o wahaniad cyfnod yn y system gyfansawdd gyda chymhareb gyfansawdd o 5:5, sy'n gyson â chanlyniadau diraddio thermol y ffilm gyfansawdd gyda chymhareb gyfansawdd o 5:5 ym Mhennod 3 . Tymheredd brig diraddio thermol samplau ffilm gyfansawdd HPMC/A939 oedd 302 °C a 363 ° C, yn y drefn honno; tymereddau brig diraddio thermol samplau ffilm gyfansawdd HPMC/A1081 oedd 306 °C a 363 °C, yn y drefn honno. Symudwyd tymereddau brig y samplau ffilm cyfansawdd i dymheredd is na'r samplau cydran pur, a nododd fod sefydlogrwydd thermol y samplau cyfansawdd wedi'i leihau. Ar gyfer y samplau gyda'r un gymhareb cyfansawdd, gostyngodd y tymheredd brig diraddio thermol gyda chynnydd y radd amnewid hydroxypropyl, sy'n dangos bod sefydlogrwydd thermol y ffilm gyfansawdd yn gostwng gyda chynnydd y radd amnewid hydroxypropyl. Mae hyn oherwydd bod cyflwyno grwpiau hydroxypropyl i foleciwlau startsh yn lleihau'r rhyngweithio rhwng segmentau moleciwlaidd ac yn atal ad-drefnu moleciwlau'n drefnus. Mae'n gyson â'r canlyniadau bod dwysedd strwythurau hunan-debyg yn lleihau gyda chynnydd yn y radd o amnewid hydroxypropyl.
Ffig. 6-3 cromliniau TGA (a) a'u cromliniau deilliadol (DTG) (b) ffilmiau cyfuno HPMC/HPS gyda gradd amnewidiad hydroxypropyl amrywiol o HPS
Ffig. 6-5 Priodweddau tynnol ffilmiau HPMC/HPS gyda gradd amnewid hydroxypropyl amrywiol o HPS
Profwyd priodweddau tynnol ffilmiau cyfansawdd HPMC/HPS gyda gwahanol raddau amnewid hydroxypropyl HPS gan ddadansoddwr eiddo mecanyddol ar 25 ° C a lleithder cymharol 75%. Mae ffigurau 6-5 yn dangos y modwlws elastig (A), elongation ar egwyl (B) a chryfder tynnol (C) o ffilmiau cyfansawdd gyda gwahanol raddau o amnewid HPS hydroxypropyl. Gellir gweld o'r ffigur, ar gyfer system gyfansawdd HPMC/A1081, gyda'r cynnydd yng nghynnwys HPS, bod modwlws elastig a chryfder tynnol y ffilm gyfansawdd wedi gostwng yn raddol, a chynyddodd yr elongation ar yr egwyl yn sylweddol, a oedd yn gyson â 3.3. 5 Lleithder Canolig ac Uchel. Roedd canlyniadau'r pilenni cyfansawdd â chymarebau cyfansawdd gwahanol yn gyson.
Ar gyfer pilenni HPS pur, cynyddodd y modwlws elastig a'r cryfder tynnol gyda gradd amnewid hydroxypropyl HPS yn gostwng, gan awgrymu bod hydroxypropylation yn lleihau anystwythder y bilen gyfansawdd ac yn gwella ei hyblygrwydd. Mae hyn yn bennaf oherwydd gyda chynnydd gradd amnewid hydroxypropyl, mae hydrophilicity HPS yn cynyddu, ac mae strwythur y bilen yn dod yn fwy rhydd, sy'n gyson â'r canlyniad bod y dimensiwn ffractal yn lleihau gyda chynnydd gradd amnewid yn yr ongl fach X- ray scattering test. Fodd bynnag, mae'r elongation adeg egwyl yn lleihau gyda gostyngiad gradd amnewid grŵp hydroxypropyl HPS, sy'n bennaf oherwydd y gall cyflwyno grŵp hydroxypropyl i'r moleciwl startsh atal ailgrisialu startsh. Mae'r canlyniadau'n gyson â'r cynnydd a'r gostyngiad.
Ar gyfer y bilen gyfansawdd HPMC/HPS gyda'r un gymhareb gyfansawdd, mae modwlws elastig y deunydd bilen yn cynyddu gyda gostyngiad gradd amnewid hydroxypropyl HPS, ac mae cryfder tynnol ac elongation ar egwyl ill dau yn lleihau gyda gostyngiad yn y radd amnewid. Mae'n werth nodi bod priodweddau mecanyddol y pilenni cyfansawdd yn amrywio'n llwyr gyda'r gymhareb cyfansawdd gyda'r gwahanol raddau o amnewidiad hydroxypropyl HPS. This is mainly because the mechanical properties of the composite membrane are not only affected by the HPS substitution degree on the membrane structure, but also by the compatibility between the components in the compound system. The viscosity of HPS decreases with the increase of the hydroxypropyl substitution degree, it is more favorable to form a uniform compound by compounding.
