Rheoleg a chydnawseddHPMC/Gymhleth
Geiriau Allweddol: hydroxypropyl methylcellulose; hydroxypropyl starch; rheological properties; cydnawsedd; Addasu Cemegol.
Hydroxypropyl methylcellulose (HPMC) is a polysaccharide polymer commonly used in the preparation of edible films. It is widely used in the field of food and medicine. The film has good transparency, mechanical properties and oil barrier properties. However, HPMC is a thermally induced gel, which leads to its poor processing performance at low temperature and high production energy consumption; in addition, its expensive raw material price limits its wide application including the pharmaceutical field. Hydroxypropyl starch (HPS) is an edible material widely used in the field of food and medicine. 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. In addition, HPS edible film has excellent oxygen barrier properties, so it can significantly improve the oxygen barrier properties of HPMC edible film.
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, sydd wedi'i 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.
The HPMC/HPS composite membrane was prepared by casting method. Archwiliwyd cydnawsedd a gwahaniad cyfnod y system gyfansawdd ymhellach trwy sganio microsgopeg electron, dadansoddiad eiddo thermomecanyddol deinamig a dadansoddiad thermografimetrig, ac astudiwyd priodweddau mecanyddol y bilen gyfansawdd. and oxygen permeability and other membrane properties. The results show that no obvious two-phase interface is found in the SEM images of all composite films, there is only one glass transition point in the DMA results of most of the composite films, and only one thermal degradation peak appears in the DTG curves o'r rhan fwyaf o'r ffilmiau cyfansawdd. Mae gan HPMC gydnawsedd penodol â HPS. The addition of HPS to HPMC significantly improves the oxygen barrier properties of the composite membrane. The mechanical properties of the composite membrane vary greatly with the compounding ratio and the relative humidity of the environment, and present a crossover point, which can provide a reference for product optimization for different application requirements.
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. The results show that a large number of mesophases are present in the compound system, which has good compatibility. There is a phase transition point in the compound system, and this phase transition point has a certain compound ratio and solution concentration dependence. The lowest point of transparency of the compound system is consistent with the phase transition point of HPMC from continuous phase to dispersed phase and the minimum point of tensile modulus. The Young's modulus and elongation at break decreased with the increase of the solution concentration, which had a causal relationship with the transition of HPMC from the continuous phase to the dispersed phase.
A rheometer was used to study the effect of chemical modification of HPS on the rheological properties and gel properties of the HPMC/HPS cold and hot reversed-phase gel compound system. 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 Cyflwyniad
Fel rhan bwysig o nwyddau bwyd, gall deunyddiau pecynnu bwyd amddiffyn bwyd rhag difrod corfforol, cemegol a biolegol a llygredd yn ystod cylchrediad a storio, cynnal ansawdd bwyd ei hun, hwyluso defnydd 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, 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.
Edible films are films with a porous network structure, usually obtained by processing natural edible polymers. 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 helix cadwyn hir a phriodweddau cemegol sefydlog, fod yn addas ar gyfer amgylcheddau storio tymor hir ac amrywiol, ac fe'u hastudiwyd yn eang fel deunyddiau bwytadwy sy'n ffurfio ffilm. Edible films made from a single polysaccharide often have certain limitations in performance. 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. Or the above natural polysaccharides are compounded to achieve the effect of complementary properties . Fodd bynnag, oherwydd y gwahaniaeth mewn strwythur moleciwlaidd rhwng gwahanol bolymerau, mae entropi cydffurfiol penodol, ac mae'r mwyafrif o gyfadeiladau polymer yn rhannol gydnaws neu'n anghydnaws. The phase morphology and compatibility of the polymer complex will determine the properties of the composite material. The deformation and flow history during processing have a significant impact on the structure. Therefore, the macroscopic properties such as the rheological properties of the polymer complex system are studied. 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. The processing performance of the product and the development and application of new polymer materials are of great significance.
Yn y bennod hon, adolygir statws ymchwil a chynnydd cymhwysiad deunyddiau ffilm bwytadwy yn fanwl; sefyllfa ymchwil hydrogels naturiol; pwrpas a dull cyfansawdd polymer a chynnydd ymchwil cyfansawdd polysacarid; the rheological research method of compounding system; Dadansoddir a thrafodir priodweddau rheolegol ac adeiladu'r system gel gwrthdroi oer a poeth, yn ogystal ag arwyddocâd ymchwil, pwrpas ymchwil ac ymchwil y cynnwys papur hwn.
1.1 ffilm bwytadwy
Mae ffilm bwytadwy yn cyfeirio at ychwanegu plastigyddion ac asiantau traws-gysylltu yn seiliedig ar sylweddau bwytadwy naturiol (megis polysacaridau strwythurol, lipidau, proteinau), trwy wahanol ryngweithio rhyngfoleciwlaidd, trwy gyfansawdd, gwresogi, cotio, cotio, sychu, ac ati. Mae'r ffilm gyda rhwydwaith mandyllog strwythur wedi'i ffurfio yn ôl triniaeth. Gall ddarparu amrywiol swyddogaethau fel priodweddau rhwystr selectable i nwy, lleithder, cynnwys a sylweddau niweidiol allanol, er mwyn gwella ansawdd synhwyraidd a strwythur mewnol bwyd, ac ymestyn y cyfnod storio neu oes silff cynhyrchion bwyd.
1.1.1 Hanes datblygu ffilmiau bwytadwy
The development of edible film can be traced back to the 12th and 13th centuries. 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. In the 15th century, Asians had already started to make edible film from soy milk, and used it to protect food and increase the appearance of food [20]. Yn yr 16eg ganrif, defnyddiodd y Prydeinwyr fraster i orchuddio arwynebau bwyd i leihau colli lleithder bwyd. In the 19th century, sucrose was first used as an edible coating on nuts, almonds and hazelnuts to prevent oxidation and rancidity during storage . 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. In the late 1950s, research on edible films applied to meat products began to develop, and the most extensive and successful example is the enema products processed from animal small intestines into casings .
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]. In 1999, 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 tyfu i fwy na 600. Ar hyn o bryd, mae cymhwysiad ffilm bwytadwy mewn cadwraeth pecynnu bwyd wedi bod yn cynyddu, ac wedi cyflawni Refeniw blynyddol o fwy na 100 miliwn o ddoleri'r UD.
1.1.2 Nodweddion a mathau o ffilmiau bwytadwy
According to relevant research, edible film has the following outstanding advantages: edible film can prevent the decline and deterioration of food quality caused by the mutual migration of different food substances; Mae gan rai cydrannau ffilm bwytadwy eu hunain werth maethol a swyddogaeth gofal iechyd arbennig; 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; edible film can be used as a carrier for colorants and nutritional fortifiers, etc., to improve food quality and improve food sensory properties; Mae ffilm bwytadwy yn ddiogel ac yn fwytadwy, a gellir ei bwyta 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 bennaf yn seiliedig ar ffurfio strwythur rhwydwaith tri dimensiwn penodol y tu mewn iddynt, gan ddangos rhai cryfder a phriodweddau rhwystr. Effeithir yn sylweddol ar briodweddau swyddogaethol y ffilm pecynnu bwytadwy gan briodweddau ei chydrannau, ac mae graddfa croeslinio 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 fel hydoddedd, lliw, tryloywder, ac ati. Gellir dewis deunyddiau pecynnu ffilm bwytadwy addas yn unol â'r gwahanol amgylcheddau defnydd a'r gwahaniaethau yn y gwrthrychau cynnyrch sydd 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 ffilmiau ffilm pecynnu bwytadwy, gellir ei rhannu yn: ffilm bwytadwy polysacarid, ffilm bwytadwy protein, ffilm bwytadwy lipid, ffilm fwytadwy microbaidd a ffilm fwytadwy gyfansawdd.
1.1.3 Cymhwyso ffilm bwytadwy
Fel math newydd o ddeunydd pecynnu bwyd sy'n ddiogel ac yn fwytadwy, ac sydd â gwerth maethol penodol hyd yn oed, defnyddir ffilm fwytadwy yn helaeth yn y diwydiant pecynnu bwyd, y maes fferyllol, storio a chadw ffrwythau a llysiau, prosesu a chadw 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
The film-forming solution is covered on the food to be packaged by spraying, brushing, dipping, etc., to prevent the penetration of moisture, oxygen and aromatic substances, which can effectively reduce the loss of packaging and reduce the number of packaging layers ; significantly reduce the outer layer of the food The complexity of the components of plastic packaging facilitates its recycling and processing, and reduces environmental pollution; 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. The edible film is directly processed into packaging paper or packaging bags for food packaging, which not only achieves safety, cleanliness and convenience, but also reduces the pressure of white pollution on the environment.
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; Yn cael ei ddefnyddio ar gyfer pecynnau sesnin, cawliau solet gall pecynnu bwydydd cyfleus fel deunyddiau crai, y gellir eu coginio'n uniongyrchol yn y pot pan gânt eu defnyddio, atal halogiad bwyd, cynyddu maeth bwyd, a hwyluso glanhau. Mae afocado sych, tatws, a reis wedi torri yn cael eu eplesu a'u trosi'n polysacaridau, y gellir eu defnyddio i baratoi deunyddiau pecynnu mewnol bwytadwy newydd sy'n ddi -liw ac yn dryloyw, sydd â phriodweddau rhwystr ocsigen da ac eiddo mecanyddol, ac sy'n cael eu defnyddio ar gyfer pecynnu powdr llaeth , olew salad a chynhyrchion eraill [19]. Ar gyfer bwyd milwrol, ar ôl i'r cynnyrch gael ei ddefnyddio, mae'r deunydd pecynnu plastig traddodiadol yn cael ei daflu yn yr amgylchedd ac yn dod yn arwydd ar gyfer olrhain y gelyn, sy'n hawdd datgelu'r lleoliad. 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 migration of flavor substances improves product quality and aesthetics [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 Cais mewn Meddygaeth
Gelatin, cellulose derivatives, starch and edible gum can be used to prepare soft and hard capsule shells of medicines and health products, which can effectively ensure the efficacy of medicines and health products, and are safe and edible; some medicines have inherent bitter taste, which is difficult to be used by patients. 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. Long-term antioxidant packaging materials . 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. good capsule material [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. blended modified sago starch with carrageenan to prepare an edible composite film as a substitute for traditional gelatin capsules, and studied its drying kinetics, thermomechanical properties, physicochemical properties and barrier properties, The results show that the composite edible film has similar properties to gelatin and can be used in the production of pharmaceutical capsules .
1.1.3.3 Cymhwyso 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. used fruit and vegetable residue powder and potato peel powder to prepare composite edible film, studied the water solubility and mechanical properties of composite film, and used coating method to preserve hawthorn. The results showed that the shelf life of hawthorn was prolonged. 50%, the weight loss rate decreased by 30-57%, and the organic acid and moisture did not change significantly . Fu Xiaowei et al. studied the preservation of fresh peppers by chitosan edible film, and the results showed that it could significantly reduce the respiration intensity of fresh peppers during storage and delay the aging of peppers . Navarro-tarazaga et al. used beeswax-modified HPMC edible film to preserve plums. The results showed that beeswax could improve the oxygen and moisture barrier properties and mechanical properties of HPMC films. The weight loss rate of the plums was significantly reduced, the softening and bleeding of the fruit during storage were improved, and the storage period of the plums was prolonged . Tang Liying et al. used shellac alkali solution in starch modification, prepared edible packaging film, and studied its film properties; 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
Meat products with rich nutrients and high-water activity are easily invaded by microorganisms in the process of processing, transportation, storage and consumption, resulting in darkening of color and fat oxidation and other spoilage. 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. At present, edible film preservation is one of the common methods widely used in meat preservation at home and abroad. 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. added sesame oil to soybean protein edible film to make antibacterial film, and studied its antibacterial effect on frozen beef. The results showed that the antibacterial film can significantly inhibit the reproduction and growth of Staphylococcus aureus . Wook et al. prepared a proanthocyanidin edible film and used it to coat refrigerated pork for freshness. The color, pH, TVB-N value, thiobarbituric acid and microbial count of pork chops after storage for 14 days were studied. The results showed that the edible film of proanthocyanidins can effectively reduce the formation of thiobarbituric acid, prevent fatty acid spoilage, reduce the invasion and reproduction of microorganisms on the surface of meat products, improve the quality of meat products, and prolong the storage period and oes silff. Jiang Shaotong et al. added tea polyphenols and allicin to the starch-sodium alginate composite membrane solution, and used them to preserve the freshness of chilled pork, which could be stored at 0-4 °C for more than 19 days . Cartagena et al. reported the antibacterial effect of collagen edible film added with nisin antimicrobial agent on the preservation of pork slices, indicating that collagen edible film can reduce the moisture migration of refrigerated pork slices, delay the rancidity of meat products, and add 2 The collagen film with % nisin had the best preservation effect . Wang Rui et al. studied the changes of sodium alginate, chitosan and carboxymethyl fiber by comparative analysis of the pH, volatile base nitrogen, redness and total number of colonies of beef within 16 days of storage. 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.
1.1.3.6 Cais mewn bwyd wedi'i ffrio
Deep fried food is a widely popular ready-to-eat food with a large output. 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]. Coating fried food with gellan gum can reduce oil consumption by 35%-63%, such as when frying sashimi, it can reduce oil consumption by 63%; when frying potato chips, it can reduce oil consumption by 35%-63%. Reduced fuel consumption by 60%, etc. [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. The results showed that pectin and carboxyl The fried banana strips coated with methylcellulose showed better sensory quality, among which the pectin edible film had the best effect on reducing oil absorption [82]. Holownia et al. coated HPMC and MC films on the surface of fried chicken fillets to study the changes in oil consumption, free fatty acid content and color value in frying oil. Gall cyn-orchuddio leihau amsugno olew a gwella bywyd olew [83]. Sheng Meixiang et al. Ffilmiau bwytadwy o CMC, chitosan a phrotein ffa soia yn ynysig, sglodion tatws wedi'u gorchuddio, a'u ffrio ar dymheredd uchel i astudio 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]. 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 wedi'u pobi
Edible film can be used as a smooth coating to improve the appearance of baked goods; Gellir ei ddefnyddio fel rhwystr i leithder, ocsigen, saim, ac ati. I wella oes silff nwyddau wedi'u pobi, er enghraifft, defnyddir ffilm bwytadwy chitosan i wynebu bara cotio Gellir ei ddefnyddio hefyd fel glud ar gyfer byrbrydau creisionllyd a byrbrydau, for example, roasted peanuts are often coated with adhesives to coat salt and seasonings [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].
Mae gan y diwydiant candy ofynion uchel ar gyfer trylediad cydrannau cyfnewidiol, 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 cyfnewidiol. The edible packaging film can form a smooth protective film on the surface of the candy to reduce the migration of oxygen and moisture [19]. The application of whey protein edible films in confectionery can significantly reduce the diffusion of its volatile components. 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. Adding a layer of edible film packaging material with grease barrier function can solve this problem [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]. Water prepared by 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 sy'n seiliedig ar seliwlos
Mae ffilm bwytadwy wedi'i seilio ar cellwlos yn fath o ffilm bwytadwy wedi'i gwneud o'r seliwlos mwyaf niferus a'i deilliadau eu natur fel y prif ddeunyddiau crai. Mae ffilm bwytadwy wedi'i seilio ar cellwlos yn ddi-arogl a di-flas, ac mae ganddi gryfder mecanyddol da, priodweddau rhwystr olew, tryloywder, hyblygrwydd ac eiddo rhwystr nwy da. Fodd bynnag, oherwydd natur hydroffilig seliwlos, mae gwrthiant ffilm bwytadwy sy'n seiliedig ar seliwlos yn berfformiad 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. The shelf life of peach is 4.5 days [101]. Esmaeili et al. Ffilm MC Edible Parod trwy gastio a'i chymhwyso i orchudd microcapsules 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 MC bwytadwy [103]. Lai Fengying et al. astudio effaith math toddydd ar broses ffurfio ffilm ffilm mc bwytadwy a phriodweddau rhwystr a phriodweddau mecanyddol y ffilm fwytadwy [104].
