HPMC/HPS kompleksi reoloogia ja ühilduvus

Reoloogia ja ühilduvusHPMC/HPSKompleksne

Võtmesõnad: hüdroksüpropüülmetüültselluloos; hüdroksüpropüültärklis; reoloogilised omadused; ühilduvus; keemiline modifikatsioon.

Hüdroksüpropüülmetüültselluloos (HPMC) on polüsahhariidi polümeer, mida tavaliselt kasutatakse söödavate kilede valmistamisel. Seda kasutatakse laialdaselt toidu ja ravimite valdkonnas. Filmil on hea läbipaistvus, mehaanilised omadused ja õlibarjääriomadused. Kuid HPMC on termiliselt indutseeritud geel, mis põhjustab selle halva töötlemisvõime madalal temperatuuril ja suure tootmise energiatarbimise; in addition, its expensive raw material price limits its wide application including the pharmaceutical field. Hüdroksüpropüültärklis (HPS) on söödav materjal, mida kasutatakse laialdaselt toidu- ja meditsiinivaldkonnas. Sellel on lai valik allikaid ja madal hind. See on ideaalne materjal HPMC kulude vähendamiseks. Lisaks võivad HPS-i külmageeli omadused tasakaalustada HPMC viskoossust ja muid reoloogilisi omadusi. , et parandada selle töötlemisvõimet madalal temperatuuril. Lisaks on söödaval HPS-kilel suurepärased hapnikubarjääri omadused, nii et see võib oluliselt parandada HPMC söödava kile hapnikubarjääri omadusi.

HPMC lisati HPMC-sse segamiseks ja konstrueeriti HPMC/HPS külma ja kuuma pöördfaasi geelühendi süsteem. Arutati omaduste mõju seadust, HP -de ja HPMC vahelist interaktsioonimehhanismi lahuses, arutati liitsüsteemi ühilduvust ja faasi üleminekut ning ühendussüsteemi reoloogiliste omaduste ja struktuuri vahelist seost. Tulemused näitavad, et ühendisüsteemil on kriitiline kontsentratsioon (8%), mis on alla kriitilise kontsentratsiooni, HPMC ja HP ​​-d eksisteerivad sõltumatutes molekulaarsetes ahelates ja faaspiirkondades; Kriitilise kontsentratsiooni kohal moodustub HPS -faas lahuses geeli keskpunkti, mikrogeeli struktuur, mis on ühendatud HPMC molekulaarsete ahelate põimumisega, on sarnane polümeeri sulaga sarnane käitumine. Liitsüsteemi reoloogilised omadused ja ühendisuhe vastavad logaritmilise summa reeglile ning näitavad teatud positiivset ja negatiivset kõrvalekaldet, mis näitab, et kahel komponendil on hea ühilduvus. Ühendisüsteem on pidev faasihambastatud faasi „meresaare” struktuur madalal temperatuuril ja pidev faasisiiring toimub HPMC/HPS ühendi suhte vähenemisega 4: 6.

Toidukaupade olulise komponendina võib toidupakend vältida toidu kahjustamist ja reostamist väliste teguritega ringluse ja ladustamise protsessis, pikendades sellega toidu säilivusaega ja ladustamisperioodi. Uut tüüpi toidupakendimaterjal, mis on ohutu ja söödav ning millel on isegi teatav toiteväärtus, on söödaval kilel laialdased rakendusalad toidupakendite ja säilitamise, kiirtoidu ja farmatseutiliste kapslite jaoks ning sellest on saanud praeguse toidu uurimistöö leviala pakendiga seotud väljad.

HPMC/HPS komposiitmembraan valmistati valamismeetodi abil. Komposiitsüsteemi ühilduvust ja faaside eraldamist uuriti täiendavalt skaneeriva elektronmikroskoopia, dünaamilise termomehaaniliste omaduste analüüsi ja termogravimeetrilise analüüsi abil ning uuriti komposiitmembraani mehaanilisi omadusi. ja hapniku läbilaskvus ja muud membraani omadused. Tulemused näitavad, et kõigi komposiitkilede SEM-piltides ei leidu ilmselget kahefaasilist liidest, enamiku komposiitkilede DMA tulemustes on ainult üks klaasist üleminekupunkt ja DTG kõverates ilmub ainult üks termiline lagunemise tipp enamikust komposiitfilmidest. HPMC-l on HPS-iga teatav ühilduvus. HP -de lisamine HPMC -le parandab märkimisväärselt komposiitmembraani hapnikubarjääriomadusi. Komposiitmembraani mehaanilised omadused varieeruvad suuresti kui keskkonna suhtelise õhuniiskuse ja suhtelise õhuniiskuse ning esitavad crossover -punkti, mis võib anda viide toote optimeerimiseks erinevate rakendusnõuete jaoks.

HPMC/HPS -süsteemi mikroskoopilist morfoloogiat, faasijaotust, faasisiirte ja muid mikrostruktuure uuriti lihtsa joodi värvimise optilise mikroskoobi analüüsi abil ning ühendisüsteemi läbipaistvust ja mehaanilisi omadusi uuriti ultraviolettspektrofotomeetri ja mehaanilise omaduse testija abil. Tehti kindlaks seos mikroskoopilise morfoloogilise struktuuri ja HPMC/HPS ühendisüsteemi makroskoopilise tervikliku jõudluse vahel. Tulemused näitavad, et liitsüsteemis on suur arv mesofaase, millel on hea ühilduvus. Liitisüsteemis on faasi üleminekupunkt ja sellel faasi üleminekupunktil on teatud ühendisuhe ja lahuse kontsentratsiooni sõltuvus. Liitisüsteemi läbipaistvuse madalaim punkt on kooskõlas HPMC faasi üleminekupunktiga pidevast faasist hajutatud faasi ja tõmbemooduli minimaalse punktiga. Noorte moodul ja pikenemine vaheajal vähenesid lahuse kontsentratsiooni suurenemisega, millel oli põhjuslik seos HPMC üleminekuga pidevast faasist hajutatud faasi.

HP-de keemilise modifitseerimise mõju uurimiseks HPMC/HP-de külma ja kuuma tagurpidi faasi geeliühendussüsteemi reoloogilistele omadustele ja geeliomadustele. Uuriti võimekust ja faasisiirdeid ning määrati seos mikrostruktuuri ning reoloogiliste ja geeli omaduste vahel. Uurimistulemused näitavad, et HP -de hüdroksüpropüülimine võib vähendada liitsüsteemi viskoossust madalal temperatuuril, parandada ühendilahuse voolavust ja vähendada nihkevedeldamise nähtust; HP -de hüdroksüpropüülimine võib kitsendada liitsüsteemi lineaarset viskoossust. Elastses piirkonnas väheneb HPMC/HPS-i ühendsüsteemi faasisiirtemperatuur ja parandatakse liitsüsteemi tahke käitumist madalal temperatuuril ja voolavust kõrgel temperatuuril. HPMC ja HP ​​-d moodustavad pidevad faasid vastavalt madalal ja kõrgel temperatuuril ning hajutatud faasidena määravad komposiitsüsteemi reoloogilised omadused ja geeliomadused kõrge ja madala temperatuuri korral. Nii ühendatud süsteemi viskoossuse kõvera järsk muutus kui ka tan-delta piigi kadudeguri kõveras ilmnevad temperatuuril 45 ° C, mis kajastab joodiga värvitud mikrograaftes täheldatud kaaspulgakontineeritud faasi nähtust temperatuuril 45 ° C.

HP-de keemilise modifitseerimise mõju komposiitkile kristalse struktuuri ja mikrojaotuse struktuurile uuriti sünkrotroni kiirguse väikese nurga röntgenikiirguse tehnoloogiaga ning mehaanilisi omadusi, hapnikubarjääri omadusi ja komposiitkile termilist stabiilsust uuriti süstemaatiliselt ühendikomponentide keemiliste struktuuri muutuste mõju mikrostruktuurile ja ühendisüsteemide makroskoopilistele omadustele. Sünkrotroni kiirguse tulemused näitasid, et HP-de hüdroksüpropüülimine ja kahe komponendi ühilduvuse paranemine võiksid märkimisväärselt pärssida tärklise ümberkristallimist membraanis ja soodustada komposiitmembraanis lõdvemat ise sarnast struktuuri moodustumist. HPMC/HPS komposiitmembraani makroskoopilised omadused nagu mehaanilised omadused, termiline stabiilsus ja hapniku läbilaskvus on tihedalt seotud selle sisemise kristalse ja amorfse piirkonna struktuuriga. Kahe efekti koosmõju.

Esimene peatükk Sissejuhatus

Toidukaupade olulise komponendina võivad toidupakendimaterjalid kaitsta toitu füüsikaliste, keemiliste ja bioloogiliste kahjustuste ning reostuse eest ringluse ja ladustamise ajal, säilitada toidu kvaliteet, hõlbustada toidu tarbimist ja tagada toidu. Pikaajaline ladustamine ja säilitamine ning andke toidu välimus tarbimise ligimeelitamiseks ja väärtuse saamiseks lisaks materiaalkuludele [1-4]. Uut tüüpi toidupakendimaterjal, mis on ohutu ja söödav ning millel on isegi teatav toiteväärtus, on söödaval kilel laialdased rakendusalad toidupakendite ja säilitamise, kiirtoidu ja farmatseutiliste kapslite jaoks ning sellest on saanud praeguse toidu uurimistöö leviala pakendiga seotud väljad.

Söödavad kiled on poorse võrkstruktuuriga kiled, mis saadakse tavaliselt looduslike söödavate polümeeride töötlemisel. Paljudel oma olemuselt eksisteerivatel looduslikel polümeeridel on geeliomadused ja nende vesilahused võivad teatud tingimustes moodustada hüdrogeele, näiteks mõned looduslikud polüsahhariidid, valgud, lipiidid jne. Looduslikud struktuurilised polüsahhariidid, näiteks tärklis ja tselluloos, võivad pika ahela spiraali ja stabiilsete keemiliste omaduste spetsiaalse molekulaarse struktuuri tõttu olla sobivad pikaajaliseks ja erinevatele ladustamiskeskkondadele ning neid on laialdaselt uuritud söödavate kile moodustavate materjalidena. Ühest polüsahhariidist valmistatud söödavatel filmidel on jõudluses sageli teatud piirangud. Seetõttu, et kõrvaldada ühe polüsahhariidi söödavate kilede piirangud, saada spetsiaalsed atribuudid või arendada uusi funktsioone, vähendada tooteid ja laiendada nende rakendusi, tavaliselt kasutatakse kahte tüüpi polüsahhariidid. Või ülaltoodud looduslikud polüsahhariidid täiendatakse täiendavate omaduste mõju saavutamiseks. Erinevate polümeeride vahelise molekulaarstruktuuri erinevuse tõttu on olemas teatud konformatsiooniline entroopia ja enamik polümeerkomplekse on osaliselt ühilduvad või kokkusobimatud. Polümeerkompleksi faasi morfoloogia ja ühilduvus määravad komposiitmaterjali omadused. The deformation and flow history during processing have a significant impact on the structure. Seetõttu uuritakse makroskoopilisi omadusi, näiteks polümeerkompleksi süsteemi reoloogilisi omadusi. Mikroskoopiliste morfoloogiliste struktuuride, näiteks faasi morfoloogia ja ühilduvuse vahelised seosed on oluline komposiitmaterjalide jõudluse, analüüsi ja muutmise, töötlemistehnoloogia, valemi kujundamise ja töötlemise masinate kavandamise ning tootmise hindamise ning tootmise hindamise reguleerimiseks. Toote töötlemise jõudlus ning uute polümeermaterjalide väljatöötamine ja rakendamine on suur tähtsus.

Selles peatükis vaadatakse üksikasjalikult läbi söödavate filmide uurimise staatus ja rakenduse edenemine; looduslike hüdrogeelide uurimissituatsioon; polümeeriühenduse eesmärk ja meetod ning polüsahhariidide liitmise uurimise progresseerumine; Ühendamise süsteemi reoloogiline uurimismeetod; Analüüsitakse ja arutatakse külma ja kuuma pöördgeelisüsteemi reoloogilisi omadusi ja mudeli ehitust, samuti käesoleva paberi uurimistöö olulisust, uurimiseesmärki ja uurimistööd.

1.1 Söödav kile

Söödav kile viitab plastifikaatorite ja ristsiduvate ainete lisamisele, mis põhineb looduslikel söödavatel ainetel (näiteks struktuuripolüsahhariidid, lipiidid, valgud), erinevate molekulidevaheliste interaktsioonide kaudu, ühendamise, kuumutamise, katte, kuivatamise jms kaudu ravi tulemusena moodustunud struktuur . See võib pakkuda mitmesuguseid funktsioone, nagu gaasi, niiskuse, sisu ja väliste kahjulike ainete tõkkeomadused, et parandada toidu sensoorset kvaliteeti ja sisemist struktuuri ning pikendada toiduainete säilitusaega või säilivusaega.

1.1.1 Söödavate kilede arengulugu

Söödava filmi arendamist saab jälgida 12. ja 13. sajandist. Sel ajal kasutasid hiinlased lihtsat vahatamismeetodit tsitruseliste ja sidrunite katmiseks, mis vähendas tõhusalt puu- ja köögiviljades veekaotust, nii et puu- ja köögiviljad säilitasid oma algse läige, pikendades sellega puuviljade säilivusaja ja pikendades köögiviljad, kuid pärssides liigselt puu- ja köögiviljade aeroobset hingamist, põhjustades puuviljade fermentatiivset halvenemist. 15. sajandil olid aasialased juba hakanud sojapiimast söödavat filmi valmistama ja kasutanud seda toidu kaitsmiseks ja toidu väljanägemise suurendamiseks [20]. 16. sajandil kasutasid britid toidupindade katmiseks rasva, et vähendada toidu niiskuse kadu. 19. sajandil kasutati sahharoosi kõigepealt pähklite, mandlite ja sarapuupähklite söödava kattena, et vältida ladustamise ajal oksüdeerumist ja meeleolu. 1830. aastatel ilmusid selliste puuviljade nagu õunte ja pirnide jaoks kommertslike kuumasulade parafiinifilmid. 19. sajandi lõpus pihustatakse lihatoodete ja muude toidu säilitamiseks lihatoodete pinnale želatiinifilme. 1950ndate alguses oli värskete puu- ja köögiviljade katteks ja säilitamiseks tehtud õli-vees emulsioonideks Carnauba vaha jne. 1950. aastate lõpus hakkasid arenema lihatoodetele kasutatavate söödavate kilede uurimine ning kõige ulatuslikum ja edukam näide on loomade peensoolest soolteks töödeldud klistiirtooted.

Alates 1950ndatest võib öelda, et söödava filmi kontseptsioon on ainult tõesti välja pakutud. Pärast seda on paljudel teadlastel suurenenud huvi söödavate filmide vastu. In 1991, Nisperes applied carboxymethyl cellulose (CMC) to the coating and preservation of bananas and other fruits, the fruit respiration was reduced, and the chlorophyll loss was delayed . Park jt. 1994. aastal teatas Zeini valgukile tõhusatest barjääriomadustest O2 ja CO2, mis parandas veekaot, närvumist ja värvimuutust. 1995. aastal kasutas Lourdin tärklise raviks lahjendatud aluselist lahust ja lisas glütseriini maasikate katteks värskuseks, mis vähendas maasikate veekaotuse kiirust ja hilinenud riknemist. Baberjee parandas söödavaid kile omadusi 1996. aastal kile moodustava vedeliku mikro-liquefactioni ja ultraheliga töötlemise teel, seega paranes kile moodustava vedeliku osakeste suurus märkimisväärselt ja emulsiooni homogeenne stabiilsus paranes. In 1998, Padegett et al. lisas sojaoa valgu söödavale kilele lüsosüümi või nisiini ja kasutas seda toidu mähistamiseks ning leidis, et piimhappebakterite kasv toidus oli tõhusalt pärsitud [30]. 1999. aastal Yin Qinghong jt. kasutas mesilasvaha, et teha kilekatte ainet õunte ja muude puuviljade säilitamiseks ja ladustamiseks, mis võib pärssida hingamist, vältida kokkutõmbumist ja kaalulangust ning pärssida mikroobide sissetungi.

Aastaid on tüüpilised söödavad pakendid maisi keeduklaasid jäätise pakendamiseks, liimjas riisipaber kommide pakendamiseks ja tofukoored liharoogade jaoks. Kuid söödavate kilede kommertsrakendused olid 1967. aastal praktiliselt olematud ja isegi vahaga kaetud puuviljade säilitamine oli väga piiratud kaubandusliku kasutusega. Kuni 1986. aastani hakkasid toidukiletooteid pakkuma mõned ettevõtted ja 1996. aastaks oli toidukileettevõtete arv kasvanud üle 600. Praeguseks on toidukile kasutamine toidupakendite säilitamisel kasvanud ja saavutanud aasta tulu üle 100 miljoni USA dollari .

1.1.2 Söödavate kilede omadused ja tüübid

Asjakohaste uuringute kohaselt on söödaval kilel järgmised silmapaistvad eelised: söödav film võib takistada erinevate toiduainete vastastikuse migratsiooni põhjustatud toidukvaliteedi langust ja halvenemist; Mõnel söödaval kilekomponendil ise on spetsiaalne toitumisväärtus ja tervishoiufunktsioon; Söödaval kilel on valikulised barjääriomadused CO2, O2 ja muude gaaside suhtes; Söödavat kilet saab kasutada mikrolaineahjus, küpsetamiseks, praetud toiduks ja ravimite kileks ning katteks; söödavat kilet saab kasutada antioksüdantide ja säilitusainetena ning muude kandjatena, pikendades seeläbi toidu säilivusaega; söödavat kilet saab kasutada värvainete ja toitainete tugevdajate jms kandjana, et parandada toidu kvaliteeti ja parandada toidu sensoorseid omadusi; söödav kile on ohutu ja söödav ning seda võib tarbida koos toiduga; Söödavaid pakkekilesid saab kasutada väikeste toiduainete koguste või ühikute pakendamiseks ning traditsiooniliste pakkematerjalidega mitmekihilisi komposiitpakendeid, mis parandavad pakkematerjalide üldist tõkkevõimet.

Põhjus, miks söödavatel pakendifilmidel on ülaltoodud funktsionaalsed omadused, põhineb peamiselt nende sees teatud kolmemõõtmelise võrgustruktuuri moodustumisel, näidates seega teatud tugevust ja barjääri omadusi. Söödava pakkekile funktsionaalseid omadusi mõjutavad oluliselt selle komponentide omadused ning polümeeri sisemise ristsidumise astet, võrgustiku struktuuri ühtlust ja tihedust mõjutavad ka erinevad kile moodustamise protsessid. There are obvious differences in performance [15, 35]. Söögikilel on ka mõned muud omadused nagu lahustuvus, värvus, läbipaistvus jne. Sobivad toidukile pakkematerjalid saab valida vastavalt erinevatele kasutuskeskkondadele ja pakendatavate tooteobjektide erinevustele.

Söödava kile moodustamismeetodi kohaselt saab selle jagada filmideks ja katteks: (1) ettevalmistatud sõltumatuid filme nimetatakse tavaliselt filmideks. (2) Katmise, kastmise ja pihustamise teel toidu pinnale moodustunud õhukest kihti nimetatakse katmiseks. Filme kasutatakse peamiselt erinevate koostisosadega toitude jaoks, mis tuleb individuaalselt pakendada (näiteks mugavustoitudes maitsestamispaketid ja õlipaketid), sama koostisosaga toidud, kuid need tuleb eraldi pakendada (näiteks väikesed kohvipakid, piimapulber, piimapulber, jne) ja ravimid või tervishoiutooted. Kapsli materjal; Katteid kasutatakse peamiselt värske toidu säilitamiseks, näiteks puu- ja köögiviljade, lihatoodete, ravimite katmiseks ja kontrollitud vabastatud mikrokapslite kokkupanekuks.

Söödava pakendifilmi kile moodustavate materjalide kohaselt võib selle jagada: polüsahhariidi söödava kile, valkude söödava kile, lipiidide söödava kile, mikroobide söödava kile ja komposiit söödava kile.

1.1.3 Söödava filmi rakendamine

Uut tüüpi toiduainete pakkematerjalina, mis on ohutu ja söödav ning millel on isegi teatud toiteväärtus, kasutatakse söödavat kilet laialdaselt toiduainete pakenditööstuses, farmaatsiavaldkonnas, puu- ja köögiviljade ladustamisel ja säilitamisel, töötlemisel ja säilitamisel. liha- ja veetoodete, kiirtoidu tootmine ja õli tootmine. Sellel on laialdased kasutusvõimalused toiduainete, näiteks praetud küpsetatud kommide säilitamisel.

1.1.3.1 Kasutamine toiduainete pakendites

Kilet moodustav lahus kaetakse pakendatavale toidule pihustamise, harjamise, kastmise jms abil, et vältida niiskuse, hapniku ja aromaatsete ainete sissetungimist, mis võib tõhusalt vähendada pakendi kadu ja vähendada pakendikihtide arvu. ; vähendage toidu välimist kihti märkimisväärselt. Plastipakendi komponentide keerukus hõlbustab selle ringlussevõtmist ja töötlemist ning vähendab keskkonnareostust; Seda rakendatakse mitmekomponendiliste keerukate toitude mõne komponendi eraldi pakendamisel, et vähendada erinevate komponentide vastastikust migratsiooni, vähendades sellega keskkonna reostust. Vähendage toidu riknemist või toidu kvaliteedi langust. Söödav kile töödeldakse otse pakkepaberiks või toiduainete pakendamiseks pakkekottideks, mis mitte ainult ei taga turvalisust, puhtust ja mugavust, vaid vähendab ka valge saaste survet keskkonnale.

Kasutades peamiste toorainetena maisi, sojaoad ja nisu, saab paberilaadseid teraviljafilme valmistada ja kasutada vorstide ja muude toitude pakendamiseks. Pärast kasutamist, isegi kui need looduskeskkonnas visatakse ära, on need biolagunevad ja pinnase parandamiseks saab neid muuta mullaväetiseks. . Kasutades põhimaterjalina tärklist, kitosaani ja oajääke, saab valmistada söödavat pakkepaberit kiirtoidu, näiteks kiirtoidunuudlite ja friikartulite pakendamiseks, mis on mugav, ohutu ja väga populaarne; kasutatakse pakendite, tahkete suppide maitsestamiseks Valmistoitude (nt toorained, mida saab kasutamisel otse potis küpsetada) pakend võib vältida toidu saastumist, suurendada toidu toitumist ja hõlbustada puhastamist. Kuivatatud avokaado, kartul ja purustatud riis kääritatakse ja muudetakse polüsahhariidideks, millest saab valmistada uusi söödavaid sisepakkematerjale, mis on värvitud ja läbipaistvad, millel on head hapnikutõkke omadused ja mehaanilised omadused ning mida kasutatakse piimapulbri pakendamiseks. , Salatiõli ja muud tooted [19]. Sõjaväetoidu jaoks jäetakse pärast toote kasutamist keskkonnas traditsioonilise plastpakendimaterjali ja sellest saab vaenlase jälgimise marker, mida on lihtne paljastada. Mitmekomponentsetes eritoitudes, nagu pitsa, saia, ketšup, jäätis, jogurt, koogid ja magustoidud, ei saa plastikust pakkematerjale otse kasutada ning söödav pakkekile näitab oma ainulaadseid eeliseid, mis võib vähendada rühmade arvu. maitseainete migratsioon parandab toote kvaliteeti ja esteetikat [21]. Söödavat pakkekilet saab kasutada taignasüsteemi mikrolaineahjus toidu töötlemisel. Lihatooted, köögiviljad, juust ja puuviljad pakitakse eelnevalt, pritsides, kastdes või harjades jne.

Kuigi saadaval on vähe kaubanduslikke söödavaid pakkepabereid ja -kotte, on potentsiaalsete söödavate pakkematerjalide koostise ja kasutamise kohta registreeritud palju patente. Prantsuse toidureguleerivad ametivõimud on heaks kiitnud industrialiseeritud söödava pakendi koti nimega “Solupan”, mis koosneb hüdroksüpropüülmetüültulloosist, tärklisest ja naatriumisorbaadist ning on kaubanduslikult saadaval.

1.1.3.2 Rakendamine meditsiinis

Gelatiini, tselluloosi derivaate, tärklist ja söödavat kummi saab kasutada ravimite ja tervisetoodete pehmete ja kõvade kapslite kestade valmistamiseks, mis suudavad tõhusalt tagada ravimite ja tervisetoodete tõhusust ning on ohutud ja söödavad; mõnel ravimil on omane mõru maitse, mida patsientidel on raske kasutada. Aktsepteeritud söödavaid kilesid saab kasutada selliste ravimite maitset maskeerivate katetena; mõned enteropolümeerpolümeerid ei lahustu maokeskkonnas (pH 1,2), kuid lahustuvad soolekeskkonnas (pH 6,8) ja neid saab kasutada soolestiku püsivalt vabastava ravimi kattekihis; võib kasutada ka sihtravimite kandjana.

Blanco-Fernandez et al. Valmistas kitosaani atsetüülitud monoglütseriidide komposiitkile ja kasutas seda E -vitamiini antioksüdantse aktiivsuse püsivaks vabastamiseks ning efekt oli tähelepanuväärne. Pikaajalised antioksüdantsed pakendimaterjalid. Zhang et al. Segatud tärklis želatiiniga, lisas polüetüleenglükooli plastifikaator ja kasutati traditsioonilist. Õõnes kõvakapslid valmistati komposiitkile kastmisprotsessiga ning uuriti komposiitkile läbipaistvust, mehaanilisi omadusi, hüdrofiilseid omadusi ja faasimorfoloogiat. hea kapslimaterjal [52]. Lal jt. muutis kafiriini söödavaks katteks paratsetamooli kapslite enterokatteks ja uuris söödava kile mehaanilisi omadusi, termilisi omadusi, barjääriomadusi ja ravimite vabastamisomadusi. Tulemused näitasid, et sorgo sorgo kate gliadini kile mitmesuguste kõvade kapslite katteks ei purunenud maos, vaid vabastas ravimi soolestikus pH 6,8 juures. Paik jt. Valmistatud HPMC ftalaadiosakesed, mis olid kaetud indometatsiiniga, ja pihustasid ravimiosakeste pinnale söödavat kile moodustavat vedelikku ja uuris ravimi kinnijäämise kiirust, ravimiosakeste keskmine osakeste suurus, söödavad kiled näitasid tulemusi, et HPMCN-ga kaetud kih indometatsiini suukaudne ravim võib saavutada ravimi kibeda maitse maskeerimise ja ravimi kohaletoimetamise sihtimise. Oladzadabbasabadi jt. Segatud modifitseeritud saago tärklis koos karrageeniga, et valmistada söödava komposiitkile traditsiooniliste želatiini kapslite asendajana ja uuris selle kuivatuskineetikat, termomehaanilisi omadusi, füüsikalis -keemilisi omadusi ja barjääriomadusi, näitavad tulemused, et komposiitkile on sarnased gelatiinide ja gelatiini ja võib sarnased omadused gelatiiniga ja võivad sarnased omadused sarnased omadused ja võivad sarnased omadused gelatiiniga ja kasutatakse farmaatsiakapslite tootmisel.

1.1.3.3 Kasutamine puu- ja köögiviljade konserveerimisel

Pärast korjamist värskete puu- ja köögiviljade korral kestavad endiselt biokeemilised reaktsioonid ja hingamine jõuliselt, mis kiirendab puu- ja köögiviljade kudede kahjustusi ning toatemperatuuril on lihtne põhjustada niiskuse ja köögiviljade niiskuse kadu, mis tuleneb toatemperatuuril, mis tuleneb sellest, mis tuleneb toatemperatuurist, mis tuleneb toatemperatuuril, saades puude ja köögiviljade sisemiste kudede ja sensoorsete omaduste kvaliteet. langus. Seetõttu on puu- ja juurviljade ladustamisel ja transportimisel kõige olulisem teema säilitamine; traditsioonilistel konserveerimismeetoditel on halb säilitusefekt ja kõrge hind. Puu- ja juurviljade kattega konserveerimine on hetkel kõige tõhusam meetod toatemperatuuril säilitamisel. Söödav kilet moodustav vedelik kaetakse puu- ja köögiviljade pinnale, mis võib tõhusalt ära hoida mikroorganismide sissetungi, vähendada puu- ja köögivilja kudede hingamist, veekadu ja toitainete kadu, aeglustada puu- ja köögiviljade kudede füsioloogilist vananemist, ning hoida puu- ja juurviljakuded Algne lihav ja sile. Läikiv välimus, et saavutada värske säilimise ja säilivusaja pikendamise eesmärk. Ameeriklased kasutavad toidukile valmistamisel peamise toorainena taimeõlist ekstraheeritud atsetüülmonoglütseriidi ja juustu ning puu- ja juurviljade lõikamiseks, et hoida neid värskena, vältida dehüdratsiooni, pruunistumist ja mikroorganismide sissetungi, et seda saaks säilitada terve elu. kaua aega. Värske olek. Jaapan kasutab siidijäätmeid toorainena kartuli värsket säilitava kile valmistamiseks, mis võib saavutada külmhoiustamise omaga võrreldava värske säilivusefekti. Ameeriklased kasutavad kattevedeliku valmistamiseks peamise toorainena taimeõli ja puuvilju ning hoiavad lõigatud vilja värskena ning leidsid, et säilivusefekt on hea.

Marquez jt. Kasutatud vadakuvalk ja pektiin kui tooraine ning lisas ristsidumiseks glutaminaasi komposiit-söödava kile valmistamiseks, mida kasutati värskete lõikega õunte, tomatite ja porgandite katmiseks, mis võib oluliselt vähendada kaalulanguse määra. , pärssige mikroorganismide kasvu värskelt lõigatud puu- ja köögiviljade pinnal ning pikendage säilivusaega värskelt lõigatud puu- ja köögiviljade maitse ja maitse säilitamise eeldusel. Shi Lei jt. Kitosaani söödava kilega kaetud punase maakera viinamarjad, mis võivad vähendada viinamarjade kaalukaotust ja mädanemist, säilitada viinamarjade värvi ja heledust ning viivitada lahustuvate tahkete ainete lagunemisega. Kasutades kitosaani, naatriumialginaati, naatriumkarboksümetüültselluloosi ja polüakrüülaati toorainena, Liu et al. Valmistatud söödavad kiled mitmekihiliste kattega puu- ja köögiviljade värske hoidmiseks ning uurisid nende morfoloogiat, vee lahustuvust jne. Tulemused näitasid, et naatriumkarboksümetüül tselluloosi-glütserooli komposiitkile oli parim säilitamisefekt. Sun Qingshen jt. uuris sojaoa valgu isolaadi liitkihi, mida kasutatakse maasikate säilitamiseks, mis võib märkimisväärselt vähendada maasikate transpiratsiooni, pärssida nende hingamist ja vähendada mädanenud puuviljade kiirust. Ferreira et al. Kasutatud puu- ja köögiviljajäägipulber ja kartulikoorepulber komposiit -söödava kile valmistamiseks, uurinud komposiitkile vee lahustuvust ja mehaanilisi omadusi ning kasutatud kattematerjali viirpuu säilitamiseks. Tulemused näitasid, et Hawthorni säilivusaega pikenes. 50%, kaalukaotus vähenes 30–57%ning orgaaniline hape ja niiskus ei muutunud märkimisväärselt. FU Xiaowei et al. uuris värskete paprikate säilitamist kitosaani söödava kile abil ja tulemused näitasid, et see võib märkimisväärselt vähendada värskete paprikate hingamise intensiivsust ladustamise ajal ja viivitada paprika vananemisega. Navarro-Tarazaga jt. kasutatud mesilasvahaga modifitseeritud HPMC söödavat kile ploomide säilitamiseks. The results showed that beeswax could improve the oxygen and moisture barrier properties and mechanical properties of HPMC films. Ploomide kaalukaotus oli märkimisväärselt vähenenud, puuviljade pehmenemine ja verejooks paranes ladustamise ajal ning ploomide säilitusperiood pikenes. Tang Liying jt. used shellac alkali solution in starch modification, prepared edible packaging film, and studied its film properties; Samal ajal võib oma kile moodustava vedeliku kasutamine mangode värskuseks katteks tõhusalt vähendada hingamist.

1.1.3.4 Kasutamine lihatoodete töötlemisel ja säilitamisel

Toitaineterikaste ja kõrge veeaktiivsusega lihatoodetesse tungivad töötlemise, transportimise, ladustamise ja tarbimise käigus kergesti mikroorganismid, mille tulemuseks on värvuse tumenemine ning rasvade oksüdatsioon ja muu riknemine. Lihatoodete säilivusaja ja säilivusaja pikendamiseks tuleb püüda pidurdada lihatoodetes olevate ensüümide aktiivsust ja mikroorganismide sissetungi pinnale ning vältida rasvade oksüdatsioonist tingitud värvi ja lõhna halvenemist. Praegu on söödava kilega säilitamine üks levinumaid meetodeid, mida kasutatakse liha säilitamisel nii kodu- kui ka välismaal. Võrreldes traditsioonilise meetodiga, selgub, et toidukilesse pakendatud lihatoodetes on oluliselt paranenud väliste mikroorganismide invasioon, rasvade oksüdatiivne rääsumine ja mahlakadu ning oluliselt paranenud lihatoodete kvaliteet. Säilivusaeg pikeneb.

Lihatoodete söödava filmi uurimine sai alguse 1950ndate lõpus ja edukaim rakendusjuhtum oli kollageeni söödav film, mida on laialdaselt kasutatud vorsti tootmisel ja töötlemisel. Emiroglu et al. lisas seesamiõli sojavalgu söödavale kilele, et teha antibakteriaalne kile, ja uuris selle antibakteriaalset toimet külmutatud veiselihale. Tulemused näitasid, et antibakteriaalne kile võib oluliselt pärssida Staphylococcus aureuse paljunemist ja kasvu. Wook jt. valmistas proantotsüanidiini söödava kile ja kasutas seda jahutatud sealiha katmiseks värskuse tagamiseks. Uuriti pärast 14-päevast ladustamist värvi, pH, TVB-N väärtus, tiobarbituurhape ja mikroobne arv. 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 säilivusaeg. Jiang Shaotong jt. Lisatud teepolüfenoolid ja tärklise naatriumpulinaadi komposiitmembraani lahusele ja kasutasid neid jahutatud sealiha värskuse säilitamiseks, mida saaks säilitada temperatuuril 0–4 ° C enam kui 19 päeva. Cartagena jt. teatasid kollageenitava kile antibakteriaalsest toimest, mis on lisatud Nisiini antimikroobse ainega sealihaviilude säilitamisele, mis näitab, et kollageenitava kile võib vähendada jahutatud sealiha niiskuse migratsiooni, lükata lihatoodete rääkimine ja lisage 2 -protsendiline kilega 2 kollageenikihiga 2 Nisin oli parim säilitamisefekt. Wang Rui jt. Uuris naatriumialginaadi, kitosaani ja karboksümetüülkiudude muutusi, võrdleva analüüsi, lenduva aluse lämmastiku, punetuse ja veiseliha kolooniate koguarvu, võrdleva analüüsi abil 16 päeva jooksul pärast ladustamist. Jahutatud veiseliha värskuse säilitamiseks kasutati naatrium -vitamiini kolme tüüpi söödavaid kileid. Tulemused näitasid, et naatriumalginaadi söödaval kilel oli ideaalne värskuse säilitamisefekt. Caprioli jt. Pakitud keedetud kalkunirind koos naatriumi kaseliku söödava kilega ja seejärel jahutas selle temperatuuril 4 ° C. Uuringud on näidanud, et naatriumi kaseinaadi söödav kile võib külmutamise ajal kalkuniliha aeglustada. rääsumise.

1.1.3.5 Kasutamine veesaaduste säilitamisel

The quality decline of aquatic products is mainly manifested in the reduction of free moisture, the deterioration of flavor and the deterioration of aquatic product texture. Veetoodete lagunemine, oksüdatsioon, denatureerimine ja kuiv tarbimine, mis on põhjustatud mikroobide sissetungist, on kõik olulised tegurid, mis mõjutavad veetoodete säilivusaega. Külmutatud säilitamine on levinud meetod veesaaduste säilitamiseks, kuid protsessi käigus toimub ka teatud kvaliteedi halvenemine, mis on eriti tõsine mageveekalade puhul.

Veetoodete söödav filmide säilitamine algas 1970. aastate lõpus ja seda on nüüd laialdaselt kasutatud. Söödav kile saab tõhusalt säilitada külmutatud veetooteid, vähendada veekadu ja seda saab ühendada ka antioksüdantidega, et vältida rasva oksüdatsiooni, saavutades sellega eesmärgi pikendada säilivusaja ja säilivusaja. Meenatchisundaram et al. Valmistas tärklisepõhise komposiit-söödava kile, kasutades tärklist maatriksina ja lisatud vürtse nagu nelk ja kaneel, ning kasutas seda valgete krevettide säilitamiseks. Tulemused näitasid, et söödav tärklisekile võib tõhusalt pärssida mikroorganismide kasvu, aeglustada rasva oksüdatsiooni, pikendada külmkapis valgete krevettide säilivusaega 10 ° C juures ja 4 ° C oli vastavalt 14 ja 12 päeva. Cheng Yuanyuan ja teised uurisid Pullulani lahuse säilitusainet ja viisid läbi mageveekala. Preservation can effectively inhibit the growth of microorganisms, slow down the oxidation of fish protein and fat, and have excellent preservation effect . Yunus jt. Kattega vikerforell koos želatiini söödava kilega, millele lisati loorilehtede eeterlik õli, ja uuris jahutatud säilitamise mõju temperatuuril 4 ° C. Tulemused näitasid, et želatiini söödav kile oli vikerforelli kvaliteedi säilitamisel efektiivne kuni 22 päeva. pikka aega. Wang Siwei jt. kasutatud naatriumlinaat, kitosaani ja CMC kui peamised materjalid, lisas söödava kilevedeliku valmistamiseks steariinhappe ja kasutas seda penaeus vannamei katteks värskuseks. Uuring näitas, et CMC ja kitosaani komposiitkile vedelikul on hea säilitamisefekt ja see võib säilivusaega pikendada umbes 2 päeva võrra. Yang Shengping and others used chitosan-tea polyphenol edible film for the refrigeration and preservation of fresh hairtail, which can effectively inhibit the reproduction of bacteria on the surface of hairtail, delay the formation of volatile hydrochloric acid, and extend the shelf life of hairtail to umbes 12 päeva.

1.1.3.6 Kasutamine praetud toidus

Friteeritud toit on laialt populaarne suure väljundiga valmistoit. See on mähitud polüsahhariidi ja valguga söödava kilega, mis võib takistada toidu värvimuutust praadimise ajal ja vähendada õli tarbimist. hapniku ja niiskuse sisenemine [80]. Praetud toidu katmine gellaankummiga võib vähendada õlitarbimist 35% -63%, näiteks sashimi praadimisel võib see vähendada õlitarbimist 63% võrra; kartulikrõpsude praadimisel võib see õlikulu vähendada 35%-63%. Vähenenud kütusekulu 60% jne [81].

Singthong jt. valmistas söödavaid kilesid polüsahhariididest nagu naatriumalginaat, karboksümetüültselluloos ja pektiin, mida kasutati praetud banaaniribade katmiseks, ning uuris õli imendumiskiirust pärast praadimist. Tulemused näitasid, et pektiin ja karboksüül Metüültselluloosiga kaetud praetud banaaniribad näitasid paremat sensoorset kvaliteeti, mille hulgas oli pektiini söödav kile parim mõju õli imendumise vähendamisel [82]. Holownia et al. kaetud HPMC ja MC kiled praetud kanafileede pinnal, et uurida praadimisõli õlikulu, vabade rasvhapete sisalduse ja värvuse muutusi. Eelkatmine võib vähendada õli imendumist ja pikendada õli kasutusiga [83]. Sheng Meixiang jt. valmistas CMC-st, kitosaanist ja sojaoavalgu isolaadist söödavaid kilesid, kattis kartulikrõpsud ja praadis neid kõrgel temperatuuril, et uurida kartulikrõpsude õli imendumist, veesisaldust, värvust, akrüülamiidi sisaldust ja sensoorset kvaliteeti. , näitasid tulemused, et sojavalgu isolaadi söödav kilel on oluline mõju praetud kartulikrõpsude õlitarbimise vähendamisel ja kitosaani söödav kile akrüülamiidi sisalduse vähendamisel paremini [84]. Salvador et al. kattis praetud kalmaarirõngaste pinna nisutärklise, modifitseeritud maisitärklise, dekstriini ja gluteeniga, mis võib parandada kalmaarirõngaste krõbedust ja vähendada õli imendumise kiirust [85].

1.1.3.7 Kasutamine küpsetistes

Söödavat kilet saab kasutada sileda kattena küpsetiste välimuse parandamiseks; saab kasutada niiskuse, hapniku, rasva jms tõkkena, et parandada küpsetiste säilivusaega, näiteks kasutatakse kitosaanist söödavat kilet leiva katmiseks Seda saab kasutada ka krõbedate suupistete ja suupistete liimina, Näiteks röstitud maapähklid kaetakse sageli soola ja maitseainete katmiseks liimainetega [87].