6.3.5 Dadansoddiad athreiddedd ocsigen o bilenni cyfansawdd HPMC/HPS gyda gwahanol raddau amnewid hydroxypropyl HPS gwahanol
Ocsidiad a achosir gan ocsigen yw'r cam cychwynnol mewn sawl ffordd o achosi difetha bwyd, gall ffilmiau cyfansawdd bwytadwy gyda rhai priodweddau rhwystr ocsigen wella ansawdd bwyd ac estyn oes silff bwyd [108, 364]. Felly, mesurwyd cyfraddau trosglwyddo ocsigen pilenni cyfansawdd HPMC/HPS gyda gwahanol raddau amnewid hydroxypropyl HPS, a dangosir y canlyniadau yn Ffigur 5-6. Gellir gweld o'r ffigur bod athreiddedd ocsigen yr holl bilenni HPS pur yn llawer is na philenni HPMC pur, sy'n dangos bod gan bilenni HPS well priodweddau rhwystr ocsigen na philenni HPMC, sy'n gyson â'r canlyniadau blaenorol. Ar gyfer pilenni HPS pur sydd â gwahanol raddau o amnewid hydroxypropyl, mae'r gyfradd trosglwyddo ocsigen yn cynyddu gyda chynyddu graddfa'r amnewidiad, sy'n dangos bod yr ardal lle mae ocsigen yn treiddio yn y deunydd pilen yn cynyddu. Mae hyn yn gyson â'r dadansoddiad microstrwythur o wasgariad pelydr-X ongl fach y mae strwythur y bilen yn mynd yn llac gyda'r cynnydd o raddau amnewid hydroxypropyl, felly mae sianel athreiddedd ocsigen yn y bilen yn dod yn fwy, a'r ocsigen yn y bilen Yn treiddio wrth i'r ardal gynyddu, mae'r gyfradd trosglwyddo ocsigen hefyd yn cynyddu'n raddol.
Ffig. 6-6 Athreiddedd ocsigen ffilmiau HPS/HPMC gyda gwahanol raddau amnewid hydroxypropyl o HPS
Ar gyfer y pilenni cyfansawdd â gwahanol raddau amnewid hydroxypropyl HPS, mae'r gyfradd trosglwyddo ocsigen yn gostwng gyda chynnydd gradd amnewid hydroxypropyl. Mae hyn yn bennaf oherwydd yn y system cyfansawdd 5:5, mae HPS yn bodoli ar ffurf cyfnod gwasgaredig yn y cyfnod parhaus gludedd isel HPMC, ac mae gludedd HPS yn lleihau gyda chynnydd gradd amnewid hydroxypropyl. Po leiaf yw'r gwahaniaeth gludedd, y mwyaf sy'n ffafriol i ffurfio cyfansoddyn homogenaidd, y mwyaf troellog yw'r sianel treiddiad ocsigen yn y deunydd bilen, a'r lleiaf yw'r gyfradd trosglwyddo ocsigen.
6.4 Crynodeb o'r Bennod
Yn y bennod hon, paratowyd ffilmiau cyfansawdd bwytadwy HPMC / HPS trwy gastio HPS a HPMC gyda gwahanol raddau o amnewid hydroxypropyl, ac ychwanegu glycol polyethylen fel plastigydd. Astudiwyd effaith gwahanol raddau amnewid hydroxypropyl HPS ar strwythur grisial a strwythur microdomain y bilen gyfansawdd gan dechnoleg gwasgaru pelydr-X ongl fach ymbelydredd synchrotron. Astudiwyd effeithiau gwahanol raddau amnewid hydroxypropyl HPS ar sefydlogrwydd thermol, priodweddau mecanyddol a athreiddedd ocsigen pilenni cyfansawdd a'u cyfreithiau gan ddadansoddwr thermogravimetric, profwr eiddo mecanyddol a phrofwr athreiddedd ocsigen. Mae’r prif ganfyddiadau fel a ganlyn:
- Ar gyfer y bilen gyfansawdd HPMC/HPS gyda'r un gymhareb gyfansawdd, gyda'r cynnydd yn y radd amnewid hydroxypropyl, mae'r arwynebedd brig crisialu sy'n cyfateb i HPS ar 5.30 yn gostwng, tra nad yw'r arwynebedd brig crisialu sy'n cyfateb i HPMC yn 7.70 yn newid llawer, gan nodi nad yw'r hyn Gall hydroxypropylation startsh atal ailrystallization startsh yn y ffilm gyfansawdd.