CMC membranes have good barrier properties to O2, CO2 and oils, and are widely used in the field of food and medicine [99]. Bifani et al. prepared CMC membranes and studied the effect of leaf extracts on the water barrier properties and gas barrier properties of the membranes. Dangosodd y canlyniadau y gallai ychwanegu darnau dail wella lleithder ac priodweddau rhwystr ocsigen y pilenni yn sylweddol, ond nid ar gyfer CO2. The barrier properties are related to the concentration of the extract [105]. De Moura et al. Atgyfnerthodd nanoronynnau Chitosan parod ffilmiau CMC, ac yn astudio sefydlogrwydd thermol, priodweddau mecanyddol a hydoddedd dŵr y ffilmiau cyfansawdd. The results show that chitosan nanoparticles can effectively improve the mechanical properties and thermal stability of CMC films. Rhyw [98]. Ghanbarzadeh et al. prepared CMC edible films and studied the effects of glycerol and oleic acid on the physicochemical properties of CMC films. The results showed that the barrier properties of the films were significantly improved, but the mechanical properties and transparency decreased [99]. Cheng et al. prepared a carboxymethyl cellulose-konjac glucomannan edible composite film, and studied the effect of palm oil on the physicochemical properties of the composite film. The results showed that the smaller lipid microspheres can significantly increase the composite film. 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 film. 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. The performance of moisture components was improved [108]. Dogan 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. The results showed that the moisture barrier properties of the modified film did not change significantly. , but its mechanical properties have been significantly improved [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. The study showed that the edible composite film can effectively inhibit the respiration of plums, reducing the production of ethylene, reducing the rate of weight loss, and improving the quality of plums [110]. Esteghlal et al. blended HPMC with gelatin to prepare edible composite films and studied edible composite films. The physicochemical properties, mechanical properties and compatibility of HPMC gelatin showed that the tensile properties of HPMC gelatin composite films did not change significantly, which could be used in the preparation of medicinal capsules [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 wedi'u seilio ar startsh
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 wedi'u seilio 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. significantly improved [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 cyfansawdd startsh gyda pholymerau a phlastigyddion bwytadwy eraill yn ddull pwysig i wella priodweddau ffilmiau bwytadwy wedi'u seilio ar startsh. Ar hyn o bryd, mae'r polymerau cymhleth a ddefnyddir yn gyffredin yn goloidau hydroffilig yn bennaf, fel pectin, seliwlos, 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. Water-blocking and mechanical properties of edible films [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 Hydrogels Polymer
Hydrogels are a class of hydrophilic polymers with a three-dimensional network structure that are insoluble in water but can be swelled by water. Macroscopically, a hydrogel has a definite shape, cannot flow, and is a solid substance. Microscopically, water-soluble molecules can be distributed in different shapes and sizes in the hydrogel and diffuse at different diffusion rates, so the hydrogel exhibits the properties of a solution. The internal structure of hydrogels has limited strength and is easily destroyed. 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 hydrogels polymer
1.2.1.1 Dosbarthiad hydrogels polymer
Polymer hydrogel is a three-dimensional network structure formed by physical or chemical cross-linking between polymer molecules [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.
There are many ways to classify 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. It is called reversible gel; 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 For the true condensate [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.
Based on different sources, hydrogels can be divided into synthetic polymer hydrogels and natural polymer hydrogels. Mae hydrogels polymer synthetig yn hydrogels a ffurfir gan bolymerization cemegol polymerau synthetig, yn bennaf gan gynnwys asid polyacrylig, asetad polyvinyl, polyacrylamid, ocsid polyethylen, ac ati; Mae hydrogels polymer naturiol yn hydrogels polymer yn cael eu ffurfio trwy groesgysylltu polymerau naturiol fel polysacaridau a phroteinau eu natur, gan gynnwys seliwlos, alginad, startsh, agarose, asid hyaluronig, gelatin, a cholagen [6, 7, 150], 151]. Fel rheol mae gan hydrogels polymer naturiol nodweddion ffynhonnell eang, pris isel a gwenwyndra isel, ac yn gyffredinol mae'n hawdd prosesu hydrogels polymer synthetig 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]. For temperature-sensitive hydrogels, the volume changes with the temperature of the environment. 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 sy'n sensitif i pH, 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.
1.2.1.2 Cymhwyso hydrogels polymer naturiol
Mae gan hydrogels polymer naturiol nodweddion biocompatibility da, hyblygrwydd uchel, ffynonellau toreithiog, sensitifrwydd i'r amgylchedd, cadw dŵr uchel a gwenwyndra isel, ac fe'u defnyddir yn helaeth mewn biofeddygaeth, prosesu bwyd, diogelu'r amgylchedd, diogelu'r amgylchedd, amaethyddiaeth a chynhyrchu coedwigaeth ac mae wedi bod yn eang 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- shaped and injection-moulded scaffolds. 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 absorption by the human body [168]. Injection-molded stents utilize the phase transition behavior of hydrogels to rapidly form gels after being injected in a flowing solution state, which can minimize the pain of patients [169]. Mae rhai hydrogels polymer naturiol yn sensitif i'r amgylchedd, felly fe'u defnyddir yn helaeth fel deunyddiau rhyddhau a reolir effects of the drugs on the human body [ 170].
Application of natural polymer hydrogels in food-related fields. 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]. Natural polymer hydrogels are used as nutritional fortifiers in the development of health products and functional foods, such as dietary fibers, used in weight loss products and anti-constipation products [176, 177]; fel prebioteg, fe'u defnyddir mewn cynhyrchion a chynhyrchion gofal iechyd colonig ar gyfer atal canser y colon [178]; natural polymer hydrogels can be made into edible or degradable coatings or films, which can be used in the field of food packaging materials, such as fruit and vegetable preservation, by coating them on fruits and vegetables On the surface, it can prolong the shelf life 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]. In agriculture, it can be used to resist drought and protect seedlings and reduce labor intensity; as a coating agent for plant seeds, it can significantly increase the germination rate of seeds; when used in seedling transplanting, it can increase the survival rate of seedlings; pesticides, improve utilization and reduce pollution [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]. In industry, it is used as dehydrating agent, drilling lubricant, cable wrapping material, sealing material and cold storage agent, etc. [185].
1.2.2 Thermogel Methylcellulose Hydroxypropyl
Mae cellwlos yn gyfansoddyn macromoleciwlaidd naturiol sydd wedi'i astudio cynharaf, sydd â'r berthynas agosaf â bodau dynol, a dyma'r mwyaf niferus ei natur. Mae'n bresennol yn eang mewn planhigion uwch, algâu a micro -organebau [186, 187]. Yn raddol, mae cellwlos wedi denu sylw eang oherwydd ei ffynhonnell eang, pris isel, adnewyddadwy, bioddiraddadwy, diogel, nad yw'n wenwynig, 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]. Anhydawdd. Ac eithrio un grŵp pen ar bob pen i'r gadwyn foleciwlaidd, mae tri grŵp hydrocsyl pegynol ym mhob uned glwcos, a all ffurfio nifer fawr o fondiau hydrogen intramoleciwlaidd a rhyngfoleciwlaidd o dan rai amodau; ac mae seliwlos yn strwythur polysyclig, ac mae'r gadwyn foleciwlaidd yn lled-anhyblyg. Cadwyn, crisialogrwydd uchel, a strwythur iawn o ran strwythur, felly mae ganddo nodweddion lefel uchel o bolymerization, cyfeiriadedd moleciwlaidd da, a sefydlogrwydd cemegol [83, 187]. Since the cellulose chain contains a large number of hydroxyl groups, it can be chemically modified by various methods such as esterification, oxidation, and etherification to obtain cellulose derivatives with excellent application properties [192, 193].
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 is the simplest kind of cellulose ether with methyl group. 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]. CMC is an anionic cellulose ether obtained from natural cellulose by alkalization and acidification.
It is the most widely used and used cellulose ether, which is soluble in water [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].
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; The performance of HPMC is close to that of 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. That is, it has thermally induced gel properties, and the gelation phenomenon is a reversible but not identical process.
(2) hydoddedd HPMC
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 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 gall gynyddu ychydig ac yna lleihau gludedd yr hydoddiant yn araf [217, 218].
(5) Ffactor dylanwadu ar gludedd HPMC
Mae HPMC yn ffug -ddŵr, mae ei doddiant yn sefydlog ar dymheredd yr ystafell, ac mae pwysau moleciwlaidd, crynodiad a thymheredd yn effeithio ar ei gludedd. 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
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 startsh hydroxypropyl gel oer
Mae startsh yn gyfansoddyn polymer naturiol wedi'i syntheseiddio gan ffotosynthesis planhigion yn yr amgylchedd naturiol. Mae ei polysacaridau cyfansoddol fel arfer yn cael eu storio yn hadau a chloron planhigion ar ffurf gronynnau ynghyd â phroteinau, ffibrau, olewau, siwgrau a mwynau. neu yn y gwreiddyn [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. To expand its application range, starch is usually physicochemically modified to adapt it to different application requirements [38, 114]. There are three free hydroxyl groups on each glucose structural unit in starch molecules. 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 ei addasu, mae rhai priodweddau startsh brodorol wedi cael eu gwella i raddau helaeth, gan oresgyn diffygion defnyddio startsh brodorol, felly mae startsh wedi'i addasu yn chwarae rhan ganolog yn y diwydiant cyfredol [226]. Oxidized starch is one of the most widely used modified starches with relatively mature technology. Compared with native starch, oxidized starch is easier to gelatinize. 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 etherified yw adwaith etherification grwpiau hydrocsyl mewn moleciwlau startsh i gynhyrchu ether polystarch, ac mae ei adfer yn cael ei wanhau. O dan yr amodau alcalïaidd cryf na ellir defnyddio startsh ocsidiedig a starts esterified, gall y bond ether hefyd aros yn gymharol sefydlog. Yn dueddol o hydrolysis. Acid-modified starch, the starch is treated with acid to increase the amylose content, resulting in enhanced retrogradation and starch paste. Mae'n gymharol dryloyw ac yn ffurfio gel solet wrth oeri [114].
1.2.3.2 Strwythur startsh hydroxypropyl
During the synthesis of HPS, in addition to reacting with starch to generate hydroxypropyl starch, propylene oxide can also react with the generated hydroxypropyl starch to generate polyoxypropyl side chains. 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]. The process conditions of the hydroxypropylation reaction, the starch granule morphology, and the ratio of amylose to amylopectin in the native starch all affect the size of the MS.
(1) gelation oer HPS
Ar gyfer y past startsh HPS poeth, yn enwedig y system sydd â chynnwys amylose uchel, yn ystod y broses oeri, mae'r cadwyni moleciwlaidd amylose yn y past startsh yn ymglymu â'i gilydd i ffurfio strwythur rhwydwaith tri dimensiwn, a dangos ymddygiad amlwg tebyg i solet. It becomes an elastomer, forms a gel, and can return to a solution state after reheating, that is, it has cold gel properties, and this gel phenomenon has reversible properties [228].
Mae'r amylose gelatinized yn cael ei orchuddio'n barhaus i ffurfio strwythur helical sengl cyfechelog. The outside of these single helical structures is a hydrophilic group, and the inside is a hydrophobic cavity. At high temperature, HPS exists in aqueous solution as random coils from which some single helical segments stretch out. When the temperature is lowered, the hydrogen bonds between HPS and water are broken, the structural water is lost, and the hydrogen bonds between molecular chains are continuously formed, finally forming a three-dimensional network gel structure. 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) Hydroffiligrwydd HPS
The introduction of hydrophilic hydroxypropyl groups weakens the strength of hydrogen bonds between starch molecules, promotes the movement of starch molecules or segments, and reduces the melting temperature of starch microcrystals; the structure of starch granules is changed, and the surface of starch granules is rough As the temperature increases, some cracks or holes appear, so that water molecules can easily enter the interior of the starch granules, making the starch easier to swell and gelatinize, Felly mae tymheredd gelatinization y startsh yn lleihau. As the degree of substitution increases, the gelatinization temperature of hydroxypropyl starch decreases, and finally it can swell in cold water. After hydroxypropylation, the flowability, low temperature stability, transparency, solubility, and film-forming properties of starch pastes were improved [233–235].
(3) Sefydlogrwydd HPS
Mae HPS yn ether startsh nad yw'n ïonig gyda sefydlogrwydd uchel. During chemical reactions such as hydrolysis, oxidation, and cross-linking, the ether bond will not be broken and the substituents will not fall off. Therefore, the properties of HPS are relatively less affected by electrolytes and pH, ensuring that it can be used in a wide range of acid-base pH [236-238].
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 cyfansawdd 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 cyfansawdd 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) Reduce material cost. 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: (h) 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 Cyfansawdd polysacaridau naturiol
Gellir rhannu polysacaridau naturiol yn geuled a heb fod yn gordlan yn ôl eu gallu i ffurfio geliau. Gall rhai polysacaridau ffurfio geliau ar eu pennau eu hunain, felly fe'u gelwir yn Curdlan, fel Carrageenan, ac ati; Nid oes gan eraill eiddo gelling eu hunain, ac fe'u gelwir yn polysacaridau nad ydynt yn gorc, fel gwm Xanthan.
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].
1.3.2.2 Dwy system gyfansawdd nad ydynt yn Curdlan
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 Cydnawsedd Cyfansoddion Polymer
△���= △���-T△ S (1-1)
Yn eu plith, △���yw'r egni rhad ac am ddim cymhleth, △���yw'r gwres cymhleth, yw'r entropi cymhleth; yw'r tymheredd absoliwt; Mae'r system gymhleth yn system gydnaws dim ond pan fydd yr ynni rhydd yn newid △���yn ystod y broses gymhleth [256].
Mae'r cysyniad o gam -drin 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 seiliedig ar gydnawsedd cyffredinol, gellir rhannu systemau cyfansawdd polymer yn systemau cwbl gydnaws, rhannol gydnaws a hollol anghydnaws. A fully compatible system means that the compound is thermodynamically miscible at the molecular level; a partially compatible system means that the compound is compatible within a certain temperature or composition range; a completely incompatible system means that the compound is Molecular-level miscibility cannot be achieved at any temperature or composition.
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:
(1) Tymheredd trosglwyddo gwydr t���dull cymharu. Cymharu'r t���o'r cyfansoddyn 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���, a'r ddau 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������
T���Yr offerynnau prawf a ddefnyddir yn aml yn y dull cymharu yw dadansoddwr thermomecanyddol deinamig (DMA) a calorimedr sganio gwahaniaethol (DSC). This method can quickly judge the compatibility of the compound system, but if the T���o'r ddwy gydran yn debyg, un t���
(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.
(3) Dull tryloywder. Mewn system gyfansawdd rhannol gydnaws, gall y ddwy gydran fod yn gydnaws o fewn ystod tymheredd a chyfansoddiad penodol, a bydd gwahanu cyfnod 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 thrawsyriant golau yn newid, felly gellir astudio ei gydnawsedd trwy astudio tryloywder y cyfansoddyn.
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. Cromlin Han yw LG���'(���) lg g ”, os nad oes gan gromlin Han y system gyfansawdd unrhyw ddibyniaeth ar dymheredd, a bod cromlin yr Han ar dymheredd gwahanol yn ffurfio prif gromlin, mae'r system gyfansawdd yn gydnaws; Os yw'r system gyfansawdd yn gydnaws mae cromlin Han yn ddibynnol ar dymheredd. Os yw cromlin yr Han wedi'i gwahanu oddi wrth ei gilydd ar dymheredd gwahanol ac na all 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 datrysiad. Mae'r dull hwn yn defnyddio'r newid gludedd datrysiad i nodweddu cydnawsedd y system gyfansawdd. O dan wahanol grynodiadau toddiant, mae gludedd y cyfansoddyn yn cael ei blotio yn erbyn y cyfansoddiad. Os yw'n berthynas linellol, mae'n golygu bod y system gyfansawdd yn gwbl gydnaws; if it is a nonlinear relationship, it means that the compound system is partially compatible; Os yw'n gromlin siâp S, yna mae'n dangos bod y system gyfansawdd yn gwbl anghydnaws [10].
(7) Sbectrosgopeg Is -goch. After the two polymers are compounded, if the compatibility is good, there will be interactions such as hydrogen bonds, and the band positions of the characteristic groups on the infrared spectrum of each group on the polymer chain will shift. The offset of the characteristic group bands of the complex and each component can judge the compatibility of the complex system.