Christos et al. Valmistatud naatriumlinaadi ja vadakuvalgu söödavad kiled ning kattis need Lactobacillus Rhamnosus probiootilise leiva pinnale. Uuring näitas, et probiootikumide ellujäämismäär paranes märkimisväärselt, kuid kahte tüüpi leiba olid seedemehhanismid väga sarnased, seega ei muuda söödava kile katmine leiva tekstuuri, maitset ja termofüüsikalisi omadusi [88]. Panuwat et al. Lisas söödava komposiitkile valmistamiseks metüültselluloosi maatriksisse India karusmarja ekstrakti ja kasutas seda röstitud kašupähklite värskuse säilitamiseks. Tulemused näitasid, et komposiitkile võis ladustamise ajal röstitud kašupähklid tõhusalt pärssida. Kvaliteet halvenes ja röstitud kašupähklite säilivusaega pikendati kuni 90 päeva võrra [89]. Schou jt. valmistas naatriumkaseinaadi ja glütseriiniga läbipaistva ja painduva söödava kile ning uuris selle mehaanilisi omadusi, vee läbilaskvust ja pakendavat toimet küpsetatud saiaviiludel. Tulemused näitasid, et naatriumi kaseinaadi söödav kile pakkis küpsetatud leiva. Pärast leimi saab selle kõvadust vähendada 6 tunni jooksul pärast toatemperatuuril hoidmist [90]. Du et al. Kasutatud õunapõhine söödav kile ja tomatipõhine söödav kile lisati koos taimede eeterlike õlidega röstitud kana mähkimiseks, mis mitte ainult ei pärssinud mikroorganismide kasvu enne kana röstimist, vaid suurendas ka kana maitset pärast röstimist [91]. Javanmard et al. Valmis nisu tärklise söödav kile ja kasutas seda küpsetatud pistaatsia tuumade mähkimiseks. Tulemused näitasid, et söödav tärklisekile võib takistada pähklite oksüdatiivset rääsumislikkust, parandada pähklite kvaliteeti ja pikendada nende säilivusaega [92]. Majid jt. Kasutatud vadakuvalgu söödav kile röstitud maapähklite katmiseks, mis võib suurendada hapnikubarjääri, vähendada maapähkli rääsumist, parandada röstitud maapähkli rabedust ja pikendada selle ladustamisperioodi [93].

1.1.3.8 Kasutamine kondiitritoodetes

Kommide tööstusel on lenduvate komponentide levitamiseks kõrged nõuded, nii et poleeritud pindadega šokolaadi ja kommide jaoks on vaja kasutada vees lahustuvaid söödavaid kileid, mis asendavad lenduvaid komponente sisaldava kattevedeliku. Söödav pakendkile võib kommi pinnale moodustada sujuva kaitsekile, et vähendada hapniku ja niiskuse migratsiooni [19]. Vadakuvalgu söödavate kilede kasutamine kondiitritoodetes võib selle lenduvate komponentide levikut märkimisväärselt vähendada. Kui šokolaadi kasutatakse õliste toitude (nt küpsised ja maapähklivõi) kapseldamiseks, migreerub õli šokolaadi välimisele kihile, muutes šokolaadi kleepuvaks ja põhjustades "vastupidise härmatise", kuid sisemine materjal kuivab, mille tulemuseks on selle maitse muutus. Adding a layer of edible film packaging material with grease barrier function can solve this problem [94].

Nelson et al. Kasutatud metüültselluloosi söödavat kilet katteks mitut lipiidi sisaldavad kommid ja näitas väga madalat lipiidide läbilaskvust, pärssides seeläbi šokolaadi jäätumise nähtust [95]. Meyers kandis närimiskummile hüdrogeel-vaha kahekihilist söödavat kilet, mis võib parandada selle nakkumist, vähendada vee lendumist ja pikendada selle säilivusaega [21]. Vesi, mis on valmistatud Fadini et al. Dekollageen-kakaovõi söödavat komposiitkilet uuriti selle mehaaniliste omaduste ja vee läbilaskvuse osas ning seda kasutati heade tulemustega šokolaaditoodete kattekihina [96].

1.1.4 Tselluloosipõhised söödavad kiled

Tselluloosil põhinev toidukile on omamoodi söödav kile, mis on valmistatud põhitoorainena looduses enim leiduvast tselluloosist ja selle derivaatidest. Cellulose-based edible film is odorless and tasteless, and has good mechanical strength, oil barrier properties, transparency, flexibility and good gas barrier properties. Tselluloosi hüdrofiilse olemuse tõttu on tselluloosipõhise söödava kile resistentsus vee jõudlus üldiselt suhteliselt halb [82, 97-99].

Toiduainetööstuses toodetud jääkmaterjalidest valmistatud tselluloosipõhise toidukile abil on võimalik saada suurepärase jõudlusega söödavaid pakkekilesid ning jäätmematerjale taaskasutada toodete lisandväärtuse tõstmiseks. Ferreira et al. segas puu- ja juurviljajääkide pulbrit kartulikoorepulbriga tselluloosipõhise söödava komposiitkile valmistamiseks ja kandis selle värskuse säilitamiseks viirpuu kattele ning saavutas häid tulemusi [62]. Tan Huizi jt. kasutas alusmaterjalina oapurust ekstraheeritud kiudaineid ja lisati teatud kogus paksendajat, et valmistada söödav sojakiust kile, millel on head mehaanilised ja tõkkeomadused [100], mida kasutatakse peamiselt kiirtoidu nuudlimaitseaine pakendamiseks. , materjalipakendit on mugav ja toitev lahustada otse kuumas vees.

Vees lahustuvad tselluloosi derivaadid, näiteks metüültselluloos (MC), karboksümetüültselluloos (CMC) ja hüdroksüpropüülmetüültselluloos (HPMC), võivad moodustada pideva maatriksi ja neid kasutatakse tavaliselt söödavate kilede arendamisel ja uurimisel. Xiao Naiyu jt. Kasutati MC-na peamist kile moodustavat substraadina, lisas polüetüleenglükooli ja kaltsiumkloriidi ning muid lisamaterjale, valmistas MC söödava kile valamismeetodi abil ja rakendas seda Olecranoni säilitamiseks, mis võib Alcranoni suu pikendada. Virsiku säilivusaeg on 4,5 päeva [101]. Esmaeili jt. Valmistatud MC söödav kile valades ja rakendades seda taimede eeterlike õli mikrokapslite katteks. Tulemused näitasid, et MC-kilel on hea õli blokeeriv toime ja seda saab toidupakenditele rakendada, et vältida rasvhapete riknemist [102]. Tian et al. modifitseeritud MC söödavad kiled steariinhappe ja küllastumata rasvhapetega, mis võivad parandada MC söödavate kilede vee blokeerivaid omadusi [103]. Lai Fengying jt. uuris lahustitüübi mõju MC söödava kile moodustavale protsessile ning söödava filmi barjääriomadustele ja mehaanilistele omadustele [104].

CMC membraanidel on head barjääriomadused O2, CO2 ja õlide suhtes ning neid kasutatakse laialdaselt toidu ja ravimite valdkonnas [99]. Bifani et al. Valmistatud CMC membraanid ja uurisid lehtede ekstraktide mõju membraanide veebarjääri omadustele ja gaasibarjääriomadustele. Tulemused näitasid, et leheekstraktide lisamine võib märkimisväärselt parandada membraanide niiskuse ja hapnikubarjääri omadusi, kuid mitte CO2 puhul. The barrier properties are related to the concentration of the extract [105]. De Moura et al. Valmistatud kitosaani nanoosakesed tugevdasid CMC -kileid ja uurisid komposiitkilede termilist stabiilsust, mehaanilisi omadusi ja vee lahustuvust. Tulemused näitavad, et kitosaani nanoosakesed saavad tõhusalt parandada CMC -kilede mehaanilisi omadusi ja termilist stabiilsust. Seks [98]. Ghanbarzadeh jt. Valmistatud CMC söödavad kiled ja uurisid glütserooli ja oleiinhappe mõju CMC -kilede füüsikalis -keemilistele omadustele. The results showed that the barrier properties of the films were significantly improved, but the mechanical properties and transparency decreased [99]. Cheng jt. prepared a carboxymethyl cellulose-konjac glucomannan edible composite film, and studied the effect of palm oil on the physicochemical properties of the composite film. Tulemused näitasid, et väiksemad lipiidide mikrosfäärid võivad komposiitkile märkimisväärselt suurendada. Pinnahüdrofoobsus ja veemolekuli läbilaskekanali kumerus võivad parandada membraani niiskustõkke jõudlust [106].

HPMC-l on head kile moodustavad omadused ning selle kile on paindlik, läbipaistev, värvitu ja lõhnatu ning sellel on head õli-barjeriomadused, kuid selle mehaanilised omadused ja vee blokeerivad omadused tuleb parandada. Zuniga jt uuring. näitas, et HPMC kile moodustava lahuse esialgne mikrostruktuur ja stabiilsus võivad märkimisväärselt mõjutada kile pinda ja sisemist struktuuri ning see, kuidas õlitilgad sisenevad kilestruktuuri moodustamise ajal, võib märkimisväärselt mõjutada film. Agendi lisamine võib parandada kile moodustava lahuse stabiilsust, mis omakorda mõjutab kile pinnastruktuuri ja optilisi omadusi, kuid mehaanilised omadused ja õhu läbilaskvus ei vähene [107]. Klangmuang jt. Kasutatakse orgaaniliselt modifitseeritud savi ja mesilasvaha HPMC söödava kile täiustamiseks ja muutmiseks, et parandada HPMC -kile mehaanilisi omadusi ja barjääriomadusi. Uuring näitas, et pärast mesilasvaha ja savi modifitseerimist olid HPMC söödava kile mehaanilised omadused võrreldavad söödava filmi omadega. Niiskusekomponentide jõudlust paranes [108]. Dogan jt. Valmistatud HPMC söödav kile ja kasutas HPMC -kile tugevdamiseks ja muutmiseks mikrokristallilist tselluloosi ning uuris kile vee läbilaskvust ja mehaanilisi omadusi. Tulemused näitasid, et modifitseeritud kile niiskust barjääriomadused ei muutunud märkimisväärselt. , kuid selle mehaanilisi omadusi on märkimisväärselt paranenud [109]. Choi et al. Lisatud Oregano leht ja Bergamot eeterlik õli HPMC maatriksisse söödava komposiitkile valmistamiseks ja rakendasid selle värskete ploomide katte säilitamiseks. Uuring näitas, et söödav komposiitkile võib tõhusalt pärssida ploomide hingamist, vähendades etüleeni tootmist, vähendades kaalukaotuse kiirust ja parandades ploomide kvaliteeti [110]. Esteghlal et al. Segatud HPMC želatiiniga söödavate komposiitkilede valmistamiseks ja õpitud söödavate komposiitkilede valmistamiseks. HPMC želatiini füüsikalis -keemilised omadused, mehaanilised omadused ja ühilduvus näitasid, et HPMC želatiini komposiitkilede tõmbeomadused ei muutunud märkimisväärselt, mida saaks kasutada ravimkapslite valmistamisel [111]. Villacres jt. uuris HPMC-kassava tärklise söödavate komposiitkilede mehaanilisi omadusi, gaasitõkke omadusi ja antibakteriaalseid omadusi. Tulemused näitasid, et komposiitkiledel olid head hapnikubarjääri omadused ja antibakteriaalsed toimed [112]. Byun jt. Valmistatud Shellac-HPMC komposiitmembraanid ja uuris emulgaatorite tüüpide ja Shelaci kontsentratsiooni mõju komposiitmembraanidele. Emulgaator vähendas komposiitmembraani vee blokeerivaid omadusi, kuid selle mehaanilised omadused ei vähenenud märkimisväärselt; Shellaci lisamine parandas oluliselt HPMC membraani termilist stabiilsust ja selle mõju suurenes Shelaci kontsentratsiooni suurenemisega [113].

1.1.5 Tärklisepõhised söödavad kiled

Tärklis on looduslik polümeer söödavate kilede valmistamiseks. Selle eelised on laialdane allikas, madal hind, biosobivus ja toiteväärtus ning seda kasutatakse laialdaselt toiduaine- ja farmaatsiatööstuses [114–117]. Viimasel ajal on üksteise järel ilmunud uurimusi puhta tärklise toidukilede ja tärklisepõhiste söödavate komposiitkilede kohta toiduainete säilitamiseks ja säilitamiseks [118]. Kõrge amüloosisisaldusega tärklis ja selle hüdroksüpropüülitud modifitseeritud tärklis on peamised materjalid tärklisepõhiste toidukilede valmistamiseks [119]. Tärklise retrogradeerumine on selle kile moodustamise võime peamine põhjus. Mida kõrgem on amüloosi sisaldus, seda tihedam on molekulidevaheline side, seda lihtsam on tagasiulatuvust toota ja seda parem kile moodustav omadus ja filmi lõplik tõmbetugevus. suurem. Amüloos võib muuta madala hapniku läbilaskvusega vees lahustuvad kiled ja kõrge amülooskilede tõkkeomadused ei vähene kõrge temperatuuriga keskkonnas, mis võib pakendatud toitu tõhusalt kaitsta [120].

Tärklise söödaval kilel, värvitu ja lõhnatu, on hea läbipaistvuse, vee lahustuvuse ja gaasibarjääriomaduste, kuid see näitab suhteliselt tugevat hüdrofiilsust ja kehva niiskusebarjääri omadusi, seega kasutatakse seda peamiselt toidu hapniku ja õlibarjääri pakendis [121-123]. Lisaks on tärklisepõhised membraanid vananemisele ja tagasiulatumisele altid ning nende mehaanilised omadused on suhteliselt halvad [124]. Ülaltoodud puuduste ületamiseks saab tärklist muuta füüsikaliste, keemiliste, ensümaatiliste, geneetiliste ja lisaainete meetoditega, et parandada tärklisepõhiste söödavate kilede omadusi [114].

Zhang Zhengmao jt. Kasutati maasikate katteks ultrapeetud tärklise söödavat kilet ja leidis, et see võib tõhusalt vähendada veekadu, viivitada lahustuva suhkrusisalduse vähendamise ja maasikate ladustamisperioodi pikendamiseks [125]. Garcia et al. Erinevate ahelasuhtedega modifitseeritud tärklis, et saada modifitseeritud tärklise kilega moodustav vedelik, mida kasutati värske maasikakattekihi säilitamiseks. Kiirus ja lagunemiskiirus olid paremad kui katmata rühmas [126]. Ghanbarzadeh jt. modifitseeritud tärklis sidrunhappega ristsidumisel ja saadud keemiliselt ristseotud modifitseeritud tärklisekile. Uuringud on näidanud, et pärast ristsidumist parandati tärklisekilede niiskust barjääri omadusi ja mehaanilisi omadusi [127]. Gao Qunyu jt. Viidi läbi tärklise ensümaatiline hüdrolüüsi töötlemine ja tärklise söödava kile ning selle mehaanilised omadused nagu tõmbetugevus, pikenemine ja voltimiskindlus suurenes ning niiskustõkke jõudlus suurenes koos ensüümide aktiivsuse aja suurenemisega. oluliselt paranenud [128]. Parra et al. Lisas Tapioca tärklise ristsiduva aine, et valmistada hea mehaaniliste omaduste ja madala veeauru ülekandekiirusega söödava kile [129]. Fonseca jt. kasutas naatriumhüpokloritit kartulitärklise oksüdeerimiseks ja valmistas oksüdeeritud tärklisest söödava kile. Uuring näitas, et selle veeauru läbilaskvus ja vees lahustuvus vähenesid oluliselt, mida saab kasutada kõrge veeaktiivsusega toiduainete pakendamiseks [130].

Compounding starch with other edible polymers and plasticizers is an important method to improve the properties of starch-based edible films. Praegu on tavaliselt kasutatavad komplekspolümeerid enamasti hüdrofiilsed kolloidid, nagu pektiin, tselluloos, merevetikate polüsahhariid, kitosaan, karrageen ja ksantaankummi [131].

Maria Rodriguez jt. kasutas tärklisepõhiste söödavate kilede valmistamisel peamiste materjalidena kartulitärklist ja plastifikaatoreid või pindaktiivseid aineid, mis näitab, et plastifikaatorid võivad suurendada kile paindlikkust ja pindaktiivsed ained võivad kile venitatavust vähendada [132]. Santana jt. kasutas nanokiude maniokktärklisest söödavate kilede täiustamiseks ja muutmiseks ning sai tärklisepõhiseid söödavaid komposiitkilesid, millel on paremad mehaanilised omadused, barjääriomadused ja termiline stabiilsus [133]. Azevedo et al. kombineeritud vadakuvalk termoplastilise tärklisega, et valmistada ühtlane kilematerjal, mis näitab, et vadakuvalgul ja termoplastilisel tärklisel on tugev pindadevaheline adhesioon ning vadakuvalgud võivad tärklise kättesaadavust märkimisväärselt parandada. Söödavate filmide vee blokeerimine ja mehaanilised omadused [134]. Edhirej et al. Valmistas tapioca tärklisepõhise söödava kile ja uuris kile füüsilisele ja keemilisele struktuurile, mehaanilistele omadustele ja termilistele omadustele. Tulemused näitavad, et plastifikaatori tüüp ja kontsentratsioon võivad tapioka tärklise kile märkimisväärselt mõjutada. Võrreldes teiste plastifikaatoritega, nagu karbamiid ja trietüleenglükool, on pektiinil parim plastifitseeriv toime ja pektiini plastilisel tärklise kilel on head vee blokeerivaid omadusi [135]. Saberi et al. Söödavate komposiitkilede valmistamiseks kasutatud hernetähe, guarkummi ja glütseriini. Tulemused näitasid, et hernetärklis mängis olulist rolli kile paksuses, tiheduses, ühtekuuluvuses, vee läbilaskvuses ja tõmbetugevuses. Guarkumm See võib mõjutada membraani tõmbetugevust ja elastset moodulit ning glütserooli võib parandada membraani paindlikkust [136]. Ji jt. ühendatud kitosaani ja maisi tärklis ning lisas kaltsiumkarbonaat nanoosakesed tärklisepõhise antibakteriaalse kile valmistamiseks. The study showed that intermolecular hydrogen bonds were formed between starch and chitosan, and the mechanical properties of the film were and antibacterial properties were enhanced [137]. Meira jt. enhanced and modified corn starch edible antibacterial film with kaolin nanoparticles, and the mechanical and thermal properties of the composite film were improved, and the antibacterial effect was not affected [138]. Ortega-Toro et al. Lisas tärklisele HPMC ja lisas söödava kile valmistamiseks sidrunhappe. Uuring näitas, et HPMC ja sidrunhappe lisamine võib tõhusalt pärssida tärklise vananemist ja vähendada söödava kile vee läbilaskvust, kuid hapnikubarjääri omadused langevad [139].

1.2 Polümeerhüdrogeelid

Hüdrogeelid on kolmemõõtmelise võrgustruktuuriga hüdrofiilsete polümeeride klass, mis on vees lahustumatud, kuid võivad vees paisuda. Makroskoopiliselt on hüdrogeel kindla kujuga, ei saa voolata ja on tahke aine. Mikroskoopiliselt võivad vees lahustuvad molekulid jaotada hüdrogeelis erineva kuju ja suurusega ning difundeeruda erineva difusioonikiirusega, nii et hüdrogeelil on lahuse omadused. Hüdrogeelide sisemine struktuur on piiratud tugevusega ja kergesti häviv. See on tahke ja vedeliku vahelises olekus. Sellel on tahke ainega sarnane elastsus ja see erineb selgelt tõelisest tahkest ainest.

1.2.1 Polümeerhüdrogeelide ülevaade

1.2.1.1 Polümeeri hüdrogeelide klassifikatsioon

Polümeerhüdrogeel on kolmemõõtmeline võrgustruktuur, mis on moodustatud füüsikalise või keemilise ristsidumisega polümeermolekulide vahel [143-146]. See neelab suures koguses vett vees, et ennast paisuda, ja samal ajal suudab see säilitada oma kolmemõõtmelise struktuuri ja olla vees lahustumatu. vesi.

Hüdrogeelide klassifitseerimiseks on palju viise. Ristsidumisomaduste erinevuse alusel võib need jagada füüsikalisteks geelideks ja keemilisteks geelideks. Füüsikalised geelid tekivad suhteliselt nõrkade vesiniksidemete, ioonsidemete, hüdrofoobsete interaktsioonide, van der Waalsi jõudude ning polümeeri molekulaarahelate ja muude füüsikaliste jõudude vahelise füüsilise põimumise tõttu ning neid saab erinevates väliskeskkondades lahusteks muuta. Seda nimetatakse pöörduvaks geeliks; keemiline geel on tavaliselt püsiv kolmemõõtmeline võrkstruktuur, mis moodustub keemiliste sidemete (nt kovalentsete sidemete) ristsidumisel soojuse, valguse, initsiaatori jne juuresolekul. Pärast geeli moodustumist on see pöördumatu ja püsiv, tuntud ka kui kovalentsed sidemed. Tõelise kondensaadi jaoks [147-149]. Füüsikalised geelid ei vaja üldjuhul keemilist modifitseerimist ja on madala toksilisusega, kuid nende mehaanilised omadused on suhteliselt kehvad ja raske taluda suurt välist pinget; keemilistel geelidel on üldiselt parem stabiilsus ja mehaanilised omadused.

Erinevate allikate põhjal võib hüdrogeelid jagada sünteetilisteks polümeeri hüdrogeelideks ja looduslikeks polümeeri hüdrogeelideks. Sünteetilised polümeerhüdrogeelid on hüdrogeelid, mis on moodustatud sünteetiliste polümeeride keemilise polümerisatsiooni teel, sealhulgas polüakrüülhape, polüvinüülatsetaat, polüakrüülamiid, polüetüleenoksiid jne; looduslikud polümeersed hüdrogeelid on Polümeerhüdrogeelid moodustuvad looduslike polümeeride, nagu polüsahhariidid ja looduses leiduvad valgud, sealhulgas tselluloos, alginaat, tärklis, agaroos, hüaluroonhape, želatiin ja kollageen [6, 7, 150], 151]. Looduslikud polümeersed hüdrogeelid on tavaliselt laia päritoluga, madala hinnaga ja madala toksilisusega ning sünteetilisi polümeerseid hüdrogeele on üldiselt lihtne töödelda ja neil on suur saagis.

Erinevatele reageeringutele väliskeskkonnale saab hüdrogeeli jagada ka traditsioonilisteks hüdrogeelideks ja nutikateks hüdrogeelideks. Traditsioonilised hüdrogeelid on väliskeskkonna muutuste suhtes suhteliselt tundlikud; Nutikad hüdrogeelid võivad tunda väikseid muutusi väliskeskkonnas ja tekitada vastavaid muutusi füüsilises struktuuris ja keemilistes omadustes [152-156]. Temperatuuritundlike hüdrogeelide puhul muutub ruumala koos keskkonna temperatuuriga. Tavaliselt sisaldavad sellised polümeerhüdrogeelid hüdrofiilseid rühmi nagu hüdroksüül-, eeter- ja amiidi- või hüdrofoobsed rühmad nagu metüül, etüül ja propüül. Väliskeskkonna temperatuur võib mõjutada hüdrofiilset või hüdrofoobset interaktsiooni geelimolekulide, vesiniksideme ja veemolekulide ja polümeeriahelate vastastikmõju vahel, mõjutades sellega geelisüsteemi tasakaalu. PH-tundlike hüdrogeelide puhul sisaldab süsteem tavaliselt happe-baasi modifitseerivaid rühmi nagu karboksüülrühmad, sulfoonhappe rühmad või aminorühmad. Muutuvas pH -keskkonnas saavad need rühmad absorbeerida või vabastada prootoneid, muutes vesiniksideme geelis ja erinevust sisemise ja välise ioonide kontsentratsioonide vahel, mille tulemuseks on geeli mahu muutumine. Elektrivälja, magnetvälja ja valgustundlike hüdrogeelide jaoks sisaldavad need vastavalt funktsionaalseid rühmi nagu polüelektrolüüdid, metalloksiidid ja valgustundlikud rühmad. Erinevate väliste stiimulite korral muudetakse süsteemi temperatuuri või ionisatsiooni astet ja seejärel muudetakse geeli mahtu põhimõttega, mis sarnaneb temperatuuri või pH-tundliku hüdrogeeliga.

Erinevate geelide käitumise põhjal võib hüdrogeelid jagada külmaga indutseeritud geelideks ja termiliselt indutseeritud geelideks [157]. Külmgeel, mida lühidalt nimetatakse külmageeliks, on makromolekul, mis eksisteerib kõrgel temperatuuril juhuslike mähiste kujul. Jahutusprotsessi käigus moodustuvad molekulidevaheliste vesiniksidemete toimel järk-järgult spiraalsed fragmendid, mis lõpetavad protsessi lahusest. Üleminek geelile [158]; termoindutseeritud geel, mida nimetatakse termogeeliks, on makromolekul lahuses madalal temperatuuril. Kuumutamisprotsessi käigus moodustub hüdrofoobse interaktsiooni jms kaudu kolmemõõtmeline võrgustruktuur, mis viib geelistumise ülemineku lõpule [159], 160].

Hüdrogeele võib jagada ka homopolümeerseteks hüdrogeelideks, kopolümeriseerunud hüdrogeelideks ja läbitungivateks võrkhüdrogeelideks, mis põhinevad erinevatel võrguomadustel, mikroskoopilisteks hüdrogeelideks ja makroskoopilisteks hüdrogeelideks, mis põhinevad erinevatel geelisuurustel ning biolagunevatel omadustel. Jaotatakse erinevalt lagundatavateks hüdrogeelideks ja mittelagunevateks hüdrogeelideks.

1.2.1.2 looduslike polümeerhüdrogeelide kasutamine

Looduslike polümeerhüdrogeelide omadused on hea biosobivuse, kõrge paindlikkuse, rikkalike allikate, keskkonna tundlikkus, kõrge veepeetus ja vähene toksilisus ning neid kasutatakse laialdaselt biomeditsiinis, toidutöötluses, keskkonnakaitses, põllumajanduses ja metsandustootmises ning see on olnud laialt levinud ning see on olnud laialt kasutatakse tööstuses ja muudes valdkondades [142, 161-165].

Looduslike polümeersete hüdrogeelide kasutamine biomeditsiiniga seotud valdkondades. Looduslikel polümeeridel hüdrogeelidel on hea biosobivus, biolagunevus ja puuduvad toksilised kõrvalmõjud, nii et neid saab kasutada haavasidemena ja otse inimkudedega kokku puutuda, mis võib tõhusalt vähendada mikroorganismide invasiooni in vitro, vältida kehavedelike kadu ja võimaldada hapnikku. läbima. Soodustab haavade paranemist; saab kasutada kontaktläätsede valmistamiseks, mille eelisteks on mugav kandmine, hea hapniku läbilaskvus ja silmahaiguste abiravi [166, 167]. Looduslikud polümeerid on sarnased eluskudede struktuuriga ja võivad osaleda inimkeha normaalses ainevahetuses, mistõttu saab selliseid hüdrogeele kasutada koetehnoloogia karkasside materjalidena, koetehnoloogia kõhre parandamiseks jne. Koetehnoloogia karkassid võib klassifitseerida eel- vormitud ja survevaluga karkassid. Eelvormitud stendid kasutavad vett, geeli spetsiaalne kolmemõõtmeline võrkstruktuur võimaldab sellel mängida teatud toetavat rolli bioloogilistes kudedes, pakkudes samal ajal rakkudele spetsiifilist ja piisavat kasvuruumi ning võib samuti indutseerida rakkude kasvu, diferentseerumist ja lagunemist ning imendumine inimkehas [168]. Süstevormitud stendid kasutavad hüdrogeelide faasisiirdekäitumist, et moodustada pärast voolava lahuse olekus süstimist kiiresti geele, mis võib patsientide valu minimeerida [169]. Mõned looduslikud polümeersed hüdrogeelid on keskkonnatundlikud, seetõttu kasutatakse neid laialdaselt ravimite kontrollitud vabanemisega materjalidena, et neisse kapseldatud ravimid saaks õigeaegselt ja kvantitatiivselt vabaneda inimkeha vajalikesse osadesse, vähendades toksilisi ja kõrvaltoimeid. ravimite mõju inimkehale [170].

Looduslike polümeerhüdrogeelide kasutamine toiduga seotud põldudes. Natural polymer hydrogels are an important part of people's three meals a day, such as some desserts, candies, meat substitutes, yogurt and ice cream. Seda kasutatakse sageli toiduainete toidulisandina, mis võib parandada selle füüsilisi omadusi ja anda sellele sujuva maitse. Näiteks kasutatakse seda suppides ja kastmete paksendajana, mahla emulgaatorina ja suspendeeriva ainena. Piimajookides kui pudingides ja aspics-i geelistusainena kui õlle selgitavat ainet ja vahustabilisaatorit, juustu süneerimisinhibiitorina, nagu vorstide sideaine, kasutatakse leiba ja võid tärklise retrogradatsiooni inhibiitoreid [171-174 [171-174 ]. Toidu lisaainete käsiraamatust on näha, et suur hulk looduslikke polümeerseid hüdrogeele on heaks kiidetud toiduainete töötlemisel kasutatavate lisaainetena [175]. Tervisetoodete ja funktsionaalsete toitude arendamisel, näiteks toitumiskiudude arendamisel kasutatakse toitumisfunktsioonidena looduslikke polümeerhüdrogeele, mida kasutatakse kaalukaotustoodetes ja konstruktsioonivastastes toodetes [176, 177]; Prebiootikumidena kasutatakse neid käärsoole tervishoiutoodetes ja toodetes käärsoolevähi ennetamiseks [178]; Naturaalse polümeeri hüdrogeelid saab valmistada söödavateks või lagundatavateks katteks või kiledeks, mida saab kasutada toidupakendmaterjalide, näiteks puu- ja köögiviljade säilitamise valdkonnas, kattes need pinnal olevate puu- ja köögiviljadega puu- ja köögiviljadest ning hoidke puu- ja köögivilju värsked ja õrnad; Seda saab kasutada ka pakendimaterjalidena, nagu näiteks vorstid ja maitseained, et hõlbustada puhastamist [179, 180].

Looduslike polümeeride hüdrogeelide rakendused muudes valdkondades. Igapäevastest vajadustest lähtuvalt võib seda lisada kreemjasse nahahooldusesse või kosmeetikasse, mis ei suuda mitte ainult hoida ära toote kuivamist ladustamisel, vaid ka nahka püsivalt niisutada ja niisutada; seda saab kasutada ilumeigi kujundamiseks, niisutamiseks ja lõhnaainete aeglaseks vabanemiseks; Seda saab kasutada igapäevastes asjades, nagu paberrätikud ja mähkmed [181]. Põllumajanduses saab seda kasutada põua vastu seismiseks ja seemikute kaitsmiseks ning töömahukuse vähendamiseks; taimede seemnete katteainena võib see oluliselt tõsta seemnete idanemiskiirust; kui seda kasutatakse seemikute siirdamisel, võib see suurendada seemikute ellujäämise määra; pestitsiide, parandada nende kasutamist ja vähendada saastet [182, 183]. Keskkonna seisukohalt kasutatakse seda flokulandina ja adsorbendina reoveepuhastuses, mis sisaldab sageli raskmetalliioone, aromaatseid ühendeid ja värvaineid, et kaitsta veevarusid ja parandada keskkonda [184]. Tööstuses kasutatakse seda kuivatusainena, puurimismäärdeainena, kaablite ümbrismaterjalina, tihendusmaterjalina ja külmhooneainena jne [185].

1.2.2 Hüdroksüpropüülmetüültselluloosi termogeel

Tselluloos on kõige varem uuritud looduslik makromolekulaarne ühend, millel on inimesega kõige lähem seos ja mida leidub looduses kõige rohkem. Seda leidub laialdaselt kõrgemates taimedes, vetikates ja mikroorganismides [186, 187]. Tselluloos on järk-järgult pälvinud laialt levinud tähelepanu oma laia allika, madala hinnaga, taastuvate, biolagunevate, ohutute, mittetoksiliste ja hea biosobivuse tõttu [188].

1.2.2.1 Tselluloos ja selle eetri derivaadid

Tselluloos on lineaarne pikaahelaga polümeer, mis on moodustatud D-anhüdroglükoosise struktuuriühikute ühendamisel β-1,4 glükosiidsidemete kaudu [189-191]. Lahustumatu. Except for one end group at each end of the molecular chain, there are three polar hydroxyl groups in each glucose unit, which can form a large number of intramolecular and intermolecular hydrogen bonds under certain conditions; ja tselluloos on polütsükliline struktuur ja molekulaarne ahel on poolvalge. Ahel, kõrge kristallilisus ja väga regulaarne struktuur, nii et sellel on kõrge polümerisatsiooni, hea molekulaarse orientatsiooni ja keemilise stabiilsuse omadused [83, 187]. Kuna tselluloosahel sisaldab suurt hulka hüdroksüülrühmi, saab seda keemiliselt modifitseerida mitmesuguste meetoditega, näiteks esterdamine, oksüdeerimine ja eeterlik, et saada suurepäraste rakendusomadustega tselluloosi derivaate [192, 193].

Tselluloosi derivaadid on polümeerkeemia valdkonnas üks varasemaid uuritud ja toodetud tooteid. Need on polümeeri peened keemilised materjalid, millel on lai kasutusvalik, mis on keemiliselt modifitseeritud looduslikust polümeer tselluloosist. Nende hulgas kasutatakse laialdaselt tselluloosi eetreid. See on üks olulisemaid keemilisi tooraineid tööstuslikes rakendustes [194].

Tselluloosietrite sorte on palju, millel kõigil on üldiselt oma ainulaadsed ja suurepärased omadused ning neid on laialdaselt kasutatud paljudes valdkondades, näiteks toit ja ravim [195]. MC on metüülrühmaga kõige lihtsam tselluloos eeter. Asendusastme suurenemisega saab seda omakorda lahustada lahjendatud leeliselises lahuses, vees, alkoholis ja aromaatses süsivesiniklahustis, millel on ainulaadsed termilise geeli omadused. [196]. CMC on anioonse tselluloosi eeter, mis saadakse looduslikust tselluloosist leeliselise ja hapestamise teel.

It is the most widely used and used cellulose ether, which is soluble in water [197]. HPC -l, hüdroksüleküül tselluloosi eeter, mis on saadud alkaliseerimisel ja eetersel viisil, sellel on hea termoplastilisus ja sellel on ka termilised geeliomadused ning selle geeli temperatuuri mõjutab märkimisväärselt hüdroksüpropüülaasendus [198]. HPMC -l, olulisel segatud eetril, on ka termilised geeliomadused ja selle geeliomadused on seotud kahe asendaja ja nende suhtega [199].

1.2.2.2 hüdroksüpropüülmetüültselluloosi struktuur

Hydroxypropyl methyl cellulose (HPMC), the molecular structure is shown in Figure 1-3, is a typical non-ionic water-soluble cellulose mixed ether. Metüülkloriidi ja propüleenoksiidi eeterdamisreaktsioon viiakse läbi, et saada [200,201] ja keemilise reaktsiooni võrrand on näidatud joonisel 1-4.

Seal on hüdroksüproksü (-[OCH2CH (CH3)] N OH), metoksü (-och3) ja reageerimata hüdroksüülrühmad samal ajal HPMC konstruktsiooniühikus ning selle jõudlus peegeldab erinevate rühmade ühist toimet. [202]. Kahe asendaja suhe määratakse kahe eeterliku aine massisuhtega, naatriumhüdroksiidi kontsentratsioon ja mass ning eetriliste ainete massisuhe tselluloosi massiühiku kohta [203]. Hüdroksüproksia on aktiivne rühm, mida saab täiendavalt alküülitud ja hüdroksia alküülitud; See rühm on pikaharulise ahelaga hüdrofiilne rühm, millel on teatav roll ahela sees. Metoksü on lõppkokkuvõtterühm, mis viib selle reaktsioonikoha inaktiveerimiseni pärast reaktsiooni; See rühm on hüdrofoobne rühm ja sellel on suhteliselt lühike struktuur [204, 205]. Reaktiivsed ja äsja sissejuhatavad hüdroksüülrühmad võivad jätkuvalt asendada, mille tulemuseks on üsna keeruline lõplik keemiline struktuur ja HPMC omadused varieeruvad teatud vahemikus. HPMC puhul võib väike kogus asendust muuta selle füüsikalis -keemilised omadused üsna erinevaks [206], näiteks kõrge metoksü ja madala hüdroksüpropüül HPMC füüsikalis -keemilised omadused on MC lähedal; HPMC jõudlus on lähedal HPC -le.

1.2.2.3 Hüdroksüpropüülmetüültselluloosi omadused

(1) HPMC termogeenilisus

HPMC ahelal on hüdrofoobsete metüül- ja hüdrofiilsete hüdroksüpropüülrühmade sisseviimise tõttu ainulaadsed hüdratatsiooni-dehüdratsiooni omadused. Kuumutamisel muutub see järk-järgult geelistamiseks ja pärast jahutamist naaseb lahuse olekusse. See tähendab, et sellel on termiliselt indutseeritud geeliomadused ja geelistumise nähtus on pöörduv, kuid mitte identne protsess.

HPMC geelistusmehhanismi osas on laialdaselt aktsepteeritud, et madalamatel temperatuuridel (alla geelistumistemperatuuri) seovad HPMC lahuses ja polaarveemolekulid vesiniksidemetega, moodustades nn linnupunkti sarnase supramolekulaarse struktuuri. Hüdreeritud HPMC molekulaarsete ahelate vahel on mõned lihtsad põimumised, peale selle on vähe muid koostoimeid. Kui temperatuur tõuseb, neelab HPMC kõigepealt energiat, et murda molekulaarsed vesiniksidemed veemolekulide ja HPMC molekulide vahel, hävitades puurilaadse molekulaarstruktuuri, kaotades järk-järgult seotud vee molekulaarse ahelaga ning paljastades hüdroksüpropüül- ja metoksürühmad. Kuna temperatuur suureneb (geeli temperatuuri jõudmiseks), moodustavad HPMC molekulid järk-järgult hüdrofoobse assotsiatsiooni kaudu kolmemõõtmelise võrgustruktuuri, HPMC geelid lõpuks moodustavad [160, 207, 208].

Anorgaaniliste soolade lisamine mõjutab teatud mõju HPMC geeli temperatuurile, mõned vähendavad geeli temperatuuri nähtuse soolamise tõttu ja teised suurendavad soola lahustumise nähtuse tõttu geeli temperatuuri [209]. Selliste soolade nagu NaCl lisamisega toimub soolamise nähtus ja HPMC geeli temperatuur väheneb [210, 211]. Pärast soolade lisamist HPMC-le on veemolekulid kalduvad ühinema soolaioonidega, nii et veemolekulide ja HPMC vaheline vesinikside hävib, HPMC molekule ümbritsev veekiht kulub ära ja HPMC molekulid saavad kiiresti vabaneda. hüdrofoobsus. Seos, geeli moodustumise temperatuur väheneb järk -järgult. Vastupidi, kui lisatakse selliseid soolasid nagu NASCN, toimub soola lahustumise nähtus ja HPMC geeli temperatuur suureneb [212]. Anioonide väheneva toime järjekord geeli temperatuurile on: SO42−> S2O32−> H2PO4−> f−> f−> cl -> br−> no3−> i−> clo4−> scn -, katioonide järjekord geeli temperatuuri tõus on: Li+ > Na+ > K+ > Mg2+ > Ca2+ > Ba2+ [213].

Kui lisatakse mõned orgaanilised väikesed molekulid, näiteks hüdroksüülrühmi sisaldavad monohüdric alkoholid, suureneb geeli temperatuur lisakoguse suurenemisega, maksimaalne väärtus ja seejärel väheneb, kuni faasi eraldamine toimub [214, 215]. Selle põhjuseks on peamiselt selle väike molekulmass, mis on suurusjärgus võrreldav veemolekulide omaga ja võib pärast segamist saavutada molekulaarse segunemise.

(2) HPMC lahustuvus

HPMC-l on sooja veega lahustumatu ja külma veega lahustuvad omadused, mis on sarnased MC-ga, kuid seda saab jagada külma dispersiooni tüüpi ja kuuma dispersiooni tüübiks vastavalt erinevale vee lahustuvusele [203]. Cold-dispersed HPMC can quickly disperse in water in cold water, and its viscosity increases after a period of time, and it is truly dissolved in water; Kuumaharustatud HPMC näitab vastupidiselt aglomeratsiooni, kui lisada vett madalamal temperatuuril, kuid seda on keerulisem lisada. Kõrge temperatuuriga vees saab HPMC kiiresti hajutada ja viskoossus suureneb pärast temperatuuri vähenemist, muutudes reaalseks HPMC vesilahuseks. HPMC lahustuvus vees on seotud metoksürühmade sisaldusega, mis lahustuvad kuumas vees üle 85 ° C, 65 ° C ja 60 ° C kõrgelt madalalt. Üldiselt on HPMC lahustumatu orgaaniliste lahustite, näiteks atsetooni ja kloroformi korral, kuid lahustub etanooli vesilahuses ja segatud orgaanilistes lahustes.