- O'i gymharu â philenni cydran pur HPMC a HPS, mae ardaloedd brig crisialu HPS (5.30) a HPMC (7.70) o'r pilenni cyfansawdd yn cael eu lleihau, sy'n dangos, trwy gyfuniad o'r ddau, y gall HPMC a HPS fod yn effeithiol mewn the composite membranes. Mae ailgrisialu cydran arall yn chwarae rhan ataliol benodol.
- Roedd pob pilenni cyfansawdd HPMC/HPS yn dangos strwythur ffractal màs hunan-debyg. Ar gyfer pilenni cyfansawdd gyda'r un gymhareb gyfansawdd, gostyngodd dwysedd y deunydd pilen yn sylweddol gyda'r cynnydd mewn gradd amnewid hydroxypropyl; Amnewid HPS HPS Isel Mae dwysedd y deunydd pilen cyfansawdd yn sylweddol is na dwysedd y deunydd cydran dau bur, tra bod dwysedd y deunydd pilen cyfansawdd â gradd amnewid hydroxypropyl HPS uchel yn uwch na dwysedd y bilen HPS pur, sef yn bennaf oherwydd bod dwysedd y deunydd pilen cyfansawdd yn cael ei effeithio ar yr un pryd. Effaith hydroxypropylation HPS ar leihau rhwymiad segment polymer a'r cydnawsedd rhwng dwy gydran y system gyfansawdd.
- Gall hydroxypropylation HPS leihau sefydlogrwydd thermol ffilmiau cyfansawdd HPMC/HPS, ac mae tymheredd brig diraddiad thermol ffilmiau cyfansawdd yn symud i'r rhanbarth tymheredd isel gyda'r cynnydd yn y radd amnewid hydroxypropyl, sydd oherwydd bod y grŵp hydroxypropyl mewn moleciw starts. Mae'r cyflwyniad yn lleihau'r rhyngweithio rhwng segmentau moleciwlaidd ac yn atal aildrefnu moleciwlau yn drefnus.
- Gostyngodd modwlws elastig a chryfder tynnol pilen HPS pur gyda chynnydd gradd amnewid hydroxypropyl HPS, tra cynyddodd yr elongation adeg egwyl. Mae hyn yn bennaf oherwydd bod hydroxypropylation yn atal ailgrisialu startsh ac yn gwneud y ffilm gyfansawdd yn strwythur mwy rhydd.
- Gostyngodd modwlws elastig ffilm gyfansawdd HPMC/HPS gyda chynnydd gradd amnewid hydroxypropyl HPS, ond cynyddodd y cryfder tynnol a'r elongation adeg egwyl, oherwydd ni effeithiwyd ar briodweddau mecanyddol y ffilm gyfansawdd gan radd amnewid hydroxypropyl HPS. Yn ogystal â dylanwad, mae cydnawsedd dwy gydran y system gyfansawdd hefyd yn effeithio arno.
- The oxygen permeability of pure HPS increases with the increase of hydroxypropyl substitution degree, because hydroxypropylation reduces the density of HPS amorphous region and increases the area of oxygen permeation in the membrane; HPMC/HPS composite membrane The oxygen permeability decreases with the increase of the hydroxypropyl substitution degree, which is mainly because the hyperhydroxypropylated HPS has better compatibility with HPMC, which leads to the increased tortuosity of the oxygen permeation channel in the composite membrane. Llai o athreiddedd ocsigen.
Mae'r canlyniadau arbrofol uchod yn dangos bod y priodweddau macrosgopig fel priodweddau mecanyddol, sefydlogrwydd thermol a athreiddedd ocsigen pilenni cyfansawdd HPMC/HPS yn gysylltiedig yn agos â'u strwythur crisialog mewnol a'u strwythur rhanbarth amorffaidd, sydd nid yn unig yn cael eu heffeithio gan yr eilydd HPS hydroxypyl, hydroxypyl, hefyd gan y cyfadeilad. Dylanwad cydnawsedd dwy gydran systemau ligand.
