HPMC/HPS kompleksi reoloogia ja ühilduvus

Reoloogia ja ühilduvusHPMC/HpsKompleksne

Võtmesõnad: hüdroksüpropüülmetüültselluloos; hydroxypropyl starch; rheological properties; compatibility; chemical modification.

Hüdroksüpropüülmetüültselluloos (HPMC) on polüsahhariidpolümeer, mida tavaliselt kasutatakse söödavate kilede valmistamisel. Seda kasutatakse laialdaselt toidu ja meditsiini valdkonnas. Kilel on hea läbipaistvus, mehaanilised omadused ja õlitõkke omadused. HPMC on aga termiliselt indutseeritud geel, mis viib selle halva töötlemise jõudluseni madala temperatuuri ja suure tootmise energiatarbimise korral; Lisaks piirab selle kallis tooraine hind selle laialdast rakendust, sealhulgas farmaatsiaväli. 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. , parandada töötlemist madalal temperatuuril. Lisaks on HPS -i söödaval kilel suurepärased hapnikubarjääriomadused, nii et see võib märkimisväärselt 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 saastumist väliste tegurite poolt ringluse ja ladustamise protsessis, pikendades seeläbi toidu säilivusaega ja säilitusaega. Uut tüüpi toiduainete pakkematerjalina, mis on ohutu ja söödav ning millel on isegi teatav toiteväärtus, on söödaval kilel laialdased kasutusvõimalused toiduainete pakendamise ja säilitamise, kiirtoidu ja farmaatsiakapslite valdkonnas ning sellest on saanud praeguste toiduainete uurimise leviala. packaging related fields.

HPMC/HPS komposiitmembraan valmistati valamismeetodi abil. Komposiitsüsteemi ühilduvust ja faasi eraldamist uuriti täiendavalt elektronmikroskoopia, dünaamilise termomehaanilise 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 teatav ühilduvus HPS -iga. HPS-i lisamine HPMC-le parandab oluliselt komposiitmembraani hapnikubarjääri omadusi. 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. Loodi seos mikroskoopilise morfoloogilise struktuuri ja HPMC/HPS -i ühendisüsteemi makroskoopilise tervikliku jõudluse vahel. Tulemused näitavad, et hea ühilduvusega liitsüsteemis on suur hulk mesofaase. 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. Youngi moodul ja purunemispikenemine 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.

HPS keemilise modifitseerimise mõju komposiitkile kristallilisele struktuurile ja mikrojaotusstruktuurile uuriti sünkrotronkiirguse väikese nurga röntgenikiirguse hajumise tehnoloogiaga ning komposiitkile mehaanilisi omadusi, hapnikubarjääri omadusi ja 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. The combined effect of the two effects.

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 packaging related fields.

Söödavad kiled on poorse võrgustruktuuriga 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. Deformatsiooni ja voolu ajalugu töötlemise ajal mõjutavad olulist mõju struktuurile. 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 uurimisolukord; polümeeriühenduse eesmärk ja meetod ning polüsahhariidide liitmise uurimise progresseerumine; liitsüsteemi reoloogiline uurimismeetod; Analüüsitakse ja arutatakse külma ja kuuma tagurpidi geelisüsteemi reoloogilisi omadusi ja mudeli konstrueerimist, samuti selle paberi sisu uurimistöö, uurimistöö eesmärki 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 abil moodustatud struktuur. See võib pakkuda mitmesuguseid funktsioone, näiteks gaasi, niiskuse, sisu ja väliste kahjulike ainete jaoks valitavaid barjääriomadusi, et parandada toidu sensoorset kvaliteeti ja sisemist struktuuri ning pikendada toiduainete ladustamisperioodi või säilivusaega.

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. 1950ndate lõpus hakkasid arenema lihatoodete jaoks kasutatavate söödavate kilede uurimistöö ning kõige ulatuslikum ja edukam näide on loomade peensooles töödeldud klistiiride tooted korpusteks.

Alates 1950ndatest võib öelda, et söödava filmi kontseptsioon on ainult tõesti välja pakutud. Pärast seda on paljudel teadlastel suurenenud huvi söödavate filmide vastu. 1991. aastal rakendasid Nisperres banaanide ja muude puuviljade katteks ja säilitamiseks karboksümetüültselluloosi (CMC), puuviljade hingamine vähenes ning klorofülli kadu lükati edasi. 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. 1998. aastal kirjutasid Padegett jt. 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 kilekatte valmistamiseks õunte ja muude puuviljade säilitamiseks ja säilitamiseks, mis võib pärssida hingamist, vältida kokkutõmbumist ja kaalukaotust ning pärssida mikroobide sissetungi.