(3) HPMC soolataluvus

HPMC mitteioonne olemus ei suuda seda vees ioniseerida, nii et see ei reageeri sadestamiseks metalliioonidega. Soola lisamine mõjutab siiski temperatuuri, millega HPMC geel moodustub. Kui soola kontsentratsioon suureneb, väheneb HPMC geeli temperatuur; Kui soola kontsentratsioon on madalam kui flokulatsioonipunktid, saab HPMC lahuse viskoossust suurendada, nii et rakendamisel saab paksenemise eesmärki saavutada sobiva koguse soola lisamisega [210, 216].

(4) HPMC happe- ja leelisekindlus

Üldiselt on HPMC-l tugev happe-aluse stabiilsus ja pH 2–12 juures seda ei mõjuta. HPMC näitab vastupidavust teatud määral lahjendatud happele, kuid näitab kalduvust vähendada viskoossust kontsentreeritud happe puhul; leelised mõjutavad seda vähe, kuid võivad lahuse viskoossust veidi suurendada ja seejärel aeglaselt vähendada [217, 218].

(5) HPMC viskoossuse mõjutegur

HPMC on pseudoplastiline, selle lahus on toatemperatuuril stabiilne ja selle viskoossust mõjutab molekulmass, kontsentratsioon ja temperatuur. Sama kontsentratsiooni korral, mida suurem on HPMC molekulmass, seda suurem on viskoossus; Sama molekulmassiprodukti puhul, mida suurem on HPMC kontsentratsioon, seda suurem on viskoossus; HPMC toote viskoossus väheneb temperatuuri tõustes ja jõuab geeli moodustumise temperatuurini, kusjuures viskoossus suureneb järsult geelistumise tõttu [9, 219, 220].

(6) HPMC muud omadused

HPMC -l on tugev resistentsus ensüümide suhtes ja selle resistentsus ensüümide suhtes suureneb asendusastmega. Seetõttu on toote ladustamise ajal stabiilsem kvaliteet kui teistel suhkrutoodetel [189, 212]. HPMC-l on teatud emulgeerivad omadused. Hüdrofoobseid metoksürühmi saab emulsioonis õlifaasi pinnale adsorbeeruda, moodustades paksu adsorptsioonikihi, mis võib toimida kaitsekihina; Pideva faasi parandamiseks saab veega lahustuvaid hüdroksüülrühmi kombineerida veega. Viscosity, inhibits the coalescence of the dispersed phase, reduces the surface tension, and stabilizes the emulsion [221]. HPMC-d saab segada vees lahustuvate polümeeridega nagu želatiin, metüültselluloos, jaanileivaba oakummi, karrageen ja kummi araabia, moodustades ühtlase ja läbipaistva lahuse ning neid saab segada ka plastifikaatoritega nagu glütseriin ja polüetüleenglükool. [200, 201, 214].

1.2.2.4 Hüdroksüpropüülmetüültselluloosi rakendamisel tekkivad probleemid

First, the high price limits the wide application of HPMC. Kuigi HPMC kilel on hea läbipaistvus, rasvabarjääriomadused ja mehaanilised omadused. Selle kõrge hind (umbes 100 000 tonn) piirab selle laialdast rakendust, isegi kõrgema väärtusega farmaatsiarakendustes, näiteks kapslid. The reason why HPMC is so expensive is firstly because the raw material cellulose used to prepare HPMC is relatively expensive. Lisaks siirdatakse samal ajal HPMC -le kaks asendatavat rühma, hüdroksüpropüülrühm ja metoksürühm, mis teeb selle ettevalmistamise protsessi väga keeruliseks. Keerulised, nii et HPMC tooted on kallimad.

Teiseks vähendavad HPMC madalatel temperatuuridel madalatel temperatuuridel madal viskoossus ja madala geeli tugevuse omadused selle töötletavust erinevates rakendustes. HPMC on termiline geel, mis eksisteerib lahuse olekus, millel on väga madal viskoossus madalal temperatuuril, ja see võib moodustada kõrgel temperatuuril viskoosse tahke geeli, nii et töötlemisprotsessid nagu kattekatted, pihustamine ja kastmine tuleb läbi viia kõrgel temperatuuril . Vastasel juhul voolab lahendus hõlpsalt alla, mille tulemuseks on ebaühtlane kilematerjal, mis mõjutab toote kvaliteeti ja jõudlust. Selline kõrge temperatuuriga töö suurendab raskusastete koefitsienti, mille tulemuseks on kõrge tootmise energiatarbimine ja kõrge tootmiskulud.

1.2.3 hüdroksüpropüülärklise külm geel

Tärklis on loodusliku keskkonna taimede fotosünteesiga sünteesitud looduslik polümeerühend. Selle koostisosa polüsahhariide hoitakse tavaliselt taimede seemnetes ja mugulates graanulite kujul koos valkude, kiudude, õlide, suhkrute ja mineraalidega. või juurtes [222]. Tärklis pole mitte ainult inimeste peamine energiaallikas, vaid ka oluline tööstuslik tooraine. Oma laialdase allika, madala hinna, rohelise, loodusliku ja taastuva energia tõttu on seda laialdaselt kasutatud toidu- ja meditsiinitööstuses, kääritamises, paberitööstuses, tekstiili- ja naftatööstuses [223].

1.2.3.1 Tärklis ja selle tuletised

Tärklis on looduslik kõrge polümeer, mille struktuuriüksus on α-D-anhüdroglükoosiüksus. Erinevad ühikud on ühendatud glükosiidsidemetega ja selle molekulaarne valem on (C6H10O5) n. Osa molekulaarsest ahelast tärklise graanulites on ühendatud α-1,4 glükosiidsidemetega, mis on lineaarne amüloos; Veel üks molekulaarse ahela osa on ühendatud α-1,6 glükosiidsidemetega sellel alusel, mis on hargnenud amülopektiin [224]. Tärklise graanulites on kristalsed piirkonnad, milles molekulid on paigutatud korrapärasesse paigutusesse ja amorfsesse piirkondadesse, milles molekulid on korraldatud. osa koostis. Kristallilise piirkonna ja amorfse piirkonna vahel puudub selge piir ning amülopektiini molekulid võivad läbida mitut kristallilist piirkonda ja amorfset piirkonda. Tärklise sünteesi loomuliku olemuse põhjal varieerub tärklise polüsahhariidi struktuur taimeliikide ja lähtekohtade järgi [225].

Ehkki tärklisest on saanud üks olulisi tööstusliku tootmise tooraineid oma laia allika ja taastuvate omaduste tõttu, on loomulikul tärklisel üldiselt puudused nagu kehvad vees lahustuvus ja kile moodustavad omadused, madala emulgeeriva ja geelistamisvõime ning ebapiisav stabiilsus. Oma rakendusvahemiku laiendamiseks muudetakse tärklist tavaliselt füüsikaliselt, et kohandada seda erinevate rakendusnõuetega [38, 114]. Igal glükoosikonstruktsiooniüksusel on tärklisemolekulides kolm vaba hüdroksüülrühma. Need hüdroksüülrühmad on väga aktiivsed ja annavad tärklise, mille omadused on sarnased polüoolidega, mis võimaldavad tärklise denaturatsiooni reaktsiooni.

Pärast modifitseerimist on mõnevõrra tärklise mõningaid omadusi suures osas parandatud, ületades loodusliku tärklise kasutamise puudused, nii et modifitseeritud tärklisel on praeguses tööstuses pöördeline roll [226]. Oksüdeeritud tärklis on üks enim kasutatavaid modifitseerivaid tärklisi, millel on suhteliselt küps tehnoloogia. Võrreldes loodusliku tärklisega on oksüdeeritud tärklist lihtsam želatiinida. Kõrge nakkuvuse eelised. Esteritud tärklis on tärklise derivaat, mis on moodustatud hüdroksüülrühmade esterdamisel tärklise molekulides. Väga madal asendusaste võib loodusliku tärklise omadusi märkimisväärselt muuta. Tärklispasta läbipaistvus ja filmide moodustavad omadused on ilmselgelt paranenud. Eeteritud tärklis on hüdroksüülrühmade eetri reaktsioon tärklisemolekulides polüstarhi eetri tekitamiseks ja selle retrogradatsioon on nõrgenenud. Tugevates aluselistes tingimustes, et oksüdeeritud tärklist ja esterdatud tärklist ei saa kasutada, võib eetri side jääda ka suhteliselt stabiilseks. kalduvus hüdrolüüsile. Happega modifitseeritud tärklist töödeldakse tärklist happega, et suurendada amüloosi sisaldust, mille tulemuseks on tugevdatud retrogradatsioon ja tärklisepasta. See on suhteliselt läbipaistev ja moodustab jahutamisel kindla geeli [114].

1.2.3.2 Hüdroksüpropüültärklise struktuur

Hüdroksüpropüültärklis (HPS), mille molekulaarstruktuur on näidatud joonistel 1-4, on mitteioonne tärkliseeeter, mis saadakse propüleenoksiidi ja tärklise eeterdamise reaktsioonil aluselistes tingimustes [223, 227, 228] ja selle Keemilise reaktsiooni võrrand on näidatud joonisel 1-6.

HPS-i sünteesi ajal võib propüleenoksiid lisaks tärklisega reageerimisele hüdroksüpropüültärklise saamiseks reageerida ka genereeritud hüdroksüpropüültärklisega, et tekitada polüoksüpropüül-külgahelaid. asendusaste. Asendusaste (DS) viitab keskmisele asendatud hüdroksüülrühmade arvule glükosüülrühma kohta. Enamik tärklise glükosüülrühmi sisaldab 3 asendatavat hüdroksüülrühma, seega on maksimaalne DS 3. Moolaarne asendusaste (MS) viitab asendajate keskmisele massile glükosüülrühma mooli kohta [223, 229]. Hüdroksüpropüülimisreaktsiooni protsessi tingimused, tärklise graanulite morfoloogia ning amüloosi ja amülopektiini suhe looduslikus tärklises mõjutavad kõik MS suurust.

1.2.3.3 Hüdroksüpropüültärklise omadused

(1) HPS-i külmgeelistamine

Kuuma HPS-i tärklisepasta jaoks, eriti kõrge amüloosi sisaldusega süsteem, jahutusprotsessi ajal suruvad tärklisepasta amüloosi molekulaarsed ahelad üksteisega, et moodustada kolmemõõtmeline võrgustruktuur ja näidata ilmselget tahket käitumist. Sellest saab elastomeeri, moodustab geeli ja võib pärast kuumutamist naasta lahuse olekusse, see tähendab, et sellel on külmad geeli omadused ja sellel geeli nähtusel on pöörduvad omadused [228].

Gelatiniseeritud amüloos keeritakse pidevalt, moodustades koaksiaalse ühe spiraalse struktuuri. Nende üksikute spiraalsete struktuuride väliskülg on hüdrofiilne rühm ja seest on hüdrofoobne õõnsus. Kõrgel temperatuuril eksisteerib HPS vesilahuses juhuslike mähistena, millest mõned üksikud spiraalsed segmendid ulatuvad. Kui temperatuur langeb, purunevad vesiniksidemed HP-de ja vee vahel, konstruktsioonivesi kaob ja vesiniksidemed molekulaarsete ahelate vahel moodustuvad pidevalt, moodustades lõpuks kolmemõõtmelise võrgugeeli struktuuri. Tärklise geelivõrku täitmisfaas on tärklise graanulid või fragmendid pärast želatiinimist ning mõne amülopektiini põimumine aitab kaasa ka geeli moodustumisele [230-232].

(2) HPS hüdrofiilsus

Hüdrofiilsete hüdroksüpropüülrühmade kasutuselevõtt nõrgestab vesiniksidemete tugevust tärklisemolekulide vahel, soodustab tärklisemolekulide või segmentide liikumist ja vähendab tärklise mikrokristallide sulamistemperatuuri; Tärklise graanulite struktuur muutub ja tärklise graanulite pind on temperatuuri tõustes kare, mõned praod või augud ilmuvad nii, et veemolekulid pääsevad hõlpsalt tärklise graanulite sisemusse, muutes tärklise hõlpsamaks paisumiseks ja želatiinimiseks, et see oleks paisumiseks ja želatiinimiseks lihtsam paisutada ja želatiinida Nii et tärklise želatiinimi temperatuur väheneb. 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) HPS stabiilsus

HPS on mitteioonne tärklise eeter, millel on kõrge stabiilsus. Keemiliste reaktsioonide, nagu hüdrolüüs, oksüdatsioon ja ristsidumine, käigus eetri side ei katke ja asendajad ei lagune. Seetõttu mõjutavad elektrolüüdid ja pH HPS-i omadusi suhteliselt vähem, tagades, et seda saab kasutada laias happe-aluse pH vahemikus [236–238].

1.2.3.4 HP -de rakendamine toidu- ja meditsiini valdkonnas

HPS on mittetoksiline ja maitsetu, heade seedimise jõudlusega ja suhteliselt madala hüdrolüsaadi viskoossusega. Seda peetakse ohutuks söödava modifitseeritud tärklisena kodus ja välismaal. Juba 1950ndatel kiitsid Ameerika Ühendriigid heaks hüdroksüpropüülitärklise, mis on toiduks otseseks kasutamiseks [223, 229, 238]. HPS is a modified starch widely used in the food field, mainly used as a thickening agent, suspending agent and stabilizer.

It can be used in convenience foods and frozen foods such as beverages, ice cream, and jams; it can partially replace high-priced edible gums such as gelatin; sellest saab valmistada söödavaid kilesid ning kasutada toidukatte ja pakendina [229, 236].

HPS-i kasutatakse meditsiinis tavaliselt täiteainetena, ravimkultuuride sideainetena, tablettide lagundajana, farmaatsia pehmete ja kõvade kapslite materjalidena, ravimkattena, kunstlike punaste vereliblede kondenseerumisvastaste ainetena ja plasma paksendajatena jne. [239] .

1.3 Polümeeride segamine

Polümeermaterjale kasutatakse laialdaselt kõigis eluvaldkondades ning need on asendamatud ja olulised materjalid. Teaduse ja tehnoloogia pidev areng muudab inimeste nõuded üha mitmekesisemaks ning ühekomponendiliste polümeermaterjalide jaoks on üldiselt keeruline täita inimeste mitmekesiseid rakendusnõudeid. Kahe või enama polümeeri ühendamine on kõige ökonoomsem ja tõhusam meetod madala hinnaga, suurepärase jõudluse, mugava töötlemise ja laia kasutamisega, mis on paljude teadlaste tähelepanu pälvinud ja mida on üha enam tähelepanu pööranud [240–242] .

1.3.1 Polümeeride segamise eesmärk ja meetod

Polümeeriühenduse peamine eesmärk: (l) materjalide terviklike omaduste optimeerimiseks. Segatakse erinevaid polümeere, nii et lõplik ühend säilitab ühe makromolekuli suurepärased omadused, õpib üksteise tugevustest ja täiendab selle nõrkusi ning optimeerib polümeermaterjalide kõikehõlmavaid omadusi. (2) Vähendage materjalikulusid. Some polymer materials have excellent properties, but they are expensive. Therefore, they can be compounded with other inexpensive polymers to reduce costs without affecting the use. (3) Parandage materjali töötlemise omadusi. Mõnel materjalil on suurepärased omadused, kuid neid on keeruline töödelda ning töötlemisomaduste parandamiseks saab lisada ka muid polümeeri. (4) materjali teatud omaduse tugevdamiseks. Materjali toimivuse parandamiseks konkreetses aspektis kasutatakse selle muutmiseks teist polümeeri. (5) Töötada välja materjalide uued funktsioonid.

Levinud polümeeride segamismeetodid: l) sulatamine. Segamisseadme nihkejõul kuumutatakse erinevaid polümeere segamise ajaks viskoosse voolutemperatuurini kõrgemale ning seejärel jahutatakse ja granuleeritakse pärast segamist. (2) Lahuse taastamine. Neid kahte komponenti segatakse ja segatakse tavalise lahustiga või lahustunud erinevaid polümeerilahuseid segatakse ühtlaselt ja seejärel lahusti eemaldatakse, et saada polümeerühend. (3) emulsiooniühendus. Pärast sama emulgaatoritüübi erinevate polümeeriemulsioonide segamist ja segamist lisatakse polümeeri kaagulant, et saada polümeeri ühendi saamiseks. (4) Kopolümerisatsioon ja liitmine. Sealhulgas siiriku kopolümerisatsioon, blokeerivad kopolümerisatsiooni ja reaktiivset kopolümerisatsiooni, kaasneb ühendamisprotsess keemiline reaktsioon. (5) Interpetenteeruv võrk [10].

1.3.2 looduslike polüsahhariidide liitmine

Looduslikud polüsahhariidid on tavaline polümeermaterjalide klass, mis on tavaliselt keemiliselt modifitseeritud ja millel on mitmesugused suurepärased omadused. Kuid üksikute polüsahhariidide materjalidel on sageli teatud jõudluse piirangud, nii et erinevad polüsahhariidid on sageli täiendatud, et saavutada iga komponendi jõudluse eelised ja laiendada rakenduse ulatust. Juba 1980. aastatel on erinevate looduslike polüsahhariidide segamise uurimine oluliselt suurenenud [243]. Naturaalse polüsahhariidide ühendussüsteemi uuringud kodus ja välismaal keskenduvad enamasti Curdlani ja mitte-Crdlani liitsüsteemile ning kahte tüüpi mittetallide polüsahhariidide liitsüsteemile.

1.3.2.1 looduslike polüsahhariidide hüdrogeelide klassifikatsioon

Naturaalsed polüsahhariidid võib jagada kurdlaks ja mitte-takendlaseks vastavalt nende võimele geele moodustada. Mõned polüsahhariidid võivad ise geeli moodustada, nii et neid nimetatakse Curdlaniks, näiteks Carrageenan jne; Teistel puuduvad ise geelistumisomadused ja neid nimetatakse mitte tahked polüsahhariidideks, näiteks Xanthan Gum.

Hydrogels can be obtained by dissolving natural curdlan in an aqueous solution. Saadud geeli termopöörduvuse ja selle mooduli temperatuurisõltuvuse põhjal võib selle jagada neljaks erinevaks tüübiks [244]:

(1) Krüogeeli, polüsahhariidi lahusega saab geeli saada ainult madalal temperatuuril, näiteks karrageeni.

(2) Termiliselt indutseeritud geel, polüsahhariidi lahus võib saada ainult kõrgel temperatuuril geeli, näiteks glükomannaani.

(3) Polüsahhariidilahus ei saa mitte ainult geeli madalamal temperatuuril, vaid ka geeli saada kõrgemal temperatuuril, vaid see on lahuse olek vahetemperatuuril.

(4) Lahus saab geeli ainult teatud temperatuuril keskel. Erinevatel looduslikul kurdlaanil on oma kriitiline (minimaalne) kontsentratsioon, mille kohal on geeli. Geeli kriitiline kontsentratsioon on seotud polüsahhariidi molekulaarahela pideva pikkusega; Geeli tugevust mõjutab suuresti lahuse kontsentratsioon ja molekulmass ning üldiselt suureneb geeli tugevus, kui kontsentratsioon suureneb [245].

1.3.2.2 Kurdlaani ja mittekurdlaani liitsüsteem

Mitte-Crdlani ühendamine Curdlaniga parandab üldiselt polüsahhariidide geeli tugevust [246]. Konjaci kummi ja karragenani ühendamine suurendab komposiitgeeli võrgu struktuuri stabiilsust ja geeli elastsust ning parandab märkimisväärselt selle geeli tugevust. Wei Yu jt. ühendatud karrageeni ja Konjaci kummi ning arutasid pärast liitmist geeli struktuuri. Uuringus leiti, et pärast Carrageenani ja Konjaci kummi ühendamist tehti sünergistlik toime ja moodustati võrgustruktuur, milles domineeris karrageen, Konjaci kumm on hajutatud ja selle geelivõrk on tihedam kui puhas karrageenanil [247]. Kohyama jt. uuris Carrageenani/Konjaci kummi liitsüsteemi ja tulemused näitasid, et Konjaci igeme molekulmassi pideva suurenemisega suurenes komposiitgeeli rebenemisstress; Erineva molekulmassiga Konjaci kumm näitas sarnast geeli moodustumist. temperatuur. Selles ühendisüsteemis viib geelivõrgu moodustumise läbi Carrageenan ja kahe kohutava molekuli koostoime põhjustab nõrkade ristseotud piirkondade moodustumist [248]. Nishinari jt. uuris Gellani kummi/Konjaci kummiühendite süsteemi ja tulemused näitasid, et monovalentsete katioonide mõju liitgeelile oli rohkem väljendunud. See võib suurendada süsteemimooduli ja geeli moodustumise temperatuuri. Divalentsed katioonid võivad teatud määral soodustada komposiitgeelide moodustumist, kuid liigsed kogused põhjustavad faasi eraldamist ja vähendab süsteemi moodulit [246]. Breneer jt. uuris karrageeni, jaanileivabade ja Konjaci kummide liitmist ning leidis, et Carrageenan, Locust Bean Gum ja Konjaci kummi võib anda sünergistlikke toimeid ning optimaalne suhe on Locust Bean Gum/Carrageenan 1: 5.5, Konjac Gum/Carrageenan 1: 7 1: 7 , ja kui kolm on kokku ühendatud, on sünergistlik toime sama, mis Carrageenani/Konjaci kummil, mis näitab, et nende kolme erilist komponeerimist ei ole. Interaktsioon [249].

1.3.2.2 Kaks mittekurdlaani segusüsteemi

Kahel looduslikul polüsahhariidil, millel pole geeli omadusi, võivad omada geeli omadusi liitmise kaudu, mille tulemuseks on geelproduktid [250]. Combining locust bean gum with xanthan gum produces a synergistic effect that induces the formation of new gels [251]. Uue geeliprodukti saab ka ksantaankummi lisamisega Konjac Glükomannanile liitmiseks [252]. Wei Yanxia jt. uuris Locust oakummi ja ksantaankummi kompleksi reoloogilisi omadusi. Tulemused näitavad, et jaanileiva oakummi ja ksantaankummi ühend annab sünergistliku toime. Kui ühendi mahu suhe on 4: 6, on tugevaim sünergistlik toime [253]. Fitzsimons et al. ühendas Konjac glükomannani ksantaankummiga toatemperatuuril ja kuumutamise all. Tulemused näitasid, et kõigil ühenditel olid geeliomadused, kajastades nende kahe vahelist sünergistlikku toimet. Ksantaankummi liitmistemperatuur ja struktuurne olek ei mõjutanud nende kahe vastastikmõju [254]. Guo Shoujun ja teised uurisid seaparade oakummi ja ksantaankummi originaalset segu ning tulemused näitasid, et seataotuse oakummi ja ksantaankummil on tugev sünergistlik toime. Sigade oakummi ja ksantaani kummiühendite liim on 6/4 (mass/w). See on 102 korda suurem kui sojakummi üksiklahus ja geel moodustub siis, kui ühendkummi kontsentratsioon ulatub 0,4%-ni. Ühendiliimil on kõrge viskoossus, hea stabiilsus ja reoloogilised omadused ning see on suurepärased toidukesed [255].

1.3.3 Polümeerkomposiitide ühilduvus

Ühilduvus termodünaamilisest vaatepunktist viitab molekulaarse taseme ühilduvuse saavutamisele, mida nimetatakse ka vastastikuseks lahustuvuseks. Flory-Hugginsi mudeli teooria kohaselt vastab polümeerimissüsteemi vaba energia muutus liitprotsessi ajal Gibbsi vaba energia valemile:

△���=△���—T

Nende hulgas △���on kompleksne vaba energia, △���on komplekssoojus, on kompleksentroopia; on absoluutne temperatuur; komplekssüsteem on ühilduv süsteem ainult siis, kui vaba energia muutub △���keeruka protsessi ajal [256].

Seguvuse mõiste tuleneb asjaolust, et väga vähesed süsteemid suudavad saavutada termodünaamilist ühilduvust. Segunevus viitab erinevate komponentide võimele moodustada homogeenseid komplekse ja tavaliselt kasutatav kriteerium on see, et kompleksidel on üks klaasistumispunkt.

Erinevalt termodünaamilisest ühilduvusest viitab üldine ühilduvus iga komponendi võimele liitsüsteemis üksteisele mahutada, mis pakutakse välja praktilisest vaatepunktist [257].

Üldise ühilduvuse põhjal saab polümeeriühendite süsteemid jagada täielikult ühilduvaks, osaliselt ühilduvaks ja täiesti ühilduvaks süsteemiks. Täielikult ühilduv süsteem tähendab, et ühend on molekulaarsel tasemel termodünaamiliselt segunev; Osaliselt ühilduv süsteem tähendab, et ühend ühildub teatud temperatuuri või koostise vahemikus; Täiesti kokkusobimatu süsteem tähendab, et ühend on molekulaarsel tasemel vääraltkuulamist ei saa saavutada üheski temperatuuril ega koostises.

Teatud struktuurierinevuste ja erinevate polümeeride vahelise konformatsioonilise entroopia tõttu on enamik polümeeride komplekssüsteeme osaliselt ühilduvad või mitteühilduvad [11, 12]. Olenevalt ühendisüsteemi faaside eraldumisest ja segamise tasemest on ka osaliselt ühilduva süsteemi ühilduvus väga erinev [11]. Polümeerkomposiitide makroskoopilised omadused on tihedalt seotud nende sisemise mikroskoopilise morfoloogia ning iga komponendi füüsikaliste ja keemiliste omadustega. 240], seega on suur tähtsus mikroskoopilise morfoloogia ja liitsüsteemi ühilduvuse uurimine.

Binaarsete ühendite ühilduvuse uurimis- ja iseloomustusmeetodid:

(1) Klaasistumistemperatuur T������ühendist T-ga���selle komponentidest, kui ainult üks T���appears in the compound, the compound system is a compatible system; kui on kaks T���ja kaks t���ühendi positsioonid on kahes rühmas Punktide T keskosa���näitab, et liitsüsteem on osaliselt ühilduv süsteem; Kui neid on kaks t���ja need asuvad kahe komponendi T kohtades���, näitab see, et liitsüsteem on kokkusobimatu süsteem.

T���Võrdlusmeetodis sageli kasutatavad katseinstrumendid on dünaamiline termomehaaniline analüsaator (DMA) ja diferentsiaalse skaneeriva kalorimeetri (DSC). This method can quickly judge the compatibility of the compound system, but if the T���kahest komponendist on sarnane, üks T���

(2) Morfoloogiline vaatlusmeetod. Kõigepealt jälgige ühendi makroskoopilist morfoloogiat. Kui ühendil on ilmne faaside eraldumine, võib esialgselt otsustada, et ühendi süsteem on kokkusobimatu süsteem. Teiseks vaadeldakse mikroskoobiga ühendi mikroskoopilist morfoloogiat ja faasistruktuuri. Kaks täielikult ühilduvat komponenti moodustavad homogeense oleku. Seetõttu võib hea ühilduvusega ühend jälgida ühtlast faasijaotust ja väikest hajutatud faasi osakeste suurust. ja udune liides.

Topograafia vaatlusmeetodis sageli kasutatavad testimisvahendid on optiline mikroskoop ja skaneeriv elektronmikroskoop (SEM). The topography observation method can be used as an auxiliary method in combination with other characterization methods。

(3) Transparency method. Osaliselt ühilduvas ühendisüsteemis võivad need kaks komponenti ühilduda teatud temperatuuri ja koostise vahemikus ning faasi eraldamine toimub sellest vahemikust kaugemale. Liitsüsteemi muundamise protsessis homogeensest süsteemist kahefaasiliseks süsteemiks muutub selle valguse läbilaskvus, nii et selle ühilduvust saab uurida ühendi läbipaistvuse uurimisega.

Seda meetodit saab kasutada ainult abimeetodina, kuna kui kahe polümeeri murdumisnäitajad on samad, on ka kahe kokkusobimatu polümeeri ühendamisel saadud ühend ka läbipaistev.

(4) reoloogiline meetod. Selle meetodi korral kasutatakse faasi eraldamise märgina ühendi viskoelastsete parameetrite järsku muutumist, näiteks faasi eraldamise tähistamiseks ja näilise äkilist muutust viskoossuse temperatuuri kõvera järsku muutumist kasutatakse nihkepinge-temperatuuri kõverat kasutatakse faaside eraldumise märgina. Ühendamissüsteem ilma faasi eraldamiseta pärast ühendamist on hea ühilduvus ja faaside eraldamisega on kokkusobimatud või osaliselt ühilduv süsteem [258].

(5) Hani kõvera meetod. Hani kõver on lg���'(���) lg G”, kui liitsüsteemi Hani kõver ei sõltu temperatuurist ja Hani kõver erinevatel temperatuuridel moodustab põhikõvera, on liitsüsteem ühilduv; kui liitsüsteem ühildub Hani kõver on temperatuurist sõltuv. Kui Hani kõver on erinevatel temperatuuridel üksteisest eraldatud ega suuda moodustada põhikõverat, on liitsüsteem kokkusobimatu või osaliselt ühilduv. Seetõttu saab liitsüsteemi ühilduvust hinnata Hani kõvera eraldumise järgi.

(6) Lahuse viskoossuse meetod. See meetod kasutab ühendite süsteemi ühilduvuse iseloomustamiseks lahuse viskoossuse muutust. Erinevate lahuse kontsentratsioonide korral joonistatakse ühendi viskoossus kompositsiooni suhtes. Kui see on lineaarne seos, tähendab see, et liitsüsteem on täielikult ühilduv; kui tegemist on mittelineaarse seosega, tähendab see, et liitsüsteem on osaliselt ühilduv; kui see on S-kujuline kõver, siis see näitab, et liitsüsteem on täiesti kokkusobimatu [10].

(7) infrapunaspektroskoopia. Pärast kahe polümeeri koostamist, kui ühilduvus on hea, toimub sellised koostoimed nagu vesiniksidemed ja iga polümeeri ahela rühma infrapunaspektri iseloomulike rühmade ribapositsioonid nihkuvad. Kompleksi iseloomulike rühmaribade ja iga komponendi korvamine võib hinnata keeruka süsteemi ühilduvust.

Lisaks saab komplekside kokkusobivust uurida ka termogravimeetriliste analüsaatorite, röntgendifraktsiooni, väikese nurga röntgeni hajumise, valguse hajumise, neutronelektronide hajumise, tuumamagnetresonantsi ja ultraheli meetoditega [10].

1.3.4.1 Hüdroksüpropüülmetüültselluloosi ja muude ainete ühendamine

HPMC ja muude ainete ühendeid kasutatakse peamiselt ravimiga kontrollitud vabastamissüsteemides ja söödavates või lagundatavates kilepakendmaterjalides. Ravimiga kontrollitud vabanemise rakendamisel hõlmavad HPMC-ga sageli ühendatud polümeerid sünteetilisi polümeerisid nagu polüvinüülalkohol (PVA), piimhappe-glükoolhappe kopolümeer (PLGA) ja polükaprolaktoon (PCL), aga ka valke, looduslikke polümeerisid, näiteks selliseid, nagu looduslikud polümeerid, nagu ka valkud, nagu ka looduslikud polümeerid Polüsahhariidid. Abdel-Zaher jt. uuris struktuurset kompositsiooni, termilist stabiilsust ja nende seost HPMC/PVA komposiitide jõudlusega ning tulemused näitasid, et kahe polümeeri juuresolekul on teatav segunevus [259]. Zabihi et al. Kasutatud HPMC/PLGA kompleks mikrokapslite valmistamiseks insuliini kontrollitud ja püsivaks vabastamiseks, mis võib saavutada püsiva vabanemise maos ja soolestikus [260]. Javed jt. Ühendatud hüdrofiilsed HPMC ja hüdrofoobsed PCL ning kasutasid HPMC/PCL -i komplekse mikrokapsli materjalidena ravimiga kontrollitud ja püsivaks vabanemiseks, mida saaks vabaneda inimkeha erinevates osades, reguleerides liit suhet [261]. Ding et al. Uurisid reoloogilisi omadusi nagu viskoossus, dünaamiline viskoelastsus, hpmc/kollageeni komplekside tixotroopia ja tixotroopia, mida kasutatakse kontrollitud ravimite vabanemise valdkonnas, pakkudes teoreetilisi juhiseid tööstuslike rakenduste jaoks [262]. Arthanari, CAI ja Rai jt. [263-265] Vaktsiini ja ravimite püsiva vabanemise protsessis rakendati HPMC ja polüsahhariidide kompleksi, näiteks kitosaani, ksantaankummi ja naatriumialginaadi kompleksi ning tulemused näitasid kontrollitavat ravimite vabanemist [263-265].

Söödavate või lagunevate kilega pakkematerjalide väljatöötamisel on HPMC-ga sageli segatud polümeerid peamiselt looduslikud polümeerid, nagu lipiidid, valgud ja polüsahhariidid. Karaca, Fagundes ja Contreras-Oliva jt. Valmistatud söödavad komposiitmembraanid HPMC/lipiidide kompleksidega ja kasutasid neid vastavalt ploomide, kirsstomatide ja tsitruseliste säilitamisel. Tulemused näitasid, et HPMC/lipiidide kompleksimembraanidel oli hea värskepidamise antibakteriaalne toime [266-268]. Shetty, Rubilar ja Ding jt. uuris vastavalt HPMC-st, siidivalgust, vadakuvalgu isolaadist ja kollageenist valmistatud söödavate komposiitkilede mehaanilisi omadusi, termilist stabiilsust, mikrostruktuuri ja vastastikmõjusid [269-271]. Esteghlal et al. formuleeritud HPMC koos želatiiniga, et valmistada söödavaid filme biopõhistes pakendmaterjalides kasutamiseks [111]. Priya, Kondaveeti, Sakata ja Ortega-Toro jt. Koostatud HPMC/Chitosan HPMC/ksüloglucan, vastavalt HPMC/etüültselluloos ja HPMC/tärklise söödavad komposiitkiled ning uuris nende termilist stabiilsust, mehaaniliste omaduste omaduste, mikrostruktuuri ja antbakteriaalseid omadusi [139, 272-274]. The HPMC/PLA compound can also be used as a packaging material for food commodities, usually by extrusion [275].

Söödavate või lagunevate kilega pakkematerjalide väljatöötamisel on HPMC-ga sageli segatud polümeerid peamiselt looduslikud polümeerid, nagu lipiidid, valgud ja polüsahhariidid. Karaca, Fagundes ja Contreras-Oliva jt. Valmistatud söödavad komposiitmembraanid HPMC/lipiidide kompleksidega ja kasutasid neid vastavalt ploomide, kirsstomatide ja tsitruseliste säilitamisel. Tulemused näitasid, et HPMC/lipiidide kompleksimembraanidel oli hea värskepidamise antibakteriaalne toime [266-268]. Shetty, Rubilar ja Ding jt. uuris vastavalt HPMC-st, siidivalgust, vadakuvalgu isolaadist ja kollageenist valmistatud söödavate komposiitkilede mehaanilisi omadusi, termilist stabiilsust, mikrostruktuuri ja vastastikmõjusid [269-271]. Esteghlal et al. formuleeritud HPMC koos želatiiniga, et valmistada söödavaid filme biopõhistes pakendmaterjalides kasutamiseks [111]. Priya, Kondaveeti, Sakata ja Ortega-Toro jt. Koostatud HPMC/Chitosan HPMC/ksüloglucan, vastavalt HPMC/etüültselluloos ja HPMC/tärklise söödavad komposiitkiled ning uuris nende termilist stabiilsust, mehaaniliste omaduste omaduste, mikrostruktuuri ja antbakteriaalseid omadusi [139, 272-274]. The HPMC/PLA compound can also be used as a packaging material for food commodities, usually by extrusion [275].

1.3.4.2 Tärklise ja muude ainete segamine

Tärklise ja teiste ainete segamise uurimine keskendus algselt erinevatele hüdrofoobsetele alifaatsetele polüesterainetele, sealhulgas polüpiimhape (PLA), polükaprolaktoon (PCL), polübuteen-merevaikhape (PBSA) jne. 276]. Muller et al. uuris tärklise/PLA komposiitide struktuuri ja omadusi ning nende kahe vahelist koostoimet ning tulemused näitasid, et nende kahe koostoime oli nõrk ja komposiitide mehaanilised omadused halvad [277]. Correa, Komur ja Diaz-Gomez et al. uuris tärklise/PCL komplekside kahe komponendi mehaanilisi omadusi, reoloogilisi omadusi, geeliomadusi ja ühilduvust, mida kasutati biolagunevate materjalide, biomeditsiiniliste materjalide ja koetehniliste tellingute materjalide väljatöötamisel [278–280]. Ohkika jt. leidis, et maisitärklise ja PBSA segu on väga paljutõotav. Kui tärklisesisaldus on 5–30%, võib tärklisegraanulite sisalduse suurendamine suurendada moodulit ning vähendada tõmbepinget ja katkemisvenimist [281,282]. Hydrophobic aliphatic polyester is thermodynamically incompatible with hydrophilic starch, and various compatibilizers and additives are usually added to improve the phase interface between starch and polyester. Szadkowska, Ferri ja Li et al. studied the effects of silanol-based plasticizers, maleic anhydride linseed oil, and functionalized vegetable oil derivatives on the structure and properties of starch/PLA complexes, respectively [283-285]. Ortega-Toro, Yu et al. kasutas sidrunhapet ja difenüülmetaandiisotsüanaati vastavalt tärklise/PCL-ühendi ja tärklise/PBSA-ühendi kokkusobitamiseks, et parandada materjali omadusi ja stabiilsust [286, 287].

Viimastel aastatel on tärklise ühendamise kohta üha enam uuringuid looduslike polümeeridega nagu valgud, polüsahhariidid ja lipiidid. Teklehaimanot, Sahin-Nadeen ja Zhang jt uurisid vastavalt tärklise/zeini, tärklise/vadakuvalgu ja tärklise/želatiinikomplekside füüsikalis-keemilisi omadusi ning tulemused saavutasid kõik head tulemused, mida saab rakendada toidu biomaterjalide ja kapslite jaoks [52, 288, 289]. Lozanno-Navarro, Talon ja Ren jt. Uuriti vastavalt tärklise/kitosaani komposiitkilede valguse läbilaskvust, mehaanilisi omadusi, antibakteriaalseid omadusi ja kitosaanide kontsentratsiooni ning lisas looduslikke ekstrakte, tee polüfenoole ja muid looduslikke antibakteriaalseid aineid, et parandada komposiitkile antibakteriaalset toimet. Uurimistulemused näitavad, et tärklise/kitosaani komposiitfilmil on suur potentsiaal toidu ja ravimite aktiivses pakendis [290-292]. Kaushik, Ghanbarzadeh, Arvanitoyannis ja Zhang jt. uuris tärklise/tselluloosi nanokristallide, tärklise/karboksümetüülselluloosi, tärklise/metüültselluloosi ja tärklise/hüdroksüpropüülmetüültulluloosi komposiitkilede ning peamiste rakenduste söödavate/biolagunevate pakendite materjalide korral [293-295]. Dafe, Jumaidin ja Lascombes et al. Uuritud tärklise/toidukummiühendid nagu tärklis/pektiin, tärklis/agar ja tärklis/karrageen, mida kasutatakse peamiselt toidu- ja toidupakendite väljal [296-298]. Tapioca tärklise/maisiõli, tärklise/lipiidikompleksi füüsikalis -keemilisi omadusi uurisid Perez, De jt, peamiselt väljapressitatud toitude tootmisprotsessi juhendamiseks [299, 300].

1.3.4.3 hüdroksüpropüülmetüültselluloosi ja tärklise liitmine

Praegu ei ole kodus ja välismaal HPMC ja tärklise liitsüsteemi kohta palju uuringuid ning enamik neist lisab tärklise maatriksisse väikese koguse HPMC-d, et parandada tärklise vananemisnähtust. Jimenez et al. used HPMC to reduce the aging of native starch to improve the permeability of starch membranes. Tulemused näitasid, et HPMC lisamine vähendas tärklise vananemist ja suurendas komposiitmembraani paindlikkust. Komposiitmembraani hapniku läbilaskvus suurenes oluliselt, kuid veekindlus mitte. Kui palju on muutunud [301]. Villacres, Basch jt. Ühendatud HPMC ja tapioka tärklis HPMC/tärklise komposiitkile pakendimaterjalide valmistamiseks ning uuris glütseriini plastiliseerimist komposiitkilele ning kaaliumisorbaadi ja nisiini mõju komposiitkile antibakteriaalsetele omadustele. The results It shows that with the increase of HPMC content, the elastic modulus and tensile strength of the composite film are increased, the elongation at break is decreased, and the water vapor permeability has little effect; kaaliumsorbaat ja nisiin võivad mõlemad komposiitkilet parandada. Kahe antibakteriaalse aine antibakteriaalne toime on parem, kui neid kasutatakse koos [112, 302]. Ortega-Toro et al. uuris HPMC/tärklise kuumpressitud komposiitmembraanide omadusi ja uuris sidrunhappe mõju komposiitmembraanide omadustele. Tulemused näitasid, et HPMC oli dispergeeritud tärklise pidevas faasis ning nii sidrunhape kui ka HPMC avaldasid mõju tärklise vananemisele. teatud inhibeerimiseni [139]. Ayorinde et al. kasutas suukaudse amlodipiini katmiseks HPMC/tärklise komposiitkilet ning tulemused näitasid, et komposiitkile lagunemisaeg ja vabanemiskiirus olid väga head [303].