Casgliad a Rhagolwg
- Casgliad
Yn y papur hwn, mae'r gel thermol HPMC a'r HPS gel oer yn cael eu cyfansawdd, ac mae'r system gyfansawdd gel oer a hot hpmc/hps wedi'i hadeiladu. Astudir yn systematig y crynodiad toddiant, cymhareb cyfansawdd ac effaith cneifio ar y system gyfansawdd yn systematig ddylanwad priodweddau rheolegol fel gludedd, mynegai llif a thixotropi, ynghyd â phriodweddau mecanyddol, priodweddau thermomecanyddol deinamig, athreiddedd ocsigen, priodweddau trawsyrru golau a sefydlogrwydd thermol o sefydlogrwydd golau o sefydlogrwydd Ffilmiau cyfansawdd wedi'u paratoi trwy ddull castio. Astudiwyd priodweddau cynhwysfawr, a lliwio gwin ïodin y cydnawsedd, trosglwyddo cyfnod a morffoleg gyfnod y system gyfansawdd gan ficrosgopeg optegol, a sefydlwyd y berthynas rhwng microstrwythur a phriodweddau macrosgopig HPMC/hps. Er mwyn rheoli priodweddau'r cyfansoddion trwy reoli strwythur y cyfnod a chydnawsedd system gyfansawdd HPMC/HPS yn ôl y berthynas rhwng yr eiddo macrosgopig a strwythur micromorffolegol system gyfansawdd HPMC/HPS. Trwy astudio effeithiau HPs a addaswyd yn gemegol gyda gwahanol raddau ar briodweddau rheolegol, priodweddau gel, microstrwythur a phriodweddau macrosgopig pilenni, ymchwiliwyd i'r berthynas rhwng y microstrwythur a phriodweddau macrosgopig yr HPMC/HPS oer ac ymchwiliwyd ymhellach i'r system gel gwrthdro. Sefydlwyd y berthynas rhwng y ddau, a model corfforol i egluro'r mecanwaith gelation a'i ffactorau a deddfau dylanwadol y gel oer a poeth yn y system gyfansawdd. Mae astudiaethau perthnasol wedi dod i'r casgliadau canlynol.
- Gall newid cymhareb cyfansawdd system gyfansawdd HPMC/HPS wella'n sylweddol briodweddau rheolegol megis gludedd, hylifedd a thixotropi HPMC ar dymheredd isel. Astudiwyd y berthynas rhwng priodweddau rheolegol a microstrwythur y system gyfansawdd ymhellach. Mae'r canlyniadau penodol fel a ganlyn:
(1) Ar dymheredd isel, mae'r system gyfansawdd yn strwythur “ynys môr” cyfnod gwasgaredig parhaus, ac mae'r trawsnewidiad cyfnod parhaus yn digwydd ar 4: 6 gyda gostyngiad yn y gymhareb gyfansawdd HPMC / HPS. Pan fydd y gymhareb gyfansawdd yn uchel (mwy o gynnwys HPMC), HPMC gyda gludedd isel yw'r cyfnod parhaus, a HPS yw'r cyfnod gwasgaredig. Ar gyfer system gyfansawdd HPMC / HPS, pan mai'r gydran gludedd isel yw'r cyfnod parhaus a'r gydran gludedd uchel yw'r cyfnod parhaus, mae cyfraniad y gludedd cyfnod parhaus i gludedd y system gyfansawdd yn sylweddol wahanol. Pan fydd y HPMC gludedd isel yn y cyfnod parhaus, mae gludedd y system gyfansawdd yn bennaf yn adlewyrchu cyfraniad y gludedd cyfnod parhaus; Pan fydd yr HPS uchel-uchder yn gyfnod parhaus, bydd yr HPMC gan y bydd y cyfnod gwasgaredig yn lleihau gludedd yr HPS sisgosity uchel. effaith. Gyda chynnydd mewn cynnwys HPS a chrynodiad datrysiad yn y system gyfansawdd, cynyddodd gludedd a ffenomen teneuo cneifio y system gyfansawdd yn raddol, gostyngodd yr hylifedd, a gwellwyd ymddygiad tebyg i solid y system gyfansawdd. The viscosity and thixotropy of HPMC are balanced by the formulation with HPS.
(2) Ar gyfer system gyfansawdd 5:5, gall HPMC a HPS ffurfio cyfnodau parhaus ar dymheredd isel ac uchel, yn y drefn honno. Gall y newid strwythur cam hwn effeithio'n sylweddol ar gludedd cymhleth, priodweddau viscoelastig, dibyniaeth amledd a phriodweddau gel y gel cymhleth. Fel cyfnodau gwasgaredig, gall HPMC a HPS bennu priodweddau rheolegol a phriodweddau gel systemau cyfansawdd HPMC/HPS ar dymheredd uchel ac isel, yn y drefn honno. Roedd cromliniau viscoelastig samplau cyfansawdd HPMC/HPS yn gyson â HPS ar dymheredd isel a HPMC ar dymheredd uchel.