Tüüpilised söödavad pakendid on aastaid aastaid jäätisepakendite jaoks, kommipakendite jaoks mõeldud gluteenist riispaber ja lihatoitude tofu-nahad. Kuid söödavate filmide kommertsrakendused olid 1967. aastal praktiliselt olevad ja isegi vahakattega puuviljade säilitamine oli väga piiratud ärilisel kasutamisel. Kuni 1986. aastani hakkasid mõned ettevõtted pakkuma söödavaid filmitooteid ja 1996. aastaks oli söödavate filmiettevõtete arv kasvanud enam kui 600 -ni. Praegu on söödava filmi rakendamine toidupakendite säilitamisel kasvanud ja on saavutanud. Aastane tulud enam kui 100 miljonit USA dollarit.

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 filmi saab kasutada antioksüdantide ja säilitusainete ning muude kandjatena, laiendades sellega toidu säilivusaega; söödavat kilet saab kasutada värvainete ja toitainete tugevdajate jms kandjana, et parandada toidu kvaliteeti ja parandada toidu sensoorseid omadusi; Söödav film on ohutu ja söödav ning seda saab koos toiduga tarbida; Söödavaid pakendkileid saab kasutada väikeste koguste või toiduühikute pakendamiseks ja moodustada mitmekihilisi komposiitpakendeid traditsiooniliste pakendmaterjalidega, mis parandab pakendimaterjalide üldist tõket.

Põhjus, miks söödavatel pakendifilmidel on ülaltoodud funktsionaalsed omadused, põhineb peamiselt nende sees teatud kolmemõõtmelise võrgustruktuuri moodustumisel, näidates seega teatud tugevust ja barjääri omadusi. Selle komponentide omadused mõjutavad söödava pakendifilmi funktsionaalseid omadusi märkimisväärselt ning polümeeri sisemise ristsidumise astet, võrgustruktuuri ühtlust ja tihedust mõjutavad ka erinevad kile moodustamisprotsessid. Tulemuslikkuses on ilmseid erinevusi [15, 35]. Söödavatel filmidel on ka mõned muud omadused, näiteks lahustuvus, värv, läbipaistvus jne. Sobivaid kilepakendimaterjale saab valida vastavalt erinevatele kasutuskeskkondadele ja pakitatavate tooteobjektide erinevustele.

Söödava kile moodustamismeetodi kohaselt saab selle jagada filmideks ja katteks: (1) ettevalmistatud sõltumatuid filme nimetatakse tavaliselt filmideks. (2) Toidupinnale moodustatud õhuke kiht katte, kastmise ja pihustamise abil nimetatakse katteks. 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, etc.), and medicines or health care products. Kapsli materjal; Katteid kasutatakse peamiselt värske toidu säilitamiseks, näiteks puu- ja köögiviljade, lihatoodete, ravimite katmiseks ja kontrollitud vabastatud mikrokapslite kokkupanekuks.

Söödava pakkekile kilet moodustavate materjalide järgi võib selle jagada järgmisteks osadeks: polüsahhariidkile, söödav valgukile, lipiidide söödav kile, mikroobide söödav kile ja komposiitkile.

1.1.3 Söödava filmi rakendamine

Uut tüüpi toidupakendimaterjal, mis on ohutu ja söödav ning millel on isegi teatud toiteväärtus, kasutatakse söödavat kilet laialdaselt toidupakenditööstuses, farmaatsiavaldkonnas, puu- ja köögiviljade ladustamine ja säilitamine, töötlemine ja säilitamine liha- ja veetoodete, kiirtoidu tootmine ja õli tootmine. Sellel on laialdased rakenduse väljavaated selliste toitude nagu praetud küpsetatud kommide säilitamisel.