Zhao Ming jt. 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]. Zhang et al. uuris HPMC/HPS ühendi kile omadusi ja lahuse reoloogilisi omadusi. Tulemused näitavad, et HPMC/HPS liitsüsteemil on teatav ühilduvus, ühendi membraani jõudlus on hea ja HPS-i reoloogilised omadused HPMC suhtes omavad head tasakaalustavat toimet [305, 306]. Kõrge HPMC sisaldusega HPMC/tärkliseühendite süsteemi kohta on vähe uuringuid ja suurem osa neist on madala jõudluse uuringus ning ühendite süsteemi teoreetilised uuringud on suhteliselt puudulikud, eriti HPMC/HPS külm-kuumus vastupidine geel. -faas komposiitgeel. Mehhaanilised uuringud on endiselt tühjas olekus.

1.4 Polümeerikomplekside reoloogia

Polümeermaterjalide töötlemise protsessis tekivad vältimatult voolamine ja deformatsioon ning reoloogia on teadus, mis uurib materjalide voolu- ja deformatsiooniseadusi [307]. Vooluvool on vedelate materjalide omadus, deformatsioon aga tahkete (kristalliliste) materjalide omadus. Vedeliku voolu ja tahke deformatsiooni üldine võrdlus on järgmine:

Polümeermaterjalide praktilistes tööstuslikes rakendustes määravad nende viskoossus ja viskoelastsus nende töötlemisvõime. Töötlemis- ja vormimisprotsessis võib nihkekiiruse muutumisega polümeermaterjalide viskoossus olla mitmes suurusjärgus suur. Muuda [308]. Reoloogilised omadused, nagu viskoossus ja nihkehõrenemine, mõjutavad otseselt pumpamise, perfusiooni, dispersiooni ja pihustamise juhtimist polümeermaterjalide töötlemise ajal ning on polümeermaterjalide kõige olulisemad omadused.

1.4.1 Polümeeride viskoelastsus

Välise jõu all ei saa polümeervedelik mitte ainult voolata, vaid näidata ka deformatsiooni, näidates omamoodi „viskoelastsuse” jõudlust ja selle olemus on “tahke-vedeliku kahefaasi” kooseksisteerimine [309]. Kuid see viskoelastsus ei ole väikeste deformatsioonide korral lineaarne viskoelastsus, vaid mittelineaarne viskoelastsus, kus materjal on suured deformatsioonid ja pikaajaline stress [310].

Naturaalset polüsahhariidi vesilahust nimetatakse ka hüdrosooliks. 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]. Alla kriitilise kontsentratsiooni on lahuse viskoossus suhteliselt madal ja seda ei mõjuta nihkekiirus, mis näitab Newtoni vedeliku käitumist; Kriitilise kontsentratsiooni saavutamisel hakkavad algselt isoleeritult liikuvad makromolekulid üksteisega kinni ja lahuse viskoossus suureneb märkimisväärselt. suurendada [312]; samas kui kontsentratsioon ületab kriitilist kontsentratsiooni, täheldatakse nihkega hõrenemist ja lahusel ilmneb mitte-Newtoni vedeliku käitumine [245].

Mõned hüdrosoolid võivad teatud tingimustel moodustada geele ja nende viskoelastseid omadusi iseloomustavad tavaliselt säilitusmoodul G', kadumoodul G" ja nende sagedussõltuvus. Salvestusmoodul vastab süsteemi elastsusele, kadumoodul aga süsteemi viskoossusele [311]. Lahjendatud lahustes pole molekulide vahel põimumist, nii et laias sagedusvahemikus on G' palju väiksem kui G' ja näitas tugevat sagedussõltuvust. Kuna G' ja G' on võrdelised sagedusega ω ja selle ruutväärtusega, kui sagedus on suurem, siis G' > G'. Kui kontsentratsioon on kriitilisest kontsentratsioonist kõrgem, on G' ja G' endiselt sagedussõltuvus. Kui sagedus on madalam, G′ < G″ ja sagedus järk-järgult suureneb, siis need kaks ristuvad ja pöörduvad G′ > kõrgsageduspiirkonnas G.

Kriitilist punkti, kus looduslik polüsahhariidi hüdrosool muutub geeliks, nimetatakse geelipunktiks. Geelipunkti määratlusi on palju ja kõige sagedamini kasutatakse reoloogias dünaamilise viskoelastsuse määratlust. Kui süsteemi salvestusmoodul G′ on võrdne kadumooduliga G″, on see geelipunkt ja G′ > G″ Geeli moodustumine [312, 313].

Mõned looduslikud polüsahhariidimolekulid moodustavad nõrku seoseid ja nende geelistruktuur hävib kergesti ning G' on veidi suurem kui G”, mis näitab madalamat sagedussõltuvust; Kuigi mõned looduslikud polüsahhariidimolekulid võivad moodustada stabiilseid ristsiduvaid piirkondi, mis Geeli struktuur on tugevam, G' on palju suurem kui G' ja sellel puudub sagedussõltuvus [311].

1.4.2 Polümeerikomplekside reoloogiline käitumine

Täielikult ühilduva polümeersete ühendite süsteemi puhul on ühend homogeenne süsteem ja selle viskoelastsus on üldiselt ühe polümeeri omaduste summa ning selle viskoelastsust saab kirjeldada lihtsate empiiriliste reeglitega [314]. Praktika on tõestanud, et homogeenne süsteem ei soodusta selle mehaaniliste omaduste parandamist. Vastupidi, mõnel keerukal süsteemil, millel on faasieraldatud struktuurid, on suurepärased jõudlused [315].

Osaliselt ühilduva ühendisüsteemi ühilduvust mõjutavad sellised tegurid nagu süsteemi ühendite suhe, nihkekiirus, temperatuur ja komponendi struktuur, mis näitavad ühilduvust või faaside eraldumist, ning üleminek ühilduvuselt faaside eraldamisele on vältimatu. mis põhjustab olulisi muutusi süsteemi viskoelastsuses [316, 317]. Viimastel aastatel on tehtud arvukalt uuringuid osaliselt ühilduvate polümeeride komplekssüsteemide viskoelastse käitumise kohta. Uuringud näitavad, et liitsüsteemi reoloogiline käitumine ühilduvustsoonis näitab homogeense süsteemi tunnuseid. Faasieraldustsoonis on reoloogiline käitumine täiesti erinev homogeensest tsoonist ja äärmiselt keeruline.

Ühendamissüsteemi reoloogiliste omaduste mõistmine erinevates kontsentratsioonides, liitmissuhted, nihkekiirused, temperatuurid jne on töötlemistehnoloogia õige valimise, valemite ratsionaalse kavandamise, toote kvaliteedi range kontrolli ja tootmise asjakohase vähendamise jaoks suure tähtsusega Energiatarbimine. [309]. Näiteks temperatuuritundlike materjalide korral saab temperatuuri reguleerimisega muuta materjali viskoossust. Ja parandada töötlemise jõudlust; Mõista materjali nihkevedeldamistsooni, valige materjali töötlemise kontrollimiseks sobiv nihkekiirus ja parandada tootmise tõhusust.

1.4.3 Ühendi reoloogilisi omadusi mõjutavad tegurid

1.4.3.1 Koosseis

Ühendite süsteemi füüsikalised ja keemilised omadused ning sisemine struktuur peegeldavad iga komponendi omaduste kombineeritud panust ja komponentide omavahelist vastasmõju. Seetõttu on ühendisüsteemis määrav roll iga komponendi enda füüsikalistel ja keemilistel omadustel. Erinevate polümeeride ühilduvusaste on väga erinev, mõned on väga ühilduvad ja mõned on peaaegu täielikult kokkusobimatud.

1.4.3.2 Liitsüsteemi suhe

Polümeeriühendi süsteemi viskoelastsus ja mehaanilised omadused muutuvad ühendi suhte muutumisega märkimisväärselt. Selle põhjuseks on asjaolu, et ühendisuhe määrab iga komponendi panuse liitsüsteemi ja mõjutab ka iga komponenti. Koostoime ja faasijaotus. Xie Yajie et al. uuris kitosaani/hüdroksüpropüültselluloosi ja leidis, et hüdroksüpropüültselluloosi sisalduse suurenemisega suurenes oluliselt ühendi viskoossus [318]. Zhang Yayuan et al. uuris ksantaankummi ja maisitärklise kompleksi ning leidis, et kui ksantaankummi suhe oli 10%, suurenesid oluliselt komplekssüsteemi konsistentsi koefitsient, voolavuspinge ja vedelikuindeks. Ilmselgelt [319].

1.4.3.3 Nihkekiirus

Enamik polümeerseid vedelikke on pseudoplastilised vedelikud, mis ei vasta Newtoni vooluseadusele. Peamine omadus on see, et viskoossus on põhimõtteliselt muutumatu madala nihke all ja viskoossus väheneb järsult nihkekiiruse suurenemisega [308, 320]. Polümeervedeliku voolukõvera võib laias laastus jagada kolmeks piirkonnaks: madala nihkejõuga Newtoni piirkond, nihke hõrenemise piirkond ja kõrge nihkestabiilsusega piirkond. Kui nihkekiirus kaldub nulli, muutuvad pinge ja deformatsioon lineaarseks ning vedeliku voolukäitumine on sarnane Newtoni vedeliku omaga. Sel ajal kipub viskoossus teatud väärtust, mida nimetatakse null nihkeviskoossuse η0. η0 peegeldab materjali maksimaalset relaksatsiooniaega ja on polümeermaterjalide oluline parameeter, mis on seotud polümeeri keskmise molekulmassi ja viskoosse voolu aktivatsioonienergiaga. Nihkehahutamise tsoonis väheneb viskoossus järk -järgult nihkekiiruse suurenemisega ja ilmneb nn nihkevedeldamise nähtus. See tsoon on tüüpiline voolutsoon polümeermaterjalide töötlemisel. Kõrge nihkestabiilsuse piirkonnas, kuna nihkekiirus kasvab jätkuvalt, kipub viskoossus veel ühe konstandi, lõpmatu nihkeviskoossuse η∞, kuid seda piirkonda on tavaliselt keeruline jõuda.

1.4.3.4 Temperatuur

Temperatuur mõjutab otseselt molekulide juhusliku soojusliikumise intensiivsust, mis võib oluliselt mõjutada molekulidevahelisi interaktsioone, nagu difusioon, molekulaarse ahela orientatsioon ja takerdumine. Üldiselt toimub polümeermaterjalide voolu ajal molekulaarsete ahelate liikumine segmentides; Temperatuuri tõustes suureneb vaba maht ja segmentide voolutakistus väheneb, nii et viskoossus väheneb. Mõne polümeeri puhul tekib aga temperatuuri tõustes ahelate vahel hüdrofoobne seos, mistõttu viskoossus hoopis suureneb.

Erinevatel polümeeridel on erinev tundlikkus temperatuuri suhtes ja sama kõrge polümeeril on erinev mõju selle mehhanismi toimimisele erineva temperatuurivahemiku korral.

1.5 Selle teema uurimise tähtsus, uurimiseesmärk ja uurimissisu

1.5.1 Teaduslik tähtsus

Kuigi HPMC on ohutu ja söödav materjal, mida kasutatakse laialdaselt toidu- ja meditsiinivaldkonnas, on sellel head kilet moodustavad, hajutavad, paksendavad ja stabiliseerivad omadused. HPMC-kilel on ka hea läbipaistvus, õlitõkke omadused ja mehaanilised omadused. Kuid selle kõrge hind (umbes 100 000 tonni kohta) piirab selle laialdast kasutamist isegi suurema väärtusega farmaatsiarakendustes, näiteks kapslites. Lisaks on HPMC termiliselt indutseeritud geel, mis eksisteerib madala temperatuuriga madala viskoossusega lahuse olekus ja võib moodustada kõrgel temperatuuril viskoosse tahke geeli, nii et töötlemisprotsessid nagu katted, pihustamine ja kastmine tuleb kanda kõrgel temperatuuril, mille tulemuseks on suur tootmise energiatarve ja kõrged tootmiskulud. Sellised omadused nagu HPMC madalam viskoossus ja geelitugevus madalatel temperatuuridel vähendavad HPMC töödeldavust paljudes rakendustes.

Seevastu HPS on odav (umbes 20 000 tonni) söödav materjal, mida kasutatakse laialdaselt ka toidu ja ravimite valdkonnas. Põhjus, miks HPMC on nii kallis, on see, et HPMC valmistamiseks kasutatav tooraine tselluloos on kallim kui HPS -i valmistamiseks kasutatav tooraine tärklis. Lisaks poogitakse HPMC kahe asendajaga, hüdroksüpropüül ja metoksü. As a result, the preparation process is very complicated, so the price of HPMC is much higher than that of HPS. See projekt loodab asendada mõned kallid HPMC-d madala hinnaga HP-dega ja vähendada toote hinda sarnaste funktsioonide säilitamise alusel.

Lisaks on HPS külmgeel, mis eksisteerib madalal temperatuuril viskoelastses geelis ja moodustab kõrgel temperatuuril voolava lahuse. Seetõttu võib HPS-i lisamine HPMC-le vähendada HPMC geeli temperatuuri ja suurendada selle viskoossust madalal temperatuuril. ja geeli tugevus, parandades selle töödeldavust madalatel temperatuuridel. Lisaks on HPS-i söödaval kilel head hapnikubarjääri omadused, nii et HPS-i lisamine HPMC-sse võib parandada söödava kile hapnikubarjääri omadusi.

In summary, the combination of HPMC and HPS: First, it has important theoretical significance. HPMC on kuum geel ja HPS on külm geel. Nende kahe ühendamisel tekib teoreetiliselt üleminekupunkt kuumade ja külmade geelide vahel. HPMC/HPS külma ja kuuma geeliühendisüsteemi loomine ja selle mehhanismide uurimine võib pakkuda uut võimalust seda tüüpi külma ja kuuma pöördfaasilise geeliühendisüsteemi uurimiseks, kehtestatud teoreetilised juhised. Teiseks võib see vähendada tootmiskulusid ja parandada toote kasumit. HPS ja HPMC kombineerimise kaudu saab tootmiskulusid vähendada tooraine ja tootmise energiatarbimise osas ning toote kasumit oluliselt parandada. Kolmandaks saab see parandada töötlemise jõudlust ja laiendada rakendust. HPS-i lisamine võib suurendada HPMC kontsentratsiooni ja geelitugevust madalal temperatuuril ning parandada selle töötlemisvõimet madalal temperatuuril. Lisaks saab toote jõudlust parandada. HPS-i lisamisega HPMC/HPS-i söödava komposiitkile valmistamiseks saab parandada söödava kile hapnikubarjääri omadusi.

Polümeerühendite süsteemi ühilduvus võib otseselt määrata ühendi mikroskoopilise morfoloogia ja kõikehõlmavad omadused, eriti mehaanilised omadused. Seetõttu on väga oluline uurida HPMC/HPS liitsüsteemi ühilduvust. Nii HPMC kui ka HPS on hüdrofiilsed polüsahhariidid, millel on sama struktuuriüksus – glükoos ja mida on modifitseeritud sama funktsionaalrühmaga hüdroksüpropüül, mis parandab oluliselt HPMC/HPS ühendisüsteemi ühilduvust. Kuid HPMC on külmgeel ja HPS on kuum geel ning nende kahe vastupidine geelikäitumine põhjustab HPMC / HPS ühendite süsteemi faaside eraldumise nähtust. Kokkuvõttes on HPMC/HPS külma-kuuma geeli komposiitsüsteemi faasimorfoloogia ja faasiüleminek üsna keerukas, nii et selle süsteemi ühilduvus ja faaside eraldamine on väga huvitav.

Polümeerkompleksisüsteemide morfoloogiline struktuur ja reoloogiline käitumine on omavahel seotud. Ühelt poolt mõjutab reoloogiline käitumine töötlemise ajal süsteemi morfoloogilisele struktuurile; Teisest küljest võib süsteemi reoloogiline käitumine täpselt kajastada süsteemi morfoloogilise struktuuri muutusi. Seetõttu on HPMC/HPS -i ühendisüsteemi reoloogiliste omaduste uurimine tootmise, töötlemise ja kvaliteedikontrolli juhtimiseks suures olukorras.

The macroscopic properties such as morphological structure, compatibility and rheology of the HPMC/HPS cold and hot gel compound system are dynamic, and are affected by a series of factors such as solution concentration, compounding ratio, shear rate and temperature. Komposiitsüsteemi mikroskoopilise morfoloogilise struktuuri ja makroskoopiliste omaduste vahelist seost saab reguleerida komposiitsüsteemi morfoloogilise struktuuri ja ühilduvuse kontrollimisega.

1.5.2 Uurimise eesmärk

Konstrueeriti HPMC/HPS külma ja kuuma tagurpidi faasi geeliühendi süsteem, selle reoloogilisi omadusi uuriti ning uuriti komponentide füüsikalise ja keemilise struktuuri, liitvasu ja töötlemistingimuste mõju süsteemi reoloogilistele omadustele. Valmistati HPMC/HP -de söödav komposiitkile ja uuriti kile makroskoopilisi omadusi nagu mehaanilised omadused, õhu läbilaskvus ja optilised omadused ning uuriti mõjutavaid tegureid ja seadusi. Uurige süstemaatiliselt HPMC/HP-de külma ja kuuma tagurpidi faasi geeli kompleksisüsteemi faasisiirde üleminekut, ühilduvust ja faasi eraldamist, uurige selle mõjutavaid tegureid ja mehhanisme ning looge seos mikroskoopiliste morfoloogiliste struktuuride ja makroskoopiliste omaduste vahel. Komposiitmaterjalide omaduste juhtimiseks kasutatakse komposiitsüsteemi morfoloogilist struktuuri ja ühilduvust.

1.5.3 Uurimistöö sisu

Oodatud uurimiseesmärgi saavutamiseks tehakse käesolevas artiklis järgmised uuringud:

(1) Koostage HPMC/HPS külma ja kuuma pöördfaasilise geelühendi süsteem ning kasutage reomeetrit, et uurida ühendi lahuse reoloogilisi omadusi, eriti kontsentratsiooni, segamissuhte ja nihkekiiruse mõju viskoossusele ja vooluindeksile. liitsüsteem. Uuriti reoloogiliste omaduste, nagu tiksotroopia ja tiksotroopia, mõju ja seaduspärasust ning eelnevalt uuriti külma ja kuuma komposiitgeeli moodustumise mehhanismi.

(2) HPMC/HPS söödav komposiitkile valmistati ja skaneerivat elektronmikroskoopi kasutati iga komponendi loomulike omaduste ja kompositsiooni suhte mõju komposiitkile mikroskoopilisele morfoloogiale; Mehaanilise omaduse testijat kasutati iga komponendi loomupäraste omaduste uurimiseks, komposiitkile koostises suhte ja keskkonna suhtelise õhuniiskuse mõju komposiitkile mehaanilistele omadustele; Hapnikuülekande kiiruse testija ja UV-Vis spektrofotomeetri kasutamine komponentide loomulike omaduste mõju uurimiseks ning liitkihi hapniku ja valguse ülekandeomadustele HPMC/HPS-i ühilduvus ja faasi eraldamine Kuuma pöörd geeli komposiitsüsteemi uuriti skaneeriva elektronmikroskoopia, termogravimeetrilise analüüsi ja dünaamilise termomehaanilise analüüsi abil.

(3) HPMC/HPS külma kuuma geeli komposiitsüsteemi mikroskoopilise morfoloogia ja mehaaniliste omaduste vaheline seos. Valmistati HPMC/HP -de söödavat komposiitkilet ning ühendi kontsentratsiooni ja ühendi suhte mõju proovi faasijaotusele ja faasi üleminekule uuriti optilise mikroskoobi ja joodi värvimismeetodi abil; Piiristati ühendi kontsentratsiooni ja ühendi suhte mõju reegel proovide mehaanilistele ja valguse ülekandeomadustele. Uuriti seost HPMC/HPS-i külma kuuma geeli komposiitsüsteemi mikrostruktuuri ja mehaaniliste omaduste vahel.

(5) HPS keemilise struktuuri muutmise mõju HPMC/HPS külm-kuuma pöördfaasilise geelkomposiitsüsteemi makroskoopilistele omadustele ja ühilduvusele. Valmistati HPMC/HP-de söödavat komposiitkilet ja HPS-hüdroksüpropüülaasenduse astme mõju komposiitkile kristallstruktuurile ja mikro-domeeni struktuurile uuriti sünkrotroni kiirguse väikese nurga röntgenikiirguse tehnoloogia abil. HP -hüdroksüpropüülsendumise kraadi mõjuseadust komposiitmembraani mehaanilistele omadustele uuris mehaanilise omaduse testija; the influence law of HPS substitution degree on the oxygen permeability of composite membrane was studied by oxygen permeability tester; HPS hüdroksüpropüül Rühma asendusastme mõju HPMC/HPS komposiitkilede termilisele stabiilsusele.

2. peatükk HPMC/HPS ühendisüsteemi reoloogiline uuring

Naturaalse polümeeril põhinevaid söödavaid kileid saab valmistada suhteliselt lihtsa märja meetodi abil [321]. Esiteks lahustatakse polümeer või hajutatud vedelas faasis, et valmistada söödavat kile moodustavat vedelat või kile moodustavat vedrustust ja koondutakse seejärel lahusti eemaldamisega. Siin tehakse operatsioon tavaliselt kuivamise teel pisut kõrgemal temperatuuril. Seda protsessi kasutatakse tavaliselt valmistatud söödavate kilede tootmiseks või toote katmiseks otse kile moodustava lahendusega kastmise, pintseldamise või pihustamise teel. Söödava kiletöötluse kujundamine nõuab kile moodustava vedeliku täpseid reoloogilisi andmeid, millel on suur tähtsus söödavate pakendifilmide ja kattete toodete kvaliteedikontrolli jaoks [322].

HPMC on termiline liim, mis moodustab kõrgel temperatuuril geeli ja on lahuse olekus madalal temperatuuril. See soojusgeeli omadus muudab selle viskoossuse väga madalal temperatuuril, mis ei soodusta konkreetseid tootmisprotsesse nagu kastmine, harjamine ja kastmine. töö, mille tulemuseks on halb töötletavus madalatel temperatuuridel. Seevastu HPS on külm geel, viskoosne geeli olek madalal temperatuuril ja kõrge temperatuur. Madal viskoossuse lahenduse olek. Seetõttu saab nende kahe kombinatsiooni kaudu HPMC reoloogilisi omadusi, näiteks viskoossust madalal temperatuuril, teatud määral tasakaalus.

See peatükk keskendub lahuse kontsentratsiooni, liitva suhte ja temperatuuri mõjule reoloogilistele omadustele nagu null nihkeviskoossus, HPMC/HPS külma-kuuma geeliühendi süsteem. Liitmisreeglit kasutatakse liitsüsteemi ühilduvuse esialgseks arutamiseks.

2.2 Eksperimentaalne meetod

2.2.1 HPMC/HPS ühendi lahuse valmistamine

Kõigepealt kaaluge HPMC ja HPS kuiv pulber ning segage vastavalt 15% (mass/w) kontsentratsioonile ja erinevatele suhetele 10: 0, 7: 3, 5: 5, 3: 7, 0:10; Seejärel lisage C -vette 70 ° C, segage kiiresti 30 minutit kiirusel 120 p/min/min, et täielikult hajutada HPMC; then heat the solution to above 95 °C, stir rapidly for 1 h at the same speed to completely gelatinize HPS; Gelatiniseerimine on lõpule viidud, pärast seda vähendati lahuse temperatuuri kiiresti 70 ° C -ni ja HPMC lahustati täielikult, segades aeglasel kiirusel 80 p/min/min 40 minutit. (Kõik selle artikli w/w on järgmised: proovi kuiv alus/kogulahuse mass).

2.2.2 HPMC/HPS ühendisüsteemi reoloogilised omadused

2.2.2.1 Reoloogilise analüüsi põhimõte

Pöörlemisreomeeter on varustatud paari üles-alla paralleelse klambriga ning lihtsat nihkevoolu saab realiseerida klambrite vahelise suhtelise liikumise kaudu. Reomeetrit saab testida astmerežiimis, voolurežiimis ja võnkerežiimis: astmerežiimis saab reomeeter rakendada proovile siirdepinget, mida kasutatakse peamiselt proovi mööduva iseloomuliku reaktsiooni ja püsiseisundi aja testimiseks. Hindamine ja viskoelastne reaktsioon, nagu stressi leevendamine, hiilimine ja taastumine; voolurežiimis saab reomeeter rakendada proovile lineaarset pinget, mida kasutatakse peamiselt proovi viskoossuse sõltuvuse nihkekiirusest ja viskoossuse sõltuvuse temperatuurist ja tiksotroopsusest testimiseks; võnkerežiimis võib reomeeter tekitada sinusoidaalset vahelduvat võnkepinget, mida kasutatakse peamiselt lineaarse viskoelastse piirkonna, termilise stabiilsuse hindamise ja proovi geelistumistemperatuuri määramiseks.

2.2.2.2 Voolurežiimi katsemeetod

Kasutati paralleelset plaadi kinnitust 40 mm läbimõõduga ja plaadi vahekaugus seati 0,5 mm.

1. Viskoossus muutub ajas. Katse temperatuur oli 25 °C, nihkekiirus oli 800 s-1 ja katseaeg 2500 s.

2. viskoossus varieerub nihkekiirusega. Testi temperatuur 25 ° C, nihkekiirus 800 s-1, nihkeaeg 1000 s; nihkekiirus 10²-10³s.

Nihkepinge (τ) ja nihkekiirus (γ) järgib Ostwald-de Waele võimsusseadust:

kus τ on nihkepinge Pa;

γ on nihkekiirus, s-1;

n on likviidsusindeks;

K on viskoossuse koefitsient Pa·sn.

Seos viskoossuse vahel (ŋ) polümeerilahuse ja nihkekiiruse (γ) saab sobitada Carreni mooduliga:

Nende hulgasŋ0nihkeviskoossus, Pa s;

ŋ∞on lõpmatu nihkeviskoossus, Pa s;

λ on lõõgastusaeg, s;

n on nihkevedeldamisindeks ；

3. Kolmeastmeline tiksotroopia katsemeetod. Katse temperatuur on 25 °C, a. Statsionaarne etapp, nihkekiirus on 1 s-1 ja katseaeg on 50 s; b. Nihkeastme, nihkekiirus on 1000 s-1 ja katseaeg on 20 s; c. Struktuuri taastamise protsess, nihkekiirus on 1 s-1 ja katseaeg on 250 s.

Struktuuri taastamise protsessis väljendatakse konstruktsiooni taastumisastet pärast erinevat taastumisaega viskoossuse taastumiskiirusega:

DSR=ŋt ⁄ ŋ╳100%

Nende hulgasŋt on viskoossus struktuuri taastumisajal ts, Pa s;

hŋon viskoossus esimese etapi lõpus, Pa s.

2.3 Tulemused ja arutelu

2.3.1 Nihkeaja mõju ühendisüsteemi reoloogilistele omadustele

Pideva nihkekiiruse korral võib näiline viskoossus näidata erinevaid suundumusi suureneva nihkeajaga. Figure 2-1 shows a typical curve of viscosity versus time in an HPMC/HPS compound system. It can be seen from the figure that with the extension of the shearing time, the apparent viscosity decreases continuously. Kui nihkeaeg ulatub umbes 500 sekundini, jõuab viskoossus stabiilsesse olekusse, mis näitab, et ühendisüsteemi viskoossus kiirel nihkel on teatav väärtus. Aja sõltuvus, see tähendab, et tiksotroopia on teatud ajavahemikus.

Seetõttu, kui uurida ühendussüsteemi viskoossuse variatsiooniseadust nihkekiirusega, enne tegelikku püsiseisundi nihkekatset on vaja teatud perioodi kiiret eelkoormust, et kõrvaldada tiksotroopia mõju liitsüsteemile . Seega saadakse viskoossuse erinevuste seadus kui nihkekiirus kui ühe tegur. Selles katses jõudis kõigi proovide viskoossus püsiseisundisse enne 1000 sekundit kõrge nihkekiirusega 800 1/s ajaga, mida siin ei joonistata. Seetõttu võeti tulevases eksperimentaalses kujunduses kasutusele 1000 sekundi jooksul kõrge nihkekiirusega 800 1/s, et kõrvaldada kõigi proovide tiksotroopia mõju.

2.3.2 Kontsentratsiooni mõju ühendisüsteemi reoloogilistele omadustele

Üldiselt suureneb polümeerlahuste viskoossus lahuse kontsentratsiooni suurenemisega. Joonis 2-2 näitab kontsentratsiooni mõju HPMC/HPS-i preparaatide viskoossuse nihkekiiruse sõltuvusele. Jooniselt näeme, et sama nihkekiiruse korral suureneb ühendussüsteemi viskoossus lahuse kontsentratsiooni suurenemisega järk -järgult. Erinevate kontsentratsioonidega HPMC/HPS -i ühendlahuste viskoossus vähenes järk -järgult nihkekiiruse suurenemisega, näidates ilmset nihkevedeliku nähtust, mis näitas, et erinevate kontsentratsioonidega ühendlahused kuulusid pseudoplastilistele vedelikele. Kuid viskoossuse nihkekiiruse sõltuvus näitas lahuse kontsentratsiooni muutumisega erinevat suundumust. Kui lahuse kontsentratsioon on madal, on komposiitlahuse nihkevedeliku nähtus väike; Lahuse kontsentratsiooni suurenemisega on komposiitlahuse nihkevedeliku nähtus ilmsem.

2.3.2.1 Kontsentratsiooni mõju ühendisüsteemi nullnihkeviskoossusele

Erinevates kontsentratsioonides sisalduvate ühendussüsteemi viskoossuse nihke kiiruse kõverad paigaldati Carreni mudeli abil ja ühendilahuse null-nihke viskoossus ekstrapoleeriti (0,9960 <r₂ <0,9997). Kontsentratsiooni mõju liitlahuse viskoossusele saab täiendavalt uurida, uurides seost null nihkeviskoossuse ja kontsentratsiooni vahel. Jooniselt 2-3 on näha, et seos null-nihke viskoossuse ja ühendilahuse kontsentratsiooni vahel järgib võimuseadust:

kus k ja m on konstandid.

Topeltlogaritmilises koordinaadis on sõltuvalt kalde m suurusest näha, et sõltuvus kontsentratsioonist näitab kahte erinevat trendi. Dio-Edwardsi teooria kohaselt on madala kontsentratsiooni korral kalle kõrgem (M = 11,9, R2 = 0,9942), mis kuulub lahjendatud lahusele; Kui kõrge kontsentratsiooni korral on kalle suhteliselt madal (M = 2,8, R2 = 0,9822), mis kuulub alamkontsentreeritud lahusesse. Seetõttu saab ühendisüsteemi kriitilise kontsentratsiooni C* nende kahe piirkonna ristmiku kaudu 8%. Erinevate olekute ja polümeeride kontsentratsioonide ühise seose järgi lahuses pakutakse madala temperatuuriga lahuses HPMC/HPS-i ühendisüsteemi molekulaarse oleku mudelit, nagu on näidatud joonisel 2-3.

HPS on külm geel, see on madalal temperatuuril geeli olek ja see on lahuse olek kõrgel temperatuuril. Katsetemperatuuril (25 °C) on HPS geeli olek, nagu on näidatud joonisel sinisel võrgualal; vastupidi, HPMC on kuum geel, katsetemperatuuril on see lahuse olekus, nagu on näidatud punase joonega molekulil.

Lahjendatud C < C* lahuses eksisteerivad HPMC molekulaarsed ahelad peamiselt iseseisvate ahelstruktuuridena ja välistatud maht muudab ahelad üksteisest eraldatuks; pealegi interakteerub HPS-i geelifaas mõne HPMC molekuliga, moodustades terviku. Vormist ja HPMC-st sõltumatud molekulaarahelad eksisteerivad üksteisest eraldi, nagu on näidatud joonisel 2-2a.

Suureneva kontsentratsiooniga vähenes järk-järgult sõltumatute molekulaarsete ahelate ja faasipiirkondade vaheline kaugus. Kui saavutatakse kriitiline kontsentratsioon C*, suurenevad HPS geelifaasiga interakteeruvad HPMC molekulid järk-järgult ning sõltumatud HPMC molekulaarsed ahelad hakkavad omavahel ühenduma, moodustades geelikeskuseks HPS faasi ning HPMC molekulaarahelad põimuvad. ja omavahel ühendatud. Mikrogeeli olek on näidatud joonisel 2-2b.

Kontsentratsiooni edasise suurenemisega, C > C*, väheneb HPS-i geelifaaside vaheline kaugus veelgi ning põimunud HPMC polümeeri ahelad ja HPS-i faasipiirkond muutuvad keerukamaks ja interaktsioon on intensiivsem, nii et lahus käitub. sarnane polümeeri sulamitele, nagu on näidatud joonisel 2-2c.

2.3.2.2 Kontsentratsiooni mõju liitsüsteemi vedeliku käitumisele

Erinevate kontsentratsioonidega liitsüsteemi nihkepinge ja nihkekiiruse kõverate (pole näidatud tekstis) ning vooluindeksi n ja viskoossusteguri sobitamiseks kasutatakse Ostwald-de Waele võimsusseadust (vt valemit (2-1)). K on võimalik saada. , on sobitamise tulemus selline, nagu on näidatud tabelis 2-1.

Tabel 2-1 Erineva kontsentratsiooniga HPS/HPMC lahuse voolukäitumise indeks (n) ja vedeliku konsistentsi indeks (K) temperatuuril 25 °C

Newtoni vedeliku voolueksponent on n = 1, pseudoplastilise vedeliku voolueksponent on n < 1 ja mida kaugemale n hälbib 1-st, seda tugevam on vedeliku pseudoplastilisus ja laieneva vedeliku voolueksponent on n > 1. Tabelist 2-1 on näha, et erineva kontsentratsiooniga ühendilahuste n väärtused on kõik väiksemad kui 1, mis näitab, et ühendi lahused on kõik pseudoplastilised vedelikud. Madalatel kontsentratsioonidel on taastatud lahuse n väärtus nullilähedane, mis näitab, et madala kontsentratsiooniga ühendi lahus on Newtoni vedeliku lähedane, sest madala kontsentratsiooniga ühendi lahuses eksisteerivad polümeeri ahelad üksteisest sõltumatult. Lahuse kontsentratsiooni suurenemisega ühendisüsteemi n väärtus järk-järgult vähenes, mis näitas, et kontsentratsiooni suurenemine suurendas ühendi lahuse pseudoplastilist käitumist. HPS-faasi vahel ja sellega tekkisid vastasmõjud, nagu takerdumine, ning selle voolukäitumine oli polümeerisulamite omale lähemal.

At low concentration, the viscosity coefficient K of the compound system is small (C < 8%, K < 1 Pa·sn), and with the increase of concentration, the K value of the compound system gradually increases, indicating that the viscosity of Liitsüsteem vähenes, mis on kooskõlas null nihkeviskoossuse kontsentratsioonisõltuvusega.

2.3.3 Segamissuhte mõju segamissüsteemi reoloogilistele omadustele

Joonis 2-4 Erineva segamissuhtega HPMC/HPS lahuse viskoossus vs nihkekiirus temperatuuril 25 °C

Tabel 2-2 erineva segamissuhtega HPS/HPMC lahuse voolukäitumise indeks (n) ja vedeliku konsistentsi indeks (K) temperatuuril 25 °

Joonistel fig 2-4 on näidatud segamissuhte mõju HPMC/HPS segamislahuse viskoossuse nihkekiiruse sõltuvusele. Jooniselt on näha, et madala HPS -sisaldusega liitsüsteemi viskoossus (HPS <20%) ei muutu oluliselt nihkekiiruse suurenemisega, peamiselt seetõttu, et madala HPS -i sisaldusega liitsüsteemis HPMC lahuse olekus HPMC madalal temperatuuril on pidev faas; kõrge HPS-sisaldusega liitsüsteemi viskoossus väheneb järk-järgult koos nihkekiiruse suurenemisega, mis näitab ilmset nihke hõrenemist, mis näitab, et ühendi lahus on pseudoplastiline vedelik. At the same shear rate, the viscosity of the compound solution increases with the increase of HPS content, which is mainly because HPS is in a more viscous gel state at low temperature.

Kasutades Ostwald-de waele jõuseadust (vt valem (2-1)), et see sobiks erinevate ühendsuhetega ühendisüsteemide nihkepinge nihkekõverate (tekstis), voolu eksponent N ja viskoossuse koefitsient K, sobiva tulemused on toodud tabelis 2-2. Tabelist on näha, et 0,9869 <r2 <0,9999, sobiv tulemus on parem. Ühendisüsteemi vooluindeks N väheneb järk -järgult HPS -i sisalduse suurenemisega, samas kui viskoossuse koefitsient K näitab järk -järgult suurenevat suundumust HPS -i suurenemisega, mis näitab, et HPS lisamine muudab ühendilahenduse viskoossemaks ja raskesti voolavaks voolavaks . See suundumus on kooskõlas Zhangi uurimistulemustega, kuid sama liitmissuhte korral on ühendatud lahuse N väärtus suurem kui Zhangi tulemus [305], mis on peamiselt seetõttu, et selles katses viidi läbi eelnemist, et kõrvaldada tiksotroopia mõju on kõrvaldatud; Zhangi tulemus on tiksotroopia ja nihkekiiruse kombineeritud toime tulemus; Nende kahe meetodi eraldamist käsitletakse üksikasjalikult 5. peatükis.

2.3.3.1 Segamissuhte mõju segamissüsteemi nullnihkeviskoossusele

Homogeense polümeerimissüsteemi reoloogiliste omaduste ja süsteemis sisalduvate komponentide reoloogiliste omaduste seos vastab logaritmilise summeerimisreeglile. Kahekomponendilise liitsüsteemi puhul saab ühendussüsteemi ja iga komponendi vahelist suhet väljendada järgmise võrrandiga:

Nende hulgas on F komplekssüsteemi reoloogilise omaduse parameeter;

F1, F2 on vastavalt komponendi 1 ja komponendi 2 reoloogilised parameetrid;

∅1 ja ∅2 on vastavalt komponendi 1 ja komponendi 2 massiosad ning ∅1 ∅2.

Seetõttu saab liitsüsteemi null-nihkeviskoossust pärast erinevate segamissuhetega segamist arvutada vastavalt logaritmilise liitmise põhimõttele, et arvutada vastav prognoositav väärtus. Erinevate ühendite suhetega ühendi lahuste eksperimentaalsed väärtused ekstrapoleeriti ikkagi viskoossuse-nihkekiiruse kõvera sobitamise teel. HPMC/HPS ühendisüsteemi nullnihkeviskoossuse prognoositud väärtust erinevate ühendite vahekordadega võrreldakse eksperimentaalse väärtusega, nagu on näidatud joonisel 2-5.

Punktiirjoone osa joonisel on logaritmilise summa reegli abil saadud ühendlahuse null nihkeviskoossuse prognoositav väärtus ja punktiirjoone graafik on erinevate ühendussuhetega liitsüsteemi eksperimentaalne väärtus. Jooniselt on näha, et ühendilahuse eksperimentaalsel väärtusel on ühendusreegli suhtes teatav positiivne-negatiivne dison. madal temperatuur kahefaasilise süsteemi „meresaare” struktuur; ja HPMC/HPS -i komponeerimise suhte pideva vähenemisega muutus liitsüsteemi pidev faas pärast liitmissuhet 4: 6. Peatükis käsitletakse uurimistööd üksikasjalikult.

Jooniselt on selgelt näha, et kui HPMC/HPS ühendite suhe on suur, on ühendisüsteemil negatiivne kõrvalekalle, mis võib tuleneda sellest, et kõrge viskoossusega HPS jaotub dispergeeritud faasi olekus madalama viskoossusega HPMC pideva faasi keskpaigas. . HPS sisalduse suurenemisega tekib liitsüsteemis positiivne hälve, mis näitab, et sel ajal toimub liitsüsteemis pidev faasisiire. Kõrge viskoossusega HPS muutub ühendisüsteemi pidevaks faasiks, samal ajal kui HPMC dispergeeritakse HPS pidevas faasis ühtlasemas olekus.

2.3.3.2 Liikumissuhte mõju liitmissüsteemi vedeliku käitumisele

Joonised 2-6 on näidatud ühendatud süsteemi vooluindeks N HPS-i sisalduse funktsioonina. Kuna vooluindeks N on paigaldatud log-logaritmilisest koordinaadist, n on siin lineaarne summa. Jooniselt võib näha, et HPS -i sisalduse suurenemisega väheneb ühendussüsteemi vooluindeks N järk -järgult, mis näitab, et HPS vähendab ühendilahuse Newtoni vedeliku omadusi ja parandab selle pseudoplastilist vedeliku käitumist. Alumine osa on kõrgema viskoossusega geeli olek. Jooniselt võib näha ka seda, et seos liitsüsteemi vooluindeksi ja HP ​​-de sisalduse vahel vastab lineaarsele seosele (R2 on 0,98062), see näitab, et ühendisüsteemil on hea ühilduvus.