Yn ogystal, gellir astudio cydnawsedd y cyfadeiladau hefyd gan ddadansoddwyr thermografimetrig, diffreithiant pelydr-X, gwasgariad pelydr-X ongl fach, gwasgaru golau, gwasgaru electronau niwtron, cyseiniant magnetig niwclear a thechnegau ultrasonic [10].
1.3.4 Cynnydd ymchwil o gyfansawdd 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. In the application of drug-controlled release, the polymers often compounded with HPMC include synthetic polymers such as polyvinyl alcohol (PVA), lactic acid-glycolic acid copolymer (PLGA) and polycaprolactone (PCL), as well as proteins, Natural polymers such as polysaccharides. 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. HPMC hydroffilig cyfansawdd a PCL hydroffobig a defnyddio cyfadeiladau HPMC/PCL fel deunyddiau microcapsule ar gyfer rhyddhau cyffuriau a rheolir ac a gynhaliwyd, y gellid eu rhyddhau mewn gwahanol rannau o'r corff dynol trwy addasu'r gymhareb gyfansawdd [261]. Ding et al. astudiodd y priodweddau rheolegol megis gludedd, viscoelastigedd deinamig, adferiad ymgripiad, a thixotropi cyfadeiladau HPMC/colagen a ddefnyddir ym maes rhyddhau cyffuriau rheoledig, gan ddarparu arweiniad damcaniaethol ar gyfer cymwysiadau diwydiannol [262]. Arthanari, Cai a Rai et al. [263-265] Cymhwyswyd cyfadeiladau HPMC a pholysacaridau fel chitosan, gwm Xanthan, a sodiwm alginad yn y broses o ryddhau brechlyn a chyffuriau, a dangosodd y canlyniadau effaith rhyddhau cyffuriau y gellir ei rheoli [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. Wedi'i lunio 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. Wedi'i lunio 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 Cyfansawdd startsh a sylweddau eraill
The research on the compounding of starch and other substances initially focused on various hydrophobic aliphatic polyester substances, including polylactic acid (PLA), polycaprolactone (PCL), polybutene succinic acid (PBSA), etc. 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/seliwlos, startsh/carboxymethylcellulose, startsh/methylcellwlos, a ffilmiau cyfansawdd startsh/startsh/hydroxypropylmethylcellwlose, yn y drefn honno, a'r prif gymwysiadau mewn deunydd pacio bwytadwy/bioddiraddadwy Mae Dafe, Jumaidin a Lascombes et al. astudio cyfansoddion gwm startsh/bwyd fel startsh/pectin, startsh/agar a startsh/carrageenan, a ddefnyddir yn bennaf ym maes pecynnu bwyd a bwyd [296-298]. Astudiwyd priodweddau ffisiocemegol tapioca startsh/olew corn, cyfadeiladau startsh/lipid gan Perez, de et al., Yn bennaf i arwain y broses gynhyrchu o fwydydd allwthiol [299, 300].
1.3.4.3 Cyfansawdd hydroxypropyl methylcellulose a starts
At present, there are not many studies on the compound system of HPMC and starch at home and abroad, and most of them are adding a small amount of HPMC into the starch matrix to improve the aging phenomenon of starch. Jimenez et al. used HPMC to reduce the aging of native starch to improve the permeability of starch membranes. The results showed that the addition of HPMC reduced the aging of starch and increased the flexibility of the composite membrane. The oxygen permeability of the composite membrane was significantly increased, but the waterproof performance did not. 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. studied the effect of starch on the water retention rate of HPMC films, and the results showed that starch and HPMC had a certain synergistic effect, which resulted in an overall increase in water retention rate [304]. Roedd Zhang et al. studied the film properties of the HPMC/HPS compound and the rheological properties of the solution. The results show that the HPMC/HPS compound system has a certain compatibility, the compound membrane performance is good, and the rheological properties of HPS to HPMC Has a good balancing effect [305, 306]. Ychydig o astudiaethau sydd ar y system gyfansawdd HPMC/starts -phase composite gel. Mae astudiaethau mecanistig yn dal i fod mewn cyflwr gwag.
1.4 Rheoleg cyfadeiladau 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 o ddeunyddiau hylif, tra bod dadffurfiad 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. Yn y broses o brosesu a mowldio, gyda newid cyfradd cneifio, gall gludedd deunyddiau polymer fod â maint mawr o sawl gorchymyn maint. Newid [308]. Mae priodweddau rheolegol fel gludedd a theneuo cneifio yn effeithio'n uniongyrchol ar reolaeth pwmpio, darlifiad, gwasgariad a chwistrellu wrth brosesu deunyddiau polymer, a nhw yw priodweddau pwysicaf deunyddiau polymer.
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].
The natural polysaccharide aqueous solution is also called hydrosol. In the dilute solution, the polysaccharide macromolecules are in the form of coils separated from each other. When the concentration increases to a certain value, the macromolecular coils interpenetrate and overlap each other. The value is called the critical concentration [311]. Below the critical concentration, the viscosity of the solution is relatively low, and it is not affected by the shear rate, showing Newtonian fluid behavior; Pan gyrhaeddir y crynodiad critigol, mae'r macromoleciwlau sy'n symud yn wreiddiol ar ei ben ei hun yn dechrau ymglymu â'i gilydd, ac mae'r gludedd toddiant yn cynyddu'n sylweddol. cynnydd [312]; tra pan fydd y crynodiad yn fwy na'r crynodiad critigol, gwelir teneuo cneifio ac mae'r toddiant 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. The storage modulus corresponds to the elasticity of the system, while The loss modulus corresponds to the viscosity of the 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. Since G′ and G″ are proportional to the frequency ω and its quadratic, respectively, when the frequency is higher, G′ > G″. When the concentration is higher than the critical concentration, G′ and G″ still have frequency dependence. When the frequency is lower, G′ < G″, and the frequency gradually increases, the two will cross, and reverse to G′ > in the high frequency region G”.
Gelwir y pwynt critigol y 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 fydd modwlws storio G ′ y system yn hafal i'r modwlws colled G ″, y pwynt gel ydyw, a ffurfiad gel G ′> G ″ [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 cyfadeiladau 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. leading to significant changes in the viscoelasticity of the system [316, 317]. In recent years, there have been numerous studies on the viscoelastic behavior of partially compatible polymer complex systems. Mae'r ymchwil yn dangos bod ymddygiad rheolegol y system gyfansawdd yn y parth cydnawsedd yn cyflwyno nodweddion y system homogenaidd. In the phase separation zone, the rheological behavior is completely different from the homogeneous zone and extremely complex.
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
1.4.3.1 Cyfansoddiad
Mae priodweddau ffisegol a chemegol a strwythur mewnol y system gyfansawdd yn adlewyrchiad cynhwysfawr o gyfraniadau cyfun 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 graddfa'r cydnawsedd rhwng gwahanol bolymerau yn amrywio'n fawr, mae rhai yn gydnaws iawn, ac mae rhai bron yn hollol anghydnaws.
1.4.3.2 Cymhareb y system gyfansawdd
The viscoelasticity and mechanical properties of the polymer compound system will change significantly with the change of the compound ratio. This is because the compound ratio determines the contribution of each component to the compound system, and also affects each component. 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
Most polymer liquids are pseudoplastic fluids, which do not conform to Newton's law of flow. 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]. The flow curve of polymer liquid can be roughly divided into three regions: low shear Newtonian region, shear thinning region and high shear stability region. 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. At this time, the viscosity tends to a certain value, which is called the zero-shear viscosity η0. η0 reflects the maximum relaxation time of the material and is an important parameter of polymer materials, which is related to the average molecular weight of the polymer and the activation energy of viscous flow. In the shear thinning zone, the viscosity gradually decreases with the increase of the shear rate, and the phenomenon of “shear thinning” occurs. This zone is a typical flow zone in the processing of polymer materials. In the high shear stability region, as the shear rate continues to increase, the viscosity tends to another constant, the infinite shear viscosity η∞, but this region is usually difficult to reach.
1.4.3.4 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 bolymerau amrywiol raddau gwahanol o sensitifrwydd i dymheredd, ac mae'r un polymer uchel yn cael effeithiau gwahanol ar berfformiad ei fecanwaith mewn gwahanol ystodau tymheredd.
1.5 Arwyddocâd Ymchwil, Pwrpas Ymchwil a Chynnwys Ymchwil y Pwnc hwn
1.5.1 Arwyddocâd Ymchwil
Er bod HPMC yn ddeunydd diogel a bwytadwy a ddefnyddir yn helaeth ym maes bwyd a meddygaeth, mae ganddo eiddo da, gwasgaru, tewychu a sefydlogi. Mae gan ffilm HPMC hefyd dryloywder da, priodweddau 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 priodweddau 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. Through the combination of HPS and HPMC, the production cost can be reduced in terms of raw materials and production energy consumption, and the product profit can be greatly improved. 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 cyfansoddyn yn uniongyrchol, yn enwedig yr eiddo mecanyddol. Therefore, it is very important to study the compatibility of the HPMC/HPS compound system. Mae HPMC a HPS yn polysacaridau hydroffilig gyda'r un uned strwythurol-glwcos ac wedi'u haddasu gan yr un grŵp swyddogaethol hydroxypropyl, sy'n gwella cydnawsedd y 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 cyfnod system gyfansawdd HPMC/HPS. In summary, the phase morphology and phase transition of the HPMC/HPS cold-hot gel composite system are quite complex, so the compatibility and phase separation of this system will be very interesting.
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.
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 priodweddau 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 Ymchwil
Er mwyn cyflawni'r pwrpas ymchwil disgwyliedig, bydd y papur hwn yn gwneud yr ymchwil ganlynol:
(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. Ymchwiliwyd i ddylanwad a chyfraith priodweddau rheolegol fel thixotropi a thixotropi, ac archwiliwyd mecanwaith ffurfio gel cyfansawdd oer a poeth yn rhagarweiniol.
(2) Paratowyd ffilm gyfansawdd bwytadwy HPMC/HPS, a defnyddiwyd sganio microsgop electron i astudio dylanwad priodweddau cynhenid pob cydran a'r gymhareb cyfansoddiad 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; the use of oxygen transmission rate tester and UV-Vis spectrophotometer to study the effects of the inherent properties of the components and the compound ratio on the oxygen and light transmission properties of the composite film The compatibility and phase separation of the HPMC/HPS cold-hot inverse gel composite system were studied by scanning electron microscopy, thermogravimetric analysis and dynamic thermomechanical analysis.
(3) Sefydlwyd y berthynas rhwng morffoleg microsgopig a phriodweddau mecanyddol system gyfansawdd GEL gwrthdro oer-oer HPMC/HPS. Paratowyd y ffilm gyfansawdd bwytadwy o HPMC/HPS, a astudiwyd dylanwad y gymhareb crynodiad a chyfansawdd cyfansawdd ar ddosbarthiad cyfnod a phontio cyfnod y sampl trwy ficrosgop optegol a dull lliwio ïodin; The influence rule of compound concentration and compound ratio on the mechanical properties and light transmission properties of the samples was established. The relationship between the microstructure and mechanical properties of the HPMC/HPS cold-hot inverse gel composite system was investigated.
(4) Effeithiau gradd amnewid HPS ar briodweddau rheolegol a phriodweddau gel system gyfansawdd gel gwrthdroi oer-oer HPMC/HPS. Astudiwyd effeithiau gradd amnewid HPS, cyfradd cneifio a thymheredd ar gludedd a phriodweddau rheolegol eraill y system gyfansawdd, yn ogystal â'r pwynt trosglwyddo gel, dibyniaeth amledd modwlws ac eiddo gel eraill a'u deddfau trwy ddefnyddio rheomedr. Astudiwyd y dosbarthiad cyfnod sy'n ddibynnol ar dymheredd a phontio cyfnod y samplau trwy staenio ïodin, a disgrifiwyd mecanwaith gelation system gymhleth gel gwrthdroi oer-oer HPMC/HPS.
Pennod 2 Astudiaeth Rheolegol o System Gyfansawdd 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].
HPMC is a thermal adhesive, which forms a gel at high temperature and is in a solution state at low temperature. This thermal gel property makes its viscosity at low temperature very low, which is not conducive to the specific production processes such as dipping, brushing and dipping. operation, resulting in poor processability at low temperatures. In contrast, HPS is a cold gel, a viscous gel state at low temperature, and a high temperature. Gwladwriaeth datrysiad gludedd isel. Therefore, through the combination of the two, the rheological properties of HPMC such as viscosity at low temperature can be balanced to a certain extent.
Mae'r bennod hon yn canolbwyntio ar effeithiau crynodiad toddiant, cymhareb cyfansawdd a thymheredd ar briodweddau rheolegol fel gludedd sero-gneifio, mynegai llif a thixotropi system gyfansawdd gel gwrthdro oer-oer HPMC/HPS. Defnyddir y rheol ychwanegu i drafod cydnawsedd y system gyfansawdd yn rhagarweiniol.
2.2 Dull Arbrofol
2.2.1 Paratoi Datrysiad Cyfansawdd HPMC/HPS
First weigh HPMC and HPS dry powder, and mix according to 15% (w/w) concentration and different ratios of 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/min i wasgaru'n llawn HPMC; Yna cynheswch yr hydoddiant i uwch na 95 ° C, ei droi yn gyflym am 1 h ar yr un cyflymder i gelatinize HPS yn llwyr; gelatinization is completed After that, the temperature of the solution was rapidly reduced to 70 °C, and the HPMC was fully dissolved by stirring at a slow speed of 80 rpm/min for 40 min. (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
2.2.2.1 Egwyddor Dadansoddiad Rheolegol
2.2.2.2 Dull Prawf Modd Llif
Defnyddiwyd gosodiad plât cyfochrog â diamedr o 40 mm, a gosodwyd y bylchau 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 yn ôl cyfradd cneifio. Tymheredd y Prawf 25 ° C, Cyfradd Cyn-Sleear 800 S-1, Amser Cyn-Sleear 1000 S; Cyfradd cneifio 10²-10³s.
Mae'r straen cneifio (τ) a chyfradd cneifio (γ) yn dilyn Deddf Pwer Ostwald-De Waele:
lle τ yw'r straen cneifio, PA;
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 toddiant polymer a'r gyfradd cneifio (γ) gall modwlws Carren osod:
Yn eu plith,ŋ0gludedd cneifio, pa s;
ŋ∞yw'r gludedd cneifio anfeidrol, pa s;
λis yr amser ymlacio, s;
n yw'r mynegai teneuo cneifio ；
3. Three-stage thixotropy test method. The test temperature is 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, mynegir gradd adferiad y strwythur ar ôl amser adfer gwahanol gan gyfradd adfer y gludedd:
Dsr = ŋt ⁄ ŋ╳100%
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.
2.3.1 Effaith amser cneifio ar briodweddau rheolegol y system gyfansawdd
Ar gyfradd cneifio gyson, gall y gludedd ymddangosiadol ddangos gwahanol dueddiadau 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 ffigur bod y gludedd ymddangosiadol yn gostwng yn barhaus wrth ymestyn yr amser cneifio. 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 penodol.
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 Crynodiad 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'r cynnydd yn y crynodiad toddiant, mae ffenomen teneuo cneifio'r toddiant 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 hydoddiant gwanhau; 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 penderfynu 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.
Mae HPS yn gel oer, mae'n gyflwr gel ar dymheredd isel, ac mae'n gyflwr toddiant 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'r cadwyni moleciwlaidd HPMC yn bodoli'n bennaf fel strwythurau cadwyn annibynnol, ac mae'r cyfaint sydd wedi'u heithrio yn gwneud y cadwyni ar wahân i'w gilydd; Ar ben hynny, mae'r cyfnod gel HPS yn rhyngweithio ag ychydig o foleciwlau HPMC i ffurfio cyfanwaith y ffurf ac mae cadwyni moleciwlaidd annibynnol HPMC yn bodoli ar wahân i'w gilydd, fel y dangosir yn Ffigur 2-2a.