1.1.3.1 Rakendus toidupakendites

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. ; vähendada oluliselt toidu väliskihti Plastpakendi komponentide keerukus hõlbustab selle ringlussevõttu ja töötlemist ning vähendab keskkonnareostust; seda kasutatakse mitmekomponendilise komplekstoidu mõne komponendi eraldi pakendamiseks, et vähendada erinevate komponentide vastastikust migratsiooni, vähendades seeläbi keskkonnasaastet. 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 peamiste materjalidena tärklist, kitosaani ja ubade dregset, saab söödavat pakkimispaberit valmistada kiirtoidu pakendamiseks, näiteks kiirtoidunuudlid ja friikartulid, mis on mugav, ohutu ja väga populaarne; Kasutatakse maitseainete pakettide jaoks, kindlad supid Mugavustoitude, näiteks toorainete pakendi, mida saab kasutamisel otse potis küpsetada, 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 pakendifilmi saab kasutada taignasüsteemi mikrolainetoidu töötlemisel. Lihatooted, köögiviljad, juust ja puuviljad pakitakse eelnevalt, pritsides, kastdes või harjades jne.

1.1.3.2 Rakendamine meditsiinis

Želatiini, tselluloosi derivaate, tärklist ja söödavat kummi saab kasutada ravimite ja tervisetoodete pehmete ja kõvade kapslite kestade valmistamiseks, mis suudavad tõhusalt tagada ravimite ja tervisetoodete tõhususe 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; saab kasutada ka sihitud ravimite 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 faasmorfoloogiat. Hea kapsli materjal [52]. Lal et al. 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 Puuvilja- ja köögiviljade säilitamine

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 säilitamine muutunud puu- ja köögiviljade ladustamisel ja transpordil kõige olulisemaks probleemiks; Traditsioonilistel säilitamismeetoditel on halb säilitusmõju ja kõrged kulud. Puu- ja köögiviljade katte säilitamine on praegu kõige tõhusam meetod toatemperatuuri säilitamisel. Söödav kile moodustav vedelik on kaetud puu- ja köögivilja pinnale, mis võib tõhusalt vältida mikroorganismide sissetungi, vähendada puu- ja köögiviljakudede hingamist, veekadu ja toitainete kadu, lükata puuvilja- ja köögiviljakudede füsioloogilist vananemist, ning hoidke puu- ja köögiviljakudesid algset lihavat ja siledat. Läikiv välimus, et saavutada värske ja pikendamise perioodi pikendamine. Ameeriklased kasutavad peamiste toorainetena söödavate kilede valmistamiseks taimeõlist ekstraheeritud atsetüülmonlütseriidi ja juustu ning kasutavad seda värskete puu- ja köögiviljade lõikamiseks, ennetamiseks, dehüdratsiooni, pruunistumise ja mikroorganismide sissetungi vältimiseks, nii et seda saaks säilitada A jaoks A jaoks A jaoks A jaoks A jaoks A jaoks A jaoks A jaoks kaua aega. Fresh state . Jaapan kasutab kartuli värskepidamise kile valmistamiseks toorainena siidist, mis võib saavutada värske hoidmisefekti, mis on võrreldav külma ladustamise omaga. Ameeriklased kasutavad peamiste toormaterjalidena taimeõli ja puuvilju kattevedeliku valmistamiseks ning hoidke lõigatud puuvilja värskena ning leidsid, et säilitamisefekt on hea.

Marquez et al. used whey protein and pectin as raw materials, and added glutaminase for cross-linking to prepare a composite edible film, which was used to coat fresh-cut apples, tomatoes and carrots, which can significantly reduce the weight loss rate. , pärssige mikroorganismide kasvu värskelt lõigatud puu- ja köögiviljade pinnal ning pikendage säilivusaega värskelt lõigatud puu- ja köögiviljade maitse ja maitse säilitamise eeldusel. Shi Lei et al. 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 toorainena kitosaani, naatriumalginaati, naatriumkarboksümetüültselluloosi ja polüakrülaati, Liu et al. valmistas mitmekihilise kattega söödavaid kilesid puu- ja juurviljade värskena hoidmiseks ning uuris nende morfoloogiat, vees lahustuvust jne. Tulemused näitasid, et naatriumkarboksümetüültselluloosi-kitosaani-glütserooli komposiitkilel oli parim säilivus. Sun Qingshen et al. uuris maasikate säilitamiseks kasutatavat sojavalgu isolaadi komposiitkilet, mis võib oluliselt vähendada maasikate transpiratsiooni, pärssida nende hingamist ja vähendada mädanenud viljade kiirust. Ferreira et al. kasutas puu- ja juurviljajääkide pulbrit ning kartulikoorepulbrit komposiittoidulise kile valmistamiseks, uuris komposiitkile vees lahustuvust ja mehaanilisi omadusi ning kasutas viirpuu säilitamiseks katmismeetodit. Tulemused näitasid, et viirpuu säilivusaeg pikenes. 50%, kaalulangus vähenes 30-57% ning orgaaniline hape ja niiskus ei muutunud oluliselt. 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. kasutas ploomide säilitamiseks mesilasvahaga modifitseeritud HPMC söödavat kilet. Tulemused näitasid, et mesilasvaha võib parandada HPMC kilede hapniku- ja niiskustõkke omadusi ning mehaanilisi omadusi. Ploomide kaalukaotus oli märkimisväärselt vähenenud, puuviljade pehmenemine ja verejooks paranes ladustamise ajal ning ploomide säilitusperiood pikenes. Tang Liying et al. kasutas Shellaci leeliselahendust tärklise modifikatsioonis, valmistatud söödava pakendifilmiga ja uuris oma kile omadusi; Samal ajal võib oma kile moodustava vedeliku kasutamine mangode värskuseks katteks tõhusalt vähendada hingamist.