2.3.3.3 Liikumissuhte mõju sidussüsteemi viskoossuse koefitsiendile

Joonis 2-7 näitab ühendatud lahuse viskoossuse koefitsienti K HPS-i sisalduse funktsioonina. Jooniselt on näha, et puhta HPMC K väärtus on väga väike, samas Madal temperatuur. Kui madala viskoossusega komponendi sisaldus on kõrge, st kui HP-de sisaldus on madal, on ühendlahuse viskoossuse koefitsient lähedal madala viskoossusega komponendi HPMC omale; Kui kõrge viskoossusega komponendi sisaldus on kõrge, suureneb ühendlahuse K-väärtus HPS-i sisalduse suurenemisega märkimisväärselt, mis näitas, et HP-d suurendas HPMC viskoossust madalal temperatuuril. See kajastab peamiselt pideva faasi viskoossuse panust liitsüsteemi viskoossusesse. Erinevatel juhtudel, kus madala viskoossusega komponent on pidev faas ja kõrge viskoossusega komponent on pidev faas, on pideva faasi viskoossuse panus liitsüsteemi viskoossusesse ilmselgelt erinev. Kui madala viskoossusega HPMC on pidev faas, peegeldab ühendussüsteemi viskoossus peamiselt pideva faasi viskoossuse panust; ja kui kõrge viskoossusega HPS on pidev faas, vähendab HPMC kui dispergeeritud faas suure viskoossusega HP-de viskoossust. mõju.

2.3.4 Tiksotroopia

Tixotroopiat saab kasutada ainete või mitme süsteemi stabiilsuse hindamiseks, kuna tiksotroopia võib saada teavet sisemise struktuuri ja kahjustuste astme kohta nihkejõu ajal [323-325]. Tiksotroopiat saab korreleerida ajaliste mõjude ja nihkeajalooga, mis viib mikrostruktuuriliste muutusteni [324, 326]. Kolmeastmelist tiksotroopset meetodit kasutati erinevate liitmissuhete mõju uurimiseks liitmissüsteemi tiksotroopsetele omadustele. Nagu on näha joonistelt 2-5, oli kõigil proovidel erinev tiksotroopia aste. Madalatel nihkekiirustel suurenes ühendi lahuse viskoossus märkimisväärselt HPS-i sisalduse suurenemisega, mis oli kooskõlas null-nihke viskoossuse muutusega HPS-i sisaldusega.

Liitproovide struktuurne taastumisaste DSR erinevatel taastumisaegadel arvutatakse valemiga (2-3), nagu on näidatud tabelis 2-1. Kui DSR < 1, on proovil madal nihkekindlus ja proov on tiksotroopne; vastupidi, kui DSR > 1, on proovil anti-tiksotroopia. From the table, we can see that the DSR value of pure HPMC is very high, almost 1, this is because the HPMC molecule is a rigid chain, and its relaxation time is short, and the structure is recovered quickly under high shear force. HP -de DSR -väärtus on suhteliselt madal, mis kinnitab selle tugevaid tiksotroopseid omadusi, peamiselt seetõttu, et HPS on paindlik ahel ja selle lõõgastumisaeg on pikk. Struktuur ei taastunud täielikult testimise aja jooksul.

Ühendlahuse puhul väheneb DSR sama taastumisaja jooksul, kui HPMC sisaldus on suurem kui 70%, HPS-i sisalduse suurenemisega kiiresti, kuna HPS-i molekulaarahel on painduv ahel ja jäikade molekulaarsete ahelate arv. liitsüsteemis suureneb HPS lisamisega. Kui seda vähendada, pikeneb ühendisüsteemi üldise molekulaarse segmendi relaksatsiooniaeg ja ühendisüsteemi tiksotroopiat ei saa suure nihkejõu toimel kiiresti taastada. Kui HPMC sisaldus on alla 70%, DSR suureneb koos HPS sisalduse suurenemisega, mis näitab, et HPS ja HPMC molekulaarsete ahelate vahel on ühendisüsteemis interaktsioon, mis parandab molekulide üldist jäikust. Segmendid liitsüsteemis ja lühendab ühendisüsteemi relaksatsiooniaeg väheneb ja tiksotroopia väheneb.

Lisaks oli kombineeritud süsteemi DSR väärtus oluliselt madalam kui puhta HPMC oma, mis näitas, et HPMC tiksotroopsus paranes oluliselt. Enamiku proovide DSR väärtused ühendisüsteemis olid suuremad kui puhta HPS omad, mis näitab, et HPS stabiilsus oli teatud määral paranenud.

Tabelist võib näha ka, et erinevatel taastumisaegadel on DSR väärtused kõik madalaimad, kui HPMC sisaldus on 70%ja kui tärklise sisaldus on suurem kui 60%, on kompleksi DSR väärtus suurem kui suurem kui Puhta HP -de oma. DSR väärtused 10 sekundi jooksul kõigist proovidest on väga lähedal DSR lõplikele väärtustele, mis näitab, et komposiitsüsteemi struktuur täitis põhimõtteliselt suurema osa struktuuri taastamise ülesannetest 10 sekundi jooksul. Väärib märkimist, et kõrge HPS -sisaldusega komposiitproovid näitasid alguses suurenemist ja seejärel taastumisaja pikenemisega vähenemist, mis näitas, et komposiitproovid näitasid ka teatavat tiksotroopia astet madala nihke ja madala nihkega toimel ja nende struktuur ebastabiilsem.

Kolmeastmelise tiksotroopia kvalitatiivne analüüs on kooskõlas teatatud tiksotroopsete tsükli testi tulemustega, kuid kvantitatiivsete analüüsi tulemused on vastuolus tiksotroopsete tsükli testi tulemustega. HPMC/HPS ühendisüsteemi tiksotroopiat mõõdeti tiksotroopse tsükli meetodil HPS -i sisalduse suurenemisega [305]. Kõigepealt vähenes degeneratsioon ja seejärel suurenes. The thixotropic ring test can only speculate the existence of thixotropic phenomenon, but cannot confirm it, because the thixotropic ring is the result of the simultaneous action of shear time and shear rate [325-327].

2.4 Selle peatüki kokkuvõte

Selles peatükis kasutati peamiste toorainetena külma ja kuuma geeli kahefaasilise komposiitsüsteemi ehitamiseks termilist geeli HPMC-d ja külma geeli HP-d. Reoloogiliste omaduste, nagu viskoossus, voolumuster ja tiksotroopia mõju. Erinevate olekute ja polümeeride kontsentratsioonide ühise seose järgi lahuses pakutakse madala temperatuuriga lahuses HPMC/HPS -i ühendisüsteemi molekulaarse oleku mudelit. Vastavalt logaritmilise summeerimispõhimõttele erinevate komponentide omaduste kohta liitsüsteemis uuriti liitsüsteemi ühilduvust. Peamised leiud on järgmised:

1. Erinevate kontsentratsioonidega ühendproovid näitasid kõigil nihkehahutusastet ja nihkehahutuse aste suurenes kontsentratsiooni suurenemisega.
2. Kontsentratsiooni suurenemisega ühendisüsteemi voolavusindeks vähenes ning nullnihke viskoossus ja viskoossuse koefitsient suurenesid, mis näitab, et ühendsüsteemi tahke käitumine paranes.
3. HPMC/HPS ühendisüsteemis on kriitiline kontsentratsioon (8%), alla kriitilise kontsentratsiooni on HPMC molekulaarahelad ja HPS geelifaasi piirkond ühendi lahuses üksteisest eraldatud ja eksisteerivad iseseisvalt; kriitilise kontsentratsiooni saavutamisel ühendi lahuses moodustub mikrogeeli olek, mille geeli keskmeks on HPS faas, ning HPMC molekulaarahelad on põimunud ja omavahel ühendatud; kriitilisest kontsentratsioonist kõrgemal on ülerahvastatud HPMC makromolekulaarsed ahelad ja nende põimumine HPS-i faasipiirkonnaga keerulisem ning interaktsioon on keerulisem. intensiivsem, nii et lahus käitub nagu polümeeri sula.
4. Seguvahekorral on oluline mõju HPMC/HPS ühendi lahuse reoloogilistele omadustele. HPS-i sisalduse suurenemisega on ühendisüsteemi nihkevedeldamisnähtus ilmsem, vooluindeks järk-järgult väheneb ning null-nihke viskoossuse ja viskoossuse koefitsient suureneb järk-järgult. suureneb, mis näitab, et kompleksi tahke käitumine on oluliselt paranenud.
5. The zero-shear viscosity of the compound system exhibits a certain positive-negative-deviation relative to the logarithmic summation rule. Ühendsüsteem on kahefaasiline süsteem, millel on madalal temperatuuril pideva faasiga hajutatud faasi "meresaar" struktuur ja kuna HPMC/HPS-i segunemise suhe pärast 4:6 vähenes, muutus segamissüsteemi pidev faas.
6. Erinevate segamissuhetega segatud lahuste vooluindeksi ja segamissuhte vahel on lineaarne seos, mis näitab, et segamissüsteem on hästi ühilduv.
7. For the HPMC/HPS compound system, when the low-viscosity component is the continuous phase and the high-viscosity component is the continuous phase, the contribution of the continuous phase viscosity to the viscosity of the compound system is significantly different. Kui madala viskoossusega HPMC on pidev faas, peegeldab ühendisüsteemi viskoossus peamiselt pideva faasi viskoossuse panust; samas kui kõrge viskoossusega HPS on pidev faas, vähendab HPMC dispergeeritud faasina kõrge viskoossusega HPS viskoossust. mõju.
8. Segamissuhte mõju uurimiseks liitsüsteemi tiksotroopiale kasutati kolmeastmelist tiksotroopiat. Ühendatud süsteemi tiksotroopia näitas esimest vähenemist ja seejärel suurenemist HPMC/HPS -i komplitseerimise suhte vähenemisega.

3. peatükk HPMC/HPS söödavate komposiitkilede ettevalmistamine ja omadused

Polümeeride segamine on kõige tõhusam viis mitme komponendi toimivuse täiendavuse saavutamiseks, uute suurepärase jõudlusega materjalide väljatöötamiseks, toodete hindade alandamiseks ja materjalide kasutusala laiendamiseks [240-242, 328]. Teatud molekulaarstruktuuri erinevuste ja erinevate polümeeride vahelise konformatsioonilise entroopia tõttu on enamik polümeeride segamissüsteeme kokkusobimatud või osaliselt ühilduvad [11, 12]. Polümeerühendite süsteemi mehaanilised ja muud makroskoopilised omadused on tihedalt seotud iga komponendi füüsikalis-keemiliste omadustega, iga komponendi segusuhtega, komponentide ühilduvusega ning sisemise mikroskoopilise struktuuriga ja muude teguritega [240, 329].

Keemilise struktuuri seisukohalt on nii HPMC kui ka HPS hüdrofiilsed kurdlaanid, neil on sama struktuuriüksus – glükoos ja neid modifitseerib sama funktsionaalrühm – hüdroksüpropüülrühm, seega peaks HPMC ja HPS olema hea faasiga. Mahtuvus. HPMC on aga termiliselt indutseeritud geel, mis on lahuse olekus ja madalal temperatuuril väga madala viskoossusega ning moodustab kõrgel temperatuuril kolloidi; HPS on külmaga indutseeritud geel, mis on madala temperatuuriga geel ja on kõrgel temperatuuril lahuse olekus; geeli tingimused ja käitumine on täiesti vastupidised. HPMC ja HPS ühendamine ei soodusta hea ühilduvusega homogeense süsteemi teket. Võttes arvesse nii keemilist struktuuri kui ka termodünaamikat, on HPMC ühendamisel HPS-iga suur teoreetiline ja praktiline väärtus, et luua külm-kuuma geelühendite süsteem.

See peatükk keskendub HPMC/HPS külma ja kuuma geelsegusüsteemi komponentide omaste omaduste, segamissuhte ja keskkonna suhtelise niiskuse uurimisele mikroskoopilise morfoloogia, ühilduvuse ja faaside eraldumise, mehaaniliste omaduste, optiliste omaduste kohta. ja liitsüsteemi termilise languse omadused. Ja makroskoopiliste omaduste, näiteks hapnikubarjääri omaduste mõju.

3.1 Materjalid ja seadmed

3.1.1 Peamised katsematerjalid

3.1.2 Põhiinstrumendid ja seadmed

3.2 Eksperimentaalne meetod

3.2.1 HPMC/HPS söödava komposiitkile valmistamine

HPMC ja HPS 15% (mass/mass) kuivpulber segati 3% (mass/mass) polüetüleenglükooli plastifikaatoriga segati deioniseeritud vees, et saada segunenud kilet moodustav vedelik ja söödav komposiitkile HPMC/ HPS valmistati valumeetodil.

Ettevalmistusmeetod: esiteks kaaluge HPMC ja HPS kuiva pulbrit ning segage need vastavalt erinevatele suhetele; Seejärel lisage 70 ° C vette ja segage kiiresti temperatuuril 120 p/min/min 30 minutit, et täielikult hajutada HPMC; Seejärel kuumutage lahus üle 95 ° C, segage HPS -i täielikuks gelatiniseerimiseks kiiresti sama kiirusega 1 tund; Pärast želatiinimise lõppu vähendatakse lahuse temperatuuri kiiresti 70 ° C -ni ja lahust segatakse aeglasel kiirusel 80 p/min/min 40 minutit. Lahustage täielikult HPMC. Vala 20 g segatud kile moodustava lahuse polüstüreeni Petri tassi, mille läbimõõt on 15 cm, heidage see tasaseks ja kuivatage temperatuuril 37 ° C. Kuivatatud kile koorutakse kettalt maha, et saada söödav komposiitmembraan.

Kõik söödavad kiled tasakaalustati enne testimist 57% niiskuse juures rohkem kui 3 päeva ja mehaaniliste omaduste testimiseks kasutatud söödavat kileosa tasakaalustati 75% niiskuse juures rohkem kui 3 päeva.

3.2.2 HPMC/HPS söödava komposiitkile mikromorfoloogia

3.2.2.1 Skaneeriva elektronmikroskoobi analüüsipõhimõte

Skaneeriva elektronmikroskoopia (SEM) ülaosas olev elektronpüstol võib kiirata suure hulga elektrone. Pärast redutseerimist ja fokuseerimist võib see moodustada teatud energia ja intensiivsusega elektronkiire. Ajendab skaneerimispooli magnetvälja, vastavalt kindlale aja- ja ruumijärjekorrale Skaneerige proovi pinda punkt-punkti haaval. Due to the difference in the characteristics of the surface micro-area, the interaction between the sample and the electron beam will generate secondary electron signals with different intensities, which are collected by the detector and converted into electrical signals, which are amplified by the video ja sisendisse Pilditoru võre, pärast pilditoru heleduse reguleerimist saab saada sekundaarse elektronkujutise, mis võib kajastada proovi pinnal oleva mikropiirkonna morfoloogiat ja omadusi. Võrreldes traditsiooniliste optiliste mikroskoopidega on SEM-i eraldusvõime suhteliselt kõrge, umbes 3 nm-6 nm proovi pinnakihist, mis sobib paremini materjalide pinnal olevate mikrostruktuuri tunnuste jälgimiseks.

3.2.2.2 testimeetod

Söödav kile pandi kuivatamiseks kuivaines ja valiti sobivat söödavat kilet, kleebiti SEM-i spetsiaalsele proovi etapile juhtiva liimiga ja seejärel kuldplaatidega vaakumkattega. During the test, the sample was put into the SEM, and the microscopic morphology of the sample was observed and photographed at 300 times and 1000 times magnification under the electron beam acceleration voltage of 5 kV.

3.2.3 HPMC/HPS -i söödava komposiitkile kerge läbilaskvus

UV-Vis spektrofotomeeter võib kiirata valgust lainepikkusega 200–800 nm ja kiiritada seda objektile. Materjal neeldub langeva valguse teatud kindlad lainepikkused ja toimub molekulaarse vibratsiooni energiataseme üleminek ja elektroonilise energia taseme üleminek. Kuna igal ainel on erinevad molekulaarsed, aatomilised ja molekulaarsed ruumilised struktuurid, on igal ainel oma spetsiifiline neeldumisspekter ning aine sisaldust saab määrata või määrata vastavalt neeldumistasemele neeldumisspektri teatud kindlatel lainepikkustel. Seetõttu on UV-Vis spektrofotomeetriline analüüs üks tõhusaid vahendeid ainete koostise, struktuuri ja vastastikmõju uurimiseks.

Kui valguskiire tabab objekti, imendub objekt osa langevast valgusest ja objekti kaudu edastatakse langeva valguse teine ​​osa; läbiva valguse intensiivsuse ja langeva valguse intensiivsuse suhe on läbilaskvus.

Neeldumise ja läbilaskvuse vahelise seose valem on järgmine:

Nende hulgas on A neelduvus;

T on läbilaskvus, %.

Lõplikku neeldumist korrigeeriti ühtlaselt neeldumisega × 0, 25 mm paksuse kohta.

3.2.3.2 Katsemeetod

Prepare 5% HPMC and HPS solutions, mix them according to different ratios, pour 10 g of the film-forming solution into a polystyrene petri dish with a diameter of 15 cm, and dry them at 37 °C to form a film. Lõika söödav kile 1mm × 3mm ristkülikukujuliseks ribaks, pange see Cuvette'i ja tehke söödav kile Cuvette'i siseseina lähedale. Proovide skaneerimiseks kogu lainepikkusel 200–800 nm ja iga proovi testiti 5 korda testitud WFZ UV-3802 UV-3802 UV-3802 ja testiti iga proovi.

3.2.4 HPMC/HPS söödavate komposiitkilede dünaamilised termomehaanilised omadused

3.2.4.1 Dünaamilise termomehaanilise analüüsi põhimõte

Dünaamiline termomehaaniline analüüs (DMA) on seade, mis suudab mõõta proovi massi ja temperatuuri suhet teatud löökkoormuse ja programmeeritud temperatuuri vahel ning testida proovi mehaanilisi omadusi perioodilise vahelduva pinge ja aja mõjul, temperatuur ja temperatuur. sagedussuhe.

High molecular polymers have viscoelastic properties, which can store mechanical energy like an elastomer on the one hand, and consume energy like mucus on the other hand. Perioodilise vahelduva jõu rakendamisel muudab elastne osa energia potentsiaalseks energiaks ja salvestab selle; samas viskoosne osa muudab energia soojusenergiaks ja kaotab selle. Polümeermaterjalidel on tavaliselt kaks madala temperatuuriga klaasi olekut ja kõrge temperatuuriga kummi olekut ning üleminekutemperatuur nende kahe oleku vahel on klaasistumistemperatuur. Klaasistumistemperatuur mõjutab otseselt materjalide struktuuri ja omadusi ning on polümeeride üks olulisemaid iseloomulikke temperatuure.

Analüüsides polümeeride dünaamilisi termomehaanilisi omadusi, võib täheldada polümeeride viskoelastsust ja olulisi parameetreid, mis määravad polümeeride jõudluse, on võimalik saada, et neid saaks paremini rakendada tegeliku kasutamise keskkonna jaoks. Lisaks on dünaamiline termomehaaniline analüüs klaasist ülemineku, faasi eraldamise, ristsidumise, kristallimise ja molekulaarse liikumise suhtes väga tundlik molekulaarsegmentide kõigil tasanditel ning võib saada palju teavet polümeeride struktuuri ja omaduste kohta. Seda kasutatakse sageli polümeeride molekulide uurimiseks. liikumiskäitumine. Kasutades DMA temperatuuri pühkimisrežiimi, saab testida faasisiirete, näiteks klaasi ülemineku esinemist. Võrreldes DSC -ga on DMA -l suurem tundlikkus ja see sobib paremini tegelikku kasutamist simuleerivate materjalide analüüsimiseks.

3.2.4.2 testimeetod

Valige puhtad, ühtlased, lamedad ja kahjustamata proovid ning lõigake need 10 mm × 20 mm ristkülikukujulisteks ribadeks. Proove testiti tõmberežiimis, kasutades Pydris Diamondi dünaamilist termomehaanilist analüsaatorit USA -st PerkinElmer'ist. The test temperature range was 25~150 °C, the heating rate was 2 °C/min, the frequency was 1 Hz, and the test was repeated twice for each sample. Katse käigus registreeriti proovi salvestusmoodul (E') ja kadumoodul (E) ning samuti sai arvutada kaomooduli ja säilitusmooduli suhte ehk puutujanurga tan δ.

3.2.5 HPMC/HPS söödavate komposiitkilede termiline stabiilsus

3.2.5.1 Termogravimeetrilise analüüsi põhimõte

Thermal Gravimetric Analyzer (TGA) can measure the change of the mass of a sample with temperature or time at a programmed temperature, and can be used to study the possible evaporation, melting, sublimation, dehydration, decomposition and oxidation of substances during the heating process . ning muud füüsikalised ja keemilised nähtused. Suhtekõverat aine massi ja temperatuuri (või aja) vahel, mis on saadud vahetult pärast proovi testimist, nimetatakse termogravimeetriliseks (TGA kõver). kaalulangus ja muu teave. DERIVATIVE Termogravimeetrilise kõvera (DTG kõver) saab pärast TGA kõvera esimese astme tuletamist, mis kajastab testitud proovi kaalukaotuse kiiruse muutumist temperatuuri või ajaga ning tipppunkt on konstandi maksimaalne punkt määra.

3.2.5.2 Katsemeetod

Select the edible film with uniform thickness, cut it into a circle with the same diameter as the thermogravimetric analyzer test disk, and then lay it flat on the test disk, and test it in a nitrogen atmosphere with a flow rate of 20 mL/min . Temperatuurivahemik oli 30–700 °C, kuumutamiskiirus 10 °C/min ja iga proovi testiti kaks korda.

3.2.6.1 Tõmbeomaduste analüüsi põhimõte

3.2.6 HPMC/HPS söödavate komposiitkilede tõmbeomadused

Mehaaniliste omaduste tester võib rakendada splainile staatilist tõmbekoormust piki pikitelge kindlatel temperatuuri-, niiskus- ja kiirustingimustel, kuni splaini purunemiseni. Katse käigus registreeriti mehaanilise omaduste testeriga splainile rakendatud koormus ja selle deformatsiooni suurus ning joonistati splaini tõmbedeformatsiooni ajal pinge-deformatsiooni kõver. Pinge-deformatsiooni kõveralt saab kile tõmbeomaduste hindamiseks arvutada tõmbetugevuse (ζt), katkemispikenemise (εb) ja elastsusmooduli (E).

Materjalide pinge-deformatsiooni seos võib üldiselt jagada kaheks osaks: elastse deformatsiooni piirkond ja plastilise deformatsiooni piirkond. Elastse deformatsiooni tsoonis on materjali pingel ja pingel lineaarne suhe ning deformatsiooni saab sel ajal täielikult taastada, mis on kooskõlas Cooki seadustega; Plastilise deformatsiooni tsoonis ei ole materjali pinge ja pinge enam lineaarsed ning sel ajal toimuv deformatsioon on pöördumatult, lõpuks materjal puruneb.

Tõmbetugevuse arvutamise valem ：

Kus: on tõmbetugevus, MPA;

p on maksimaalne koormus või katkestuskoormus, N;

b on proovi laius, mm;

D on proovi paksus, mm.

Valem pikenduse arvutamiseks vaheajal:

kus: εb on katkemispikenemine, %;

L on märgistusjoonte vaheline kaugus proovi purunemisel, mm;

L0 on näidise algne gabariidi pikkus, mm.

Elastsusmooduli arvutamise valem:

Nende hulgas: E on elastsusmoodul MPa;

ζ on stress, MPA;

ε on tüvi.

3.2.6.2 testimeetod

Valige puhtad, ühtlased, lamedad ja kahjustamata proovid, vaadake riiklikku standardit GB13022-91 ja lõigake need hantlikujulisteks kildudeks, mille kogupikkus on 120 mm, mis on esialgne kaugus kinnitusdetailide vahel 86 mm, vahemaa 40 mm ja märgiste vahel Laius 10mm. Spines pandi 75% ja 57% (küllastunud naatriumkloriidi ja naatriumbromiidilahuse atmosfääris) õhuniiskus ning tasakaalustati rohkem kui 3 päeva enne mõõtmist. Selles katses kasutatakse ASTM D638, 5566 Ameerika Ühendriikide Corporationi mehaanilise omaduse testijat ja selle 2712-003 pneumaatilist klambrit. Tõmbekiirus oli 10 mm/min ja proovi korrati 7 korda ja keskmine väärtus arvutati.

3.2.7 HPMC/HPS söödava komposiitkile hapniku läbilaskvus

3.2.7.1 Hapniku läbilaskvuse analüüsi põhimõte

Pärast katseproovi paigaldamist jaguneb katseõõnsus kaheks osaks, A ja B; Teatud voolukiirusega kõrge puhtusarja hapnikuvoog kantakse A õõnsusse ja B-õõnsusse kantakse lämmastiku vool teatud voolukiirusega; Katseprotsessi ajal tungib hapnik õõnsus proovi kaudu B -õõnsusse ja B -õõnsusse infiltreerunud hapnik kantakse lämmastiku vooluga ja jätab B -õõnsuse hapnikuanduri jõudmiseks. Hapnikuandur mõõdab hapnikusisaldust lämmastikuvooses ja väljastab vastava elektrisignaali, arvutades seeläbi proovi hapniku. läbilaskvus.

3.2.7.2 Testimeetod

Valige kahjustamata söödavad komposiitkiled, lõigake need 10,16 x 10,16 cm teemandikujuliste proovide hulka, katke klambrite servapinnad vaakummäärega ja kinnitage proovid katseploki külge. ASTM D-3985 järgi testitud iga proovi testipind on 50 cm2.

3.3 Tulemused ja arutelu

3.3.1 Söödavate komposiitfilmide mikrostruktuurianalüüs

Kilet moodustava vedeliku komponentide ja kuivamistingimuste vaheline interaktsioon määrab kile lõpliku struktuuri ja mõjutab tõsiselt kile erinevaid füüsikalisi ja keemilisi omadusi [330, 331]. Iga komponendi omased geeliomadused ja segunemissuhe võivad mõjutada ühendi morfoloogiat, mis mõjutab veelgi membraani pinnastruktuuri ja lõplikke omadusi [301, 332]. Seetõttu võib kilede mikrostruktuurianalüüs anda asjakohast teavet iga komponendi molekulaarse ümberkorraldamise kohta, mis omakorda aitab meil paremini mõista kilede barjääriomadusi, mehaanilisi omadusi ja optilisi omadusi.

Erinevate vahekordadega söödavate HPS/HPMC kilede pinnaskaneeriva elektronmikroskoobi mikropildid on näidatud joonisel 3-1. Nagu on näha jooniselt 3-1, ilmnesid mõnede proovide pinnal mikropraod, mis võivad olla põhjustatud niiskuse vähenemisest proovis katse ajal või elektronkiire rünnakust mikroskoobi õõnsuses [122 , 139]. Joonisel puhas HPS membraan ja puhas HPMC. Membraanidel oli suhteliselt siledad mikroskoopilised pinnad ja puhaste HPS -membraanide mikrostruktuur oli homogeensem ja sujuvam kui puhtad HPMC membraanid, mis võivad olla tingitud peamiselt tärklise makromolekulidest (amüloosimolekulid ja amüloosmolekulid) jahutamisprotsessis. Parem molekul -raames. vesilahuses. Paljud uuringud on näidanud, et amüloos-amülopektiin-vesi süsteem jahutusprotsessis

Geeli moodustumise ja faaside eraldumise vahel võib olla konkureeriv mehhanism. If the rate of phase separation is lower than the rate of gel formation, phase separation will not occur in the system, otherwise, phase separation will occur in the system [333, 334]. Moreover, when the amylose content exceeds 25%, the gelatinization of amylose and the continuous amylose network structure can significantly inhibit the appearance of phase separation [334]. Selles artiklis kasutatud HP -de amüloosi sisaldus on 80%, palju suurem kui 25%, illustreerides seega nähtust, et puhtad HPS -membraanid on homogeensemad ja sujuvamad kui puhtad HPMC membraanid.

It can be seen from the comparison of the figures that the surfaces of all the composite films are relatively rough, and some irregular bumps are scattered, indicating that there is a certain degree of immiscibility between HPMC and HPS. Veelgi enam, kõrge HPMC sisaldusega komposiitmembraanidel oli homogeensem struktuur kui kõrge HPS -i sisaldusega. HPS-põhine kondensatsioon 37 ° C kile temperatuuril

Based on the gel properties, HPS presented a viscous gel state; HPMC termilise geeli omaduste põhjal oli HPMC veetaoline lahuse olek. Suure HPS-sisaldusega komposiitmembraanis (7: 3 HP/HPMC) on viskoosne HPS pidev faas ja veetaoline HPMC on hajutatud kõrge viskoossusega HPS-i pidevas faasis, mis ei ole dispergeeritud faas, mis ei ole hajutatud faasi ühtlasele jaotusele; Kõrge HPMC sisaldusega komposiitkiles (3: 7 HP/HPMC) muutub madala viskoossusega HPMC pideva faasi ja viskoosne HP-d hajutatakse madala viskoossusega HPMC faasina dispergeeritud faasina, mis soodustab homogeense faasi moodustumine. liitsüsteem.

3.3.2 Söödavate komposiitfilmide optilised omaduste analüüs

Erinevate suhetega HPMC/HP-de söödavate komposiitkilede valguse ülekandeomadusi testiti UV-Vis spektrofotomeetri abil ja UV-spektrid on näidatud joonisel 3-2. Mida suurem on valguse läbilaskvuse väärtus, seda ühtlam ja läbipaistvam on kile; Ja vastupidi, mida väiksem on valguse läbilaskvuse väärtus, seda ebaühtlasem ja läbipaistmatu film on. Jooniselt 3-2 (a) on näha, et kõik komposiitkiled näitavad sarnast suundumust skaneerimise lainepikkuse suurenemisega täislainepikkuse skaneerimise vahemikus ja valguse läbilaskvus suureneb järk-järgult lainepikkuse suurenemisega. 350Nm juures kipuvad kõverad platooni.

Valige võrdluseks läbilaskvus lainepikkusel 500 nm, nagu on näidatud joonisel 3-2(b), puhta HPS-kile läbilaskvus on madalam kui puhta HPMC-kile ja HPMC sisalduse suurenemisega väheneb läbilaskvus kõigepealt. ja seejärel suurendati pärast miinimumväärtuse saavutamist. Kui HPMC sisaldus tõusis 70% -ni, oli komposiitkile valguse läbilaskvus suurem kui puhtal HPS-il. On hästi teada, et homogeensel süsteemil on parem valguse läbilaskvus ja selle UV-kiirgusega mõõdetud läbilaskvus on üldiselt suurem; ebahomogeensed materjalid on üldiselt läbipaistmatud ja neil on madalamad UV läbilaskvuse väärtused. Komposiitkilede (7:3, 5:5) läbilaskvuse väärtused olid madalamad kui puhastel HPS- ja HPMC-kiledel, mis näitab, et HPS-i ja HPMC kahe komponendi vahel oli teatav faaside eraldus.

Joonis 3-2 HPS/HPMC segukilede UV-spektrid kõigil lainepikkustel (a) ja 500 nm juures (b). Tulba tähistab keskmisi ± standardhälbeid. ac: erinevad tähed on erineva segamissuhtega oluliselt erinevad (p < 0,05), rakendatud kogu väitekirjas

3.3.3 Söödavate komposiitkilede dünaamiline termomehaaniline analüüs

Joonisel 3-3 on näidatud erineva koostisega HPMC/HPS söödavate kilede dünaamilised termomehaanilised omadused. Jooniselt 3-3(a) on näha, et salvestusmoodul (E') väheneb koos HPMC sisalduse suurenemisega. Lisaks vähenes kõigi proovide säilitusmoodul järk-järgult temperatuuri tõustes, välja arvatud see, et puhta HPS (10:0) kile säilitusmoodul suurenes veidi pärast temperatuuri tõstmist 70 °C-ni. Kõrgel temperatuuril on kõrge HPMC sisaldusega komposiitkile puhul komposiitkile säilitusmoodulil ilmne langustrend koos temperatuuri tõusuga; samas kui kõrge HPS-sisaldusega proovi puhul väheneb säilitusmoodul temperatuuri tõustes vaid veidi.

Joonis 3-3 Salvestusmoodul (E ') (A) ja HPS/HPMC segukilede kadude puutuja (tan Δ) (b)

Jooniselt 3-3 (b) on näha, et proovid, mille HPMC sisaldus on üle 30% (5: 5, 3: 7, 0:10), on kõik klaasist ülemineku tipp ja HPMC sisalduse suurenemine, Klaasi üleminek Üleminekutemperatuur nihkus kõrgele temperatuurile, mis näitab, et HPMC polümeeriahela painduvus vähenes. Teisest küljest on puhas HPS -membraan umbes 67 ° C umbes 67 ° C, samas kui 70% HPS -i sisaldusega komposiitmembraanil pole ilmset klaasist üleminekut. Selle põhjuseks võib olla asjaolu, et HPMC ja HPS vahel on teatav interaktsioon, piirates seega HPMC ja HPS molekulaarsete segmentide liikumist.

3.3.4 Söödavate komposiitkilede termilise stabiilsuse analüüs

Joonis 3-4 TGA kõverad (A) ja nende derivatiivsed (DTG) kõverad (B) HPS/HPMC segufilmide

HPMC/HP -de söödava komposiitkile termilist stabiilsust testiti termogravimeetrilise analüsaatori abil. Joonis 3-4 näitab komposiitkile termogravimeetrilist kõverat (TGA) ja selle kaalukaotuse kiirust (DTG). Joonisel 3-4 (a) toodud TGA kõvera põhjal on näha, et erinevate suhetega komposiitmembraaniproovid näitavad temperatuuri tõusuga kahte ilmset termogravimeetrilist muutumise etappi. Polüsahhariidi makromolekuli poolt adsorbeeritud vee lendumine annab kaalulanguse väikese faasi temperatuuril 30–180 ° C enne tegeliku termilise lagunemise toimumist. Subsequently, there is a larger phase of weight loss at 300~450 °C, here the thermal degradation phase of HPMC and HPS.

DTG kõveratelt joonisel 3-4(b) on näha, et puhta HPS ja puhta HPMC termilise lagunemise tipptemperatuurid on vastavalt 338 °C ja 400 °C ning puhta HPMC termilise lagunemise tipptemperatuur on higher than that of HPS, indicating that HPMC Better thermal stability than HPS. Kui HPMC sisaldus oli 30% (7:3), ilmnes 347 °C juures üksik piik, mis vastab HPS iseloomulikule piigile, kuid temperatuur oli kõrgem kui HPS termilise lagunemise piigi; kui HPMC sisaldus oli 70% (3:7), ilmnes 400 °C juures ainult HPMC iseloomulik tipp; kui HPMC sisaldus oli 50%, ilmusid DTG kõverale kaks termilise lagunemise piiki, vastavalt 345 °C ja 396 °C. Piigid vastavad vastavalt HP -de ja HPMC iseloomulikele piikidele, kuid HP -dele vastav termilise lagunemise piik on väiksem ja mõlemal piikil on teatud nihe. On näha, et enamikul komposiitmembraanidel on ainult iseloomulik üks teatud komponendile vastav piik ja need on puhta komponendi membraaniga võrreldes nihkes, mis näitab, et HPMC ja HPS komponentide vahel on teatav erinevus. ühilduvuse aste. Komposiitmembraani termilise lagunemise piigi temperatuur oli kõrgem kui puhas HP -l, mis näitab, et HPMC võib teatud määral parandada HPS -membraani termilist stabiilsust.

3.3.5 Söödava komposiitkile mehaaniliste omaduste analüüs

Erinevate suhetega HPMC/HPS komposiitkilede tõmbeomadusi mõõdeti mehaanilise omaduste analüsaatori abil temperatuuril 25 ° C, suhteline õhuniiskus 57% ja 75%. Joonisel 3-5 on näidatud HPMC/HPS komposiitkilede elastsusmoodul (A), pikenemine purunemisel (B) ja tõmbetugevus (C), erineva suhtega erineva suhtelise õhuniiskuse korral. Jooniselt on näha, et kui suhteline õhuniiskus on 57%, on puhta HPS-kile elastsusmoodul ja tõmbetugevus suurimad ning puhas HPMC väikseim. HPS-i sisalduse suurenemisega suurenesid komposiitkilede elastsusmoodul ja tõmbetugevus pidevalt. Puhta HPMC membraani purunemispikenemine on palju suurem kui puhta HPS membraani oma ja mõlemad on suuremad kui komposiitmembraanil.

Kui suhteline õhuniiskus oli suurem (75%) võrreldes 57% suhtelise õhuniiskusega, vähenes kõigi proovide elastne moodul ja tõmbetugevus, samas kui pikenemine vaheajal suurenes märkimisväärselt. Selle põhjuseks on peamiselt seetõttu, et vesi kui üldistatud plastifikaator võib lahjendada HPMC ja HPS maatriksi, vähendada polümeeriahelate vahelist jõudu ja parandada polümeersegmentide liikuvust. Suure suhtelise õhuniiskuse korral olid puhaste HPMC -kilede elastsusmoodul ja tõmbetugevus kõrgemad kui puhaste HPS -kilede puhul, kuid pikenemine vaheajal oli madalam, mis erines täiesti madala õhuniiskuse tulemustest. Väärib märkimist, et komposiitkilede mehaaniliste omaduste varieerumine komponendi suhtega kõrge õhuniiskusega 75% on madala õhuniiskuse korral täiesti vastupidine, võrreldes juhtumiga suhtelise õhuniiskusega 57%. Kõrge õhuniiskuse korral suureneb kile niiskusesisaldus ja vesi mitte ainult ei avalda polümeermaatriksile teatud plastifikaatorit, vaid soodustab ka tärklise ümberkristalliseerumist. Võrreldes HPMC-ga on HPS-il suurem kalduvus ümberkristalliseerumisele, seega on suhtelise niiskuse mõju HPS-ile palju suurem kui HPMC-l.

Fig. 3-5 Tensile properties of HPS/HPMC films with different HPS/HPMC ratios equilibrated under different relative humility (RH) conditions. *: erinevad numbritähed on erinevate RH-de puhul oluliselt erinevad, rakendatud kogu lõputöös

3.3.6 Söödavate komposiitkilede hapnikuläbilaskvuse analüüs

Söödavat komposiitkilet kasutatakse toiduainete säilivusaja pikendamiseks toiduainete pakkematerjalina ning selle hapnikubarjääri jõudlus on üks olulisi näitajaid. Seetõttu mõõdeti erineva HPMC/HPS suhtega söödavate kilede hapniku ülekandekiirusi temperatuuril 23 °C ning tulemused on näidatud joonisel 3-6. Jooniselt on näha, et puhta HPS membraani hapniku läbilaskvus on oluliselt madalam kui puhta HPMC membraani oma, mis näitab, et HPS membraanil on paremad hapnikubarjääri omadused kui HPMC membraanil. Madala viskoossuse ja amorfsete piirkondade olemasolu tõttu on HPMC-l lihtne moodustada kilesse suhteliselt lahtine madala tihedusega võrkstruktuur; võrreldes HPS-iga on sellel suurem kalduvus ümberkristalliseerumisele ja kilesse on lihtne moodustada tihedat struktuuri. Paljud uuringud on näidanud, et tärklist kiledel on teiste polümeeridega võrreldes head hapnikutõkke omadused [139, 301, 335, 336].

Joonis 3-6 HPS/HPMC segukilede hapniku läbilaskvus

HPS lisamine võib oluliselt vähendada HPMC membraanide hapniku läbilaskvust ning komposiitmembraanide hapniku läbilaskvus väheneb järsult koos HPS sisalduse suurenemisega. Hapnikku mitteläbilaskva HPS lisamine võib suurendada komposiitmembraani hapnikukanali käänulisust, mis omakorda toob kaasa hapniku läbilaskvuse vähenemise ja lõppkokkuvõttes madalama hapniku läbilaskvuse. Sarnastest tulemustest on teatatud ka teiste looduslike tärkliste puhul [139 301].