(3) Sefydlwyd y berthynas rhwng microstrwythur, priodweddau rheolegol a phriodweddau gel system gyfansawdd HPMC/HPS. Mae'r newid sydyn yng nghromlin gludedd y system gyfansawdd a brig Tan Delta yn y gromlin ffactor colli yn ymddangos ar 45 ° C, sy'n gyson â'r ffenomen cyfnod cyd-gyson a welwyd yn y micrograff (ar 45 ° C).
- Trwy astudio'r microstrwythur a'r priodweddau mecanyddol, priodweddau thermomecanyddol deinamig, trosglwyddiad golau, athreiddedd ocsigen a sefydlogrwydd thermol y pilenni cyfansawdd a baratoir o dan gymarebau cyfansawdd gwahanol a chrynodiadau toddiant, wedi'u cyfuno â thechnoleg microscopy optegol, ymchwilio i drawsnewidiad microscopy optegol ïodin, Ymchwiliwyd i'r cyfadeiladau, a sefydlwyd y berthynas rhwng y microstrwythur a phriodweddau macrosgopig y cyfadeiladau. Mae'r canlyniadau penodol fel a ganlyn:
(1) Nid oes rhyngwyneb dau gam amlwg yn y delweddau SEM o'r ffilmiau cyfansawdd gyda chymarebau cyfansawdd gwahanol. Dim ond un pwynt pontio gwydr sydd gan y rhan fwyaf o'r ffilmiau cyfansawdd yn y canlyniadau DMA, a dim ond un brig diraddio thermol sydd gan y rhan fwyaf o'r ffilmiau cyfansawdd yn y gromlin DTG. Mae'r rhain gyda'i gilydd yn dangos bod gan HPMC gydnawsedd penodol â HPS.
(2) Mae lleithder cymharol yn cael effaith sylweddol ar briodweddau mecanyddol ffilmiau cyfansawdd HPMC / HPS, ac mae graddau ei effaith yn cynyddu gyda chynnydd mewn cynnwys HPS. Ar leithder cymharol is, cynyddodd modwlws elastig a chryfder tynnol y ffilmiau cyfansawdd gyda'r cynnydd mewn cynnwys HPS, ac roedd elongation y ffilmiau cyfansawdd ar doriad yn sylweddol is na'r ffilmiau cydran pur. Gyda'r cynnydd mewn lleithder cymharol, gostyngodd modwlws elastig a chryfder tynnol y ffilm gyfansawdd, a chynyddodd yr elongation adeg egwyl yn sylweddol, a dangosodd y berthynas rhwng priodweddau mecanyddol y ffilm gyfansawdd a'r gymhareb gyfansawdd batrwm newid hollol gyferbyniol o dan wahanol. relative humidity. Mae priodweddau mecanyddol pilenni cyfansawdd â chymarebau cyfansawdd gwahanol yn dangos croestoriad o dan amodau lleithder cymharol gwahanol, sy'n darparu'r posibilrwydd i wneud y gorau o berfformiad cynnyrch yn unol â gwahanol ofynion cymhwyso.
(3) Sefydlwyd y berthynas rhwng y microstrwythur, trosglwyddo cyfnod, tryloywder a phriodweddau mecanyddol system gyfansawdd HPMC/HPS. a. Mae pwynt isaf tryloywder y system gyfansawdd yn gyson â phwynt trosglwyddo cyfnod HPMC o'r cyfnod parhaus i'r cyfnod gwasgaredig ac isafswm pwynt y gostyngiad mewn modwlws tynnol. b. Mae modwlws yr Young a'r elongation adeg egwyl yn lleihau gyda chynnydd crynodiad hydoddiant, sy'n gysylltiedig yn achosol â newid morffolegol HPMC o gyfnod parhaus i gyfnod gwasgaredig yn y system gyfansawdd.
(4) Mae ychwanegu HPS yn cynyddu artaith y sianel treiddiad ocsigen yn y bilen gyfansawdd, yn lleihau athreiddedd ocsigen y bilen yn sylweddol, ac yn gwella perfformiad rhwystr ocsigen y bilen HPMC.
- Astudiwyd effaith addasiad cemegol HPS ar briodweddau rheolegol y system gyfansawdd a phriodweddau cynhwysfawr y bilen gyfansawdd fel strwythur grisial, strwythur rhanbarth amorffaidd, priodweddau mecanyddol, athreiddedd ocsigen a sefydlogrwydd thermol. Mae'r canlyniadau penodol fel a ganlyn:
(1) Gall hydroxypropylation HPS leihau gludedd y system gyfansawdd ar dymheredd isel, gwella hylifedd yr hydoddiant cyfansawdd, a lleihau ffenomen teneuo cneifio; gall hydroxypropylation HPS gulhau rhanbarth viscoelastig llinol y system gyfansawdd, lleihau tymheredd trawsnewid cam y system gyfansawdd HPMC / HPS, a gwella ymddygiad tebyg i solid y system gyfansawdd ar dymheredd isel a'r hylifedd ar dymheredd uchel.