1.1.3.4 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. Comparing it with the traditional method, it is found that the invasion of external microorganisms, the oxidative rancidity of fat and the loss of juice have been significantly improved in meat products packaged in edible film, and the quality of meat products has been significantly improved. Shelf life is extended.

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. Lisatud seesamiõli sojavalgu söödavale kilele antibakteriaalse kile valmistamiseks ja uuris selle antibakteriaalset toimet külmutatud veiselihale. Tulemused näitasid, et antibakteriaalne kile võib oluliselt pärssida Staphylococcus aureuse paljunemist ja kasvu. Wook et al. valmistas proantotsüanidiini söödava kile ja kasutas seda jahutatud sealiha katmiseks värskuse tagamiseks. Uuriti sealiha karbonaadi värvust, pH-d, TVB-N väärtust, tiobarbituurhapet ja mikroobide arvu pärast 14-päevast säilitamist. Tulemused näitasid, et proantotsüanidiinide söödav kile võib tõhusalt vähendada tiobarbituurhappe moodustumist, vältida rasvhapete riknemist, vähendada mikroorganismide sissetungi ja paljunemist lihatoodete pinnal, parandada lihatoodete kvaliteeti ning pikendada säilitusaega ja 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. teatas nisiini antimikroobse ainega lisatud kollageenkile antibakteriaalsest toimest sealihaviilude säilivusele, mis näitab, et kollageenne söödav kile võib vähendada jahutatud sealihaviilude niiskuse migratsiooni, aeglustada lihatoodete rääsumist ja lisada 2 Kollageenikile protsendiga nisiinil oli parim säilivusefekt . 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

Veesaaduste kvaliteedi langus väljendub peamiselt vaba niiskuse vähenemises, maitse halvenemises ja veetoodete tekstuuri halvenemises. Veesaaduste lagunemine, oksüdatsioon, denatureerimine ja mikroobide invasioonist põhjustatud kuivaine tarbimine 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. Säilitamine võib tõhusalt pärssida mikroorganismide kasvu, aeglustada kalade valgu ja rasva oksüdeerumist ning sellel on suurepärase säilitamisefekti. Yunus jt. Kattega vikerforell koos želatiini söödava kilega, millele lisati loorilehtede eeterlik õli, ja uuris jahutatud säilitamise mõju temperatuuril 4 ° C. The results showed that the gelatin edible film was effective in maintaining the quality of rainbow trout for up to 22 days. 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 ja teised kasutasid värske fromiili jahutamiseks ja säilitamiseks kitosaani-tee polüfenooli söödavat kilet, mis võib tõhusalt pärssida bakterite paljunemist farhaili pinnal, viivitada lenduva hüdrokloriidhappe moodustumisega ja pikendada juuksekatarenti. umbes 12 päeva.

1.1.3.6 Kasutamine praetud toidus

Fried Food on laialdaselt populaarne valmistoit, millel on suur väljund. 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 vähendada õli tarbimist 35–63%. Vähenenud kütusekulu 60% jne [81].