Gyda'r cynnydd pellach yn y crynodiad, C> C*, mae'r pellter rhwng y cyfnodau gel HPS yn cael ei leihau ymhellach, ac mae'r cadwyni polymer HPMC sydd wedi'u clymu a rhanbarth cyfnod HPS yn dod yn fwy cymhleth ac mae'r rhyngweithio'n ddwysach, felly mae'r datrysiad yn arddangos ymddygiad Yn debyg i doddi polymer, fel y dangosir yn Ffig. 2-2c.
2.3.2.2 Effaith Crynodiad ar Ymddygiad Hylif y System Gyfansawdd
Mynegai Ymddygiad Llif Tabl 2-1 (N) a Mynegai Cysondeb Hylif (K) o'r toddiant HPS/HPMC gyda chrynodiad amrywiol ar 25 ° C.
Esboniwr llif hylif Newtonaidd yw n = 1, esboniwr llif yr hylif ffug -ffugenwol yw n <1, ac mae'r n pellach yn gwyro oddi wrth 1, y cryfaf yw ffug -ymlediad yr hylif, ac esboniwr llif hylif ymledol yw n> 1. Gellir gweld o Dabl 2-1 bod gwerthoedd N yr hydoddiannau cyfansawdd â chrynodiadau gwahanol i gyd yn llai nag 1, sy'n dangos bod yr hydoddiannau cyfansawdd i gyd yn hylifau ffug-ffugenwol. Mewn crynodiadau isel, mae gwerth N yr hydoddiant wedi'i ailgyfansoddi 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'r cynnydd yn y crynodiad toddiant, gostyngodd gwerth N y system gyfansawdd yn raddol, a nododd fod y cynnydd yn y crynodiad yn gwella ymddygiad ffugenwol yr hydoddiant cyfansawdd. Interactions such as entanglement occurred between and with the HPS phase, and its flow behavior was closer to that of polymer melts.
Ar grynodiad isel, mae cyfernod gludedd K y system gyfansawdd yn fach (C <8%, k <1 pa · sn), a chyda'r cynnydd mewn crynodiad, mae gwerth k y system gyfansawdd yn cynyddu'n raddol, gan nodi bod gludedd gludedd Gostyngodd y system gyfansawdd, sy'n gyson â dibyniaeth crynodiad gludedd cneifio sero.
Tabl 2-2 Mynegai Ymddygiad Llif (N) a Mynegai Cysondeb Hylif (K) o'r Datrysiad HPS/HPMC gyda chymhareb cyfuniad amrywiol ar 25 °
Using the Ostwald-de Waele power law (see formula (2-1)) to fit the shear stress-shear rate curves (not shown in the text) of the compound systems with different compound ratios, the flow exponent n and the viscosity coefficient 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. The flow index n of the compound system decreases gradually with the increase of HPS content, while the viscosity coefficient K shows a gradually increasing trend with the increase of HPS content, indicating that the addition of HPS makes the compound solution more viscous and difficult to flow . This trend is consistent with Zhang's research results, but for the same compounding ratio, the n value of the compounded solution is higher than Zhang's result [305], which is mainly because pre-shearing was performed in this experiment to eliminate the effect of thixotropy yn cael ei ddileu; the Zhang result is the result of the combined action of thixotropy and shear rate; the separation of these two methods will be discussed in detail in Chapter 5.
2.3.3.1 Dylanwad cymhareb gyfansawdd ar gludedd cneifio sero y system gyfansawdd
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.
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 cymhareb cyfansawdd 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
Figure 2-7 shows the viscosity coefficient K of the compounded solution as a function of HPS content. It can be seen from the figure that the K value of pure HPMC is very small, while the K value of pure HPS is the largest, which is related to the gel properties of HPMC and HPS, which are in solution and gel state respectively at low temperature. When the content of the low-viscosity component is high, that is, when the content of HPS is low, the viscosity coefficient of the compound solution is close to that of the low-viscosity component HPMC; while when the content of the high-viscosity component is high, the K value of the compound solution increases with the increase of HPS content increased significantly, which indicated that HPS increased the viscosity of HPMC at low temperature. Mae hyn yn bennaf yn adlewyrchu cyfraniad gludedd y cyfnod parhaus i gludedd y system gyfansawdd. In different cases where the low-viscosity component is the continuous phase and the high-viscosity component is the continuous phase, the contribution of the continuous phase viscosity to the viscosity of the compound system is obviously different. When low-viscosity HPMC is the continuous phase, the viscosity of the compound system mainly reflects the contribution of the viscosity of the continuous phase; 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.
2.3.4 Thixotropi
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.
The structural recovery degree DSR of the composite samples at different recovery time is calculated by formula (2-3), as shown in Table 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 gyfansawdd yn cynyddu trwy 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 Mae 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 nododd fod thixotropi HPMC wedi'i wella'n sylweddol trwy gyfansawdd. Roedd gwerthoedd DSR y rhan fwyaf o'r samplau yn y system gyfansawdd yn fwy na gwerthoedd HPS pur, gan nodi bod sefydlogrwydd HPS wedi'i wella 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 that of pure HPS. 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. It is worth noting that the composite samples with high HPS content showed a trend of increasing at first and then decreasing with the prolongation of recovery time, which indicated that the composite samples also showed a certain degree of thixotropy under the action of low shear, and eu strwythur yn fwy ansefydlog.
Mae'r dadansoddiad ansoddol o'r thixotropi tri cham yn gyson â chanlyniadau'r profion cylch thixotropig yr adroddir amdanynt, ond mae canlyniadau'r dadansoddiad meintiol yn anghyson â chanlyniadau'r profion cylch thixotropig. Mesurwyd thixotropi system gyfansawdd HPMC/HPS yn ôl dull cylch thixotropig gyda'r cynnydd yng nghynnwys HPS [305]. Gostyngodd dirywiad yn gyntaf ac yna cynyddu. Dim ond dyfalu bodolaeth ffenomen thixotropig y gall y prawf cylch thixotropig ddyfalu, ond ni all ei gadarnhau, oherwydd mae'r cylch thixotropig yn ganlyniad gweithred ar yr un pryd amser cneifio a chyfradd cneifio [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. Influence of rheological properties such as viscosity, flow pattern and thixotropy. 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 graddfa'r teneuo cneifio gyda'r cynnydd mewn crynodiad.
- Gyda'r cynnydd mewn crynodiad, gostyngodd mynegai llif y system gyfansawdd, a chynyddodd y gludedd sero-gneifio a chyfernod gludedd, gan nodi bod ymddygiad tebyg i solid y system gyfansawdd wedi'i wella.
- There is a critical concentration (8%) in the HPMC/HPS compound system, below the critical concentration, the HPMC molecular chains and the HPS gel phase region in the compound solution are separated from each other and exist independently; when the critical concentration is reached, in the compound solution A microgel state is formed with the HPS phase as the gel center, and the HPMC molecular chains are intertwined and connected to each other; above the critical concentration, the crowded HPMC macromolecular chains and their intertwining with the HPS phase region are more complex, and the interaction is more complex. Yn fwy dwys, felly mae'r toddiant yn ymddwyn fel polymer yn toddi.
- Mae'r gymhareb gyfansawdd yn cael effaith sylweddol ar briodweddau rheolegol yr hydoddiant cyfansawdd HPMC/HPS. With the increase of HPS content, the shear thinning phenomenon of the compound system is more obvious, the flow index gradually decreases, and the zero-shear viscosity and viscosity coefficient gradually increase. 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. The compound system is a two-phase system with a continuous phase-dispersed phase “sea-island” structure at low temperature, and, As the HPMC/HPS compounding ratio decreased after 4:6, the continuous phase of the compounding system changed.
- Mae perthynas linellol rhwng y mynegai llif a chymhareb gyfansawdd yr hydoddiannau 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 achos uchel yw'r cam parhaus, mae cyfraniad y gludedd cyfnod parhaus i gludedd y system gyfansawdd yn sylweddol wahanol. Pan mai'r HPMC dif bod yn isel yw'r cyfnod parhaus, mae gludedd y system gyfansawdd yn adlewyrchu cyfraniad y gludedd cyfnod parhaus yn bennaf; tra pan fydd yr HPS uchel-uchelusrwydd yn gyfnod parhaus, bydd yr HPMC fel y cyfnod gwasgaru yn lleihau gludedd yr HPS brychau uchel. effaith.
- Defnyddiwyd thixotropi tri cham i astudio effaith cymhareb cyfansawdd ar thixotropi y system gyfansawdd. The thixotropy of the compounded system showed a trend of first decreasing and then increasing with the decrease of the HPMC/HPS compounding ratio.
- 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
Cyfansawdd polymer yw'r ffordd fwyaf effeithiol o gyflawni cyflenwoldeb perfformiad aml-gydran, datblygu deunyddiau newydd gyda pherfformiad rhagorol, lleihau prisiau cynnyrch, ac ehangu ystod cymhwysiad deunyddiau [240-242, 328]. Yna, oherwydd rhai gwahaniaethau strwythur moleciwlaidd ac entropi cydffurfiol rhwng gwahanol bolymerau, mae'r mwyafrif o systemau cyfansawdd polymer yn anghydnaws neu'n rhannol gydnaws [11, 12]. Mae cysylltiad agos rhwng priodweddau mecanyddol a phriodweddau macrosgopig eraill y system gyfansawdd polymer â phriodweddau ffisiocemegol pob cydran, cymhareb gyfansawdd pob cydran, y cydnawsedd rhwng y cydrannau, a'r strwythur microsgopig mewnol a ffactorau eraill [240, 329].
From the chemical structure point of view, both HPMC and HPS are hydrophilic curdlan, have the same structural unit – glucose, and are modified by the same functional group – hydroxypropyl group, so HPMC and HPS should have a good phase. Capacitance. However, HPMC is a thermally induced gel, which is in a solution state with very low viscosity at low temperature, and forms a colloid at high temperature; 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. Taking into account both chemical structure and thermodynamics, it is of great theoretical significance and practical value to compound HPMC with HPS to establish a cold-hot gel compound system.
3.1 deunyddiau ac offer
3.1.1 Prif Ddeunyddiau Arbrofol
3.1.2 Prif offerynnau ac offer
3.2 Dull Arbrofol
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 pwyswch powdr sych HPMC a HPS, a'u cymysgu yn ôl gwahanol gymarebau; Yna ychwanegwch i mewn i ddŵr 70 ° C, a'i droi yn gyflym ar 120 rpm/min am 30 munud i wasgaru'n llawn HPMC; 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. Fully dissolve HPMC. 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.
Cafodd ffilmiau bwytadwy i gyd eu cydbwyso ar leithder 57% am fwy na 3 diwrnod cyn eu profi, a chafodd y gyfran ffilm bwytadwy a ddefnyddiwyd ar gyfer profi eiddo mecanyddol ei chydbwyso ar leithder 75% am fwy na 3 diwrnod.
3.2.2.1 Egwyddor Dadansoddi Sganio Microsgop Electron
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 desiccator ar gyfer sychu, a dewiswyd maint priodol o ffilm bwytadwy, ei gludo ar y cam sampl arbennig SEM gyda glud dargludol, ac yna ei aur-platio â gorchudd gwactod. Yn ystod y prawf, rhoddwyd y sampl yn y SEM, a gwelwyd a thynnwyd llun morffoleg microsgopig y sampl ar 300 gwaith a 1000 gwaith chwyddhad o dan foltedd cyflymu trawst electron o 5 kV.
3.2.3 Trosglwyddiad Ysgafn Ffilm Gyfansawdd Edible HPMC/HPS
3.2.3.1 Dadansoddiad Egwyddor Sbectroffotometreg UV-Vis
The UV-Vis spectrophotometer can emit light with a wavelength of 200~800nm and irradiate it on the object. Mae rhai tonfeddi penodol o olau yn y golau digwyddiad yn cael eu hamsugno gan y deunydd, ac mae trosglwyddo lefel egni dirgrynol moleciwlaidd a phontio lefel egni electronig yn digwydd. Since each substance has different molecular, atomic and molecular spatial structures, each substance has its specific absorption spectrum, and the content of the substance can be determined or determined according to the level of absorbance at some specific wavelengths on the absorption spectrum. Therefore, UV-Vis spectrophotometric analysis is one of the effective means to study the composition, structure and interaction of substances.
Pan fydd pelydr o olau yn taro gwrthrych, mae rhan o'r golau digwyddiad yn cael ei amsugno gan y gwrthrych, a throsglwyddir rhan arall y golau digwyddiad trwy'r gwrthrych; Cymhareb y dwyster golau a drosglwyddir i ddwyster golau'r digwyddiad yw'r trawsyriant.
Y fformiwla ar gyfer y berthynas rhwng amsugno a throsglwyddo yw:
Yn eu plith, a yw'r amsugnedd;
T yw'r trawsyriant, %.
Cywirwyd yr amsugnedd terfynol yn unffurf gan amsugnedd × 0.25 mm/trwch.
3.2.3.2 Dull Prawf
Paratowch ddatrysiadau 5% HPMC a HPS, eu cymysgu yn ôl gwahanol gymarebau, arllwyswch 10 g o'r toddiant sy'n ffurfio ffilm i mewn i ddysgl petri polystyren gyda diamedr o 15 cm, a'u sychu ar 37 ° C i ffurfio ffilm. 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 Dynamig Ffilmiau Cyfansawdd Bwytadwy HPMC/HPS
3.2.4.1 Egwyddor dadansoddiad thermomecanyddol deinamig
Mae dadansoddiad thermomecanyddol deinamig (DMA) yn offeryn a all fesur 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 eiledol cyfnodol, tymheredd a thymheredd. perthynas amledd.
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. Polymer materials generally exhibit two states of low temperature glass state and high temperature rubber state, and the transition temperature between the two states is the glass transition temperature. The glass transition temperature directly affects the structure and properties of materials, and is one of the most important characteristic temperatures of polymers.
Trwy ddadansoddi priodweddau thermomecanyddol deinamig polymerau, gellir arsylwi viscoelastigedd 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 drosglwyddo gwydr, gwahanu cyfnod, croesgysylltu, crisialu a symud 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. Using the temperature sweep mode of the DMA, the occurrence of phase transitions such as the glass transition can be tested. 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 petryal 10mm × 20mm. Profwyd y samplau yn y modd tynnol gan ddefnyddio dadansoddwr thermomecanyddol deinamig diemwnt pydris o Perkinelmer, UDA. Ystod tymheredd y prawf oedd 25 ~ 150 ° C, y gyfradd wresogi oedd 2 ° C/min, yr amledd 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. Gellir cael cromlin thermografimetrig deilliadol (cromlin DTG) ar ôl deilliad gorchymyn cyntaf y gromlin TGA, sy'n adlewyrchu newid cyfradd colli pwysau y sampl a brofwyd gyda thymheredd neu amser, a'r pwynt brig yw pwynt uchaf y cyson 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
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 ：
Ble: A 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.
Y fformiwla ar gyfer cyfrifo elongation ar yr egwyl:
Ble: εb yw'r elongation ar yr egwyl, %;
L yw'r pellter rhwng y llinellau marcio pan fydd y sampl yn torri, mm;
L0 yw hyd mesur gwreiddiol y sampl, mm.
Fformiwla Cyfrifo Modwlws Elastig:
Yn eu plith: E yw'r modwlws elastig, MPA;
Mae ζ yn 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 Edible HPMC/HPS
3.2.7.1 Egwyddor dadansoddiad athreiddedd ocsigen
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.