(2) Gall hydroxypropylation HPS a gwella cydnawsedd y ddwy gydran atal yn sylweddol ailgrisialu startsh yn y bilen, a hyrwyddo ffurfio strwythur hunan-debyg llacach yn y bilen cyfansawdd. Mae cyflwyno grwpiau hydroxypropyl swmpus ar y gadwyn moleciwlaidd startsh yn cyfyngu ar ad-drefnu segmentau moleciwlaidd HPS ar y cyd ac yn drefnus, gan arwain at ffurfio strwythur hunan-debyg mwy rhydd o HPS. Ar gyfer y system gymhleth, mae'r cynnydd yn y radd o amnewid hydroxypropyl yn caniatáu i'r moleciwlau HPMC tebyg i gadwyn fynd i mewn i ranbarth ceudod rhydd HPS, sy'n gwella cydnawsedd y system gymhleth ac yn gwella dwysedd strwythur hunan-debyg HPS. Mae cydnawsedd y system gyfansawdd yn cynyddu gyda chynnydd gradd amnewid y grŵp hydroxypropyl, sy'n gyson â chanlyniadau priodweddau rheolegol.
(3) Mae priodweddau macrosgopig megis priodweddau mecanyddol, sefydlogrwydd thermol a athreiddedd ocsigen pilen gyfansawdd HPMC/HPS yn perthyn yn agos i'w strwythur crisialog mewnol a'i strwythur rhanbarth amorffaidd. Effaith gyfunol dwy effaith cydweddoldeb y ddwy gydran.
- Trwy astudio effeithiau crynodiad hydoddiant, tymheredd ac addasiad cemegol HPS ar briodweddau rheolegol y system gyfansawdd, trafodwyd mecanwaith gelation system cyfansawdd gel gwrthdro gwres oer HPMC/HPS. Mae'r canlyniadau penodol fel a ganlyn:
(1) mae crynodiad critigol (8%) yn y system gyfansawdd, yn is na'r crynodiad critigol, mae HPMC a HPS yn bodoli mewn cadwyni moleciwlaidd annibynnol a rhanbarthau cyfnod; Pan gyrhaeddir y crynodiad critigol, mae'r cam HPS yn cael ei ffurfio yn yr hydoddiant fel cyddwysiad. Mae'r ganolfan gel yn strwythur microgel wedi'i gysylltu gan gydblethu cadwyni moleciwlaidd HPMC; Uwchlaw'r crynodiad critigol, mae'r cydblethu yn fwy cymhleth ac mae'r rhyngweithio'n gryfach, ac mae'r toddiant yn arddangos ymddygiad tebyg i ymddygiad toddi polymer.
(2) Mae gan y system gymhleth bwynt pontio o gyfnod parhaus gyda'r newid tymheredd, sy'n gysylltiedig ag ymddygiad gel HPMC a HPS yn y system gymhleth. Ar dymheredd isel, mae gludedd HPMC yn sylweddol is na gludedd HPS, felly mae HPMC yn ffurfio cyfnod parhaus o amgylch y cyfnod gel HPS gludedd uchel. Ar ymylon y ddau gam, mae'r grwpiau hydroxyl ar y gadwyn HPMC yn colli rhan o'u dŵr rhwymo ac yn ffurfio bondiau hydrogen rhyngfoleciwlaidd â chadwyn moleciwlaidd HPS. Yn ystod y broses wresogi, symudodd cadwyni moleciwlaidd HPS oherwydd amsugno digon o egni a ffurfio bondiau hydrogen â moleciwlau dŵr, gan arwain at rwygiad y strwythur gel. Ar yr un pryd, dinistriwyd y strwythurau cawell dŵr a chregyn dŵr ar gadwyni HPMC, ac fe'u rhwygwyd yn raddol i ddatgelu grwpiau hydroffilig a chlystyrau hydroffobig. Ar dymheredd uchel, mae HPMC yn ffurfio strwythur rhwydwaith gel oherwydd bondiau hydrogen rhyngfoleciwlaidd a chysylltiad hydroffobig, ac felly'n dod yn gyfnod gwasgaredig gludedd uchel wedi'i wasgaru yng nghyfnod di-dor HPS o goiliau hap.