SINGHONG jt. Polüsahhariidide, näiteks naatriumialginaadi, karboksümetüültselluloosi ja pektiini valmistatud söödavad kiled, mida kasutati praetud banaaniribade katteks, ja uurisid pärast praadimist õli neeldumiskiirust. Tulemused näitasid, et metüültselluloosiga kaetud praetud banaaniribade pektiin ja karboksüül näitasid paremat sensoorset kvaliteeti, mille hulgas oli pektiini söödav kile õli imendumise vähendamisel parim mõju [82]. Holownia jt. Ka kaetud HPMC ja MC -kiled praetud kanafilee pinnal, et uurida õli tarbimise, vaba rasvhapete sisalduse ja värviväärtuse muutusi praeõlis. Eeltöötamine võib vähendada õli imendumist ja parandada õli eluiga [83]. Sheng Meixiang et al. Valmistatud söödavad kiled CMC, kitosaani ja sojaoa valgu isolaat, kaetud kartulikrõpsud ja praesid neid kõrgel temperatuuril, et uurida õli imendumist, veesisaldust, värvi, akrüülamiidi sisaldust ja kartulikrõpsude sensoorset kvaliteeti. , näitasid tulemused, et sojaoa valgu isolaatide söödava kile mõjutab märkimisväärselt praetud kartulikrõpsude õli tarbimise vähendamist ja kitosani söödaval kilel on parem mõju akrüülamiidi sisalduse vähendamisele [84]. Salvador jt. kaeti praetud kalmaarirõngaste pinnaga nisu tärklise, modifitseeritud maisitärklise, dekstriini ja gluteeniga, mis võib parandada kalmaarirõngaste karged ja vähendada õli imendumise kiirust [85].

1.1.3.7 Kasutamine küpsetistes

Söödavat kilet saab kasutada sujuva kattena küpsetiste välimuse parandamiseks; saab kasutada niiskuse, hapniku, rasva jms barjäärina, näiteks küpsetiste säilivusaja parandamiseks, näiteks kitosaani söödavat kilet leiva katmiseks. Näiteks kaetakse röstitud maapähklid sageli liimidega soola ja maitseainete katmiseks [87].

Christos jt. 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 et al. tegi läbipaistva ja painduva söödava kile naatriumi kaseinaadi ja glütseriiniga ning uuris selle mehaanilisi omadusi, vee läbilaskvust ja pakendavat mõju küpsetatud leivaviiludele. Tulemused näitasid, et naatriumi kaseinaadi söödav kile pakkis küpsetatud leiva. Pärast leimi saab selle kõvadust vähendada 6 tunni jooksul pärast toatemperatuuril hoidmist [90]. DU jt. 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 jt. 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 selliste rasuste toitude nagu küpsiste ja maapähklivõi kapseldamiseks, rändab õli šokolaadi väliskihile, muutes šokolaadi kleepuvaks ja põhjustades “tagurpidi külma” nähtust, kuid sisemine materjal kuivab välja, põhjustades a, mille tagajärjel a selle maitse muutus. Kihi söödava kilepakendimaterjali lisamine rasvabarjääri funktsiooniga saab selle probleemi lahendada [94].

Nelson et al. used methylcellulose edible film to coat candies containing multiple lipids and showed very low lipid permeability, thereby inhibiting the frosting phenomenon in chocolate [95]. Meyers applied a hydrogel-wax bilayer edible film to chewing gum, which could improve its adhesion, reduce water volatilization, and prolong its shelf life [21]. Vesi, mille on valmistanud Fadini jt. Decollagen-cocoa butter edible composite film was studied for its mechanical properties and water permeability, and it was used as a coating for chocolate products with good results [96].

1.1.4 Tselluloosipõhised söödavad kiled

Tselluloospõhine söödav kile on omamoodi söödav film, mis on valmistatud kõige rikkalikumast tselluloosist ja selle derivaatidest olemuselt peamiste toorainetena. Cellulose-based edible film is odorless and tasteless, and has good mechanical strength, oil barrier properties, transparency, flexibility and good gas barrier properties. However, due to the hydrophilic nature of cellulose, the resistance of cellulose-based edible film is Water performance is generally relatively poor [82, 97-99].

The cellulose-based edible film made of waste materials in food industry production can obtain edible packaging films with excellent performance, and can reuse waste materials to increase the added value of products. Ferreira et al. Segatud puu- ja köögiviljajäägipulber kartulikoorepulbriga tselluloospõhise söödava komposiitkile valmistamiseks ja selle katteks viirpuu katteks värskuse säilitamiseks ja heade tulemuste saavutamiseks [62]. Tan Huizi et al. kasutas baasklauast ekstraheeritud dieedimaterjali ja lisas teatud koguse paksendajat, et valmistada sojaoa kiudaine kile, millel on head mehaanilised omadused ja barjääriomadused [100], mida kasutatakse peamiselt kiirtoidu nuudli maitsestamiseks , on mugav ja toitev materjalipakett otse kuumas vees lahustada.