Dangosir y micrograffau microsgop electron sganio wyneb o ffilmiau bwytadwy HPS/HPMC gyda chymarebau gwahanol yn Ffigur 3-1. Fel y gwelir yn Ffigur 3-1, dangosodd rhai samplau ficro-graciau ar yr wyneb, a allai gael ei achosi gan leihau lleithder yn y sampl yn ystod y prawf, neu gan ymosodiad y trawst electron yn y ceudod microsgop [122 , 139]. Yn y ffigur, pilen HPS pur a HPMC pur. Roedd y pilenni yn dangos arwynebau microsgopig cymharol esmwyth, ac roedd microstrwythur pilenni HPS pur yn fwy homogenaidd ac yn llyfnach na philenni HPMC pur, a allai fod yn bennaf oherwydd macromoleciwlau startsh (moleciwlau amylose a moleciwlau amylopectin) yn ystod y broses oer) yn ystod y broses oeri. 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; Er ei fod yn seiliedig ar briodweddau gel thermol HPMC, cyflwynodd HPMC wladwriaeth doddiant tebyg i ddŵr. In the composite membrane with high HPS content (7:3 HPS/HPMC), the viscous HPS is the continuous phase, and the water-like HPMC is dispersed in the high-viscosity HPS continuous phase as the dispersed phase, which is not conducive i ddosbarthiad unffurf y cyfnod gwasgaredig; Yn y ffilm gyfansawdd gyda chynnwys HPMC uchel (3: 7 HPS/HPMC), mae'r HPMC dif bod yn isel yn trawsnewid i'r cyfnod parhaus, ac mae'r HPS gludiog wedi'i wasgaru yn y cyfnod HPMC is-amlygrwydd isel fel y cyfnod gwasgaredig, sy'n dirdynnol iddo. 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. Dangosodd y ffilmiau cyfansawdd HPMC/startsh heb blastigyddion fel PEG wahaniad cyfnod amlwg [301], gan nodi felly y gall addasu hydroxypropyl plastigyddion startsh a PEG wella cydnawsedd y system gyfansawdd.
3.3.2 Dadansoddiad priodweddau optegol o ffilmiau cyfansawdd bwytadwy
Profwyd priodweddau trosglwyddo golau ffilmiau cyfansawdd bwytadwy HPMC/HPS gyda chymarebau gwahanol gan sbectroffotomedr UV-Vis, a dangosir y sbectra UV yn Ffigur 3-2. Po fwyaf yw'r gwerth trawsyriant golau, y mwyaf unffurf a thryloyw yw'r ffilm; I'r gwrthwyneb, y lleiaf yw'r gwerth trawsyriant golau, y mwyaf anwastad ac anhryloyw 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 trawsyriant ffilm HPS pur yn is na ffilm HPMC pur, a chyda'r cynnydd yng nghynnwys HPMC, mae'r trawsyriant yn gostwng yn gyntaf, 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. It can be seen from Fig. 3-3(a) that the storage modulus (E') decreases with the increase of HPMC content. 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 cyfuno HPS/HPMC
Gellir gweld o Ffigur 3-3 (b) bod y samplau â chynnwys HPMC yn uwch na 30% (5: 5, 3: 7, 0:10) i gyd yn dangos brig pontio gwydr, a chyda'r cynnydd yng nghynnwys HPMC, Y trawsnewidiad gwydr symudodd y tymheredd trosglwyddo i dymheredd uchel, gan nodi bod hyblygrwydd cadwyn polymer HPMC wedi gostwng. Ar y llaw arall, mae'r bilen HPS pur yn arddangos brig amlen fawr oddeutu 67 ° C, tra nad oes gan y bilen gyfansawdd â chynnwys 70% HPS unrhyw drosglwyddiad gwydr amlwg. Gall hyn fod oherwydd bod rhywfaint o ryngweithio rhwng HPMC a HPS, gan gyfyngu ar symudiad y rhannau moleciwlaidd o 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 thermogravimetrig. Mae Ffigur 3-4 yn dangos cromlin thermografimetrig (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 pilen cyfansawdd gyda chymarebau gwahanol yn dangos dau gam newid thermografimetrig amlwg gyda'r cynnydd mewn tymheredd. Mae anwadaliad y dŵr sy'n cael ei adsorbed 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 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 priodweddau mecanyddol o 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. With the increase of HPS content, the elastic modulus and tensile strength of the composite films increased continuously. The elongation at break of pure HPMC membrane is much larger than that of pure HPS membrane, and both are greater than that of composite membrane.
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 o dan wahanol amodau gostyngeiddrwydd cymharol (RH). *: different number letters are significantly different with various RH, applied in the full dissertation
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 pherfformiad rhwystr ocsigen yn un o'r dangosyddion pwysig. Felly, mesurwyd cyfraddau trosglwyddo ocsigen ffilmiau bwytadwy gyda 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'n hawdd ffurfio HPMC i ffurfio strwythur rhwydwaith dwysedd isel cymharol rydd yn y ffilm; O'i gymharu â HPS, mae ganddo duedd uwch i ailrystallize, 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 ffilmiau cyfuniad hps/hpmc
The addition of HPS can significantly reduce the oxygen permeability of HPMC membranes, and the oxygen permeability of composite membranes decreases sharply with the increase of HPS content. Gall ychwanegu'r HPs ocsigen-immermetreable gynyddu artaith y sianel ocsigen yn y bilen gyfansawdd, sydd yn ei dro yn arwain at ostyngiad yn y gyfradd athreiddiad ocsigen ac yn y pen draw is yn gostwng athreiddedd ocsigen. Similar results have been reported for other native starches [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'n haws ffurfio HPS pur ffurfio morffoleg arwyneb microsgopig homogenaidd a llyfn. Mae hyn yn bennaf oherwydd aildrefnu moleciwlaidd gwell 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.
- Relative humidity has a significant effect on the mechanical properties of HPMC/HPS composite films, and the degree of its effect increases with the increase of HPS content. At lower relative humidity, both the elastic modulus and tensile strength of the composite films increased with the increase of HPS content, and the elongation at break of the composite films was significantly lower than that of the pure component films. 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 relative humidity. The mechanical properties of composite membranes with different compounding ratios show an intersection under different relative humidity conditions, which provides the possibility to optimize product performance according to different application requirements.
- Fe wnaeth ychwanegu HPS wella priodweddau rhwystr ocsigen y bilen gyfansawdd yn sylweddol. Gostyngodd athreiddedd ocsigen y bilen gyfansawdd yn sydyn gyda'r cynnydd mewn cynnwys HPS.
- In the HPMC/HPS cold and hot gel compound system, there is a certain compatibility between the two components. Ni ddarganfuwyd unrhyw ryngwyneb dau gam amlwg yn y delweddau SEM o'r holl ffilmiau cyfansawdd, dim ond un pwynt trosglwyddo gwydr oedd gan y mwyafrif o'r ffilmiau cyfansawdd yng nghanlyniadau'r DMA, a dim ond un brig diraddio thermol a ymddangosodd yng nghromliniau DTG y rhan fwyaf o'r rhan fwyaf o'r cyfansawdd ffilmiau. Mae'n dangos bod disgrifiad penodol rhwng HPMC a HPS.
Mae'r canlyniadau arbrofol uchod yn dangos y gall cyfansawdd HPS a HPMC nid yn unig leihau cost gynhyrchu ffilm bwytadwy HPMC, ond hefyd gwella ei berfformiad. Gellir cyflawni priodweddau mecanyddol, priodweddau rhwystr ocsigen a phriodweddau optegol y ffilm gyfansawdd bwytadwy trwy addasu cymhareb gyfansawdd y ddwy gydran a lleithder cymharol yr amgylchedd allanol.
Pennod 4 Perthynas rhwng micromorffoleg a phriodweddau mecanyddol System Gyfansawdd HPMC/HPS
O'i gymharu â'r entropi cymysgu uwch yn ystod cymysgu aloi metel, mae'r entropi cymysgu yn ystod cyfansoddi polymerau fel arfer yn fach iawn, ac mae gwres cyfansawdd yn ystod cyfansawdd fel arfer yn gadarnhaol, gan arwain at brosesau cyfansawdd polymer. Mae newid egni rhydd Gibbs yn bositif (���>), felly, mae fformwleiddiadau polymer yn tueddu i ffurfio systemau dau gam wedi'u gwahanu gan gam, ac mae fformwleiddiadau polymer cwbl gydnaws yn brin iawn [242].
Fel rheol, gall systemau cyfansawdd. Fodd bynnag, gall llawer o systemau cyfansawdd polymer gyrraedd cyflwr cydnaws o dan rai amodau a dod yn systemau cyfansawdd gyda chydnawsedd penodol [257].
Mae'r priodweddau macrosgopig fel priodweddau mecanyddol systemau cyfansawdd polymer yn dibynnu i raddau helaeth ar ryngweithio a morffoleg gyfnod eu cydrannau, yn enwedig y cydnawsedd rhwng cydrannau a chyfansoddiad cyfnodau parhaus a gwasgaredig [301]. Felly, mae'n arwyddocâd mawr 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 y cyfnod a chydnawsedd y system gyfansawdd.
In the process of studying the morphology and phase diagram of the complex system, it is very important to choose appropriate means to distinguish different components. However, the distinction between HPMC and HPS is quite difficult, because both have good transparency and similar refractive index, so it is difficult to distinguish the two components by optical microscopy; in addition, because both are organic carbon-based material, so the two have similar energy absorption, so it is also difficult for scanning electron microscopy to accurately distinguish the pair of components. 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 that HPS The components were distinguished from the HPMC components by their different colors under the light microscope. Therefore, iodine dyeing optical microscope analysis method is a simple and effective research method for the morphology and phase diagram of starch-based complex systems.
In this chapter, the microscopic morphology, phase distribution, phase transition and other microstructures of the HPMC/HPS compound system were studied by means of iodine dyeing optical microscope analysis; a phriodweddau mecanyddol ac eiddo macrosgopig eraill; and through the correlation analysis of the microscopic morphology and macroscopic properties of different solution concentrations and compounding ratios, the relationship between the microstructure and macroscopic properties of the HPMC/HPS compound system was established, in order to control the HPMC/HPS. Darparwch y sylfaen ar gyfer priodweddau deunyddiau cyfansawdd.
4.1 Deunyddiau ac Offer
4.1.1 Prif Ddeunyddiau Arbrofol
4.2 Dull Arbrofol
4.2.1 Paratoi Datrysiad 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
Gweler 3.2.1.
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 amgrwm, ac yn defnyddio dwy lens gydgyfeiriol i ehangu ongl agoriadol y sylweddau bach cyfagos i'r llygaid, a ehangu maint y sylweddau bach na ellir eu dirnad gan y llygad dynol Hyd nes y gall y llygad dynol ganfod maint y sylweddau.
4.2.4.2 Dull prawf
Tynnwyd toddiannau 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% (gosodwyd 1 g o ïodin a 10 g o ïodid potasiwm mewn fflasg gyfeintiol 100-ml, a'u toddi mewn ethanol), wedi'u gosod ym maes microsgop ysgafn i'w arsylwi a'u tynnu.
4.2.5 Trosglwyddiad Ysgafn Ffilm Gyfansawdd HPMC/HPS
4.2.5.1 Dadansoddiad Egwyddor Sbectroffotometreg UV-Vis
Yr un peth 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 peth â 3.2.3.1.
4.2.6.1 Dull Prawf
Profwyd y samplau ar ôl cydbwyso ar leithder 73% am 48 h. Gweler 3.2.3.2 am y dull prawf.
4.3 Canlyniadau a Thrafodaeth
4.3.1 Arsylwi Tryloywder Cynnyrch
Mae Ffigur 4-1 yn dangos ffilmiau a chapsiwlau bwytadwy a baratowyd trwy gyfansawdd HPMC a HPS mewn cymhareb gyfansawdd 70:30. Fel y gwelir o'r ffigur, mae gan y cynhyrchion dryloywder da, sy'n dangos bod gan HPMC a HPS fynegeion plygiannol tebyg, a gellir cael cyfansoddyn homogenaidd ar ôl gwaethygu'r ddau.
4.3.2 Delweddau microsgop optegol o gyfadeiladau HPMC/HPS cyn ac ar ôl staenio
Figure 4-2 shows the typical morphology before and after dyeing of HPMC/HPS complexes with different compounding ratios observed under an optical microscope. Fel y gwelir o'r ffigur, mae'n anodd gwahaniaethu cyfnod HPMC a'r cyfnod HPS yn y ffigur heb ei gadw; the dyed pure HPMC and pure HPS show their own unique colors, which is because the reaction of HPS and iodine through iodine staining Its color becomes darker. Therefore, the two phases in the HPMC/HPS compound system are simply and clearly distinguished, which further proves that HPMC and HPS are not miscible and cannot form a homogeneous compound. 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. When the content of HPMC is higher than 40%, HPMC presents the state of continuous phase, and HPS is dispersed in the continuous phase of HPMC as the dispersed phase. 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. Therefore, in the 5% HPMC/HPS compound solution, with the increasing HPS content, the opposite happened when the compound ratio was HPMC/HPS 40:60. The continuous phase changes from the initial HPMC phase to the later HPS phase. 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.
It is well known that fully compatible polymer compounding systems are quite rare because during the polymer compounding process, the heat of compounding is usually positive and the entropy of compounding usually changes little, thus resulting in free energy during compounding change to a positive value. 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. also appeared [339].
4.3.3 Y berthynas rhwng morffoleg microsgopig a phriodweddau macrosgopig y system gyfansawdd
Astudiwyd y berthynas rhwng morffoleg, ffenomen gwahanu cyfnod, tryloywder a phriodweddau mecanyddol system gyfansawdd HPMC/HPS yn fanwl. Mae Ffigur 4-3 yn dangos effaith cynnwys HPS ar briodweddau macrosgopig fel tryloywder a modwlws tynnol system gyfansawdd HPMC/HPS. Gellir gweld o'r ffigur bod tryloywder HPMC pur yn uwch na HPS pur, yn bennaf oherwydd bod ailrystallization startsh yn lleihau tryloywder HPS, ac mae addasiad hydroxypropyl startsh hefyd yn rheswm pwysig dros leihau tryloywder tryloywder HPS [340, 341]. Gellir dod o hyd i'r ffigur y bydd gan drosglwyddiad system gyfansawdd HPMC/HPS isafswm gwerth gyda gwahaniaeth y cynnwys HPS. Mae trosglwyddiad y system gyfansawdd, yn yr ystod o gynnwys HPS o dan 70%, yn cynyddu gydaiMae T yn gostwng gyda'r cynnydd yng nghynnwys HPS; when the HPS content exceeds 70%, it increases with the increase of HPS content. This phenomenon means that the HPMC/HPS compound system is immiscible, because the phase separation phenomenon of the system leads to the decrease of light transmittance. On the contrary, the Young's modulus of the compound system also appeared a minimum point with the different proportions, and the Young's modulus continued to decrease with the increase of HPS content, and reached the lowest point when the HPS content was 60%. Parhaodd y modwlws i gynyddu, a chynyddodd y modwlws ychydig. Dangosodd modwlws Young o system gyfansawdd HPMC/HPS isafswm gwerth, a oedd hefyd yn dangos bod y system gyfansawdd yn system anadferadwy. Mae'r pwynt isaf o drosglwyddiad golau system gyfansawdd HPMC/HPS yn gyson â phwynt trosglwyddo cyfnod cyfnod parhaus HPMC i'r cyfnod gwasgaredig a'r pwynt isaf o werth modwlws Young yn Ffigur 4-2.
4.3.4 Effaith crynodiad toddiant ar forffoleg microsgopig y system gyfansawdd
Mae Ffigur 4-4 yn dangos effaith crynodiad toddiant ar forffoleg a phontio cyfnod system gyfansawdd HPMC/HPS. As can be seen from the figure, the low concentration of 3% HPMC/HPS compound system, in the compound ratio of HPMC/HPS is 40:60, the appearance of co-continuous structure can be observed; Tra yn y crynodiad uchel o hydoddiant 7%, gwelir y strwythur cyd-barhaus hwn yn y ffigur gyda chymhareb gyfansawdd o 50:50. This result shows that the phase transition point of the HPMC/HPS compound system has a certain concentration dependence, and the HPMC/HPS compound ratio of the phase transition increases with the increase of the compound solution concentration, and HPS tends to form a continuous phase . . In addition, the HPS domains dispersed in the HPMC continuous phase showed similar shapes and morphologies with the change of concentration; while the HPMC dispersed phases dispersed in the HPS continuous phase showed different shapes and morphologies at different concentrations. and with the increase of solution concentration, the dispersion area of HPMC became more and more irregular. 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 toddiant ar briodweddau mecanyddol y 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:
- Y dull dadansoddi microsgop optegol i wahaniaethu cyfnodau startsh trwy staenio ïodin yw'r dull mwyaf syml, uniongyrchol ac effeithiol ar gyfer astudio morffoleg a phontio cyfnod systemau cyfansawdd sy'n seiliedig ar startsh. Gyda staenio ïodin, mae'r cyfnod startsh yn ymddangos yn dywyllach ac yn dywyllach o dan ficrosgopeg ysgafn, tra nad yw HPMC wedi'i staenio ac felly'n ymddangos yn ysgafnach o ran lliw.