(3) Gyda chynnydd gradd amnewid hydroxypropyl HPS, mae cydnawsedd y system gyfansawdd HPMC / HPS yn gwella, ac mae'r tymheredd trawsnewid cam yn y system gyfansawdd yn symud i dymheredd isel. Gyda chynnydd y radd amnewid hydroxypropyl, mae darnau helical mwy estynedig yn yr hydoddiant HPS, a all ffurfio bondiau hydrogen rhyngfoleciwlaidd mwy gyda chadwyn moleciwlaidd HPMC ar ffin y ddau gam, gan ffurfio strwythur mwy unffurf. Mae hydroxypropylation yn lleihau gludedd startsh, fel bod y gwahaniaeth gludedd rhwng HPMC a HPS yn y cyfansawdd yn cael ei gulhau, sy'n ffafriol i ffurfio cyfansoddyn mwy homogenaidd, ac mae gwerth lleiaf y gwahaniaeth gludedd rhwng y ddwy gydran yn symud i'r isel. temperature region.
1. Dylunio ac adeiladu system gyfansawdd gel gwrthdroi oer a poeth HPMC/HPS, ac astudio priodweddau rheolegol unigryw'r system hon yn systematig, yn enwedig crynodiad toddiant cyfansawdd, cymhareb cyfansawdd, tymheredd ac addasiad cemegol cydrannau. Astudiwyd ymhellach deddfau dylanwad yr eiddo rheolegol, priodweddau gel a chydnawsedd y system gyfansawdd, ac astudiwyd morffoleg y cyfnod a phontio cam y system gyfansawdd ymhellach ynghyd ag arsylwi'r microsgop optegol lliwio ïodin, a'r micro-forffolegol Sefydlwyd strwythur y system gyfansawdd- Perthynas Priodweddau-Gel-Gel Perthynas. Am y tro cyntaf, defnyddiwyd model Arrhenius i ffitio deddf ffurfio gel y geliau cyfansawdd cyfnod gwrthdroi oer a poeth mewn gwahanol ystodau tymheredd.
2. Arsylwyd dosbarthiad cam, trawsnewid cyfnod a chydnawsedd system gyfansawdd HPMC/HPS gan dechnoleg dadansoddi microsgop optegol lliwio ïodin, a sefydlwyd y priodweddau tryloywder-mecanyddol trwy gyfuno priodweddau optegol a phriodweddau mecanyddol ffilmiau cyfansawdd. Y berthynas rhwng microstrwythur a phriodweddau macrosgopig megis morffoleg priodweddau-cyfnod a chanolbwyntio-priodweddau mecanyddol-morffoleg cyfnod. Dyma'r tro cyntaf i arsylwi'n uniongyrchol ar gyfraith newid morffoleg cam y system gyfansawdd hon gyda chymhareb cyfansawdd, tymheredd a chrynodiad, yn enwedig amodau pontio cyfnod ac effaith trawsnewid cyfnod ar briodweddau'r system gyfansawdd.
3. Astudiwyd strwythur crisialog a strwythur amorffaidd pilenni cyfansawdd gyda gwahanol raddau amnewid hydroxypropyl HPS gan SAXS, a thrafodwyd mecanwaith gelation a dylanwad geliau cyfansawdd ar y cyd â chanlyniadau rheolegol a phriodweddau macrosgopig megis athreiddedd ocsigen pilenni cyfansawdd. Ffactorau a chyfreithiau, canfuwyd am y tro cyntaf bod gludedd y system gyfansawdd yn gysylltiedig â dwysedd y strwythur hunan-debyg yn y bilen cyfansawdd, ac yn pennu'n uniongyrchol yr eiddo macrosgopig fel athreiddedd ocsigen a phriodweddau mecanyddol y cyfansawdd. bilen, ac yn sefydlu priodweddau rheolegol-microstrwythur-perthynas bilen rhwng priodweddau materol.