3.4 Selle peatüki kokkuvõte

Selles peatükis valmistati valamismeetodi abil HPMC ja HP ​​-dena peamiste toorainetena ning polüetüleenglükooli lisamisega plastifikaatorina valmistatud HPMC/HP -de söödavad komposiitkiled. Komponentide olemuslike omaduste mõju ja liitmoodustus komposiitmembraani mikroskoopilisele morfoloogiale uuriti skaneeriva elektronmikroskoopia abil; Komposiitmembraani mehaanilisi omadusi uuris mehaaniliste-propertite testija. Komponentide loomupäraste omaduste ja liitva suhte mõju hapniku tõkete omadustele ja komposiitkile valguse läbilaskvust uuriti hapniku läbilaskvuse testija ja UV-Vis spektrofotomeetri abil. Kasutati skaneeriva elektronmikroskoopia, termogravimeetrilist analüüsi ja dünaamilist termilist analüüsi. Mechanical analysis and other analytical methods were used to study the compatibility and phase separation of the cold-hot gel compound system. Peamised leiud on järgmised:

1. Võrreldes puhta HPMC-ga on puhtal HPS-il lihtsam moodustada homogeenne ja sile mikroskoopiline pinnamorfoloogia. Selle põhjuseks on peamiselt tärklise makromolekulide (amüloosi molekulid ja amülopektiini molekulid) parem molekulaarne ümberkorraldus tärklise vesilahuses jahutusprotsessi käigus.
2. Suure HPMC sisaldusega ühendid moodustavad tõenäolisemalt homogeenseid membraani struktuure. See põhineb peamiselt HPMC ja HPS geeli omadustel. Kile moodustumise temperatuuril näitavad HPMC ja HPS vastavalt madala viskoossusega lahuse olekut ja kõrge viskoossusega geeli olekut. Kõrge viskoossusega dispergeeritud faas dispergeeritakse madala viskoossusega pidevas faasis. , on lihtsam moodustada homogeenset süsteemi.
3. Suhtelise õhuniiskuse mõjul on oluline mõju HPMC/HPS komposiitkilede mehaanilistele omadustele ja selle mõju aste suureneb HPS -i sisalduse suurenemisega. Madalama suhtelise õhuniiskuse korral suurenesid nii komposiitkilede elastsusmoodul kui ka tõmbetugevus HPS -i sisalduse suurenemisega ja pikenemine komposiitkilede purunemisel oli oluliselt madalam kui puhta komponendi kilede oma. Suhtelise õhuniiskuse suurenemisega vähenes komposiitkile elastne moodul ja tõmbetugevus ning pikenemine vaheajal suurenes märkimisväärselt ning seos komposiitkile mehaaniliste omaduste ja liitmissuhe vahel näitas täiesti vastupidist muutuste mustrit suhteline niiskus. Erinevate komposiitmembraanide mehaanilised omadused on erinevates ühendussuhetes erinevates suhteliste õhuniiskuse tingimustes, mis annab võimaluse optimeerida toote jõudlust vastavalt erinevatele rakendusnõuetele.
4. HP -de lisamine parandas märkimisväärselt komposiitmembraani hapnikubarjääriomadusi. Komposiitmembraani hapniku läbilaskvus vähenes HPS -i sisalduse suurenemisega järsult.
5. HPMC/HPS külma ja kuuma geeliühendite süsteemis on kahe komponendi vahel teatav ühilduvus. No obvious two-phase interface was found in the SEM images of all the composite films, most of the composite films had only one glass transition point in the DMA results, and only one thermal degradation peak appeared in the DTG curves of most of the composite filmid. See näitab, et HPMC ja HPS vahel on teatav kirjeldus.

Ülaltoodud katsetulemused näitavad, et HPS ja HPMC segamine ei saa mitte ainult vähendada HPMC söödava kile tootmiskulusid, vaid ka parandada selle jõudlust. Söödava komposiitkile mehaanilisi omadusi, hapnikubarjääri ja optilisi omadusi saab saavutada kahe komponendi segusuhte ja väliskeskkonna suhtelise niiskuse reguleerimisega.

Peatükk 4 Mikromorfoloogia ja HPMC/HPS liitsüsteemi mehaaniliste omaduste vaheline seos

Võrreldes kõrgema segamise entroopiaga metallisulami segamise ajal, on polümeeriühenduse ajal segamise entroopia tavaliselt väga väike ja liitmise kuumus on tavaliselt positiivne, mille tulemuseks on polümeeri ühendamise protsessid. Gibbsi vaba energiamuutus on positiivne (���>), seetõttu kipuvad polümeersed preparaadid moodustama faasidest eraldatud kahefaasilisi süsteeme ja täielikult ühilduvad polümeeripreparaadid on väga haruldased [242].

Segunevad ühendisüsteemid võivad termodünaamikas tavaliselt saavutada molekulaarse segunevuse ja moodustada homogeenseid ühendeid, seega on enamik polümeersete ühendite süsteeme segunematud. Kuid paljud polümeersete ühendite süsteemid võivad teatud tingimustel jõuda ühilduvasse olekusse ja muutuda teatud ühilduvusega liitsüsteemideks [257].

Polümeerkomposiitsüsteemide makroskoopilised omadused, näiteks mehaanilised omadused, sõltuvad suurel määral nende komponentide vastasmõjust ja faasimorfoloogiast, eriti komponentide ühilduvusest ning pidevate ja hajutatud faaside koostisest [301]. Seetõttu on väga oluline uurida komposiitsüsteemi mikroskoopilist morfoloogiat ja makroskoopilisi omadusi ning teha kindlaks nendevaheline seos, millel on suur tähtsus komposiitmaterjalide omaduste kontrollimisel, kontrollides komposiitsüsteemi faasistruktuuri ja ühilduvust.

Keerulise süsteemi morfoloogia ja faasiskeemi uurimisel on väga oluline valida sobivad vahendid erinevate komponentide eristamiseks. HPMC ja HPS -i eristamine on aga üsna keeruline, kuna mõlemal on hea läbipaistvus ja sarnane murdumisnäitaja, seetõttu on kahte komponenti keeruline eristada optilise mikroskoopia abil; Lisaks, kuna mõlemad on orgaanilise süsinikupõhise materjali, on neil kahel sarnane energia imendumine, seega on ka elektronmikroskoopia skaneerimine komponentide paari täpselt eristada. Fourier-teisendusega infrapunaspektroskoopia võib kajastada valgu-tärnkompleksi süsteemi morfoloogia ja faasiskeemi muutusi polüsahhariidi riba pindala suhte järgi 1180-953 cm-1 ja amiidribaga 1750-1483 cm-1 [52, 52, 52, 337], kuid see tehnika on väga keeruline ja nõuab tavaliselt sünkrotroni kiirgust Fourier teisenduse infrapunaehitusi, et genereerida HPMC/HPS hübriidsüsteemide jaoks piisav kontrastsus. Komponentide, näiteks ülekandeelektronmikroskoopia ja väikese nurga röntgenikiirguse hajumise saavutamiseks on olemas ka tehnikad, kuid need tehnikad on tavaliselt keerukad [338]. Sel teemal kasutatakse lihtsat joodi värvimise optilise mikroskoobi analüüsi meetodit ja põhimõtet, et amüloosi spiraalse struktuuri lõpprühma saab joodiga reageerida, kasutatakse inklusioonkomplekside moodustamiseks, et värvida HPMC/HPS -i ühendisüsteemi, nii et joodvärvides, seega, seega, seega, seega, seega, seega, seega, seega, seega, seega, seega, seega, seega, seega, seega, seega, seega, seega, seega joodi värvimise abil, seega. that HPS The components were distinguished from the HPMC components by their different colors under the light microscope. Seetõttu on joodi värvimise optilise mikroskoobi analüüsi meetod lihtne ja tõhus uurimismeetod tärklisepõhiste keerukate süsteemide morfoloogia ja faasiskeemi jaoks.

Selles peatükis uuriti HPMC/HPS -süsteemi mikroskoopilist morfoloogiat, faasijaotust, faasisiirde üleminekut ja muid mikrostruktuure joodi värvimise optilise mikroskoobi analüüsi abil; and mechanical properties and other macroscopic properties; ning erinevate lahuse kontsentratsioonide ja ühendussuhete mikroskoopiliste morfoloogia ja makroskoopiliste omaduste korrelatsioonianalüüsi kaudu määrati HPMC/HPS -i kontrollimiseks HPMC/HPS -i ühendisüsteemi mikrostruktuuri ja makroskoopiliste omaduste vaheline seos. Provide the basis for the properties of composite materials.

4.1 Materjalid ja seadmed

4.1.1 Peamised katsematerjalid

4.2 Eksperimentaalne meetod

4.2.1 HPMC/HPS ühendilahuse ettevalmistamine

Prepare HPMC solution and HPS solution at 3%, 5%, 7% and 9% concentration, see 2.2.1 for preparation method. Segage HPMC lahus ja HPS lahus vastavalt 100:0, 90:10, 80:20, 70:30, 60:40, 50:50, 45:55, 40:60, 30:70, 20:80, 0: 100 Erinevates vahekordades segati kiirusega 250 p/min temperatuuril 21 °C 30 min ning saadi erineva kontsentratsiooniga ja erineva vahekorraga segatud lahused.

4.2.2 HPMC/HPS komposiitmembraani ettevalmistamine

Vaata 3.2.1.

4.2.3 HPMC/HPS komposiitkapslite valmistamine

Vaadake punktis 2.2.1 kirjeldatud meetodil valmistatud lahust, kasutage kastmiseks roostevabast terasest vormi ja kuivatage see 37 °C juures. Tõmmake kuivatatud kapslid välja, lõigake üleliigsed kapslid ära ja pange need kokku, et moodustada paar.

4.2.4 HPMC/HPS komposiitkile optiline mikroskoop

4.2.4.1 Optilise mikroskoopia analüüsi põhimõtted

Optiline mikroskoop kasutab kuvamise suurendamise optilist põhimõtet kumer läätse abil ja kasutab kahte lähenevat läätsi lähedalasuvate pisikeste ainete avanurga laiendamiseks silmadele ja suurendades pisikeste ainete suurust, mida inimese silmaga ei saa märgata kuni ainete suurust inimsilm eristab.

4.2.4.2 Katsemeetod

Erinevate kontsentratsioonide ja segamissuhetega HPMC/HPS ühendi lahused võeti 21 °C juures välja, tilgutati slaidile, valati õhukese kihina ja kuivatati samal temperatuuril. Kiled värviti 1% joodilahusega (1 g joodi ja 10 g kaaliumjodiidi pandi 100 ml mõõtekolbi ja lahustati etanoolis), asetati vaatluseks valgusmikroskoobi väljale ja pildistati.

4.2.5 HPMC/HPS komposiitkile valguse läbilaskvus

Sama mis 3.2.3.1.

4.2.5.1 Katsemeetod

Vt 3.2.3.2.

4.2.6 HPMC/HPS komposiitkilede tõmbeomadused

4.2.6.1 Tõmbeomaduste analüüsi põhimõte

Sama mis 3.2.3.1.

4.2.6.1 Katsemeetod

Proove testiti pärast 48-tunnist tasakaalustamist 73% niiskuse juures. Testimeetodi leiate 3.2.3.2.

4.3 Tulemused ja arutelu

4.3.1 Toote läbipaistvuse jälgimine

Joonis 4-1 näitab söödavaid kileid ja kapsleid, mis on valmistatud HPMC ja HPS-i liitmise teel 70:30 liitva suhtega. Nagu jooniselt näha, on toodetel hea läbipaistvus, mis näitab, et HPMC ja HPS on sarnased murdumisnäitajad ja pärast nende kahe liitmist võib saada homogeense ühendi.

Joonis 4-2 näitab tüüpilist morfoloogiat enne ja pärast HPMC/HPS-i komplekside värvimist ja optilise mikroskoobi all täheldatud erinevate liitmissuhetega. Nagu jooniselt näha, on värvimata joonisel raske eristada HPMC faasi ja HPS faasi; värvitud puhas HPMC ja puhas HPS näitavad oma ainulaadseid värve, mis tuleneb sellest, et HPS ja joodi reaktsioon joodvärvimise kaudu Selle värv muutub tumedamaks. Seetõttu eristatakse HPMC/HPS -i ühendisüsteemi kahte faasi lihtsalt ja selgelt, mis tõestab veelgi, et HPMC ja HPS ei ole valesti sõnastatud ega suuda moodustada homogeenset ühendit. Nagu jooniselt võib näha, kasvab HPS-i sisalduse suurenemisel joonisel oleva tumeda piirkonna pindala (HPS-faas) ootuspäraselt, kinnitades sellega, et selle protsessi käigus toimub kahefaasiline ümberkorraldus. Kui HPMC sisaldus on suurem kui 40%, on HPMC pideva faasi olekut ja HP ​​-d hajutatakse HPMC pidevas faasis dispergeeritud faasina. Seevastu, kui HPMC sisaldus on alla 40%, on HPS pideva faasi olek ja HPMC hajub HP -de pidevas faasis hajutatud faasina. Seetõttu juhtus 5% HPMC/HPS ühendi lahuses HPS suureneva sisaldusega vastupidine, kui ühendi suhe oli HPMC/HPS 40:60. The continuous phase changes from the initial HPMC phase to the later HPS phase. Faasi kuju jälgides on näha, et HPMC maatriksis on HPMC faas pärast dispersiooni sfääriline, samal ajal kui HPS -faasi hajutatud kuju HPMC maatriksis on ebaregulaarsem.

Veelgi enam, arvutades pärast värvimist HPMC/HPS kompleksis heleda värvi ala (HPMC) ja tumeda värvi ala (HPS) pindala (arvestamata mesofaasi olukorda), leiti, et HPMC (hele värv)/HPS (tume värv) joonisel Suhe on alati suurem kui tegelik HPMC/HPS ühendi suhe. Näiteks HPMC/HPS-ühendi värvimisdiagrammis ühendi suhtega 50:50 ei arvutata HPS-i pindala faasidevahelises piirkonnas ning heleda/tumeda ala suhe on 71/29. See tulemus kinnitab suure hulga mesofaaside olemasolu HPMC / HPS komposiitsüsteemis.

On hästi teada, et täielikult ühilduvad polümeeriühendussüsteemid on üsna haruldased, kuna polümeeriühendite ajal on liitmise kuumus tavaliselt positiivne ja ühendamise entroopia muutub tavaliselt vähe, mille tulemuseks on vaba energia muutmise ajal positiivse väärtuseni. Kuid HPMC/HPS ühendisüsteemis lubavad HPMC ja HP ​​-d siiski suuremat ühilduvust näidata, kuna HPMC ja HPS on mõlemad hüdrofiilsed polüsahhariidid, neil on sama struktuurne ühik - glükoos ja sama funktsionaalne rühm on modifitseeritud ka on modifitseeritud. hüdroksüpropüül. HPMC/HPS ühendisüsteemis mitme mesofaasi nähtus näitab ka seda, et ühendi HPMC ja HP-de ühilduvus on teatav ühilduvus ja sarnane nähtus ilmneb tärklise-polüvinüüla alkoholi segude süsteemis koos plastifikaatoriga. ilmus ka [339].

4.3.3 Ühendsüsteemi mikroskoopilise morfoloogia ja makroskoopiliste omaduste vaheline seos

Üksikasjalikult uuriti seost HPMC/HPS komposiitsüsteemi morfoloogia, faaside eraldumise nähtuse, läbipaistvuse ja mehaaniliste omaduste vahel. Joonis 4-3 näitab HPS-i sisalduse mõju HPMC/HPS-ühendsüsteemi makroskoopilistele omadustele, nagu läbipaistvus ja tõmbemoodul. Jooniselt on näha, et puhta HPMC läbipaistvus on kõrgem kui puhtal HPS-il, peamiselt seetõttu, et tärklise ümberkristallimine vähendab HPS-i läbipaistvust ning tärklise hüdroksüpropüülmodifikatsioon on samuti oluline põhjus, miks tärklise läbipaistvus väheneb. HPS [340, 341]. Jooniselt on näha, et HPMC/HPS liitsüsteemi läbilaskvus on HPS-i sisalduse erinevusega minimaalse väärtusega. Ühendsüsteemi läbilaskvus HPS-i sisalduse vahemikus alla 70% suureneb koosit väheneb HPS -i sisalduse suurenemisega; Kui HPS -i sisaldus ületab 70%, suureneb see HPS -i sisalduse suurenemisega. See nähtus tähendab, et HPMC/HPS ühendisüsteem on segunematu, kuna süsteemi faasi eraldamise nähtus viib valguse läbilaskvuse vähenemiseni. Vastupidi, ka noore liitsüsteemi moodul esines ka erinevate proportsioonidega minimaalset punkti ja Youngi moodul vähenes HPS -i sisalduse suurenemisega ja jõudis madalaimasse punkti, kui HPS -i sisaldus oli 60%. Moodul kasvas jätkuvalt ja moodul suurenes pisut. HPMC/HPS ühendisüsteemi noore moodul näitas minimaalset väärtust, mis näitas samuti, et liitsüsteem oli segunematu süsteem. HPMC/HPS-i liitsüsteemi valguse läbilaskvuse madalaim punkt on kooskõlas HPMC pideva faasi faasisiirdepunktiga dispergeeritud faasi ja noore mooduli väärtuse madalaima punktiga joonisel 4-2.

4.3.4 Lahuse kontsentratsiooni mõju liitsüsteemi mikroskoopilisele morfoloogiale

Joonisel 4-4 on kujutatud lahuse kontsentratsiooni mõju HPMC/HPS ühendisüsteemi morfoloogiale ja faasisiiretele. Nagu jooniselt näha, on 3% HPMC/HPS ühendisüsteemi madal kontsentratsioon HPMC/HPS ühendite vahekorras 40:60, võib täheldada pideva struktuuri ilmnemist; samas kui 7% lahuse kõrge kontsentratsiooni korral on seda pidevat struktuuri täheldatud joonisel segude suhtega 50:50. See tulemus näitab, et HPMC/HPS ühendisüsteemi faasisiirdepunktil on teatav sõltuvus kontsentratsioonist ja faasisiirde HPMC/HPS ühendi suhe suureneb koos ühendi lahuse kontsentratsiooni suurenemisega ning HPS kipub moodustama pidevat faasi. . . Lisaks näitasid HPMC pidevas faasis dispergeeritud HPS domeenid kontsentratsiooni muutusega sarnase kuju ja morfoloogiaga; samas kui HPS pidevas faasis dispergeeritud HPMC hajutatud faasid näitasid erinevatel kontsentratsioonidel erinevat kuju ja morfoloogiat. ja lahuse kontsentratsiooni suurenemisega muutus HPMC dispersiooniala üha ebakorrapärasemaks. Selle nähtuse peamine põhjus on see, et HPS lahuse viskoossus on toatemperatuuril palju kõrgem kui HPMC lahuse viskoossus ja pindpinevuse tõttu on HPMC faasi kalduvus moodustada puhas sfääriline olek.

4.3.5 Lahuse kontsentratsiooni mõju ühendisüsteemi mehaanilistele omadustele

Vastavalt joonisel 4-4 toodud morfoloogiatele näitab joonisel 4-5 erinevate kontsentratsioonilahuste all moodustatud komposiitkilede tõmbeomadusi. Jooniselt on näha, et Youngi moodul ja pikenemine HPMC/HPS -i komposiitsüsteemi purunemisel kipub lahuse kontsentratsiooni suurenemisega vähenema, mis on kooskõlas HPMC järkjärgulise muundumisega pidevast faasist dispergeeritud faasini joonisel 4. -4. Mikroskoopiline morfoloogia on järjekindel. Kuna HPMC homopolümeeri noore moodul on kõrgem kui HP -de oma, ennustatakse, et HPMC/HPS -i komposiitsüsteemi noore moodul paraneb, kui HPMC on pidev faas.

4.4 Selle peatüki kokkuvõte

Selles peatükis valmistati HPMC/HPS ühendlahused ja söödavad komposiitkiled, millel olid erinevad kontsentratsioonid ja ühendussuhed ning HPMC/HPS -i ühendisüsteemi mikroskoopiline morfoloogia ja faasiline üleminek täheldati joodi värvimise optilise mikroskoobi analüüsi abil tärklisefaaside eristamiseks. HPMC/HP-de söödava komposiitkile valguse läbilaskvust ja mehaanilisi omadusi uuriti UV-VIS-spektrofotomeetri ja mehaanilise omaduse testija abil ning uuriti erinevate kontsentratsioonide ja liitmissuhete mõju optilistele omadustele ja mehaanilistele omadustele. HPMC/HPS -süsteemi mikrostruktuuri ja makroskoopiliste omaduste seos loodi komposiitsüsteemi mikrostruktuuri, näiteks mikrostruktuuri, faasi ülemineku ja faasi eraldamise ning makroskoopiliste omaduste, näiteks optiliste omaduste ja mehaaniliste omaduste kombineerimisega. Peamised leiud on järgmised:

1. Optilise mikroskoobi analüüsi meetod tärklise faaside eristamiseks joodi värvimisega on kõige lihtsam, otsene ja tõhusam meetod tärklisepõhiste liitsüsteemide morfoloogia ja faasi ülemineku uurimiseks. Joodi värvimisega näib tärklise faas hele mikroskoopia all tumedam ja tumedam, samal ajal kui HPMC ei ole värvitud ja seetõttu on see heledam.
2. HPMC/HPS ühendite süsteem ei ole segunev ja ühendisüsteemis on faasisiirdepunkt ning sellel faasisiirdepunktil on teatav sõltuvussuhtest sõltuvus ja lahuse kontsentratsioonist sõltuvus.
3. HPMC/HPS liitsüsteemil on hea ühilduvus ja liitsüsteemis on palju mesofaase. Vahefaasis on pidev faas hajutatud hajutatud faasis osakeste olekus.
4. HP -de hajutatud faas HPMC maatriksis näitas sarnast sfäärilist kuju erinevatel kontsentratsioonidel; HPMC näitas HPS -i maatriksis ebaregulaarset morfoloogiat ja morfoloogia ebaregulaarsus suurenes kontsentratsiooni suurenemisega.
5. Loodi HPMC/HPS -i komposiitsüsteemi mikrostruktuuri, faasi ülemineku, läbipaistvuse ja mehaaniliste omaduste vaheline seos. a. Ühendisüsteemi läbipaistvuse madalaim punkt on kooskõlas HPMC faasisiirdepunktiga pidevast faasist hajutatud faasi ja tõmbemooduli vähenemise miinimumpunktiga. b. Youngi moodul ja murdepikenemine vähenevad lahuse kontsentratsiooni suurenemisega, mis on põhjuslikult seotud HPMC morfoloogilise muutumisega pidevast faasist dispergeeritud faasiks ühendisüsteemis.

Kokkuvõtlikult võib öelda, et HPMC/HPS -i komposiitsüsteemi makroskoopilised omadused on tihedalt seotud selle mikroskoopilise morfoloogilise struktuuri, faasi ülemineku, faasi eraldamise ja muude nähtustega ning komposiitide omadusi saab reguleerida, kontrollides komposiidi struktuuri ja ühilduvust ja ühilduvust. süsteem.

5. peatükk HPS-i hüdroksüpropüülasendusastme mõju HPMC/HPS-ühendsüsteemi reoloogilistele omadustele

On hästi teada, et väikesed muutused tärklise keemilises struktuuris võivad põhjustada selle reoloogiliste omaduste dramaatilisi muutusi. Seetõttu pakub keemiline modifikatsioon tärklisepõhiste toodete reoloogilisi omadusi parandada ja kontrollida [342]. Tärklise keemilise struktuuri mõju omakorda selle reoloogilistele omadustele saab paremini mõista tärklisepõhiste toodete struktuurilisi omadusi ja anda aluse täiustatud tärklise funktsionaalsete omadustega modifitseeritud tärkliste kujundamisel [235]. Hydroxypropyl starch is a professional modified starch widely used in the field of food and medicine. Tavaliselt valmistatakse see loodusliku tärklise eetrireaktsiooniga propüleenoksiidiga aluselistes tingimustes. Hüdroksüpropüül on hüdrofiilne rühm. Nende rühmade sisestamine tärklise molekulaarsesse ahelasse võib rikkuda või nõrgestada molekulisiseseid vesiniksidemeid, mis säilitavad tärklise graanuli struktuuri. Seetõttu on hüdroksüpropüülitärklise füüsikalis -keemilised omadused seotud hüdroksüpropüülrühmade asendamise astmega selle molekulaarses ahelas [233, 235, 343, 344].

Paljudes uuringutes on uuritud hüdroksüpropüülaasendus kraadi mõju hüdroksüpropüülatärklise füüsikalis -keemilistele omadustele. Han jt. Uuris hüdroksüpropüülvaha tärklise ja hüdroksüpropüül maisitärkli mõju Korea gluteenide riisi kookide struktuurile ja retrogradatsiooni omadustele. Uuringus leiti, et hüdroksüpropüülimine võib vähendada tärklise želatinisatsioonitemperatuuri ja parandada tärklise veekogust. jõudlus ja pärssis märkimisväärselt tärklise vananemisnähtust Korea gluteenide riisikookides [345]. Kaur jt. uuris hüdroksüpropüülsendumise mõju erinevate kartulitärklise sortide füüsikalis -keemilistele omadustele ja leidis, et kartuliärklise hüdroksüpropüül asendamise aste varieerus erinevate sortidega ja selle mõju tärklise omadustele suure osakeste suurusega; Hüdroksüpropüülimisreaktsioon põhjustab tärklisegraanulite pinnal palju fragmente ja soonte; Hüdroksüpropüül asendamine võib märkimisväärselt parandada tärklise omadusi, vee lahustuvust ja tärklise lahustuvust dimetüülsulfoksiidis ning tärklise parandada pasta läbipaistvust [346]. Lawal jt. uuris hüdroksüpropüülseisundi mõju maguskartuli tärklise omadustele. Uuring näitas, et pärast hüdroksüpropüüli modifitseerimist paranes tärklise vaba paisumisvõime ja vee lahustuvus; Natiivse tärklise ümberkristallimine ja retrogradatsioon oli pärsitud; Seeditavus on paranenud [347]. Schmitz jt. Valmistatud hüdroksüpropüül tapioka tärklis ja leidis, et sellel on suurem tursevõime ja viskoossus, madalam vananemiskiirus ja suurem külmutamissuhte stabiilsus [344].

Siiski on hüdroksüpropüültärklise reoloogiliste omaduste kohta vähe uuringuid ning hüdroksüpropüülmodifikatsiooni mõju tärklisepõhiste ühendisüsteemide reoloogilistele ja geeliomadustele on seni harva teatatud. Chun et al. uuris madala kontsentratsiooniga (5%) hüdroksüpropüülriisitärklise lahuse reoloogiat. The results showed that the effect of hydroxypropyl modification on the steady-state and dynamic viscoelasticity of starch solution was related to the degree of substitution, and a small amount of hydroxypropyl Propyl substitution can significantly change the rheological properties of starch solutions; Tärkliselahuste viskoossuse koefitsient väheneb koos asendamise astme suurenemisega ja selle reoloogiliste omaduste temperatuurisõltuvus suureneb hüdroksüpropüüla asendamise astme suurenemisega. Kogus väheneb asendusastme suurenedes [342]. Lee et al. uuris hüdroksüpropüül asendamise mõju bataadi tärklise füüsikalistele omadustele ja reoloogilistele omadustele ning tulemused näitasid, et tärklise paistetus- ja veelahustuvus suurenesid hüdroksüpropüülseisuaste astme suurenemisega; Entalpia väärtus väheneb koos hüdroksüpropüüli asendusastme suurenemisega; Viskoossuse koefitsient, kompleksne viskoossus, saagikuse stress, keeruline viskoossus ja tärkliselahuse dünaamiline moodul vähenevad kõik hüdroksüpropüülaasenduse astme suurenemisega, vedeliku indeks ja kadudegur. Tärklise liimi geeli tugevus väheneb, külmutamise-sulata stabiilsus suureneb ja süneesi efekt väheneb [235].

Selles peatükis uuriti HPS -hüdroksüpropüülaasendus kraadi mõju HPMC/HP -de külma ja kuuma geeliühendi süsteemi reoloogilistele omadustele ja geeliomadustele. Üleminekuolukord on suure tähtsusega struktuuri moodustamise ja reoloogiliste omaduste vahelise seose põhjaliku mõistmise jaoks. Lisaks arutati esialgselt HPMC/HPS-i tagurpidi jahutava ühendisüsteemi geelistusmehhanismi, et anda mõningaid teoreetilisi juhiseid teiste sarnaste tagurpidi kuumutatud jahutavate geelisüsteemide jaoks.

5.1 Materjalid ja seadmed

5.1.1 Peamised eksperimentaalsed materjalid

5.1.2 Peamised instrumendid ja seadmed

5.2 Eksperimentaalne meetod

5.2.1 Ühendlahuste valmistamine

Valmistati 15% HPMC/HPS -i ühendlahused erinevate ühendussuhetega (100/0, 50/50, 0/100) ja HP ​​-d erinevate hüdroksüpropüüla asendusastmetega (G80, A939, A1081). A1081, A939, HPMC ja nende liitlahuste ettevalmistusmeetodid on näidatud 2.2.1. G80 ja selle hPMC -ga ühendlahused želatiinifitseeritakse autoklaavi korral 1500psi ja 110 ° C tingimustes segades, kuna G80 looduslik tärklis on kõrge amüloosiga (80%) ja selle želatinisatsiooni temperatuur on suurem kui 100 ° C, mis ei saa olla, mis ei saa olla reached by the original water-bath gelatinization method [348].

5.2.2 HPMC/HPS ühendi lahuste reoloogilised omadused HPS erineva hüdroksüpropüülasendusastmega

5.2.2.1 Reoloogilise analüüsi põhimõte

Sama mis 2.2.2.1

5.2.2.2 Voolurežiimi katsemeetod

Kasutati paralleelset plaadi klambrit, mille läbimõõt oli 60 mm, ja plaadi vahe oli seatud 1 mm.

1. On olemas nihkevoolu katsemeetod ja kolmeastmeline tiksotroopia. Sama mis 2.2.2.2.
2. Voolukatse meetod ilma nihke- ja tiksotroopse tsükli tiksotroopiata. Testi temperatuur on 25 ° C, a. Nihutamine suureneva kiirusega, nihkekiiruse vahemik 0-1000 s-1, nihkeaeg 1 min; b. Pidev nihutamine, nihkekiirus 1000 s-1, nihkeaeg 1 min; c. Vähendatud kiiruse nihkumine, nihkekiiruse vahemik on 1000-0s-1 ja nihkeaeg on 1 min.

5.2.2.3 võnkerežiimi testimeetod

1. Deformatsioonimuutuja pühkimine. Katsetemperatuur 25 °C, sagedus 1 Hz, deformatsioon 0,01-100 %.
2. Temperatuuri skaneerimine. Sagedus 1 Hz, deformatsioon 0,1 %, a. Kuumutamisprotsess, temperatuur 5-85 °C, kuumutamiskiirus 2 °C/min; b. Jahutusprotsess, temperatuur 85–5 ° C, jahutuskiirus 2 ° C/min. Proovi ümber kasutatakse silikooniõli tihendi, et vältida niiskuse kadu katsetamise ajal.
3. Sageduse pühkimine. Variatsioon 0,1 %, sagedus 1-100 rad/s. Testid viidi läbi vastavalt temperatuuril 5 ° C ja 85 ° C ning tasakaalustati katsetemperatuuril 5 minutit enne testimist.

Suhe polümeerilahuse salvestusmooduli G' ja kadumooduli G' ning nurksageduse ω vahel järgib võimsusseadust:

G0′ ja G0″ on vastavalt log G′-log ω ja log G″-log ω lõikepunktid.

5.2.3 optiline mikroskoop

5.2.3.1 Instrumendi põhimõte

Sama mis 4.2.3.1

5.2.3.2 Katsemeetod

3% 5: 5 hpmc/hps ühendlahus võeti välja erinevatel temperatuuridel 25 ° C, 45 ° C ja 85 ° C, lasti samal temperatuuril hoitud klaasklaidile ja valati õhukeseks kileks. kihilahus ja kuivatatud samal temperatuuril. Filmid värviti 1% joodilahusega, mis asetati vaatluseks valgusmikroskoobi väljale ja pildistati.

5.3 Tulemused ja arutelu

5.3.1 Viskoossuse ja voolu mustri analüüs

5.3.1.1 Voolukatse meetod ilma eelnihke ja tiksotroopse rõnga tiksotroopiata

Kasutades voolukatse meetodit ilma eelnihketa ja tiksotroopse tsükli tiksotroopse meetodit, uuriti erineva hüdroksüpropüülasendusastmega HPS-ga HPMC/HPS ühendi lahuse viskoossust. Tulemused on näidatud joonisel 5-1. Jooniselt on näha, et kõigi proovide viskoossus näitab nihkejõu mõjul nihkekiiruse suurenemisega vähenevat trendi, mis näitab teatud määral nihke hõrenemist. Enamik kõrge kontsentratsiooniga polümeeri lahuseid või sulameid läbib nihkejõu mõjul tugeva eraldumise ja molekulaarse ümberkorraldamise, mis näitab pseudoplastilise vedeliku käitumist [305, 349, 350]. Erineva hüdroksüpropüülasendusastmega HPMC/HPS ühendi lahuste nihkehõrenemise astmed on aga erinevad.

Joonis 5-1 viskoossused vs HPS/HPMC lahuse nihkekiirus koos HPS-i erineva hüdropropüülaasendusastmega (ilma eelvalgustuseta on tahke ja õõnsa sümbolite korral vastavalt suurenev kiiruse ja vähenemise kiiruse protsess)

Jooniselt on näha, et puhta HPS proovi viskoossus ja nihke hõrenemise aste on kõrgemad kui HPMC/HPS ühendi proovi omadel, samas kui HPMC lahuse nihkevedeldusaste on madalaim, peamiselt HPS viskoossuse tõttu. madalal temperatuuril on oluliselt kõrgem kui HPMC. Lisaks suureneb sama ühendi suhtega HPMC/HPS ühendi lahuse viskoossus koos HPS hüdroksüpropüüli asendusastmega. Põhjuseks võib olla see, et hüdroksüpropüülrühmade lisamine tärklise molekulidesse lõhub molekulidevahelised vesiniksidemed ja viib seega tärklisegraanulite lagunemiseni. Hüdroksüpropüülimine vähendas märkimisväärselt tärklise nihke vedeldamise nähtust ja loodusliku tärklise nihke hõrenemise nähtus oli kõige ilmsem. Hüdroksüpropüüli asendusastme pideva suurenemisega vähenes HPS-i nihke hõrenemise aste järk-järgult.

Kõikidel proovidel on nihkepinge-nihkekiiruse kõveral tiksotroopsed rõngad, mis näitavad, et kõigil proovidel on teatud tiksotroopia aste. Tiksotroopset tugevust väljendab tiksotroopse ringi pindala suurus. Mida tiksotroopsem on proov [351]. Proovilahuse vooluindeksi n ja viskoossuskoefitsiendi K saab arvutada Ostwald-de Waele võimsusseadusega (vt võrrand (2-1)).

Tabel 5-1 voolukäitumise indeks (N) ja vedeliku konsistentsiindeks (K) HPS/HPMC lahuse kiiruse ja vähenemise kiiruse ja tiksotroopia silmuse pindala ajal HPS-i erineva HPS-i erineva astmega temperatuuril 25 ° C temperatuuril 25 ° C temperatuuril 25 ° C

Tabelis 5-1 on toodud vooluindeks N, viskoossuse koefitsient K ja HPMC/HPS-i ühendlahuste tibotroopne tsükli pindala, millel on erineva astme hüdroksüpropüülsendumise HP-d HP-dega, suurendades nihke- ja vähenevat nihutamist. Tabelist on näha, et kõigi proovide vooluindeks N on väiksem kui 1, mis näitab, et kõik proovilahendused on pseudoplastilised vedelikud. HPMC/HPS -i ühendisüsteemi jaoks, millel on sama HPS hüdroksüpropüülsendumise aste, suureneb vooluindeks N HPMC sisalduse suurenemisega, mis näitab, et HPMC lisamine muudab liitlahenduse tugevamad Newtoni vedelikuomadused. HPMC sisalduse suurenemisega vähenes viskoossuse koefitsient K pidevalt, mis näitab, et HPMC lisamine vähendas ühendilahuse viskoossust, kuna viskoossuse koefitsient K oli proportsionaalne viskoossusega. Puhtade HP -de n väärtus ja k väärtus erinevate hüdroksüpropüülsendusastmetega kasvavas nihkefaasis vähenesid mõlemad hüdroksüpropüülaasendus kraadi suurenemisega, mis näitab, et hüdroksüpropüülimise modifikatsioon võib parandada tärklise pseudoplastilisust ja vähendada tärkslahuste viskoonnet. Vastupidi, N väärtus suureneb koos asendus kraadi suurenemisega väheneva nihkestaadiumis, mis näitab, et hüdroksüpropüülimine parandab lahuse Newtoni vedeliku käitumist pärast kiiret nihutamist. HPMC/HPS ühendisüsteemi N väärtust ja K väärtust mõjutasid nii HP -hüdroksüpropüülimine kui ka HPMC, mis olid nende kombineeritud tegevuse tulemus. Võrreldes suureneva nihkestaadiumiga, muutusid kõigi proovide N väärtused vähenevas nihkestaadiumis suuremaks, K väärtused samas kui väiksemaks muutusid väiksemaks, mis näitab, et ühendilahuse viskoossus vähenes pärast kiiret nihutamist ja kiiret nihutamist ja Newtonian fluid behavior of the compound solution was enhanced. .

Tiksotroopse tsükli pindala vähenes HPMC sisalduse suurenemisega, mis näitab, et HPMC lisamine vähendas ühendilahuse tiksotroopiat ja parandas selle stabiilsust. HPMC/HPS -i ühendilahuse jaoks, millel on sama ühendussuhte suhe, väheneb tiksotroopse tsükli pindala HP -de hüdroksüpropüülaasenduse astme suurenemisega, mis näitab, et hüdroksüpropüülimine parandab HPS -i stabiilsust.

5.3.1.2 Lõikamismeetod eellõikamise ja kolmeastmelise tiksotroopse meetodiga

Eelmise nihkega nihkemeetodit kasutati HPMC/HPS-i ühendilahuse viskoossuse muutumise uurimiseks erineva astmega hüdroksüpropüülsendumise HP-dega nihkekiirusega. Tulemused on näidatud joonisel 5-2. Jooniselt on näha, et HPMC lahus ei näita peaaegu nihkehavenemist, teistel proovidel aga nihkevedeldamist. See on kooskõlas tulemustega, mis on saadud nihkemeetodi abil ilma eelkoormamiseta. It can also be seen from the figure that at low shear rates, the highly hydroxypropyl substituted sample exhibits a plateau region.

Joonis 5-2 viskoossused vs HPS/HPMC lahuse nihkekiirus koos HPS-i erineva hüdropropüülaasendusastmega (koos nihkega)

The zero-shear viscosity (h0), flow index (n) and viscosity coefficient (K) obtained by fitting are shown in Table 5-2. Tabelist näeme, et puhaste HPS-proovide puhul suurenevad mõlema meetodi abil saadud N-väärtused, mis näitab, et tärkliselahuse tahke käitumine väheneb, kui asendusaste suureneb. HPMC sisalduse suurenemisega näitasid kõik N väärtused langustrendi, mis näitab, et HPMC vähendas lahuse tahke käitumist. This shows that the qualitative analysis results of the two methods are consistent.

Võrreldes sama proovi kohta erinevatel katsemeetoditel saadud andmeid, selgub, et pärast eellõikamist saadud n-i väärtus on alati suurem kui eellõikamiseta meetodil saadud väärtus, mis näitab, et eellõikamisel saadud liitsüsteem. -Vaakamismeetod on tahke sarnane käitumine on madalam kui meetodil mõõdetud ilma eelnevalt. Selle põhjuseks on asjaolu, et ilma eelnihketa katses saadud lõpptulemus on tegelikult nihkekiiruse ja nihkeaja koosmõju tulemus, samas kui eelnihkega katsemeetod kõrvaldab esmalt tiksotroopse efekti suure nihkega teatud perioodiks. aega. Seetõttu saab selle meetodiga täpsemalt määrata nihkehõrenemise nähtust ja liitsüsteemi vooluomadusi.

Tabelist näeme ka seda, et sama komponendi suhte (5: 5) puhul on liitsüsteemi N väärtus lähedal 1 ja eelnevalt nihutatud n suureneb hüdroksüpropüülaasenduse astmega, see näitab, et HPMC on Pidev faas ühendisüsteemis ja HPMC-l on tugevam mõju madala hüdroksüpropüülaasendusastmega tärkliseproovidele, mis on kooskõlas tulemusega, et N väärtus suureneb koos asendus kraadi suurenemisega, ilma et see oleks vastupidi. Kahe meetodil erineva asendusastmega liitsüsteemide K väärtused on sarnased ja eriti ilmset suundumust, samas määra. The intrinsic viscosity can accurately reflect the properties of the substance itself.

Joonis 5-3 HPS/HPMC segulahuse kolmeintervalliline tiksotroopia erineva HPS-i hüdropropüülasendusastmega

Kolmeastmelist tiksotroopset meetodit kasutati hüdroksüpropüülatärklise hüdroksüpropüül asendamise erineva astmete mõju uurimiseks liitsüsteemi tiksotroopsetele omadustele. It can be seen from Figure 5-3 that in the low shear stage, the solution viscosity decreases with the increase of HPMC content, and decreases with the increase of substitution degree, which is consistent with the law of zero shear viscosity.