- Nid yw'r system gyfansawdd HPMC/HPS yn.
- The dispersed phase of HPS in HPMC matrix showed similar spherical shape at different concentrations; 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 cysylltiad agos rhwng priodweddau macrosgopig system gyfansawdd HPMC/HPS â'i strwythur morffolegol microsgopig, trosglwyddo cyfnod, gwahanu cyfnodau a ffenomenau eraill, a gellir rheoleiddio priodweddau'r cyfansoddion trwy reoli strwythur y cyfnod a chymhlethdod y gyfansawdd system.
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]. In turn, mastering the influence of starch chemical structure on its rheological properties can better understand the structural properties of starch-based products, and provide a basis for the design of modified starches with improved starch functional properties [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. Gall cyflwyno'r grwpiau hyn i'r gadwyn foleciwlaidd startsh dorri neu wanhau'r bondiau hydrogen intramoleciwlaidd sy'n cynnal strwythur gronynnog startsh. Felly, mae priodweddau ffisiocemegol startsh hydroxypropyl yn gysylltiedig â graddfa amnewid grwpiau hydroxypropyl ar ei gadwyn foleciwlaidd [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 hydoddiant startsh reis hydroxypropyl crynodiad isel (5%). Dangosodd y canlyniadau fod effaith addasu hydroxypropyl ar viscoelastigedd cyson a deinamig toddiant startsh yn gysylltiedig â graddfa'r amnewidiad, a gall ychydig bach o amnewidiad propyl hydroxypropyl newid priodweddau rheolegol toddiannau startsh yn sylweddol; Mae cyfernod gludedd toddiannau startsh yn gostwng gyda chynyddu gradd amnewid, ac mae dibyniaeth tymheredd ei briodweddau rheolegol yn cynyddu gyda'r cynnydd yn y radd amnewid hydroxypropyl. Mae'r swm yn gostwng gyda graddfa 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; the gel strength of starch glue decreases, the freeze-thaw stability increases, and the syneresis effect decreases [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 reached by the original water-bath gelatinization method [348].
5.2.2 Priodweddau Rheolegol Datrysiadau Cyfansawdd HPMC/HPS Gyda Graddau gwahanol o Amnewid HPS Hydroxypropyl
5.2.2.1 Egwyddor Dadansoddiad Rheolegol
Yr un peth â 2.2.2.1
5.2.2.2 Dull Prawf Modd Llif
Defnyddiwyd clamp plât cyfochrog â diamedr o 60 mm, a gosodwyd y bylchau plât i 1 mm.
- Mae yna ddull prawf llif cyn y cneifio a thixotropi tri cham. Yr un peth 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. Reduced speed shearing, the shear rate range is 1000-0s-1, and the shearing time is 1 min.
5.2.2.3 Dull Prawf Modd Osgiliad
Defnyddiwyd gosodiad plât cyfochrog â diamedr o 60 mm, a gosodwyd y bylchau plât i 1 mm.
- Ysgubiad amrywiol dadffurfiad. Tymheredd y prawf 25 ° C, amledd 1 Hz, dadffurfiad 0.01-100 %.
- Sgan tymheredd. Amledd 1 Hz, dadffurfiad 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. The tests were carried out at 5 °C and 85 °C, respectively, and equilibrated at the test temperature for 5 min before testing.
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 rhyngdoriadau log G'-log ω a log G ″ -log ω, yn y drefn honno.
5.2.3 Microsgop Optegol
5.2.3.1 Egwyddor Offeryn
Yr un peth â 4.2.3.1
5.2.3.2 Dull Prawf
Cymerwyd yr hydoddiant cyfansawdd 3% 5: 5 hpmc/hps ar dymheredd gwahanol o 25 ° C, 45 ° C, ac 85 ° C, ei ollwng ar sleid wydr a gedwir ar yr un tymheredd, a'i daflu i mewn i ffilm denau. toddiant haen a'i sychu ar yr un tymheredd. Cafodd y ffilmiau eu staenio â hydoddiant ïodin 1%, eu gosod ym maes microsgop ysgafn i'w harsylwi a'u tynnu.
5.3 Canlyniadau a thrafodaeth
5.3.1 Gludedd a Dadansoddiad Patrwm 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 toddiant HPS/HPMC gyda gradd amnewid hydropropyl gwahanol o HPS (heb gyn-wylio, mae'r symbolau solid a gwag yn cyflwyno cyfradd gynyddol a phroses gyfradd ostyngol, yn y drefn honno)
Gellir gweld o'r ffigur bod graddfa gludedd a chneifio teneuo'r sampl HPS pur yn uwch na rhai'r sampl gyfansawdd HPMC/HPS, tra mai gradd teneuo cneifio toddiant HPMC yw'r isaf, yn bennaf oherwydd bod gludedd HPS Mae tymheredd isel yn sylweddol uwch na thymheredd HPMC. Yn ogystal, ar gyfer y toddiant cyfansawdd HPMC/HPS gyda'r un gymhareb gyfansawdd, mae'r gludedd yn cynyddu gyda gradd amnewid HPS hydroxypropyl. 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. Fe wnaeth hydroxypropylation leihau ffenomen teneuo cneifio startsh yn sylweddol, a ffenomen teneuo cneifio startsh brodorol oedd yr amlycaf. Gyda'r cynnydd parhaus yn 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 Pwer Ostwald-De Waele (gweler Hafaliad (2-1)).
Mynegai Ymddygiad Llif Tabl 5-1 (N) a Mynegai Cysondeb Hylif (K) yn ystod y gyfradd gynyddol a'r broses gyfradd ostyngol ac ardal dolen thixotropi yr hydoddiant HPS/HPMC gyda gradd amnewid hydropropyl gwahanol o HPS ar 25 ° C.
Table 5-1 shows the flow index n, viscosity coefficient K and thixotropic ring area of HPMC/HPS compound solutions with different degrees of hydroxypropyl substitution HPS in the process of increasing shearing and decreasing shearing. It can be seen from the table that the flow index n of all samples is less than 1, indicating that all sample solutions are pseudoplastic fluids. 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. However, with the increase of HPMC content, the viscosity coefficient K decreased continuously, indicating that the addition of HPMC reduced the viscosity of the compound solution, because the viscosity coefficient K was proportional to the viscosity. The n value and K value of pure HPS with different hydroxypropyl substitution degrees in the rising shear stage both decreased with the increase of hydroxypropyl substitution degree, indicating that hydroxypropylation modification can improve the pseudoplasticity of starch and reduce the Viscosity of starch solutions. On the contrary, the value of n increases with the increase of the substitution degree in the decreasing shear stage, indicating that the hydroxypropylation improves the Newtonian fluid behavior of the solution after high-speed shearing. The n value and K value of the HPMC/HPS compound system were affected by both HPS hydroxypropylation and HPMC, which were the result of their combined action. Compared with the increasing shearing stage, the n values of all samples in the decreasing shearing stage became larger, while the K values became smaller, indicating that the viscosity of the compound solution was reduced after high-speed shearing, and the Newtonian fluid behavior of the compound solution was enhanced. .
Gostyngodd arwynebedd cylch thixotropig gyda'r cynnydd yng nghynnwys HPMC, gan nodi bod ychwanegu HPMC wedi lleihau thixotropi yr hydoddiant cyfansawdd a gwella ei sefydlogrwydd. Ar gyfer y toddiant cyfansawdd HPMC/HPS gyda'r un gymhareb gyfansawdd, mae ardal y cylch thixotropig yn lleihau gyda'r cynnydd o radd amnewid hydroxypropyl HPS, gan nodi 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 gradd amnewid hydropropyl gwahanol o HPS (gyda chyn-glywed)
Dangosir y gludedd sero-cneif (H0), mynegai llif (N) a chyfernod gludedd (K) a geir trwy ffitio 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 graddfa'r amnewidiad, gan nodi bod ymddygiad tebyg i solet yr hydoddiant startsh yn lleihau wrth i raddau'r amnewidiad gynyddu. Gyda'r cynnydd yng nghynnwys HPMC, roedd y gwerthoedd N i gyd yn dangos tuedd ar i lawr, gan nodi bod HPMC wedi lleihau ymddygiad tebyg i solet yr hydoddiant. 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 -shearing method is a solid-like the behavior is lower than that measured by the method without pre-shearing. 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.
From the table, we can also see that for the same compounding ratio (5:5), the n value of the compounding system is close to 1, and the pre-sheared n increases with the degree of hydroxypropyl substitution It shows that HPMC is 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. The intrinsic viscosity can accurately reflect the properties of the substance itself.
Ffig. 5-3 Tri thixotropi egwyl y toddiant cyfuniad HPS/HPMC gyda gwahanol radd 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.
Tabl 5-2 gludedd cneifio sero (H0), Mynegai Ymddygiad Llif (N), Mynegai Cysondeb Hylif (K) yn ystod y gyfradd gynyddol a graddfa'r adferiad strwythur (DSR) ar ôl amser adfer penodol ar gyfer yr hydoddiant HPS/HPMC gyda hydropropyl gwahanol Gradd amnewid HPS ar 25 ° C.
I grynhoi, gall y prawf sefydlog-sefydlog heb gyn-glywed a phrawf thixotropi cylch thixotropig ddadansoddi samplau yn ansoddol gyda gwahaniaethau perfformiad mawr, ond ar gyfer y cyfansoddion â gwahanol raddau amnewid hydroxypropyl HPS gyda gwahaniaethau perfformiad bach mae canlyniadau ymchwil yr ateb yn groes iddynt 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.
5.3.2 Rhanbarth Viscoelastig Llinol
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].
Mae Ffigur 5-4 yn dangos cromliniau ysgubo straen toddiannau cyfansawdd HPMC/HPS gyda gwahanol raddau o HPS amnewid hydroxypropyl ar amledd o 1 Hz ac ystod straen o 0.01%-100%. Gellir gweld o'r ffigur, yn yr ardal dadffurfiad is (0.01-1%), bod yr holl samplau ac eithrio HPMC yn G ′> G ″, yn dangos cyflwr gel. Ar gyfer HPMC, mae G ′ yn y siâp cyfan mae'r ystod newidiol bob amser yn llai na G ”, gan nodi bod HPMC yn y wladwriaeth ddatrysiad. Yn ogystal, mae dibyniaeth dadffurfiad viscoelastigedd gwahanol 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 modwlws storio (g ′) a modwlws colled (g ″) yn erbyn straen ar gyfer cyfuniadau hps/hpmc â gradd amnewid hydropropyl gwahanol HPS (mae'r symbolau solet a gwag yn cyflwyno G ′ a G ″, yn y drefn honno)
Ffig. 5-5 tan δ vs straen ar gyfer toddiant cyfuniad hpmc/hps gyda'r radd amnewid hydropropyl gwahanol o HPS
It can be seen from the figure that the linear viscoelastic region of pure HPS is obviously narrowed with the decrease of hydroxypropyl substitution degree. In other words, as the HPS hydroxypropyl degree of substitution increases, the significant changes in the tan δ curve tend to appear in the higher deformation amount range. In particular, the linear viscoelastic region of G80 is the narrowest of all samples. Felly, defnyddir rhanbarth viscoelastig llinol G80 i benderfynu
Meini prawf ar gyfer pennu gwerth y newidyn dadffurfiad yn y gyfres ganlynol o brofion. Ar gyfer y system gyfansawdd HPMC/HPS gyda'r un gymhareb gyfansawdd, mae'r rhanbarth viscoelastig llinol hefyd yn culhau â gostyngiad yn y radd amnewid hydroxypropyl o 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.
These four stages of HPMC appear sequentially in reverse order as the temperature decreases. 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 y samplau cyfansawdd HPMC/HPS, gostyngodd G ′ a G ″ gyda chynnydd y radd amnewid HPS hydroxypropyl, a oedd yn gyson â chanlyniadau HPS pur. Ar ben hynny, gydag ychwanegu HPMC, cafodd y radd amnewid effaith sylweddol ar G ′ yr 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 Tan δ vs Tymheredd ar gyfer Datrysiad Cymysgedd HPS/HPMC gyda'r Gradd Amnewid Hydropropyl 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 cam 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.
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 ffitio yn ôl fformiwla (5-3), gellir rhannu cromlin tymheredd gludedd y system gyfansawdd yn ddwy ran yn ôl y brig tan Δ ar 45 ° C; Dangosir y system gyfansawdd ar 5 ° C-45 ° C a 45 ° C-85 ° gwerthoedd egni actifadu E a chyson A a geir trwy ffitio yn yr ystod o C yn Nhabl 5-3. Mae gwerthoedd cyfrifedig yr egni actifadu E rhwng −174 kJ · mol - 1 a 124 kJ · mol - 1, ac mae gwerthoedd y cyson a rhwng 6.24 × 10−11 Pa · s ac 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 gyfansawdd 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 gwerth y samplau eraill. Roedd yr egni actifadu ar gyfer yr holl samplau sy'n cynnwys startsh yn werthoedd cadarnhaol isel, gan nodi bod y gostyngiad mewn gludedd â thymheredd yn llai amlwg ac roedd y fformwleiddiadau yn arddangos gwead tebyg i startsh ar dymheredd is.
Tabl 5-3 Paramedrau Hafaliad Arrhenius (E: Ynni Actifadu; A: Cyson; R 2: Cyfernod Penderfynu) o Eq. (1) Ar gyfer y cyfuniadau HPS/HPMC 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, the E values of the complexes are in the range of -3.77 kJ·mol−1– -72.2 kJ·mol−1 . This change demonstrates the strong effect of HPMC on the activation energy of the complex system, as the E value of pure HPMC is -174 kJ mol−1. Mae gwerthoedd E HPMC pur a'r system gyfansawdd yn negyddol, sy'n dangos bod y gludedd ar dymheredd uwch yn cynyddu gyda thymheredd cynyddol, ac mae'r cyfansoddyn 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 drafodir.
5.3.5 Priodweddau mecanyddol deinamig
Mae ffigurau 5-8 yn dangos y cromliniau ysgubo amledd ar 5 ° C o doddiannau 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'i pennir o Eqs. (5-1) a (5-2)
Ffig. 5-8 modwlws storio (g ′) a modwlws colled (g ″) yn erbyn amledd ar gyfer cyfuniadau hps/hpmc gyda gradd amnewid hydropropyl 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. 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.
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. Ar gyfer A1081, mae gwerthoedd G 'a G ”yn agos iawn, ac mae G' ychydig yn llai na G”, sy'n dangos bod A1081 yn ymddwyn fel hylif.
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; in contrast, the n′ and n″ values of A1081 are close to 1, showing strong fluid behavior. These n' and n” values are consistent with the data for G' and G”. 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 ″) yn erbyn amledd ar gyfer cyfuniadau hps/hpmc â gradd amnewid hydropropyl 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'r G ′ a G ″ o HPMC yn amrywio yn ôl amlder ni newidiodd y cynnydd lawer, gan nodi nad oes ganddo ddibyniaeth amledd glir.
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 amnewid hydroxypropyl uwch symud HPS o ymddygiad tebyg i solid 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, arhosodd G 'a G ”yn 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
The phase transition of HPMC/HPS compound system was studied by iodine staining optical microscope. The HPMC/HPS compound system with a compound ratio of 5:5 was tested at 25 °C, 45 °C and 85 °C. The stained light microscope images below are shown in Figures 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. Therefore, the two phases of HPMC/HPS can be are clearly distinguished. At higher temperatures, the area of dark regions (HPS phase) increases and the area of bright regions (HPMC phase) decreases. In particular, at 25 °C, HPMC (bright color) is the continuous phase in the HPMC/HPS composite system, and the small spherical HPS phase (dark color) is dispersed in the HPMC continuous phase. In contrast, at 85 °C, HPMC became a very small and irregularly shaped dispersed phase dispersed in the HPS continuous phase.