3. Rhagolwg
Yn ystod y blynyddoedd diwethaf, mae datblygu deunyddiau pecynnu bwyd diogel a bwytadwy gan ddefnyddio polymerau naturiol adnewyddadwy fel deunyddiau crai wedi dod yn fan problemus ym maes pecynnu bwyd. Yn y papur hwn, defnyddir polysacarid naturiol fel y prif ddeunydd crai. Trwy gyfuno HPMC a HPS, mae cost deunyddiau crai yn cael ei leihau, mae perfformiad prosesu HPMC ar dymheredd isel yn cael ei wella, ac mae perfformiad rhwystr ocsigen y bilen cyfansawdd yn cael ei wella. Trwy'r cyfuniad o ddadansoddiad rheolegol, dadansoddiad microsgop optegol lliwio ïodin a microstrwythur ffilm gyfansawdd a dadansoddiad perfformiad cynhwysfawr, astudiwyd morffoleg cam, trawsnewid cyfnod, gwahanu cyfnod a chydnawsedd y system gyfansawdd gel cyfnod gwrthdroi oer-poeth. Sefydlwyd y berthynas rhwng microstrwythur a phriodweddau macrosgopig y system gyfansawdd. Yn ôl y berthynas rhwng y priodweddau macrosgopig a strwythur micromorffolegol system gyfansawdd HPMC/HPS, gellir rheoli strwythur cyfnod a chydnawsedd y system gyfansawdd i reoli'r deunydd cyfansawdd. Mae gan yr ymchwil yn y papur hwn arwyddocâd arweiniol pwysig ar gyfer y broses gynhyrchu wirioneddol; Trafodir y mecanwaith ffurfio, sy'n dylanwadu ar ffactorau a deddfau geliau cyfansawdd gwrthdro oer a poeth, sy'n system gyfansawdd debyg o geliau gwrthdro oer a poeth. Mae ymchwil y papur hwn yn darparu model damcaniaethol i ddarparu arweiniad damcaniaethol ar gyfer datblygu a chymhwyso deunyddiau craff a reolir gan dymheredd arbennig. Mae gan ganlyniadau ymchwil y papur hwn werth damcaniaethol da. Mae ymchwil y papur hwn yn cynnwys croestoriad bwyd, deunydd, gel a chyfansoddiad a disgyblaethau eraill. Oherwydd cyfyngiad amser a dulliau ymchwil, mae gan ymchwil y pwnc hwn lawer o bwyntiau anorffenedig o hyd, y gellir eu dyfnhau a'u gwella o'r agweddau canlynol. ehangu:
- To explore the effects of different chain branch ratios, molecular weights and varieties of HPS on the rheological properties, membrane properties, phase morphology, and compatibility of the compound system, and to explore the law of its influence on the gel formation mechanism of the compound system.
- Ymchwilio i effeithiau gradd amnewid hydroxypropyl HPMC, gradd amnewid methoxyl, pwysau moleciwlaidd a ffynhonnell ar briodweddau rheolegol, priodweddau gel, priodweddau pilen a chydnawsedd system y system gyfansawdd, a dadansoddi effaith addasu cemegol HPMC ar anwedd cyfansawdd. Dylanwadu ar reol mecanwaith ffurfio gel.
- Astudiwyd dylanwad halen, pH, plastigydd, asiant croesgysylltu, asiant gwrthfacterol a systemau cyfansawdd eraill ar briodweddau rheolegol, priodweddau gel, strwythur ac eiddo pilen a'u cyfreithiau.
Cais:
- Optimeiddio'r fformiwla ar gyfer cymhwyso pecynnu pecynnau sesnin, pecynnau llysiau a chawliau solet, ac astudio effaith cadwraeth sesnin, llysiau a chawliau yn ystod y cyfnod storio, priodweddau mecanyddol deunyddiau, a'r newidiadau ym mherfformiad cynnyrch pan fyddant yn destun grymoedd allanol , a Mynegai hydoddedd dŵr a hylan y deunydd. Gellir ei roi hefyd ar fwydydd gronynnog fel coffi a the llaeth, yn ogystal â phecynnu cacennau, cawsiau, pwdinau a bwydydd eraill.
- Optimeiddio'r dyluniad fformiwla ar gyfer cymhwyso capsiwlau planhigion meddyginiaethol botanegol, astudio'r amodau prosesu ymhellach a'r dewis gorau posibl o gyfryngau ategol, a pharatoi cynhyrchion capsiwl gwag. Profwyd dangosyddion ffisegol a chemegol fel ffrwythlondeb, amser dadelfennu, cynnwys metel trwm, a chynnwys microbaidd.
- Ar gyfer cymhwyso ffrwythau a llysiau, cynhyrchion cig, ac ati yn ffres, yn ôl y gwahanol ddulliau prosesu o chwistrellu, dipio a phaentio, dewiswch y fformiwla briodol, ac astudiwch y gyfradd ffrwythau pwdr, colli lleithder, bwyta maetholion, caledwch. llysiau ar ôl pecynnu yn ystod y cyfnod storio, sglein a blas a dangosyddion eraill; lliw, pH, gwerth TVB-N, asid thiobarbitwrig a nifer y micro-organebau o gynhyrchion cig ar ôl eu pecynnu.
Amser post: Hydref-17-2022