Struktuuri taastumise astet pärast erinevat aega taastumisetapis väljendatakse viskoossuse taastumise määraga DSR ja arvutusmeetod on näidatud punktis 2.3.2. Tabelist 5-2 on näha, et sama taastumisaja jooksul on puhta HPS-i DSR oluliselt madalam kui puhta HPMC oma, mis tuleneb peamiselt sellest, et HPMC molekul on jäik ahel ja selle relaksatsiooniaeg on lühike. struktuuri saab lühikese aja jooksul taastada. taastuda. Kuigi HPS on paindlik ahel, on selle lõõgastusaeg pikk ja struktuuri taastumine võtab kaua aega. With the increase of substitution degree, the DSR of pure HPS decreases with the increase of substitution degree, indicating that hydroxypropylation improves the flexibility of starch molecular chain and makes the relaxation time of HPS longer. The DSR of the compound solution is lower than that of pure HPS and pure HPMC samples, but with the increase of the substitution degree of HPS hydroxypropyl, the DSR of the compound sample increases, which indicates that the thixotropy of the compound system increases with the HPS hüdroksüpropüülasenduse suurenemine. See väheneb radikaalse asendamise astme suurenemisega, mis on tulemustega kooskõlas ilma eelvalgustuseta.

Table 5-2 Zero shear viscosity (h0), flow behavior index (n), fluid consistency index (K) during increasing rate and the degree of structure recovery (DSR) after a certain recover time for the HPS/HPMC solution with different hydropropyl HPS asendusaste 25 °C juures

Kokkuvõtlikult võib püsiseisundi test ilma eelvalgustuseta ja tiksotroopse tsükli tiksotroopia test kvalitatiivselt analüüsida proovisid suurte jõudlus erinevustega, kuid erinevate HP-de hüdroksüpropüülsendusastmega ühendite puhul koos väikeste jõudlusega erinevustega, on lahenduse uurimistulemused vastavad vastavad. Tegelikud tulemused, kuna mõõdetud andmed on nihkekiiruse ja nihkeaja mõju terviklikud tulemused, ning ei suuda tõeliselt kajastada ühe muutuja mõju.

5.3.2 Lineaarne viskoelastne piirkond

On hästi teada, et hüdrogeelide puhul määrab säilitusmooduli G′ efektiivsete molekulaarahelate kõvaduse, tugevuse ja arvu ning kadumooduli G′′ määrab väikeste molekulide ja funktsionaalrühmade migratsioon, liikumine ja hõõrdumine. . Selle määrab hõõrdeenergia tarbimine, nagu vibratsioon ja pöörlemine. Salvestusmooduli G′ ja kadumooduli G″ lõikepunkti olemasolumärk (st tan δ = 1). Üleminekut lahuselt geelile nimetatakse geelipunktiks. Salvestusmooduli G ′ ja kadumooduli G ″ kasutatakse sageli geelistuskäitumise, geelvõrgu struktuuri moodustumiskiiruse ja struktuuriliste omaduste uurimiseks [352]. Need võivad peegeldada ka sisemise struktuuri arengut ja molekulaarstruktuuri geelivõrgu struktuuri moodustumise ajal. interaktsioon [353].

Joonisel 5-4 on näidatud HPMC/HPS ühendlahuste tüve pühkimiskõverad, millel on erineva astmete hüdroksüpropüülsendus HPS sagedusel 1 Hz ja tüvevahemik 0,01%-100%. It can be seen from the figure that in the lower deformation area (0.01–1%), all samples except HPMC are G′ > G″, showing a gel state. For HPMC, G′ is in the whole shape The variable range is always less than G”, indicating that HPMC is in solution state. In addition, the deformation dependence of viscoelasticity of different samples is different. For the G80 sample, the frequency dependence of viscoelasticity is more obvious: when the deformation is greater than 0.3%, it can be seen that G' gradually decreases, accompanied by a significant increase in G”. suurenemine, samuti tan Δ märkimisväärne suurenemine; ja ristuge siis, kui deformatsioonikogus on 1,7%, mis näitab, et G80 geelvõrgu struktuur on tõsiselt kahjustatud pärast seda, kui deformatsioonisumma ületab 1,7%, ja see on lahenduse olekus.

Joonis 5-4 Salvestusmoodul (G ′) ja kadumismoodul (G ″) vs HPS/HPMC segude tüvi HP-de erinevate hüdroüpropüülaasendusastmega (vastavalt tahked ja õõnsad sümbolid vastavalt G 'ja G ″)

Joonis 5-5 tan δ versus tüvi HPMC/HPS segulahuse jaoks HPS erineva hüdropropüülasendusastmega

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. Teisisõnu, kui HPS hüdroksüpropüüli asendusaste suureneb, kipuvad olulised muutused tan δ kõveras ilmnema suuremas deformatsioonivahemikus. Eelkõige on G80 lineaarne viskoelastne piirkond kõigist proovidest kitsaim. Seetõttu kasutatakse määramiseks G80 lineaarset viskoelastset piirkonda

Criteria for determining the value of the deformation variable in the following series of tests. HPMC/HPS -i ühendisüsteemi jaoks, millel on sama liitsuhe, aheneb lineaarne viskoelastne piirkond ka HP -de hüdroksüpropüülsektori asendamise astme vähenemisega, kuid hüdroksüpropüüla asendamise astme kahanev mõju lineaarsele viskoelastsele piirkonnale pole nii ilmne.

5.3.3 Viskoelastsed omadused kuumutamise ja jahutamise ajal

HPMC/HP-de dünaamilised viskoelastsed omadused HP-de erineva astme hüdroksüpropüülaasendusega on näidatud joonisel 5-6. Nagu jooniselt näha, on HPMC kuumutamise ajal neli etappi: esialgne platoo piirkond, kaks struktuuri moodustavat etappi ja lõplik platoo piirkond. Esialgses platoo etapis, g ′ <g ″, on G ′ ja G ″ väärtused väikesed ja kipuvad temperatuuri tõusuga pisut vähenema, näidates tavalist vedeliku viskoelastset käitumist. HPMC termilisel geelistusel on kaks eraldiseisvat struktuuri moodustumise etappi, mis on piiratud G ′ ja G ″ ristumiskohaga (st lahuse-geeli üleminekupunkt, umbes 49 ° C), mis on kooskõlas varasemate aruannetega. Järjepidev [160, 354]. Hüdrofoobse assotsiatsiooni ja hüdrofiilse seose tõttu moodustab HPMC järk-järgult võrkudevahelise struktuuri [344, 355, 356]. Saba platoo piirkonnas on G ′ ja G ″ väärtused kõrged, mis näitab, et HPMC geeli võrgu struktuur on täielikult moodustatud.

Need neli HPMC etappi ilmuvad järjestikku vastupidises järjekorras, kui temperatuur langeb. G' ja G' ristumiskoht nihkub jahutusfaasis umbes 32 °C juures madala temperatuuriga piirkonda, mis võib olla tingitud hüstereesist [208] või ahela kondensatsiooniefektist madalal temperatuuril [355]. Sarnaselt HPMC-le, muud proovid kuumutamise ajal Samuti on sisse lülitatud neli etappi ja pöörduv nähtus ilmneb jahutusprotsessi ajal. Kuid jooniselt on näha, et G80 ja A939 näitavad lihtsustatud protsessi ilma G' ja G vahelise ristumiskohata ning G80 kõver isegi ei ilmu. Platvormi ala taga.

For pure HPS, a higher degree of hydroxypropyl substitution can shift both the initial and final temperatures of gel formation, especially the initial temperature, which is 61 °C for G80, A939, and A1081, respectively. , 62 ° C ja 54 ° C. In addition, for HPMC/HPS samples with the same compounding ratio, as the degree of substitution increases, the values of G′ and G″ both tend to decrease, which is consistent with the results of previous studies [357, 358]. Asendusastme suurenedes muutub geeli tekstuur pehmeks. Seetõttu rikub hüdroksüpropüülimine loodusliku tärklise järjestatud struktuuri ja parandab selle hüdrofiilsust [343].

HPMC / HPS ühendi proovide puhul vähenesid nii G' kui ka G ' HPS hüdroksüpropüüli asendusastme suurenemisega, mis oli kooskõlas puhta HPS tulemustega. Veelgi enam, HPMC lisamisega mõjutas asendusaste G'-le märkimisväärselt. Mõju G-ga muutub vähem väljendunud.

Kõigi HPMC/HPS liitproovide viskoelastsed kõverad näitasid sama suundumust, mis vastas HPS-ile madalal temperatuuril ja HPMC-le kõrgel temperatuuril. Teisisõnu, madalal temperatuuril domineerib HPS kombineeritud süsteemi viskoelastsete omaduste üle, samal ajal kui kõrgel temperatuuril määrab HPMC kombineeritud süsteemi viskoelastsed omadused. See tulemus on peamiselt tingitud HPMC -le. Eelkõige on HPS külmgeel, mis kuumutamisel muutub geeliolekust lahusolekuks; vastupidi, HPMC on kuum geel, mis järk-järgult moodustab kasvava temperatuuriga võrgustruktuuriga geeli. HPMC/HPS ühendsüsteemi puhul annab madalal temperatuuril ühendsüsteemi geeliomadused peamiselt kaasa HPS-i külmgeel ning kõrgel temperatuuril, soojal, domineerib ühendisüsteemis HPMC geelistumine.

Joonis 5-6 Salvestusmoodul (G ′), kadumismoodul (G ″) ja tan Δ vs temperatuur HPS/HPMC segulahuse jaoks HPS-i erinevate hüdroüpropüülaasendusastmega

HPMC/HP -de komposiitsüsteemi moodul on ootuspäraselt puhta HPMC ja puhta HP moodulite vahel. Veelgi enam, keerulises süsteemis on kogu temperatuuri skaneerimise vahemikus G ′> G ″, mis näitab, et nii HPMC kui ka HP -d võivad moodustada molekulidevahelisi vesiniksidemeid vastavalt veemolekulidega ja moodustada üksteisega ka molekulidevahelisi vesiniksidemeid. Lisaks on kadumisteguri kõveral kõigil keerukatel süsteemidel TAN Δ piik umbes 45 ° C, mis näitab, et keerulises süsteemis on toimunud pidev faasi üleminek. Seda etapi üleminekut arutatakse järgmises 5.3.6. Jätkake arutelu.

5.3.4 Temperatuuri mõju ühendi viskoossusele

Temperatuuri mõju mõistmine materjalide reoloogilistele omadustele on oluline, kuna töötlemise ja ladustamise ajal võib tekkida lai temperatuur [359, 360]. 5 ° C-85 ° C vahemikus on temperatuuri mõju HPMC/HPS ühendlahuste keerukale viskoossusele erineva astmes hüdroksüpropüülsendumisega HP-dega joonisel 5-7. Jooniselt 5-7 (a) on näha, et puhaste HP-de keeruline viskoossus väheneb temperatuuri tõusuga märkimisväärselt; Puhta HPMC viskoossus väheneb temperatuuri tõusuga algselt 45 ° C -ni. parandada.

Kõigi ühendproovide viskoossuse kõverad näitasid temperatuuriga sarnaseid suundumusi, kõigepealt vähenedes temperatuuri tõusu ja seejärel temperatuuri tõusuga. Lisaks on ühendatud proovide viskoossus HP -de madalal temperatuuril ja HPMC lähemal kõrgel temperatuuril lähemal. See tulemus on seotud ka nii HPMC kui ka HPS -i omapärase geelistuskäitumisega. The viscosity curve of the compounded sample showed a rapid transition at 45 °C, probably due to a phase transition in the HPMC/HPS compounded system. Siiski väärib märkimist, et G80/HPMC 5: 5 ühendiproovi viskoossus on kõrgel temperatuuril kõrgem kui puhta HPMC oma, mis on peamiselt tingitud kõrgemast G80 sisemisest viskoossusest kõrgel temperatuuril [361]. Sama komponendi suhte korral väheneb ühendussüsteemi ühendi viskoossus HP -de hüdroksüpropüülaasenduse astme suurenemisega. Seetõttu võib hüdroksüpropüülrühmade sissejuhatus tärklisemolekulidesse põhjustada molekulaarsete vesiniksidemete purunemist tärklise molekulides.

Joonis 5-7 HPS/HPMC segude kompleksne viskoossus vs temperatuur HPS erineva hüdroüpropüülasendusastmega

Temperatuuri mõju HPMC/HPS -i ühendisüsteemi keerukale viskoossusele vastab Arrheniuse suhtele teatud temperatuurivahemikus ja keeruka viskoossuse temperatuuriga on eksponentsiaalne. Arrheniuse võrrand on järgmine:

Nende hulgas on η* kompleksviskoossus Pa s;

A on konstant, pa s;

T on absoluutne temperatuur, K;

R on gaasikonstant, 8,3144 J·mol–1·K–1;

E on aktiveerimisenergia, J·mol–1.

Fitted according to formula (5-3), the viscosity-temperature curve of the compound system can be divided into two parts according to the tan δ peak at 45 °C; Ühendisüsteem temperatuuril 5 ° C-45 ° C ja 45 ° C-85 ° Aktiveerimisenergia E väärtused ja konstant A, mis on saadud C-vahemikku C-vahemikku, on toodud tabelis 5-3. Aktiveerimisenergia E arvutatud väärtused on vahemikus –174 kj · mol - 1 kuni 124 kJ · mol - 1 ja konstandi A väärtused on vahemikus 6,24 × 10–11 PA · S kuni 1,99 × 1028 PA. Sobivusvahemikus olid sobitatud korrelatsioonikoefitsiendid kõrgemad (R2 = 0,9071–0,9892), välja arvatud G80/HPMC proovi puhul. G80/HPMC proovil on madalam korrelatsioonikoefitsient (R2 = 0,4435) temperatuurivahemikus 45 ° C - 85 ° C, mis võib olla tingitud G80 olemuselt suuremast karedusest ja selle kiiremast kaalust võrreldes teiste HPS -i kristallimise kiirusega [[ 362]. See G80 omadus muudab selle HPMC-ga segamisel tõenäolisemaks mittehomogeensete ühendite moodustumise.

In the temperature range of 5 °C – 45 °C, the E value of the HPMC/HPS composite sample is slightly lower than that of pure HPS, which may be due to the interaction between HPS and HPMC. Vähendage viskoossuse temperatuurisõltuvust. Puhta HPMC E väärtus on suurem kui teiste proovide korral. Kõigi tärklist sisaldavate proovide aktiveerimise energiad olid madalad positiivsed väärtused, mis näitab, et madalamatel temperatuuridel oli viskoossuse vähenemine temperatuuriga vähem väljendunud ja preparaatidel oli tärklisekujuline tekstuur.

Tabel 5-3 Arrheniuse võrrandi parameetrid (E: aktiveerimisenergia; A: konstant; R 2 : määramiskoefitsient) võrrandist (1) HPS/HPMC segude jaoks HPS erineva hüdroksüpropüülimise astmega

Kuid kõrgema temperatuurivahemikus 45 ° C - 85 ° C muutus E väärtus kvalitatiivselt puhaste HP -de ja HPMC/HP komposiitproovide vahel ning puhta HPSS -i E väärtus oli 45,6 kJ · mol - 1 - vahemikus vahemikus 45,6 kJ · mol - 1 - 124 kJ·mol−1, on komplekside E väärtused vahemikus -3,77 kJ·mol−1– -72,2 kJ·mol−1. See muutus näitab HPMC tugevat mõju keeruka süsteemi aktiveerimisenergiale, kuna puhta HPMC E väärtus on -174 kJ mol -1. The E values of pure HPMC and the compounded system are negative, which indicates that at higher temperatures, the viscosity increases with increasing temperature, and the compound exhibits HPMC-like behavior texture.

HPMC ja HP ​​-de mõju HPMC/HP -ühendsüsteemide keerukale viskoossusele kõrgel temperatuuril ja madalal temperatuuril on kooskõlas arutatud viskoelastsete omadustega.

5.3.5 Dünaamilised mehaanilised omadused

Joonistel 5-8 on näidatud erineva hüdroksüpropüülasendusastmega HPMC/HPS ühendi lahuste sageduse pühkimiskõverad 5 °C juures. Jooniselt on näha, et puhtal HPS-il on tüüpiline tahke käitumine (G′> G″), samas kui HPMC on vedelikutaoline (G′ <G″). Kõigil HPMC/HPS-i preparaatidel oli tahke käitumine. For most of the samples, both G′ and G″ increase with increasing frequency, indicating that the solid-like behavior of the material is strong.

Puhtadel HPMC -del on selge sagedussõltuvus, mida on puhaste HPS -proovides raske näha. Nagu arvata võis, näitas HPMC/HPS -i kompleksisüsteem teatavat sagedust sõltuvust. Kõigi HPS-i sisaldavate proovide puhul on N ′ alati madalam kui N ″ ja G ″ on tugevam sagedussõltuvus kui G ', mis näitab, et need proovid on elastsemad kui viskoossed [352, 359, 363]. Seetõttu määravad liitproovide jõudluse peamiselt HP -de abil, mis on peamiselt seetõttu, et HPMC on madalal temperatuuril madalam viskoossuse lahuse olek.

Tabel 5-4 n′, n″, G0′ ja G0″ HPS/HPMC jaoks erineva hüdropropüülasendusastmega HPS juures temperatuuril 5 °C, mis on määratud võrrandist. (5-1) ja (5-2)

Joonis 5-8 Salvestusmoodul (G ′) ja kadumismoodul (G ″) vs HPS/HPMC segude sagedus HP-de erinevate hüdroüpropüülsektori asendamise astmega temperatuuril 5 ° C.

Puhtal HPMC-del on selge sagedussõltuvus, mida on puhastes HPS-i proovides raske näha. Nagu HPMC/HPS -i kompleksi puhul arvati, näitas ligandisüsteem teatud määral sõltuvust. Kõigi HPS-i sisaldavate proovide puhul on n′ alati madalam kui n″ ja G'-l on suurem sagedussõltuvus kui G', mis näitab, et need proovid on elastsemad kui viskoossed [352, 359, 363]. Seetõttu määrab kombineeritud proovide jõudluse peamiselt HPS, mis on peamiselt tingitud sellest, et HPMC-l on madalal temperatuuril madalama viskoossusega lahuse olek.

Joonistel 5-9 on näidatud HPMC/HPS-i ühendikelade sageduskõverad HP-de erineva astmes hüdroksüpropüülsendumisega temperatuuril 85 ° C. Nagu jooniselt näha, näitasid kõik muud HPS-i proovid, välja arvatud A1081, tüüpilist tahke tahke käitumist. A1081 puhul on G 'ja G väärtused väga lähedal ja G' on pisut väiksem kui G ”, mis näitab, et A1081 käitub vedelikuna.

Selle põhjuseks võib olla asjaolu, et A1081 on külm geel ja läbib kõrgel temperatuuril geeli-lahenduse. Teisest küljest vähenesid sama liitsuhtega proovide puhul N ′, N ″, G0 ′ ja G0 ″ (tabel 5-5) väärtused hüdroksüpropüülaasendusastme suurenemisega, mis näitab, et hüdroksüpropüülimine vähendas tahket ainet nagu tärklise käitumine kõrgel temperatuuril (85 ° C). Eelkõige on G80 N 'ja N ″ lähedal 0-le, millel on tugev tahke käitumine; Seevastu A1081 N 'ja N ″ väärtused on 1 lähedal, mis näitab tugevat vedeliku käitumist. Need N 'ja N ”väärtused on kooskõlas G' ja G andmetega. Lisaks, nagu võib näha joonistest 5-9, võib hüdroksüpropüülaasendamise aste märkimisväärselt parandada HPS-i sageduse sõltuvust kõrgel temperatuuril.

Joonis 5-9 Säilitusmoodul (G′) ja kadumoodul (G″) vs sagedus HPS/HPMC segude puhul HPS erineva hüdropropüülasendusastmega temperatuuril 85 °C

Joonised 5-9 näitavad, et HPMC-l on 85 °C juures tüüpiline tahkete omadustega käitumine (G′ > G″), mis on peamiselt tingitud selle termogeeli omadustest. Lisaks varieeruvad HPMC G′ ja G″ sõltuvalt sagedusest. Kasv ei muutunud palju, mis näitab, et sellel puudub selge sagedussõltuvus.

HPMC/HPS ühendisüsteemi puhul on N 'ja N ″ väärtused nii 0 lähedal kui ka G0' on oluliselt kõrgem kui G0 (tabel ″ 5-5), kinnitades selle tahket käitumist. Teisest küljest võib kõrgem hüdroksüpropüülsendus nihutada HP-sid tahkelt sarnaselt vedela-sarnasele käitumisele-nähtusele, mida ühendatud lahustes ei esine. In addition, for the compound system added with HPMC, with the increase of frequency, both G' and G” remained relatively stable, and the values of n' and n” were close to those of HPMC. Kõik need tulemused viitavad sellele, et HPMC domineerib ühendatud süsteemi viskoelastsuses kõrgel temperatuuril 85 ° C.

Tabel 5-5 n′, n″, G0′ ja G0″ HPS/HPMC jaoks erineva hüdropropüülasendusega HPS 85 °C juures, mis on määratud võrrandist. (5-1) ja (5-2)

5.3.6 HPMC/HPS liitsüsteemi morfoloogia

The phase transition of HPMC/HPS compound system was studied by iodine staining optical microscope. HPMC/HPS -ühendsüsteemi, mille ühendisuhe oli 5: 5, testiti temperatuuril 25 ° C, 45 ° C ja 85 ° C. Allpool olevad värvitud valguse mikroskoobi pildid on näidatud joonistel 5-10. It can be seen from the figure that after dyeing with iodine, the HPS phase is dyed into a darker color, and the HPMC phase shows a lighter color because it cannot be dyed by iodine. Seetõttu saab HPMC/HP -de kahte faasi selgelt eristada. At higher temperatures, the area of dark regions (HPS phase) increases and the area of bright regions (HPMC phase) decreases. Täpsemalt, temperatuuril 25 ° C on HPMC (erksa värv) pidev faas HPMC/HPS komposiitsüsteemis ja väike sfääriline HPS -faas (tume värv) hajub HPMC pidevas faasis. Seevastu temperatuuril 85 ° C sai HPMC väga väikeseks ja ebakorrapärase kujuga hajutatud faas, mis oli hajutatud HPS -i pidevas faasis.

Joonis 5-8 Värvitud 1:1 HPMC/HPS segude morfoloogiad temperatuuril 25 °C, 45 °C ja 85 °C

Temperatuuri tõusuga peaks HPMC/HPS -i ühes HPMC/HPS -i HPMC -le HPMC -lt HPMC -lt HPMC -dele toimuva faasi morfoloogia üleminekupunkt olema. Teoreetiliselt peaks see ilmnema siis, kui HPMC ja HPS viskoossus on samad või väga sarnased. Nagu võib näha 45 ° C mikrograafidest joonistel 5-10, ei ilmne tüüpilist meresaare faasiskeemi, kuid täheldatakse kaaskontsentinaalset faasi. See tähelepanek kinnitab ka tõsiasja, et pideva faasi faaside üleminek võis toimuda tan Δ piilis punktis 5.3.3 käsitletud hajumisteguri temperatuuri kõveral.

Jooniselt on ka näha, et madalal temperatuuril (25 ° C) on tumeda HP -de faasi mõnel osal teatav erksavärv hajutatud faasi kujul. keskel. Juhuslikult jaotatakse kõrgel temperatuuril (85 ° C) mõned väikesed tumedad osakesed erksavärvilises HPMC dispergeeritud faasis ja need väikesed tumedad osakesed on pidevad faas HP-d. Need tähelepanekud viitavad sellele, et HPMC-HPS-i liitsüsteemis eksisteerib teatav mesofaasi, näidates seega ka seda, et HPMC-l on HPS-iga ühilduvus.

5.3.7 HPMC/HPS -i ühendisüsteemi faasisiirde skemaatiline diagramm

Tuginedes polümeerilahuste ja komposiitgeelipunktide klassikalisele reoloogilisele käitumisele [216, 232] ja võrdlusele artiklis käsitletud kompleksidega, pakutakse välja printsiipmudel HPMC/HPS komplekside struktuurseks muutmiseks temperatuuriga, nagu on näidatud joonisel fig. 5-11.

Joonis 5-11 HPMC (A) soolgeeli ülemineku skemaatilised struktuurid; HPS (B); ja HPMC/HPS (C)

HPMC geelkäitumist ja sellega seotud lahendusgeeli üleminekumehhanismi on palju uuritud [159, 160, 207, 208]. Üks laialt aktsepteeritud on see, et HPMC ahelad eksisteerivad lahuses agregeeritud kimpude kujul. Need klastrid on ühendatud, pakkides mõned asendamata või õhklikult lahustuvad tselluloosistruktuurid ja need on ühendatud tihedalt asendatud piirkondadega metüülrühmade ja hüdroksüülrühmade hüdrofoobse agregatsiooni abil. Madalal temperatuuril moodustavad veemolekulid puuritaolised struktuurid väljaspool metüülhüdrofoobseid rühmi ja veekesta struktuure väljaspool hüdrofiilseid rühmi, näiteks hüdroksüülrühmi, takistades HPMC-d moodustama madalatel temperatuuridel ahelatevahelisi vesiniksidemeid. Temperatuuri tõustes neelab HPMC energiat ning need veepuuri ja veekesta struktuurid on katki, mis on lahuse-geeli ülemineku kineetika. Veepuuri ja veekesta rebenemine paneb metüül- ja hüdroksüpropüülrühmad vesiskeskkonda, mille tulemuseks on vaba maht märkimisväärselt suurenemine. Kõrgemal temperatuuril, hüdrofoobsete rühmade hüdrofoobse seose ja hüdrofiilsete rühmade hüdrofiilse seose tõttu, moodustub lõpuks geeli kolmemõõtmeline võrgustruktuur, nagu on näidatud joonisel 5-11 (a).

Pärast tärklise želatiinimist lahustub amüloos tärklise graanulitest, moodustades õõnsa üksik spiraalse struktuuri, mis on pidevalt haavatud ja esitleb lõpuks juhuslikke mähiseid. See ühekordse heeliksi struktuur moodustab seestpoolt hüdrofoobse õõnsuse ja väljastpoolt hüdrofiilse pinna. This dense structure of starch endows it with better stability [230-232]. Therefore, HPS exists in the form of variable random coils with some stretched out helical segments in aqueous solution at high temperature. As the temperature decreases, the hydrogen bonds between HPS and water molecules are broken and bound water is lost. Lõpuks moodustub vesiniksidemete moodustumise tõttu molekulaarsete ahelate vahel kolmemõõtmeline võrgustruktuur ja moodustub geel, nagu on näidatud joonisel 5-11 (b).

Tavaliselt, kui ühendatakse kaks väga erineva viskoossusega komponenti, kipub kõrge viskoossuse komponent moodustama dispergeeritud faasi ja hajub madala viskoossuse komponendi pidevas faasis. Madalatel temperatuuridel on HPMC viskoossus oluliselt madalam kui HP -del. Seetõttu moodustab HPMC pideva faasi, mis ümbritseb kõrge viskoossusega HPS-geeli faasi. Kahe faasi servades kaotavad HPMC ahelate hüdroksüülrühmad osa seotud veest ja moodustavad Molekulaarsed vesiniksidemed HPS molekulaarsete ahelatega. Kütteprotsessi ajal liikusid HPS -i molekulaarsed ahelad piisavalt energia neelamise tõttu ja moodustasid vesiniksidemed veemolekulidega, mille tulemuseks oli geeli struktuuri rebenemine. Samal ajal hävitati HPMC ahela veepuuri ja veekesta struktuur ja järk-järgult rebenesid hüdrofiilsete rühmade ja hüdrofoobsete klastrite paljastamiseks. Kõrgel temperatuuril moodustab HPMC molekulidevaheliste vesiniksidemete ja hüdrofoobse assotsiatsiooni tõttu geelvõrgu struktuuri ning sellest saab seega kõrge viskoossusega hajutatud faas, mis on hajutatud juhuslike mähiste pidevas faasis, nagu on näidatud joonisel 5-11 (c). Seetõttu domineerisid HPS ja HPMC vastavalt madala ja kõrge temperatuuriga komposiitgeelide reoloogilistes omadustes, geeli omadustes ja faasmorfoloogias.

Hüdroksüpropüülrühmade sissejuhatus tärklisemolekulidesse purustab selle sisemise järjestatud vesiniksideme struktuuri, nii et želatiinitud amüloosmolekulid oleksid paistes ja venitatud olekus, mis suurendab molekulide efektiivset hüdratsioonimahtu ja pärsib tärklise molekulide kalduvust, et torkida juhuslikult. Vesilahuses [362]. Seetõttu muudavad hüdroksüpropüüli mahukad ja hüdrofiilsed omadused amüloosi molekulaarsete ahelate rekombinatsiooni ja ristsiduvate piirkondade moodustumise raskeks [233]. Seetõttu kipub temperatuuri langusega võrreldes loodusliku tärklisega moodustama lõdvemat ja pehmema geeli võrgu struktuuri.

With the increase of the hydroxypropyl substitution degree, there are more stretched helical fragments in the HPS solution, which can form more intermolecular hydrogen bonds with the HPMC molecular chain at the boundary of the two phases, thus forming a more uniform structure. Lisaks vähendab hüdroksüpropüülimine tärklise viskoossust, mis vähendab preparaadi HPMC ja HP ​​-de viskoossuse erinevust. Seetõttu nihkub HPMC/HPS kompleksisüsteemi faasi üleminekupunkt HPS hüdroksüpropüülaasenduse astme suurenemisega madalale temperatuurile. Seda saab kinnitada viskoossuse järsu muutumisega taastatud proovide temperatuuriga 5.3.4.

5.4 Peatüki kokkuvõte

Selles peatükis valmistati HPMC/HPS -i ühendlahused erinevate HP -de hüdroksüpropüülsendusastetega ning HP -hüdroksüpropüülaasendus kraadi mõju HPMC/HPS -i külma ja kuuma geeliühendi süsteemi reoloogilistele omadustele ja geeliomadustele uuriti reoloogilistele omadustele. HPMC/HPS külma ja kuuma geeli komposiitsüsteemi faasjaotust uuriti joodi värvimise optilise mikroskoobi analüüsi abil. Peamised leiud on järgmised:

1. Toatemperatuuril vähenes HPMC/HPS ühendi lahuse viskoossus ja nihkelahjenemine koos HPS hüdroksüpropüüli asendusastme suurenemisega. Selle põhjuseks on peamiselt seetõttu, et hüdroksüpropüülrühma sissejuhatus tärklise molekuli hävitab selle molekulaarse vesiniksideme struktuuri ja parandab tärklise hüdrofiilsust.
2. Toatemperatuuril mõjutavad nii HPMC kui ka hüdroksüpropüülimine HPMC/HPS-i ühendlahuste null-nihkeviskoossuse H0, vooluindeks N ja HPMC/HPS ühendlahuste K-koefitsient K. HPMC sisalduse suurenemisega väheneb null nihkeviskoossus H0, vooluindeks N suureneb ja viskoossuse koefitsient K väheneb; Null nihkeviskoossus H0, vooluindeks N ja puhaste HP -de viskoossuse koefitsient K suurenevad kõik hüdroksüüliga, suureneb propüüli asendamise astme suurenemisega, see muutub väiksemaks; Kuid ühendussüsteemi jaoks väheneb nihkeviskoossus H0 asendusastme suurenemisega, samal ajal kui vooluindeks N ja viskoossuse konstant K suureneb asendusastme suurenemisega.
3. Eellõikamisega lõikamismeetod ja kolmeastmeline tiksotroopia võivad täpsemalt kajastada ühendi lahuse viskoossust, voolavusomadusi ja tiksotroopiat.
4. HPMC/HPS ühendisüsteemi lineaarne viskoelastne piirkond kitseneb HPS hüdroksüpropüüli asendusastme vähenemisega.
5. Selles külma-kuuma geeliühendisüsteemis võivad HPMC ja HPS moodustada pidevaid faase vastavalt madalal ja kõrgel temperatuuril. See faasistruktuuri muutus võib oluliselt mõjutada kompleksgeeli kompleksviskoossust, viskoelastseid omadusi, sagedussõltuvust ja geeliomadusi.
6. Dispergeeritud faasidena saavad HPMC ja HPS määrata HPMC/HPS ühendisüsteemide reoloogilisi ja geeliomadusi vastavalt kõrgel ja madalal temperatuuril. HPMC/HPS liitproovide viskoelastsed kõverad olid kooskõlas HPS-iga madalal temperatuuril ja HPMC-ga kõrgel temperatuuril.
7. Tärklise struktuuri erinev keemilise modifitseerimise aste mõjutas oluliselt ka geeli omadusi. Tulemused näitavad, et kompleksne viskoossus, säilitusmoodul ja kadumoodul vähenevad koos HPS hüdroksüpropüüli asendusastme suurenemisega. Seetõttu võib loodusliku tärklise hüdroksüpropüülimine häirida selle korrastatud struktuuri ja suurendada tärklise hüdrofiilsust, mille tulemuseks on pehme geeli tekstuur.
8. Hüdroksüpropüülimine võib vähendada tärkliselahuste tahket käitumist madalal temperatuuril ja vedelikutaolist käitumist kõrgel temperatuuril. At low temperature, the values of n′ and n″ became larger with the increase of HPS hydroxypropyl substitution degree; Kõrgel temperatuuril muutusid N ′ ja N ″ väärtused HPS hüdroksüpropüülaasenduse kraadi suurenemisega väiksemaks.
9. Tehti kindlaks seos HPMC/HPS komposiitsüsteemi mikrostruktuuri, reoloogiliste omaduste ja geeliomaduste vahel. Nii kombineeritud süsteemi viskoossuskõvera järsk muutus kui ka kaduteguri kõvera tan δ tipp ilmnevad 45 ° C juures, mis on kooskõlas mikrograafil (temperatuuril 45 ° C) täheldatud samaaegse faasi nähtusega.

Kokkuvõtteks võib öelda, et HPMC/HPS külm-kuuma geeli komposiitsüsteemil on spetsiaalne temperatuuriga juhitav faasimorfoloogia ja -omadused. Tärklise ja tselluloosi erinevate keemiliste modifikatsioonide kaudu saab HPMC/HPS külma ja kuuma geelühendite süsteemi kasutada väärtuslike nutikate materjalide arendamiseks ja rakendamiseks.

6. peatükk HPS asendusastme mõju HPMC/HPS komposiitmembraanide omadustele ja süsteemi ühilduvusele

5. peatükist võib näha, et komponentide keemilise struktuuri muutmine ühendussüsteemis määrab erinevuse reoloogiliste omaduste, geeli omaduste ja muude töötlemisomaduste osas. Üldine jõudlus on märkimisväärne mõju.

See peatükk keskendub komponentide keemilise struktuuri mõjule HPMC/HPS komposiitmembraani mikrostruktuurile ja makroskoopilistele omadustele. Koos 5. peatüki mõjuga komposiitsüsteemi reoloogilistele omadustele on kindlaks tehtud HPMC/HPS komposiitsüsteemi reoloogilised omadused – seos kile omaduste vahel.

6.1 Materjalid ja seadmed

6.1.1 Peamised katsematerjalid

6.1.2 Peamised instrumendid ja seadmed

6.2 Eksperimentaalne meetod

6.2.1 HPMC/HP -de valmistamine erinevate HP -de hüdroksüpropüülaasenduskraadidega

Ühendilahuse kogukontsentratsioon on 8% (mass/mass), HPMC/HPS ühendi suhe on 10:0, 5:5, 0:10, plastifikaator on 2,4% (mass/mass) polüetüleenglükool, Söödav. HPMC / HPS komposiitkile valmistati valamismeetodil. Spetsiifilise valmistamismeetodi kohta vt 3.2.1.

6.2.2 HPMC/HPS komposiitmembraanide mikrodomeeni struktuur erineva HPS hüdroksüpropüüli asendusastmega

Väikese ingli röntgenikiirguse hajumine (SAXS) viitab hajumise nähtusele, mille põhjustab röntgenkiir, mis kiiritab uuritavat proovi väikese nurga all röntgenkiire lähedal. Tuginedes nanomõõtmelise elektrontiheduse erinevusele hajuti ja ümbritseva keskkonna vahel, kasutatakse väikese nurga röntgenikiirguse hajumist tavaliselt nanomõõtmelises vahemikus olevate tahkete, kolloidsete ja vedelate polümeermaterjalide uurimisel. Võrreldes lainurga röntgendifraktsioonitehnoloogiaga, saavad SAXS saada laiemas mahus struktuurset teavet, mida saab kasutada polümeeri molekulaarsete ahelate konformatsiooni, pika perioodi struktuuride ning polümeerkompleksisüsteemide faasistruktuuri ja faasijaotuse analüüsimiseks . Sünkrotroni röntgenikiirguse allikas on uut tüüpi suure jõudlusega valgusallikas, millel on kõrge puhtuse, kõrge polarisatsiooni, kitsa impulsi, kõrge heleduse ja kõrge kollimatsiooni eelised, nii et see saab materjalide nanomõõtmelise struktuurse teabe kiiremini ja täpselt. Mõõdetava aine SAXS-spektri analüüsimisel on võimalik kvalitatiivselt saada elektronpilvede tiheduse ühtlus, ühefaasiliste elektronide pilve tiheduse ühtlus (positiivne kõrvalekalle Porodi või Debye teoreemist) ja kahefaasilise liidese selgus (negatiivne kõrvalekalle Porodist või Debye teoreem). ), kvantitatiivselt on võimalik saada ka hajutaja enesesarnasus (kas sellel on fraktaaltunnuseid), hajutaja hajuvus (Guinieri poolt määratud monodisperssus või polüdisperssus) ja muu teave ning hajutaja fraktaali dimensioon, pöörlemisraadius ja korduvate ühikute keskmine kiht. Paksus, keskmine suurus, hajuti mahuosa, eripind ja muud parameetrid.

6.2.2.2 Katsemeetod

Austraalia sünkrotroni kiirguskeskuses (Clayton, Victoria, Austraalia), kasutati maailma arenenud kolmanda põlvkonna sünkrotroni kiirgusallikat (Flux 1013 footonit/S, lainepikkus 1,47 Å) mikro-domeeni struktuuri ja muude seotud teabe määramiseks komposiidist. film. Katseproovi kahemõõtmeline hajumismuster koguti Pilatus 1M detektori abil (pindala 169 × 172 μm, piksli suurus 172 × 172 μm) ja mõõdetud proov oli vahemikus 0,015 <q <0,15 Å-1 ( q on hajumisvektor) Sisemine ühemõõtmeline väikese nurga röntgenikiir hajumise kõver saadakse kahemõõtmelisest hajumismustrist hajutatud tarkvara abil ning hajumisvektor q ja hajumisnurk 2 teisendatakse valem I /,,,,,,,,,,,, I, Kus on röntgenikiirguse lainepikkus. Kõik andmed enne andmete analüüsimist normaliseeriti.

6.2.3 HPMC/HPS komposiitmembraanide termogravimeetriline analüüs erineva HPS-hüdroksüpropüülasendusastmega

6.2.3.1 Termogravimeetrilise analüüsi põhimõte

Sama mis 3.2.5.1

6.2.3.2 Katsemeetod

Vt 3.2.5.2

6.2.4 HPMC/HPS komposiitkilede tõmbeomadused erineva HPS-hüdroksüpropüülasendusastmega

6.2.4.1 Tõmbeomaduste analüüsi põhimõte

Sama mis 3.2.6.1

6.2.4.2 Katsemeetod

Vt 3.2.6.2

Kasutades ISO37 standardit, lõigatakse see hantlikujulisteks kildudeks, kogupikkusega 35 mm, vahemaa tähistamisjoonte vahel 12 mm ja laiuseks 2mm. Kõik katseproovid tasakaalustati 75% -lise õhuniiskusega enam kui 3 päeva.

6.2.5 HPMC/HP -de hapniku läbilaskvus erineva astme HPS -i hüdroksüpropüülsendumisega

6.2.5.1 Hapniku läbilaskvuse analüüsi põhimõte

Sama mis 3.2.7.1

6.2.5.2 Katsemeetod

Vt 3.2.7.2

6.3 Tulemused ja arutelu

6.3.1 HPMC/HPS komposiitkilede kristallstruktuuri analüüs erineva HPS-hüdroksüpropüülasendusastmega

Joonisel 6-1 on näidatud HPMC/HPS komposiitkilede väike nurga röntgenikiirguse hajumise spektrid, millel on erinev HPS-i hüdroksüpropüül asendamine. Jooniselt on näha, et suhteliselt suuremahulises vahemikus q> 0,3 Å (2θ> 40) ilmnevad kõigis membraanproovides ilmsed iseloomulikud piigid. Puhta komponendi kile röntgenkiirguse hajumise mustrist (joonis 6-1a) on puhtal HPMC-l tugev röntgenkiirguse hajumise iseloomulik tipp 0,569 Å, mis näitab, et HPMC-l on lainurga hajumise piik lainurga hajumise tipp Piirkond 7,70 (2θ> 50). Kristallide iseloomulikud piigid, mis näitab, et HPMC -l on siin teatav kristalne struktuur. Nii puhtad A939 kui ka A1081 tärklisekileproovid olid selgelt eristuva röntgenikiirguse piigi juures 0,397 Å, mis näitab, et HPS-il on kristalne iseloomulik tipp lainurga piirkonnas 5,30, mis vastab tärklise B-tüüpi kristalsele piigile. Jooniselt võib selgelt näha, et madala hüdroksüpropüülsendumisega A939 -l on suurem tipppind kui A1081 kõrge asendusega. Selle põhjuseks on peamiselt seetõttu, et hüdroksüpropüülrühma sissejuhatus tärklise molekulaarsesse ahelasse rikub tärklisemolekulide originaalse järjestatud struktuuri, suurendab tärklise molekulaarsete ahelate vahel ümberkorraldamise ja ristsidumise raskusi ning vähendab tärklise ümberkristaliseerimise astet. Hüdroksüpropüülrühma asendusastme suurenemisega on hüdroksüpropüülrühma inhibeeriv toime tärklise ümberkristalliseerimisele ilmsem.