Ffig. 5-8 morffolegau o gyfuniadau 1: 1 hpmc/hps ar 25 ° C, 45 ° C ac 85 ° C.
Gellir gweld hefyd o'r ffigur bod rhai rhannau o'r cyfnod gwasgaredig HPS tywyll ar dymheredd isel (25 ° C) ffurf o gyfnod gwasgaredig. canol. Yn gyd-ddigwyddiadol, ar dymheredd uchel (85 ° C), mae rhai gronynnau tywyll bach yn cael eu dosbarthu yn y cyfnod gwasgaredig HPMC lliw llachar, a'r gronynnau tywyll bach hyn yw'r HPS cyfnod parhaus. Mae'r arsylwadau hyn yn awgrymu bod rhywfaint o mesophase yn bodoli yn system gyfansawdd HPMC-HPS, ac felly'n nodi hefyd bod gan HPMC gydnawsedd penodol â HPS.
5.3.7 Diagram sgematig o drosglwyddo cyfnod 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. These clusters are interconnected by wrapping some unsubstituted or sparingly soluble cellulose structures, and are connected to densely substituted regions by hydrophobic aggregation of methyl groups and hydroxyl groups. At low temperature, water molecules form cage-like structures outside methyl hydrophobic groups and water shell structures outside hydrophilic groups such as hydroxyl groups, preventing HPMC from forming interchain hydrogen bonds at low temperatures. 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. The rupture of the water cage and water shell exposes the methyl and hydroxypropyl groups to the aqueous environment, resulting in a significant increase in free volume. At higher temperature, due to the hydrophobic association of hydrophobic groups and the hydrophilic association of hydrophilic groups, the three-dimensional network structure of the gel is finally formed, as shown in Figure 5-11(a).
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 o'r diwedd yn cyflwyno cyflwr o goiliau ar hap. Mae'r strwythur un-helig hwn yn ffurfio ceudod hydroffobig ar y tu mewn ac arwyneb hydroffilig ar y tu allan. Mae'r strwythur trwchus hwn o startsh yn ei arwain gyda gwell sefydlogrwydd [230-232]. Felly, mae HPS yn bodoli ar ffurf coiliau ar hap amrywiol gyda rhai segmentau helical estynedig mewn toddiant dyfrllyd ar dymheredd uchel. Wrth i'r tymheredd ostwng, mae'r bondiau hydrogen rhwng HPs a moleciwlau dŵr yn cael eu torri a chollir dŵr wedi'i rwymo. Yn olaf, mae strwythur rhwydwaith tri dimensiwn yn cael ei ffurfio oherwydd ffurfio bondiau hydrogen rhwng cadwyni moleciwlaidd, a ffurfir gel, 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. At low temperatures, the viscosity of HPMC is significantly lower than that of HPS. Therefore, HPMC forms a continuous phase surrounding the high-viscosity HPS gel phase. At the edges of the two phases, the hydroxyl groups on the HPMC chains lose part of the bound water and form intermolecular hydrogen bonds with the HPS molecular chains. During the heating process, the HPS molecular chains moved due to absorbing enough energy and formed hydrogen bonds with water molecules, resulting in the rupture of the gel structure. At the same time, the water-cage structure and water-shell structure on the HPMC chain were destroyed and gradually ruptured to expose hydrophilic groups and hydrophobic clusters. At high temperature, HPMC forms a gel network structure due to intermolecular hydrogen bonds and hydrophobic association, and thus becomes a high-viscosity dispersed phase dispersed in the HPS continuous phase of random coils, as shown in Figure 5-11(c). Therefore, HPS and HPMC dominated the rheological properties, gel properties and phase morphology of the composite gels at low and high temperatures, respectively.
Mae cyflwyno grwpiau hydroxypropyl i mewn i foleciwlau startsh yn torri ei strwythur bond hydrogen intramoleciwlaidd trefnus mewnol, fel bod y moleciwlau amylose gelatinedig mewn cyflwr chwyddedig ac estynedig, sy'n cynyddu cyfaint hydradiad effeithiol y moleciwlau ac yn atal y moletles strint i gysylltu â moletles strint ar hap i gysylltu â thueddiad moleciwd mewn toddiant dyfrllyd [362]. Felly, mae priodweddau swmpus a hydroffilig hydroxypropyl yn ei gwneud yn anodd ailgyfuno cadwyni moleciwlaidd amylose a ffurfio rhanbarthau traws-gysylltu yn anodd [233]. Felly, gyda gostyngiad mewn tymheredd, o'i gymharu â starts brodorol, mae HPS yn tueddu i ffurfio strwythur rhwydwaith gel llacach 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.
5.4 Crynodeb o'r Bennod
Yn y bennod hon, paratowyd toddiannau cyfansawdd HPMC/HPS gyda gwahanol raddau amnewid hydroxypropyl HPS, a ymchwiliwyd i effaith gradd amnewid hydroxypropyl HPS ar briodweddau rheolegol ac eiddo gel yr HPMC/HPS system gyfansawdd gel oer a phoeth yr rhheomedr. The phase distribution of HPMC/HPS cold and hot gel composite system was studied by iodine staining optical microscope analysis. 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 yr ystafell, mae HPMC a hydroxypropylation yn effeithio ar y gludedd sero-gneifio H0, mynegai llif N, a chyfernod gludedd K o doddiannau HPMC/HPS. With the increase of HPMC content, the zero shear viscosity h0 decreases, the flow index n increases, and the viscosity coefficient K decreases; Mae'r gludedd cneifio sero H0, mynegai llif N a chyfernod gludedd K o HPs pur i gyd yn cynyddu gyda'r hydrocsyl gyda chynyddu graddfa'r amnewidiad propyl, mae'n dod yn llai; Ond ar gyfer y system gyfansawdd, mae'r gludedd cneifio sero H0 yn lleihau gyda chynyddu'r graddfa amnewid, tra bod y mynegai llif N a'r cysonyn gludedd K yn cynyddu gyda chynyddu graddfa'r amnewidiad.
- 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 system gyfansawdd HPMC/HPS yn culhau gyda gostyngiad yn y radd amnewid hydroxypropyl o HPS.
- Yn y system gyfansawdd gel oer 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 graddau gwahanol o addasiad cemegol o strwythur startsh effaith sylweddol hefyd ar briodweddau'r gel. Mae'r canlyniadau'n dangos bod y gludedd cymhleth, modwlws storio, a modwlws colled i gyd yn lleihau gyda'r cynnydd o radd amnewid HPS hydroxypropyl. Felly, gall hydroxypropylation startsh brodorol amharu ar ei strwythur trefnus a chynyddu hydrophilicity startsh, gan arwain at wead gel meddal.
- 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 HPMC/HPS yn arddangos morffoleg ac eiddo cyfnod a reolir gan dymheredd arbennig. Trwy amrywiol addasiadau cemegol o startsh a seliwlos, gellir defnyddio system gyfansawdd gel oer a phoeth HPMC/HPS ar gyfer datblygu a chymhwyso deunyddiau craff gwerth uchel.
Pennod 6 Effeithiau Gradd Amnewid HPS ar Eiddo a Chydnawsedd System 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 briodweddau microstrwythur a macrosgopig y bilen gyfansawdd HPMC/HPS. O'i gyfuno â dylanwad Pennod 5 ar briodweddau rheolegol y system gyfansawdd, mae priodweddau rheolegol system gyfansawdd HPMC/HPS yn sefydledig- perthynas rhwng priodweddau ffilm.
6.1 Deunyddiau ac Offer
6.1.1 Prif Ddeunyddiau Arbrofol
6.1.2 Prif offerynnau ac offer
6.2 Dull arbrofol
6.2.1 Paratoi pilenni cyfansawdd HPMC/HPS gyda gwahanol raddau amnewid hydroxypropyl HPS
The total concentration of the compound solution is 8% (w/w), the HPMC/HPS compound ratio is 10:0, 5:5, 0:10, the plasticizer is 2.4% (w/w) polyethylene glycol, The edible Paratowyd ffilm gyfansawdd o HPMC/HPS trwy ddull castio. Am 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 Gwasgaru Pelydr-X Ongl Bach
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. Based on the nanoscale electron density difference between the scatterer and the surrounding medium, small-angle X-ray scattering is commonly used in the study of solid, colloidal, and liquid polymer materials in the nanoscale range. Compared with wide-angle X-ray diffraction technology, SAXS can obtain structural information on a larger scale, which can be used to analyze the conformation of polymer molecular chains, long-period structures, and the phase structure and phase distribution of polymer complex systems . 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 ( or Debye's theorem). ), scatterer self-similarity (whether it has fractal features), scatterer dispersity (monodispersity or polydispersity determined by Guinier) and other information, and the scatterer fractal dimension, gyration radius, and average layer of repeating units can also be quantitatively obtained. Trwch, maint cyfartalog, ffracsiwn cyfaint gwasgarwr, arwynebedd penodol a pharamedrau eraill.
6.2.2.2 Dull Prawf
At the Australian Synchrotron Radiation Center (Clayton, Victoria, Australia), the world's advanced third-generation synchrotron radiation source (flux 1013 photons/s, wavelength 1.47 Å) was used to determine the micro-domain structure and other related information of the composite ffilm. The two-dimensional scattering pattern of the test sample was collected by the Pilatus 1M detector (169 × 172 μm area, 172 × 172 μm pixel size), and the measured sample was in the range of 0.015 < q < 0.15 Å−1 ( Q yw'r fector gwasgaru) Mae'r gromlin gwasgaru pelydr-X ongl fach un dimensiwn mewnol ar gael o'r patrwm gwasgaru dau ddimensiwn gan feddalwedd gwasgariad, ac mae'r fector gwasgaru Q a'r ongl gwasgaru 2 yn cael eu trosi gan y fformiwla I /, Ble mae'r donfedd pelydr-X. Cafodd yr holl ddata ei normaleiddio ymlaen llaw cyn dadansoddi data.
6.2.3 Dadansoddiad thermografimetrig o bilenni cyfansawdd HPMC/HPS gyda gwahanol raddau o amnewid hps hydroxypropyl
6.2.3.1 Egwyddor Dadansoddiad Thermografimetrig
Yr un peth â 3.2.5.1
6.2.3.2 Dull prawf
Gweler 3.2.5.2
6.2.4 Priodweddau tynnol ffilmiau cyfansawdd HPMC/HPS gyda gwahanol raddau o amnewid HPS hydroxypropyl
6.2.4.1 Egwyddor Dadansoddi Eiddo Tynnol
Yr un peth â 3.2.6.1
6.2.4.2 Dull Prawf
Gweler 3.2.6.2
Gan ddefnyddio safon ISO37, caiff ei dorri'n orlifau 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 leithder 75% am fwy na 3 d.
6.2.5 Athreiddedd ocsigen pilenni cyfansawdd HPMC/HPS gyda gwahanol raddau o amnewid HPS hydroxypropyl
6.2.5.1 Egwyddor dadansoddiad 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 amnewid HPS hydroxypropyl
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. The peak area of HPS crystallization of HPMC/A939 composite film is significantly larger than that of HPMC/A1081 composite film. Mae'r aildrefnu yn cael ei atal, sy'n gyson ag amrywiad arwynebedd brig crisialu HPS gyda graddfa amnewid hydroxypropyl mewn ffilmiau cydran pur. The crystalline peak area corresponding to HPMC at 7.70 for the composite membranes with different degrees of HPS hydroxypropyl substitution did not change much. Compared with the spectrum of pure component samples (Fig. 5-1a), the areas of HPMC crystallization peaks and HPS crystallization peaks of the composite samples decreased, which indicated that through the combination of the two, both HPMC and HPS could be effective for 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 chyfansawdd y ddwy gydran atal ffenomen ailrystallization pilen gyfansawdd HPMC/HPS i raddau. Roedd y cynnydd yn y radd amnewid hydroxypropyl o HPS yn atal ailrystallization HPS yn y bilen gyfansawdd yn bennaf, tra bod y cyfansoddyn dwy gydran yn chwarae rhan ataliol benodol wrth ailrystallu 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 moleciwlau polysacarid fel moleciwlau startsh a moleciwlau seliwlos 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 y dwyster gwasgaru pelydr-X ongl fach a'r ongl gwasgaru yw:
Ymhlith hyn, I (q) am y dwyster gwasgaru pelydr-X ongl fach;
q yw'r ongl wasgaru;
α yw llethr y porod.
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.
Mae Ffigur 6-2 yn dangos plotiau LNI (q) -LNQ pilenni cyfansawdd HPMC/HPS gyda gwahanol raddau o amnewid hps hydroxypropyl. Gellir gweld o'r ffigur bod yr holl samplau yn cyflwyno strwythur ffractal hunan-debyg o fewn ystod benodol, ac mae'r llethr porod α yn llai na 3, sy'n dangos bod y ffilm gyfansawdd yn cyflwyno ffractal màs, ac mae wyneb y ffilm gyfansawdd yn gymharol llyfn. 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. It can be seen from the table that for pure HPS samples, the fractal dimension of A939 substituted with low hydroxypropyl is much higher than that of A1081 substituted with high hydroxypropyl, which indicates that with the increase of the degree of hydroxypropyl substitution, in the membrane 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.
For the HPMC/A939 compound system, the fractal dimension of HPS is higher than that of HPMC, which is because the starch recrystallizes, and a more ordered structure is formed between the molecular chains, which leads to the self-similar structure in the membrane . High density. The fractal dimension of the compound sample is lower than that of the two pure components, because through compounding, the mutual binding of the molecular segments of the two components is hindered by each other, resulting in the density of self-similar structures decreases. In contrast, in the HPMC/A1081 compound system, the fractal dimension of HPS is much lower than that of HPMC. This is because the introduction of hydroxypropyl groups in starch molecules significantly inhibits the recrystallization of starch. The self-similar structure in the wood is more-loose. 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. Self-similar structure, the chain-like HPMC molecules can enter the cavity of its loose structure, thereby improving the density of the self-similar structure of HPS, which also indicates that HPS with high hydroxypropyl substitution can form a more uniform complex after compounding 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 ffitrwydd ar gyfer ffilmiau cyfuniad hpmc/hps gyda graddau amnewid hydroxypropyl amrywiol o HPS
Tabl 6-1 Paramedrau Strwythur Ffractal Ffilmiau Cymysgedd HPS/HPMC gyda gwahanol raddolyn hydroxypropyl gradd HPS
For the composite membranes with the same compounding ratio, the fractal dimension also decreases with the increase of the substitution degree of hydroxypropyl group. 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.
6.3.3 Dadansoddiad sefydlogrwydd thermol o ffilmiau cyfansawdd HPMC/HPS gyda gwahanol raddau amnewid hydroxypropyl HPS
Defnyddiwyd dadansoddwr thermografimetrig i brofi sefydlogrwydd thermol ffilmiau cyfansawdd bwytadwy HPMC/HPS gyda gwahanol raddau o amnewid hydroxypropyl. Mae Ffigur 6-3 yn dangos cromlin thermografimetrig (TGA) a'i gromlin cyfradd colli pwysau (DTG) y ffilmiau cyfansawdd gyda gwahanol raddau o HPS amnewid hydroxypropyl. Gellir ei weld o'r gromlin TGA yn Ffigur 6-3 (a) bod y pilen gyfansawdd yn samplau gyda gwahanol raddau amnewid hydroxypropyl HPS. Mae dau gam newid thermografimetrig amlwg gyda'r cynnydd yn y tymheredd. Yn gyntaf, mae cam colli pwysau bach ar 30 ~ 180 ° C, a achosir yn bennaf gan anwadaliad y dŵr sy'n cael ei adsorbed gan y macromolecwl 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 gromenni HPMC. Rhwng y ddau fath o gromlin colli pwysau ar gyfer samplau HPMC pur a HPS pur.