Komposiitproovide (joonis 6-1b) väikese nurga röntgenkiirguse hajumise spektritest võib näha, et HPMC-HPS komposiitkiled näitasid ilmselgeid iseloomulikke piike 0,569 Å ja 0,397 Å, mis vastab 7,70 hpmc kristallile iseloomulikud tipud vastavalt. HPMC/A939 komposiitkile HPS -i kristalliseerumise tipppind on oluliselt suurem kui HPMC/A1081 komposiitkile. Ümberkorraldus on mahasurutud, mis on kooskõlas HPS -i kristalliseerumise piigipindala varieerumisega hüdroksüpropüülaasendamise astmega puhaste komponentide kiledes. HPMC -le vastav kristalne piigi piirkond 7,70 juures erineva astme HPS -i hüdroksüpropüülaasendusega komposiitmembraanidele ei muutunud palju. Võrreldes puhaste komponentide proovide spektriga (joonis 5-1a), vähenesid komposiitproovide HPMC kristalliseerumispiigide ja HPS kristalliseerumispiikide pindalad, mis näitas, et nende kahe kombinatsiooni kaudu võivad nii HPMC kui ka HPS olla efektiivsed teine ​​rühm. Filmi eraldamismaterjali ümberkristallimise nähtus mängib teatud inhibeerivat rolli.

Joonis 6-1 HPMC/HPS segukilede SAXS spektrid HPS erineva hüdroksüpropüüli asendusastmega

Kokkuvõtteks võib öelda, et HP -hüdroksüpropüülsendumise aste ja kahe komponendi liitmine võib pärssida teatud määral HPMC/HP -de komposiitmembraani ümberkristallimisnähtust. HPS-i hüdroksüpropüülaasendusastme suurenemine pärssis peamiselt HP-de rekristalliseerumist komposiitmembraanis, samal ajal kui kahekomponendiline ühend mängis teatavat inhibeerivat rolli HP-de ja HPMC rekristalliseerimisel komposiitmembraanis.

6.3.2 Erineva HPS hüdroksüpropüüli asendusastmega HPMC/HPS komposiitmembraanide isesarnane fraktaalstruktuuri analüüs

Polüsahhariidimolekulide, nagu tärklise molekulid ja tselluloosi molekulid, keskmine ahela pikkus (R) on vahemikus 1000-1500 nm ja q on vahemikus 0,01-0,1 Å-1, kusjuures qR >> 1. Porodi valemi järgi saab näha polüsahhariidkile proove. Väikese nurga röntgenkiirguse hajumise intensiivsuse ja hajumisnurga vaheline seos on järgmine:

Nende hulgas on I(q) väikese nurga röntgenikiirguse hajumise intensiivsus;

Q on hajumisnurk;

α on Porodi nõlv.

Porodi kalle α on seotud fraktaalstruktuuriga. Kui α < 3, näitab see, et materjali struktuur on suhteliselt lõtv, hajuti pind on sile ja tegemist on massifraktaaliga ning selle fraktaalmõõde D = α; kui 3 < α <4, näitab see, et materjali struktuur on tihe ja hajutaja on pind kare, mis on pinnafraktal ja selle fraktaalmõõde D = 6 – α.

Joonisel 6-2 on kujutatud HPMC/HPS komposiitmembraanide lnI(q)-lnq graafikud erineva HPS hüdroksüpropüüli asendusastmega. Jooniselt on näha, et kõigil proovidel on teatud vahemikus isesarnane fraktaalstruktuur ja Porodi kalle α on väiksem kui 3, mis näitab, et komposiitkile kujutab endast fraktaalmassi ja komposiitkile pind on suhteliselt sile. HPMC/HPS komposiitmembraanide massifraktaalmõõtmed erineva HPS-hüdroksüpropüülasendusastmega on näidatud tabelis 6-1.

Tabelis 6-1 on toodud HPMC/HP-de fraktaalmõõtmega komposiitmembraanide erineva astme HPS-i hüdroksüpropüülsendumisega. Tabelist on näha, et puhta HPS -proovide puhul on madala hüdroksüpropüüliga asendatud A939 fraktaalne mõõde palju suurem kui A1081 oma kõrge hüdroksüpropüülga asendatud A1081 oma, mis näitab, et hüdroksüpropüülseadme astme suurenemisega membraaniastmega membraan Enese-sarnase struktuuri tihedus väheneb märkimisväärselt. This is because the introduction of hydroxypropyl groups on the starch molecular chain significantly hinders the mutual bonding of HPS segments, resulting in a decrease in the density of the self-similar structure in the film. Hydrophilic hydroxypropyl groups can form intermolecular hydrogen bonds with water molecules, reducing the interaction between molecular segments; suuremad hüdroksüpropüülrühmad piiravad tärklise molekulaarsete segmentide vahelist rekombinatsiooni ja ristsidumist, nii et hüdroksüpropüüli asendusastme suurenemisega moodustab HPS lõdvema isesarnase struktuuri.

HPMC/A939 ühendisüsteemi jaoks on HP-de fraktaalne mõõde kõrgem kui HPMC, seetõttu, et tärklist kristalliseerub ümber ja moodustub järjestatud struktuur molekulaarsete ahelate vahel, mis viib membraani iseseisva struktuurini . Kõrge tihedusega. Ühendiproovi fraktaalne mõõde on madalam kui kahel puhtal komponendil, kuna ühendamise kaudu takistab kahe komponendi molekulaarsete segmentide vastastikust seondumist üksteise poolt, mille tulemuseks on isetegevuse sarnaste struktuuride tihedus. Seevastu HPMC / A1081 liitsüsteemis on HPS-i fraktaalmõõde palju madalam kui HPMC-l. 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. Samal ajal on HPMC/A1081 ühendi proovi fraktaalmõõde kõrgem kui puhtal HPS-il, mis samuti erineb oluliselt HPMC/A939 ühendisüsteemist. Ise sarnane struktuur, ahelataolised HPMC molekulid võivad siseneda selle lahtise struktuuri õõnsusse, parandades seeläbi HPS-i omasarnase struktuuri tihedust, mis näitab ka seda, et kõrge hüdroksüpropüül asendamisega HP-d võivad moodustada ühtlasema kompleksi koos HPMC-ga. koostisained. Reoloogiliste omaduste andmete põhjal on näha, et hüdroksüpropüülimine võib vähendada tärklise viskoossust, seega väheneb liitprotsessi ajal viskoossuse erinevus kahe komponendi vahel, mis soodustab rohkem homogeense moodustumist homogeense moodustumisega ühend.

Joonis 6-2 lnI(q)-lnq mustrid ja selle sobivuskõverad HPMC/HPS segukilede jaoks, millel on HPS erineva hüdroksüpropüüli asendusastmega

Sama komposiitmembraanide puhul väheneb fraktaalse mõõde ka hüdroksüpropüülrühma asendusastme suurenemisega. Hüdroksüpropüüli sisseviimine HPS -i molekulisse võib vähendada polümeeride segmentide vastastikust sidet ühendussüsteemis, vähendades sellega komposiitmembraani tihedust; Kõrge hüdroksüpropüülsendumisega HP -dega ühilduvus on parem HPMC -ga, hõlpsamini moodustada ühtlast ja tihedat ühendit. Seetõttu väheneb komposiitmembraani omasarnase struktuuri tihedus HPS-i asendusastme suurenemisega, mis on HP-de hüdroksüpropüüli asendamise astme ühise mõju tulemus ja kahe komposiidi ühilduvus süsteem.

6.3.3 HPMC/HPS komposiitkilede termilise stabiilsuse analüüs erineva HPS hüdroksüpropüüli asendusastmega

Erineva hüdroksüpropüülasendusastmega HPMC/HPS söödavate komposiitkilede termilise stabiilsuse testimiseks kasutati termogravimeetrilist analüsaatorit. Joonisel 6-3 on kujutatud erineva hüdroksüpropüülasendusastmega HPS-iga komposiitkilede termogravimeetrilist kõverat (TGA) ja selle kaalukaotuse kiiruse kõverat (DTG). Joonisel 6-3 (a) on näha TGA kõverast, et komposiitmembraaniproovid erinevate HP-de hüdroksüpropüül-asendusastmega. Temperatuuri tõusuga on kaks ilmset termogravimeetrilist muutuse etappi. Esiteks toimub väike kaalulangus 30–180 °C juures, mis on peamiselt põhjustatud polüsahhariidi makromolekuli poolt adsorbeeritud vee lendumisest. Temperatuuril 300–450 ° C on suur kaalukaotuse faas, mis on tegelik termilise lagunemise faas, mille põhjustab peamiselt HPMC ja HPS termiline lagunemine. Samuti on jooniselt näha, et erineva hüdroksüpropüülasendusastmega HPS-i kaalulanguskõverad on sarnased ja oluliselt erinevad HPMC omadest. Kaks tüüpi kaalukaotuse kõverad puhta HPMC ja puhaste HPS -proovide vahel.

Joonisel 6-3 (b) toodud DTG-kõveratest on näha, et erineva astme hüdroksüpropüülsendumisega puhaste HP-de termilise lagunemise temperatuurid on väga lähedased ning A939 ja A081 proovide termilise lagunemise piigi temperatuur on 310 ° C 310 ° C ja 305 ° C, vastavalt puhta HPMC proovi termilise lagunemise temperatuuril on oluliselt kõrgem kui HP -de temperatuur ja selle tipptemperatuur on 365 ° C; HPMC/HPS komposiitkilel on DTG kõveral kaks termilise lagunemise piiki, mis vastavad vastavalt HPS ja HPMC termilisele lagunemisele. Iseloomulikud piigid, mis näitavad, et komposiitsüsteemis esineb teatud faaside eraldumine komposiitsuhtega 5:5, mis on kooskõlas 3. peatükis komposiitkile termilise lagunemise tulemustega komposiitkile komposiitsuhtega 5:5 HPMC/A939 komposiitkile proovide termilise lagunemise tipptemperatuurid olid vastavalt 302 °C ja 363 °C; HPMC/A1081 komposiitkile proovide termilise lagunemise tipptemperatuurid olid vastavalt 306 °C ja 363 °C. Komposiitkileproovide maksimaalne temperatuur nihutati madalamale temperatuurile kui puhtad komponendiproovid, mis näitasid, et komposiitproovide termiline stabiilsus vähenes. Sama komponendi suhtega proovide puhul vähenes termilise lagunemise piigi temperatuur hüdroksüpropüülaasendusastme suurenemisega, mis näitab, et komposiitkile termiline stabiilsus vähenes hüdroksüpropüülaasenduse astme suurenemisega. Selle põhjuseks on asjaolu, et hüdroksüpropüülrühmade sissejuhatus tärklise molekulidesse vähendab molekulaarsete segmentide vastastikmõju ja pärsib molekulide korralikku ümberkorraldust. Tulemustega on kooskõlas, et isesarnaste struktuuride tihedus väheneb koos hüdroksüpropüüli asendusastme suurenemisega.

Joonis 6-3 TGA kõverad (A) ja nende derivatiivsed (DTG) kõverad (B) HPMC/HP-de segunevad kiled erinevate HP-de hüdroksüpropüüliasendusastmega

6.3

Joonis 6-5 HPMC/HP-kilede tõmbeomadused erinevate HP-de hüdroksüpropüülsendumise aste

Erineva HPS hüdroksüpropüüli asendusastmega HPMC/HPS komposiitkilede tõmbeomadusi testiti mehaanilise omaduste analüsaatoriga 25 °C ja 75% suhtelise niiskuse juures. Joonistel fig 6-5 on näidatud erineva HPS-hüdroksüpropüülasendusastmega komposiitkile elastsusmoodul (a), purunemispikenemine (b) ja tõmbetugevus (c). Jooniselt on näha, et HPMC/A1081 liitsüsteemi puhul HPS-i sisalduse suurenemisega komposiitkile elastsusmoodul ja tõmbetugevus järk-järgult vähenesid ning katkemisvenivus suurenes oluliselt, mis oli kooskõlas 3.3-ga. 5 keskmine ja kõrge õhuniiskus. Erinevate segamissuhetega komposiitmembraanide tulemused olid ühtsed.

Puhaste HPS membraanide puhul suurenesid nii elastsusmoodul kui ka tõmbetugevus HPS hüdroksüpropüüli asendusastme vähenemisega, mis viitab sellele, et hüdroksüpropüülimine vähendab komposiitmembraani jäikust ja parandab selle paindlikkust. Selle põhjuseks on peamiselt asjaolu, et hüdroksüpropüüli asendusastme suurenemisega suureneb HPS-i hüdrofiilsus ja membraani struktuur muutub lõdvemaks, mis on kooskõlas tulemusega, et fraktaalmõõde väheneb asendusastme suurenemisega väikeses nurgas X- kiirte hajumise test. Murdepikenemine aga väheneb koos HPS hüdroksüpropüülrühma asendusastme vähenemisega, mis tuleneb peamiselt sellest, et hüdroksüpropüülrühma viimine tärklisemolekuli võib pärssida tärklise ümberkristalliseerumist. Tulemused on kooskõlas suurenemise ja vähenemisega.

HPMC/HP -de komposiitmembraani korral, millel on sama ühendsuhe, suureneb membraanimaterjali elastne moodul HP -de hüdroksüpropüülaasenduse astme vähenemisega ning tõmbetugevus ja pikenemine purunevad mõlemad asendusastme vähenemisega. Väärib märkimist, et komposiitmembraanide mehaanilised omadused varieeruvad täielikult koos komposiidide suhtega HPS -i hüdroksüpropüüla asendamise erinevate astmetega. Seda peamiselt seetõttu, et komposiitmembraani mehaanilisi omadusi ei mõjuta mitte ainult membraani struktuuri HPS -i asendamise kraad, vaid ka liitsüsteemi komponentide ühilduvus. HPS viskoossus väheneb koos hüdroksüpropüülasendusastme tõusuga, soodsam on moodustada segamisel ühtlane ühend.

6.3.5 HPMC/HPS komposiitmembraanide hapniku läbilaskvuse analüüs erineva HPS hüdroksüpropüüli asendusastmega

Hapnikust põhjustatud oksüdatsioon on mitmel viisil toidu riknemise põhjustamiseks algne etapp, nii et teatud hapnikubarjääri omadustega söödavad komposiitkiled võivad parandada toidu kvaliteeti ja pikendada toidu säilivusaega [108, 364]. Seetõttu mõõdeti HPMC/HP-de komposiitmembraanide hapniku ülekandekiirused erinevate HP-de hüdroksüpropüülsendusastetega ja tulemused on näidatud joonisel 5-6. Jooniselt on näha, et kõigi puhaste HPS -i membraanide hapniku läbilaskvus on palju madalam kui puhaste HPMC membraanide oma, mis näitab, et HPS -i membraanidel on paremad hapnikubarjääriomadused kui HPMC membraanidel, mis on kooskõlas varasemate tulemustega. Puhtade HPS -membraanide korral, millel on erineva astme hüdroksüpropüülsendus, suureneb hapniku ülekandekiirus asendusastme suurenemisega, mis näitab, et piirkond, kuhu hapnik läbib membraanimaterjali, suureneb. See on kooskõlas väikese nurga röntgenikiirguse hajumise mikrostruktuurianalüüsiga, et membraani struktuur muutub lõdvemaks hüdroksüpropüülaasenduse astme suurenemisega, nii et hapniku permeteerimiskanal membraanil muutub suuremaks ja hapnik membraanis suureneb. Permaadiga, kui pindala suureneb, suureneb hapniku ülekandekiirus ka järk -järgult.

Joonis 6-6 HPS/HPMC kilede hapniku läbilaskvus HPS erineva hüdroksüpropüülasendusastmega

Erinevate HP -de hüdroksüpropüülsendusastmega komposiitmembraanide puhul väheneb hapniku ülekandekiirus hüdroksüpropüülaasenduse astme suurenemisega. Peamiselt seetõttu, et 5: 5 liitmissüsteemis eksisteerib HPS dispergeeritud faasi kujul madala viskoossusega HPMC pidevas faasis ja HP-de viskoossus väheneb hüdroksüpropüülsendusastme suurenemisega. Mida väiksem on viskoossuse erinevus, seda soodustab homogeense ühendi moodustumist, seda pigem piinavam on hapniku läbitungimise kanal membraanimaterjalis ja seda väiksem on hapniku ülekandekiirus.

Selles peatükis valmistati HPMC/HPS söödavad komposiitkiled HP -de ja HPMC valamisega erineva astme hüdroksüpropüülsendumisega ning polüetüleenist glükooli lisamisega plastifikaatorina. Erinevate HP-de hüdroksüpropüülsendusastete mõju komposiitmembraani kristallstruktuurile ja mikrodomeenistruktuurile uuriti sünkrotroni kiirguse väikese nurga röntgenikiirguse tehnoloogiaga. Erinevate HP -de hüdroksüpropüülsendusastete mõju komposiitmembraanide soojusstabiilsusele, mehaanilistele omadustele ja hapniku läbilaskvusele ning nende seadusi uuriti termogravimeetrilise analüsaatori, mehaanilise omaduse testija ja hapniku läbilaskvuse testija abil. Peamised leiud on järgmised:

1. For the HPMC/HPS composite membrane with the same compounding ratio, with the increase of hydroxypropyl substitution degree, the crystallization peak area corresponding to HPS at 5.30 decreases, while the crystallization peak area corresponding to HPMC at 7.70 does not change much, indicating that the tärklise hüdroksüpropüülimine võib pärssida tärklise ümberkristalliseerumist komposiitkiles.
2. Võrreldes HPMC ja HP ​​-de puhaste komponentide membraanidega, vähendatakse komposiitmembraanide HP -de (5.30) ja HPMC (7,70) kristalliseerumispiigi piirkondi, mis näitab, et nende kahe kombinatsiooni kaudu võivad nii HPMC kui ka HPS olla tõhusad sisse. liitmembraanid. Teatud inhibeerivat rolli mängib teise komponendi ümberkristalliseerimine.
3. Kõik HPMC/HP-de komposiitmembraanid näitasid ise sarnast massilise fraktaalstruktuuri. Sama ühendisuhtega komposiitmembraanide puhul vähenes membraanmaterjali tihedus hüdroksüpropüülaasenduse astme suurenemisega märkimisväärselt; Madal HP-hüdroksüpropüül asendamine Komposiitmembraani materjali tihedus on oluliselt madalam kui kahepuurilise komponendi materjali oma, samas Peamiselt seetõttu, et komposiitmembraani materjali tihedus mõjutab samal ajal. HP -hüdroksüpropüülimise mõju polümeersegmendi sidumise vähenemisele ja ühilduvusele ühendisüsteemi kahe komponendi vahel.
4. HP -de hüdroksüpropüülimine võib vähendada HPMC/HP -komposiitkilede termilist stabiilsust ja komposiitkilede termilise lagunemise piigi temperatuur nihkub madala temperatuuri piirkonda, suurendades hüdroksüpropüülseisuastet, mis on tingitud starksimootside hüdroksüpropüülrühmast. Sissejuhatus vähendab molekulaarsete segmentide vastastikmõju ja pärsib molekulide korralikku ümberkorraldust.
5. Puhta HPS membraani elastsusmoodul ja tõmbetugevus vähenesid koos HPS hüdroksüpropüüli asendusastme suurenemisega, samas kui murdepikenemine suurenes. Seda peamiselt seetõttu, et hüdroksüpropüülimine pärsib tärklise ümberkristalliseerumist ja muudab komposiitkile lahtisema struktuuri.
6. HPMC/HPS komposiitkile elastsusmoodul vähenes koos HPS hüdroksüpropüüli asendusastme tõusuga, kuid tõmbetugevus ja purunemispikenemine suurenesid, kuna komposiitkile mehaanilisi omadusi HPS hüdroksüpropüüli asendusaste ei mõjutanud. Lisaks mõjule mõjutab seda ka liitsüsteemi kahe komponendi ühilduvus.
7. Puhta HP -de hapniku läbilaskvus suureneb hüdroksüpropüülaasenduse astme suurenemisega, kuna hüdroksüpropüülimine vähendab HPS amorfse piirkonna tihedust ja suurendab hapniku läbitungimise pindala membraanil; HPMC/HP -de komposiitmembraan Hapniku läbilaskvus väheneb hüdroksüpropüülaasendusastme suurenemisega, mis on peamiselt seetõttu, et hüperhüdroksüpropüülitud HP -dega ühildub parem HPMC -ga, mis viib komposiitmämbri hapniku pertuosity suurenenud piinamiseni. Vähendatud hapniku läbilaskvus.

Ülaltoodud katsetulemused näitavad, et HPMC/HPS komposiitmembraanide makroskoopilised omadused, nagu mehaanilised omadused, termiline stabiilsus ja hapniku läbilaskvus, on tihedalt seotud nende sisemise kristalse struktuuri ja amorfse piirkonna struktuuriga, mida ei mõjuta mitte ainult HPS hüdroksüpropüüli asendus, vaid ka kompleksi poolt. Ligandisüsteemide kahekomponendilise ühilduvuse mõju.

Kokkuvõte ja väljavaade

1. Järeldus

Selles artiklis on termogeeli HPMC ja külma geeli HPS ühendatud ning HPMC/HPS külma ja kuuma pöördgeeli ühendite süsteem on konstrueeritud. Lahuse kontsentratsiooni, segude vahekorda ja nihkemõju ühendisüsteemile uuritakse süstemaatiliselt reoloogiliste omaduste, nagu viskoossus, vooluindeks ja tiksotroopia, mõju koos mehaaniliste omaduste, dünaamiliste termomehaaniliste omaduste, hapniku läbilaskvuse, valguse läbilaskvuse ja termilise stabiilsusega. valamismeetodil valmistatud komposiitkiled. Optilise mikroskoopiaga uuriti komposiitsüsteemi terviklikke omadusi ja joodveiniga värvimist, kokkusobivust, faasisiiret ja faasimorfoloogiat ning tuvastati seos HPMC/HPS mikrostruktuuri ja makroskoopiliste omaduste vahel. Selleks, et kontrollida komposiitide omadusi, kontrollides HPMC/HPS komposiitsüsteemi faasistruktuuri ja ühilduvust vastavalt HPMC/HPS komposiitsüsteemi makroskoopiliste omaduste ja mikromorfoloogilise struktuuri vahelisele seosele. Uurides erineva astmega keemiliselt modifitseeritud HPS-i mõjusid membraanide reoloogilistele, geeliomadustele, mikrostruktuurile ja makroskoopilistele omadustele, uuriti täiendavalt seost HPMC/HPS külma ja kuuma pöördgeelisüsteemi mikrostruktuuri ja makroskoopiliste omaduste vahel. Nende kahe seose ja füüsikalise mudeli vahel loodi, et selgitada geelistumise mehhanismi ja selle mõjutegureid ning külma ja kuuma geeli seaduspärasusi ühendisüsteemis. Asjakohased uuringud on teinud järgmised järeldused.

1. HPMC/HPS -i ühendussuhe muutmine võib märkimisväärselt parandada reoloogilisi omadusi, nagu HPMC viskoossus, voolavus ja tiksotroopia madalal temperatuuril. Edasi uuriti seost ühendisüsteemi reoloogiliste omaduste ja mikrostruktuuri vahel. Konkreetsed tulemused on järgmised:

(1) Madalal temperatuuril on liitsüsteem pidev faasihambastatud faasi „meresaare” struktuur ja pidev faasisiiring toimub HPMC/HPS ühendi suhte vähenemisega 4: 6. Kui liitmissuhe on kõrge (rohkem HPMC sisaldust), on madala viskoossusega HPMC pidev faas ja HPS on hajutatud faas. HPMC/HPS-i ühendussüsteemi puhul, kui madala viskoossusega komponent on pidev faas ja kõrge viskoossusega komponent on pidev faas, on pideva faasi viskoossuse panus liitsüsteemi viskoossusesse oluliselt erinev. Kui madala viskoossusega HPMC on pidev faas, peegeldab liitsüsteemi viskoossus peamiselt pideva faasi viskoossuse panust; Kui suure viskoossusega HPS on pidev faas, vähendab HPMC kui dispergeeritud faas kõrge viskoossusega HPS viskoossust. mõju. HPS-i sisalduse suurenemisega ja lahuse kontsentratsiooni suurenemisega ühendussüsteemis, ühendussüsteemi viskoossus ja nihkevedelik nähtus järk-järgult suurenes, voolavus vähenes ja ühendas ühendisüsteemi tahke käitumine. HPMC viskoossust ja tiksotroopiat tasakaalustab preparaat HP -dega.

(2) 5: 5 liitmissüsteemi jaoks võivad HPMC ja HP ​​-d moodustada pidevaid faase vastavalt madalal ja kõrgel temperatuuril. See faasistruktuuri muutus võib märkimisväärselt mõjutada keeruka geeli keeruka viskoossust, viskoelastseid omadusi, sagedussõltuvust ja geeli omadusi. Hajutatud faasidena saavad HPMC ja HP ​​-d määrata vastavalt HPMC/HPS -i liitsüsteemide reoloogilised omadused ja geeliomadused vastavalt kõrgel ja madalal temperatuuril. HPMC/HP -de komposiitproovide viskoelastsed kõverad olid kooskõlas HP -dega madalal temperatuuril ja HPMC kõrgel temperatuuril.

(3) Tehti kindlaks seos HPMC/HPS komposiitsüsteemi mikrostruktuuri, reoloogiliste omaduste ja geeliomaduste vahel. Nii kombineeritud süsteemi viskoossuskõvera järsk muutus kui ka kaduteguri kõvera punakaspruun delta piik ilmnevad temperatuuril 45 ° C, mis on kooskõlas mikrograafil täheldatud pideva faasi nähtusega (temperatuuril 45 ° C).

1. Erinevate segusuhete ja lahuse kontsentratsioonide juures valmistatud komposiitmembraanide mikrostruktuuri ja mehaaniliste omaduste, dünaamiliste termomehaaniliste omaduste, valguse läbilaskvuse, hapniku läbilaskvuse ja termilise stabiilsuse uurimisel, kombineerituna joodvärvimise optilise mikroskoopia tehnoloogiaga, uuritakse faasimorfoloogiat, faasisiiret ja ühilduvust. komplekse uuriti ning tehti kindlaks seos komplekside mikrostruktuuri ja makroskoopiliste omaduste vahel. Konkreetsed tulemused on järgmised:

(1) Erinevate liitmõjudega komposiitkilede SEM-piltidel pole ilmset kahefaasilist liidest. Enamikul komposiitkiledel on DMA tulemustes ainult üks klaasist üleminekupunkt ja enamikul komposiitkiledel on DTG kõveras ainult üks termiline lagunemise tipp. Need koos näitavad, et HPMC -l on HPS -iga teatav ühilduvus.

(2) Suhtelisel õhuniiskusel on oluline mõju HPMC/HPS komposiitkilede mehaanilistele omadustele ja selle mõju aste suureneb HPS -i sisalduse suurenemisega. Madalama suhtelise õhuniiskuse korral suurenesid nii komposiitkilede elastsusmoodul kui ka tõmbetugevus HPS -i sisalduse suurenemisega ja pikenemine komposiitkilede purunemisel oli oluliselt madalam kui puhta komponendi kilede oma. Suhtelise õhuniiskuse suurenemisega vähenes komposiitkile elastne moodul ja tõmbetugevus ning pikenemine vaheajal suurenes märkimisväärselt ning seos komposiitkile mehaaniliste omaduste ja liitmissuhe vahel näitas täiesti vastupidist muutuste mustrit Suhteline õhuniiskus. Erinevate komposiitmembraanide mehaanilised omadused on erinevates ühendussuhetes erinevates suhteliste õhuniiskuse tingimustes, mis annab võimaluse optimeerida toote jõudlust vastavalt erinevatele rakendusnõuetele.

(3) HPMC/HPS komposiitsüsteemi mikrostruktuuri, faasi ülemineku, läbipaistvuse ja mehaaniliste omaduste vaheline seos. a. Liitsüsteemi läbipaistvuse madalaim punkt on kooskõlas HPMC faasisiirpunktiga pidevast faasist hajutatud faasi ja tõmbemooduli vähenemise minimaalse punktiga. b. Noorte moodul ja pikenemine vaheajal vähenevad lahuse kontsentratsiooni suurenemisega, mis on põhjuslikult seotud HPMC morfoloogilise muutumisega pidevast faasist dispergeeritud faasiks liitsüsteemis.

(4) HP -de lisamine suurendab hapniku läbitungimise kanali tortuosity komposiitmembraanis, vähendab märkimisväärselt membraani hapniku läbilaskvust ja parandab HPMC membraani hapnikubarjääri jõudlust.

1. Uuriti HPS -keemilise modifikatsiooni mõju komposiitsüsteemi reoloogilistele omadustele ja komposiitmembraani terviklikele omadustele, näiteks kristallstruktuurile, amorfse piirkonna struktuurile, mehaanilistele omadustele, hapniku läbilaskvust ja termilist stabiilsust. Konkreetsed tulemused on järgmised:

(1) HPS-i hüdroksüpropüülimine võib vähendada ühendisüsteemi viskoossust madalal temperatuuril, parandada ühendi lahuse voolavust ja vähendada nihkehõrenemise nähtust; HPS-i hüdroksüpropüülimine võib kitsendada ühendisüsteemi lineaarset viskoelastset piirkonda, vähendada HPMC / HPS-i ühendisüsteemi faasisiirdetemperatuuri ja parandada ühendisüsteemi tahket käitumist madalal temperatuuril ja voolavust kõrgel temperatuuril.

(2) HPS-i hüdroksüpropüülimine ja kahe komponendi ühilduvuse parandamine võivad märkimisväärselt pärssida tärklise ümberkristalliseerumist membraanis ja soodustada komposiitmembraanis lõdvema isesarnase struktuuri teket. Mahukate hüdroksüpropüülrühmade lisamine tärklise molekulaarsesse ahelasse piirab HPS-i molekulaarsete segmentide vastastikust seondumist ja korrapärast ümberkorraldamist, mille tulemuseks on HPS-i lõdvema, isesarnase struktuuri moodustumine. Komplekssüsteemi puhul võimaldab hüdroksüpropüülasenduse astme suurendamine ahelataolistel HPMC molekulidel siseneda HPS-i lahtise õõnsuse piirkonda, mis parandab komplekssüsteemi ühilduvust ja parandab HPS-i isesarnase struktuuri tihedust. Ühendite süsteemi ühilduvus suureneb koos hüdroksüpropüülrühma asendusastme suurenemisega, mis on kooskõlas reoloogiliste omaduste tulemustega.

(3) HPMC/HPS komposiitmembraani makroskoopilised omadused, nagu mehaanilised omadused, termiline stabiilsus ja hapniku läbilaskvus, on tihedalt seotud selle sisemise kristalse struktuuri ja amorfse piirkonna struktuuriga. Kahe komponendi ühilduvuse kahe efekti koosmõju.

1. Uurides HPS-i lahuse kontsentratsiooni, temperatuuri ja keemilise modifikatsiooni mõju ühendussüsteemi reoloogilistele omadustele, käsitleti HPMC/HP-de külma heitliku geeliühendisüsteemi geelistusmehhanismi. Konkreetsed tulemused on järgmised:

(1) Ühendussüsteemis on kriitiline kontsentratsioon (8%), alla kriitilise kontsentratsiooni, HPMC ja HPS eksisteerib sõltumatutes molekulaarsetes ahelates ja faaspiirkondades; Kriitilise kontsentratsiooni saavutamisel moodustub lahuses kondensaadina HPS -faas. Geeli keskus on mikrogeeli struktuur, mis on ühendatud HPMC molekulaarsete ahelate põimumisega; Kriitilise kontsentratsiooni kohal on põimumine keerulisem ja interaktsioon tugevam ning lahus on sarnane polümeeri sula omaga.

(2) Kompleksisüsteemil on pideva faasi üleminekupunkt temperatuuri muutmisega, mis on seotud HPMC ja HPS geeli käitumisega keerulises süsteemis. Madalatel temperatuuridel on HPMC viskoossus oluliselt madalam kui HP-del, seega moodustab HPMC pideva faasi, mis ümbritseb kõrge viskoossusega HPS-geeli faasi. Kahe faasi servades kaotavad HPMC ahela hüdroksüülrühmad osa sidumisveest ja moodustavad Molekulaarsed vesiniksidemed HPS -i molekulaarse ahelaga. Kütteprotsessi ajal liikusid HPS -i molekulaarsed ahelad piisavalt energia neelamise tõttu ja moodustasid vesiniksidemed veemolekulidega, mille tulemuseks oli geeli struktuuri rebenemine. Samal ajal hävitati HPMC ahelate veepuur ja veekesta struktuurid ning rebenesid järk-järgult hüdrofiilsete rühmade ja hüdrofoobsete klastrite paljastamiseks. Kõrgel temperatuuril moodustab HPMC molekulidevaheliste vesiniksidemete ja hüdrofoobse assotsiatsiooni tõttu geelvõrgu struktuuri ning sellest saab seega kõrge viskoossusega hajutatud faas, mis on hajutatud juhuslike mähiste pidevas faasis.

(3) HPS-i hüdroksüpropüülasendusastme suurenemisega paraneb HPMC/HPS-i ühendisüsteemi ühilduvus ja faasisiirde temperatuur ühendisüsteemis liigub madalale temperatuurile. Hüdroksüpropüüli asendusastme suurenemisega on HPS lahuses rohkem venitatud spiraalseid fragmente, mis võivad kahe faasi piiril moodustada rohkem molekulidevahelisi vesiniksidemeid HPMC molekulaarahelaga, moodustades nii ühtlasema struktuuri. Hüdroksüpropüülimine vähendab tärklise viskoossust, nii et HPMC ja HPS viskoossuse erinevus ühendis väheneb, mis soodustab homogeensema ühendi moodustumist ning kahe komponendi viskoossuse erinevuse minimaalne väärtus liigub madalale. temperatuuripiirkond.

2. Innovatsioonipunktid

1. Kujundage ja konstrueerige HPMC/HPS külma ja kuuma tagurpidi faasigeeli ühendisüsteem ning uurige süstemaatiliselt selle süsteemi ainulaadseid reoloogilisi omadusi, eriti komponentide ühendilahuse, ühendisuhe, temperatuuri ja keemilise modifikatsiooni kontsentratsiooni. Uuriti täiendavalt reoloogiliste omaduste seadusi, geeli omadusi ja ühilduvust ning ühendas süsteemi faasi morfoloogiat ja faasi üleminekut uuriti täiendavalt koos joodi värvimise optilise mikroskoobi ja mikromorfoloogilise joodi vaatlusega ning structure of the compound system was established- Rheological properties-gel properties relationship. Esmakordselt kasutati Arrheniuse mudelit, et sobitada erineva temperatuurivahemiku külma ja kuuma tagurpidi komposiitgeelide geeli moodustumise seaduse.

2. HPMC/HPS komposiitsüsteemi faasijaotus, faasi üleminekus ja ühilduvus täheldati joodi värvimise optilise mikroskoobi analüüsi tehnoloogia abil ning läbipaistvuse mehaanilised omadused loodi komposiitkilede optiliste ja mehaaniliste omaduste ühendamisega. Mikrostruktuuri ja makroskoopiliste omaduste, näiteks omaduste faasi morfoloogia ja kontsentratsiooni mehaaniliste omaduste morfoloogia seos. See on esimene kord, kui selle liitsüsteemi faasi morfoloogia muutumisseadust otse jälgib koos liitsuhte, temperatuuri ja kontsentratsiooniga, eriti faasi üleminekutingimuste ja faasi ülemineku mõju liitsüsteemi omadustele.

3. Erineva HPS hüdroksüpropüülasendusastmega komposiitmembraanide kristallstruktuuri ja amorfset struktuuri uuris SAXS ning arutati komposiitgeelide geelistumise mehhanismi ja mõju kombinatsioonis reoloogiliste tulemuste ja makroskoopiliste omadustega nagu komposiitmembraanide hapniku läbilaskvus. Tegurid ja seadused, leiti esimest korda, et komposiitsüsteemi viskoossus on seotud komposiitmembraanis oleva isesarnase struktuuri tihedusega ja määrab otseselt komposiidi makroskoopilised omadused, nagu hapniku läbilaskvus ja mehaanilised omadused. membraani ja loob reoloogiliste omaduste-mikrostruktuuri-membraani seose materjali omaduste vahel.

3. Outlook

Viimastel aastatel on ohutute ja söödavate toidupakenditematerjalide väljatöötamine, kasutades taastuvaid looduslikke polümeerisid toorainena toidupakendite valdkonnas uurimistöö. Selles artiklis kasutatakse peamise toorainena looduslikku polüsahhariidi. HPMC ja HPS -i liitmise abil vähendatakse tooraine maksumus, parandatakse HPMC töötlemist madalal temperatuuril ja komposiitmembraani hapnikutõkke jõudlus paraneb. Reoloogilise analüüsi kombinatsiooni kaudu uuriti joodi värvimise optilise mikroskoobi analüüsi ja komposiitkile mikrostruktuuri ja põhjalikku jõudlusanalüüsi, külma kuuma tagurdatud faasi geeli komposiitsüsteemi faasi morfoloogiat, faasi üleminekut, faasi eraldamist ja ühilduvust. Loodi liitsüsteemi mikrostruktuuri ja makroskoopiliste omaduste vaheline seos. Vastavalt seosele makroskoopiliste omaduste ja HPMC/HPS komposiitsüsteemi mikromorfoloogilise struktuuri vahel saab komposiitmaterjali juhtimiseks kontrollida komposiitsüsteemi faasistruktuuri ja ühilduvust. Käesoleva artikli uurimistööl on oluline olulisus tegeliku tootmisprotsessi jaoks; Arutletakse moodustumismehhanismi, mõjutavate külmade ja kuumade komposiitgeelide tegureid ja seadusi, mis on sarnane külmade ja kuumade pöörd geelide komposiitsüsteem. Käesoleva artikli uurimistöö pakub teoreetilist mudelit, et anda teoreetilisi juhiseid spetsiaalsete temperatuuri juhitavate nutikate materjalide väljatöötamiseks ja rakendamiseks. Selle töö uurimistulemustel on hea teoreetiline väärtus. Selle töö uurimine hõlmab toidu, materjali, geeli ja liitva ja muude erialade ristumiskohta. Aja- ja uurimismeetodite piiramise tõttu on selle teema uurimisel endiselt palju lõpetamata punkte, mida saab süvendada ja parandada järgmistest aspektidest. laieneda:

Teoreetilised aspektid:

1. Erinevate ahelaharude suhete, molekulaarsete kaalude ja HPS -i sortide mõju uurimiseks reoloogilistele omadustele, membraani omadustele, faasi morfoloogiale ja ühilduvusele liitsüsteemi ning uurida selle mõju seadust ühendi geeli moodustumise mehhanismile süsteem.
2. Uurige HPMC hüdroksüpropüülsendumise astme, metoksüülsendumise astme, molekulmassi ja allika mõju reoloogilistele omadustele, geeliomadustele, membraani omadustele ja ühendisüsteemi ühilduvusele ning analüüsige HPMC keemilise modifikatsiooni mõju ühendikondensatsioonile. Geeli moodustumise mehhanismi mõjuvõim.
3. Uuriti soola, pH, plastifikaatori, ristsidumise aine, antibakteriaalse aine ja muude liitsüsteemide mõju reoloogilistele omadustele, geeliomadustele, membraani struktuurile ja omadustele ning nende seadustele.

Rakendus:

1. Optimeerige maitstamispakettide, köögiviljapakkide ja tahkete suppide pakendivarustuse valem ning uurige maitseainete, köögiviljade ja suppide säilitamise mõju ladustamisperioodil, materjalide mehaanilistest omadustest ja toote jõudluse muutustest väliste jõudude korral ja materjali vee lahustuvus ja hügieeniline indeks. Seda saab kanda ka granuleeritud toitudele nagu kohv ja piimatee, samuti kookide, juustude, magustoitude ja muude toitude söödavad pakendid.
2. Optimeerige valemi kujundus botaaniliste ravimtaimede kapslite rakendamiseks, uurige täiendavalt töötlemistingimusi ja lisaainete optimaalset valimist ning valmistage ette õõneskapslitooted. Testiti füüsikalisi ja keemilisi näitajaid, nagu rabedus, lagunemisaeg, raskmetallide sisaldus ja mikroobide sisaldus.
3. Puuviljade ja köögiviljade, lihatoodete jms värskepidamiseks mõeldud kasutamiseks vastavalt erinevatele töötlemismeetoditele pihustamise, kastmise ja värvimise meetoditele, valige sobiv valem ja uurige mädanenud puuviljakiirust, niiskuse kadu, toitainete tarbimist köögiviljade pakendamine säilitusaja jooksul, läige ja maitse ning muud näitajad; lihatoodete värvus, pH, TVB-N väärtus, tiobarbituurhape ja pakendatud mikroorganismide arv.