From the DTG curves in Figure 6-3(b), it can be seen that the thermal degradation temperatures of pure HPS with different degrees of hydroxypropyl substitution are very close, and the thermal degradation peak temperatures of A939 and A081 samples are 310 °C a 305 ° C, yn y drefn honno mae tymheredd brig diraddio thermol sampl HPMC pur yn sylweddol uwch na thymheredd HPS, a'i dymheredd brig yw 365 ° C; Mae gan ffilm gyfansawdd HPMC/HPS ddau gopa diraddio thermol ar gromlin DTG, sy'n cyfateb i ddiraddiad thermol HPS a HPMC, yn y drefn honno. Copaon 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 . the thermal degradation peak temperatures of HPMC/A1081 composite film samples were 306 °C and 363 °C, respectively. 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 sydd â'r un gymhareb gyfansawdd, gostyngodd y tymheredd brig diraddio thermol gyda'r cynnydd yn y radd amnewid hydroxypropyl, gan nodi bod sefydlogrwydd thermol y ffilm gyfansawdd wedi gostwng gyda chynnydd yn y radd amnewid hydroxypropyl. Mae hyn oherwydd bod cyflwyno grwpiau hydroxypropyl i foleciwlau startsh yn lleihau'r rhyngweithio rhwng segmentau moleciwlaidd ac yn atal aildrefnu moleciwlau yn drefnus. Mae'n gyson â'r canlyniadau bod dwysedd strwythurau hunan-debyg yn lleihau gyda'r cynnydd yn y radd o amnewid hydroxypropyl.
Ffig. 6-3 Cromliniau TGA (A) a'u cromliniau deilliadol (DTG) (B) o ffilmiau cyfuniad HPMC/HPS gyda gwahanol radd amnewid hydroxypropyl o HPS
6.3.4 Dadansoddiad Priodweddau Mecanyddol o Bilenni Cyfansawdd HPMC/HPS Gyda Graddau Amnewid Hydroxypropyl gwahanol HPS
Ffig. 6-5 Priodweddau tynnol ffilmiau HPMC/HPS gyda gradd amnewid hydroxypropyl amrywiol o HPS
The tensile properties of HPMC/HPS composite films with different HPS hydroxypropyl substitution degrees were tested by mechanical property analyzer at 25 °C and 75% relative humidity. 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 lleihau, gan awgrymu bod hydroxypropylation yn lleihau stiffrwydd y bilen gyfansawdd ac yn gwella ei hyblygrwydd. Mae hyn yn bennaf oherwydd gyda'r cynnydd mewn 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'r cynnydd yn y radd amnewid yn yr ongl fach x- Prawf gwasgaru pelydr. Fodd bynnag, mae'r elongation ar yr egwyl yn gostwng gyda gostyngiad yn y radd amnewid grŵp HPS hydroxypropyl, sydd yn bennaf oherwydd y gall cyflwyno grŵp hydroxypropyl i mewn i'r moleciwl startsh atal ailrystallization 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 pilen yn cynyddu gyda gostyngiad yn y radd amnewid hydroxypropyl HPS, ac mae'r cryfder tynnol a'r elongation ar ôl torri ar doriad 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 gyfansawdd â'r gwahanol raddau o amnewid hydroxypropyl HPS. Mae hyn yn bennaf oherwydd bod priodweddau mecanyddol y bilen gyfansawdd nid yn unig yn cael eu heffeithio gan y radd amnewid HPS ar strwythur y bilen, ond hefyd gan y cydnawsedd rhwng y cydrannau yn y system gyfansawdd. Mae gludedd HPS yn lleihau gyda chynnydd yn y radd amnewid hydroxypropyl, mae'n fwy ffafriol ffurfio cyfansoddyn unffurf trwy gyfansawdd.
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. For pure HPS membranes with different degrees of hydroxypropyl substitution, the oxygen transmission rate increases with the increase of the degree of substitution, which indicates that the area where oxygen permeates in the membrane material increases. This is consistent with the microstructure analysis of small angle X-ray scattering that the structure of the membrane becomes looser with the increase of the degree of hydroxypropyl substitution, so the permeation channel of oxygen in the membrane becomes larger, and the oxygen in the membrane permeates As the area increases, the oxygen transmission rate also increases gradually.
Ffig. 6-6 Athreiddedd ocsigen ffilmiau HPS/HPMC gyda gwahanol raddau amnewid hydroxypropyl o HPS
Ar gyfer y pilenni cyfansawdd â gwahanol raddau amnewid hps hydroxypropyl, mae'r gyfradd trosglwyddo ocsigen yn gostwng gyda'r cynnydd yn y radd amnewid hydroxypropyl. Mae hyn yn bennaf oherwydd yn y system gyfansawdd 5: 5, mae HPS yn bodoli ar ffurf y cyfnod gwasgaredig yn y cyfnod parhaus HPMC isel, ac mae gludedd HPS yn lleihau gyda'r cynnydd yn y radd amnewid hydroxypropyl. Po leiaf yw'r gwahaniaeth gludedd, y mwyaf ffafriol i ffurfio cyfansoddyn homogenaidd, y mwyaf arteithiol yw'r sianel treiddio ocsigen yn y deunydd pilen, 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 trwy ymbelydredd synchrotron technoleg gwasgaru pelydr-x ongl fach. Astudiwyd effeithiau gwahanol raddau amnewid hydroxypropyl HPS ar sefydlogrwydd thermol, priodweddau mecanyddol a athreiddedd ocsigen pilenni cyfansawdd a'u deddfau gan ddadansoddwr thermografimetrig, 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) y pilenni cyfansawdd yn cael eu lleihau, sy'n dangos y gall HPMC a HPS fod yn effeithiol trwy'r cyfuniad o'r ddau, fod yn effeithiol mewn y pilenni cyfansawdd. Mae ailrystallization cydran arall yn chwarae rôl 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'r cynnydd o radd amnewid hPS hydroxypropyl, tra bod yr elongation ar yr egwyl wedi cynyddu. Mae hyn yn bennaf oherwydd bod y hydroxypropylation yn atal ailrystallization startsh ac yn gwneud i'r ffilm gyfansawdd ffurfio strwythur llac.
- Gostyngodd modwlws elastig ffilm gyfansawdd HPMC/HPS gyda chynnydd o radd amnewid hydroxypropyl HPS, ond cynyddodd y cryfder tynnol a'r elongation ar yr egwyl, oherwydd ni effeithiwyd ar briodweddau mecanyddol y ffilm gyfansawdd gan radd amnewid hydroxypropyl HPS. Yn ychwanegol at ddylanwad, mae cydnawsedd dwy gydran y system gyfansawdd hefyd yn effeithio arno.
- Mae athreiddedd ocsigen HPS pur yn cynyddu gyda chynyddu gradd amnewid hydroxypropyl, oherwydd bod hydroxypropylation yn lleihau dwysedd rhanbarth amorffaidd HPS ac yn cynyddu arwynebedd treiddiad ocsigen yn y bilen; Pilen Gyfansawdd HPMC/HPS Mae'r athreiddedd ocsigen yn lleihau gyda chynnydd yn y radd amnewid hydroxypropyl, sydd yn bennaf oherwydd bod gan yr HPS hyperhydroxypropylated well cydnawsedd â HPMC, sy'n arwain at artaith cynyddol y sianel treiddiad ocsigen yn y sianel ocsigen yn y sianel Cyfrifiad. 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 priodweddau rheolegol yn sylweddol megis gludedd, hylifedd a thixotropi HPMC ar dymheredd isel. The relationship between the rheological properties and the microstructure of the compound system was further studied. Mae'r canlyniadau penodol fel a ganlyn:
(1) Ar dymheredd isel, mae'r system gyfansawdd yn strwythur “ynys y môr” cyfnod gwasgaredig parhaus, ac mae'r cyfnod pontio cam parhaus yn digwydd yn 4: 6 gyda gostyngiad cymhareb cyfansawdd HPMC/HPS. When the compounding ratio is high (more HPMC content), HPMC with low viscosity is the continuous phase, and HPS is the dispersed phase. Ar gyfer system gyfansawdd HPMC/HPS, pan mai'r gydran gludedd isel yw'r cyfnod parhaus a'r gydran achos uchel yw'r cam parhaus, mae cyfraniad y gludedd cyfnod parhaus i gludedd y system gyfansawdd yn sylweddol wahanol. Pan mai'r HPMC dif bod yn isel yw'r cyfnod parhaus, mae gludedd y system gyfansawdd yn adlewyrchu cyfraniad y gludedd cyfnod parhaus yn bennaf; 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'r cynnydd yng nghynnwys HPS a chrynodiad toddiant yn y system gyfansawdd, cynyddodd gludedd a ffenomen teneuo cneifio'r system gyfansawdd yn raddol, gostyngodd yr hylifedd, a gwellwyd ymddygiad tebyg i solid y system gyfansawdd. Mae gludedd a thixotropi HPMC yn cael eu cydbwyso gan y fformiwleiddiad â 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 y 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 trosglwyddo gwydr sydd gan y mwyafrif o'r ffilmiau cyfansawdd yng nghanlyniadau'r DMA, a dim ond un brig diraddio thermol sydd gan y mwyafrif 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 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.
(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 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.
(4) Mae ychwanegu HPS yn cynyddu artaith y sianel athreiddiad 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 y toddiant cyfansawdd, a lleihau ffenomen teneuo cneifio; Gall hydroxypropylation HPS gulhau rhanbarth viscoelastig llinol y system gyfansawdd, lleihau tymheredd trosglwyddo cyfnod system gyfansawdd HPMC/HPS, a gwella ymddygiad tebyg i solet y system gyfansawdd ar dymheredd isel a'r hylifedd ar dymheredd uchel.
(2) Gall hydroxypropylation HPs a gwella cydnawsedd y ddwy gydran atal ailrystallization startsh yn y bilen yn sylweddol, a hyrwyddo ffurfio strwythur hunan-debygol llacach yn y bilen gyfansawdd. Mae cyflwyno grwpiau hydroxypropyl swmpus ar y gadwyn foleciwlaidd startsh yn cyfyngu ar y cyd-rwymol ac aildrefnu trefnus segmentau moleciwlaidd HPS yn drefnus, gan arwain at ffurfio strwythur hunan-debyg mwy tebyg i HPS. Ar gyfer y system gymhleth, mae'r cynnydd o raddau 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-debygrwydd HPS. Mae cydnawsedd y system gyfansawdd yn cynyddu gyda'r cynnydd yn y radd amnewid y grŵp hydroxypropyl, sy'n gyson â chanlyniadau priodweddau rheolegol.
(3) 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 dwy effaith cydnawsedd y ddwy gydran.
- Trwy astudio effeithiau crynodiad toddiant, tymheredd ac addasiad cemegol HPS ar briodweddau rheolegol y system gyfansawdd, trafodwyd mecanwaith gelation system gyfansawdd 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 trosglwyddo 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 HPS, felly mae HPMC yn ffurfio cyfnod parhaus o amgylch y cyfnod gel HPS uchder uchel. Ar ymylon y ddau gam, mae'r grwpiau hydrocsyl ar gadwyn HPMC yn colli rhan o'u dŵr rhwymol ac yn ffurfio bondiau hydrogen rhyngfoleciwlaidd â chadwyn foleciwlaidd 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 strwythurau cawell dŵr a chregyn dŵr ar y cadwyni HPMC, a'u torri 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 uchel ei wasgaru wedi'i wasgaru yng nghyfnod parhaus HPS coiliau ar hap.
(3) Gyda'r cynnydd yn y radd amnewid hydroxypropyl o HPS, mae cydnawsedd system gyfansawdd HPMC/HPS yn gwella, ac mae'r tymheredd trosglwyddo cyfnod yn y system gyfansawdd yn symud i dymheredd isel. 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. Mae hydroxypropylation yn lleihau gludedd starts rhanbarth tymheredd.
2. Pwyntiau Arloesi
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. The phase distribution, phase transition and compatibility of HPMC/HPS composite system were observed by iodine dyeing optical microscope analysis technology, and the transparency-mechanical properties were established by combining the optical properties and mechanical properties of composite films. Y berthynas rhwng microstrwythur a phriodweddau macrosgopig fel morffoleg cyfnod priodweddau a morffoleg cyfnod priodweddau canolbwyntio-mecanyddol. It is the first time to directly observe the change law of the phase morphology of this compound system with compounding ratio, temperature and concentration, especially the conditions of phase transition and the effect of phase transition on the properties of the compound system.
3. Astudiwyd strwythur crisialog a strwythur amorffaidd pilenni cyfansawdd â gwahanol raddau amnewid hydroxypropyl HPS gan SAXs, a thrafodwyd mecanwaith gelation a dylanwad geliau cyfansawdd mewn cyfuniad â chanlyniadau rheolegol a phriodweddau macrosgopig fel pilenau cyfansawdd ocsigen. Ffactorau a Deddfau, canfuwyd am y tro cyntaf bod gludedd y system gyfansawdd yn gysylltiedig â dwysedd y strwythur hunan-debyg yn y bilen gyfansawdd, ac yn pennu'r priodweddau macrosgopig yn uniongyrchol fel athreiddedd ocsigen a phriodweddau mecanyddol y cyfansawdd pilen, ac yn sefydlu priodweddau rheolegol microstrwythur-bilen perthynas rhwng priodweddau materol.
3. Rhagolwg
In recent years, the development of safe and edible food packaging materials using renewable natural polymers as raw materials has become a research hotspot in the field of food packaging. In this paper, natural polysaccharide is used as the main raw material. By compounding HPMC and HPS, the cost of raw materials is reduced, the processing performance of HPMC at low temperature is improved, and the oxygen barrier performance of the composite membrane is improved. Through the combination of rheological analysis, iodine dyeing optical microscope analysis and composite film microstructure and comprehensive performance analysis, the phase morphology, phase transition, phase separation and compatibility of the cold-hot reversed-phase gel composite system were studied. Sefydlwyd y berthynas rhwng microstrwythur a phriodweddau macrosgopig y system gyfansawdd. According to the relationship between the macroscopic properties and the micromorphological structure of the HPMC/HPS composite system, the phase structure and compatibility of the composite system can be controlled to control the composite material. Mae gan yr ymchwil yn y papur hwn arwyddocâd arweiniol pwysig i'r broses gynhyrchu wirioneddol; the formation mechanism, influencing factors and laws of cold and hot inverse composite gels are discussed, which is a similar composite system of cold and hot inverse gels. The research of this paper provides a theoretical model to provide theoretical guidance for the development and application of special temperature-controlled smart materials. Mae gan ganlyniadau ymchwil y papur hwn werth damcaniaethol da. Mae ymchwil y papur hwn yn cynnwys croestoriad bwyd, deunydd, gel a chyfansawdd a disgyblaethau eraill. Due to the limitation of time and research methods, the research of this topic still has many unfinished points, which can be deepened and improved from the following aspects. ehangu:
Agweddau damcaniaethol:
- Archwilio effeithiau gwahanol gymarebau cangen cadwyn, pwysau moleciwlaidd ac amrywiaethau HPS ar briodweddau rheolegol, priodweddau pilen, morffoleg gyfnod, a chydnawsedd y system gyfansawdd, ac archwilio deddf ei ddylanwad ar fecanwaith ffurfio gel y cyfansoddyn system.
- Ymchwilio i effeithiau gradd amnewid hpmc hydroxypropyl, gradd amnewid methoxyl, pwysau moleciwlaidd a ffynhonnell ar briodweddau rheolegol, priodweddau gel, priodweddau pilen a chydnawsedd system y system gyfansawdd, a dadansoddi effaith addasiad cemegol HPMC ar anwedd cyfansawdd. Dylanwadu ar reol y mecanwaith ffurfio gel.
- Astudiwyd dylanwad halen, pH, plastigydd, asiant traws-gysylltu, asiant gwrthfacterol a systemau cyfansawdd eraill ar briodweddau rheolegol, priodweddau gel, strwythur pilen ac eiddo a'u deddfau.
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 hydoddedd dŵr a mynegai hylan o'r 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, astudiwch yr amodau prosesu ymhellach a'r dewis gorau posibl o asiantau 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 ôl y gwahanol ddulliau prosesu o chwistrellu, trochi a phaentio, dewiswch y fformiwla briodol, ac astudiwch y gyfradd ffrwythau pwdr, colli lleithder, bwyta maetholion, caledwch, caledwch llysiau ar ôl pecynnu yn ystod y cyfnod storio, sglein a blas a dangosyddion eraill; Y lliw, pH, gwerth TVB-N, asid thiobarbitwrig a nifer micro-organebau cynhyrchion cig ar ôl pecynnu.
Amser post: Hydref-17-2022