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 jt. 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. Tõkkeomadused on seotud ekstrakti kontsentratsiooniga [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. Tulemused näitasid, et kilede barjääriomadused paranesid märkimisväärselt, kuid mehaanilised omadused ja läbipaistvus vähenesid [99]. Cheng jt. Valmis karboksümetüültselluloos-Konjac glükomannan söödav komposiitkile ja uuris palmiõli mõju komposiitkile füüsikalis-keemilistele omadustele. 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. prepared HPMC edible film, and used microcrystalline cellulose to enhance and modify the HPMC film, and studied the water permeability and mechanical properties of the film. Tulemused näitasid, et modifitseeritud kile niiskust barjääriomadused ei muutunud märkimisväärselt. , kuid selle mehaanilisi omadusi on märkimisväärselt paranenud [109]. Choi jt. added oregano leaf and bergamot essential oil into HPMC matrix to prepare edible composite film, and applied it to the coating preservation of fresh plums. The study showed that the edible composite film can effectively inhibit the respiration of plums, reducing the production of ethylene, reducing the rate of weight loss, and improving the quality of plums [110]. Esteghlal et al. 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 filmid

Tärklis on looduslik polümeer söödavate kilede valmistamiseks. Sellel on laia allika, madala hinna, biosobivuse ja toiteväärtuse eelised ning seda kasutatakse laialdaselt toidu- ja farmaatsiatööstuses [114-117]. Hiljuti on teise järel tekkinud uuringud puhaste tärklise söödavate filmide ja tärklisepõhiste söödavate komposiitfilmide kohta [118]. Kõrge amüloosi tärklis ja selle hüdroksüpropüülitud modifitseeritud tärklis on tärklisepõhiste söödavate kilede valmistamise peamised materjalid [119]. Tärklise tagasiulatuvus on selle võime peamine põhjus filmi moodustada. 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 altid vananemisele ja retrogradatsioonile 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 et al. kasutas maasikate katmiseks ülipeent tärklist söödavat kilet ja leidis, et see võib tõhusalt vähendada veekadu, viivitada lahustuva suhkrusisalduse vähenemisega ja pikendada tõhusalt maasikate säilitusaega [125]. Garcia jt. Erinevate ahelasuhtedega modifitseeritud tärklis, et saada modifitseeritud tärklise kilega moodustav vedelik, mida kasutati värske maasikakattekihi säilitamiseks. Kiirus ja lagunemiskiirus olid paremad kui katmata rühmal [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. significantly improved [128]. Parra jt. Lisas Tapioca tärklise ristsiduva aine, et valmistada hea mehaaniliste omaduste ja madala veeauru ülekandekiirusega söödava kile [129]. Fonseca jt. kasutatud naatriumhüpokloriti kartulitärklise oksüdeerimiseks ja oksüdeeritud tärklise söödava kile valmistamiseks. Uuring näitas, et selle veeauru ülekandekiirus ja vee lahustuvus oli märkimisväärselt vähenenud, mida saab kasutada kõrge veega toiduainete pakendamisel [130].

Tärklise segamine teiste söödavate polümeeride ja plastifikaatoritega on oluline meetod tärklisepõhiste toidukilede omaduste parandamiseks. Praegu on tavaliselt kasutatavad komplekspolümeerid enamasti hüdrofiilsed kolloidid, nagu pektiin, tselluloos, merevetikate polüsahhariid, kitosaan, karrageen ja ksantaankummi [131].

Maria Rodriguez jt. Kasutatud kartulitärklis ja plastifikaatorid või pindaktiivsed ained kui peamised materjalid tärklisepõhiste söödavate kilede valmistamiseks, näidates, et plastifikaatorid võivad suurendada kile paindlikkust ja pindaktiivsed ained võivad vähendada kile venitavust [132]. Santana jt. Kasutatud nanokiud kassava tärklise söödavate kilede täiustamiseks ja muutmiseks ning hankisid tärklisepõhised söödavad komposiitkiled, millel on täiustatud mehaanilised omadused, barjääriomadused ja termiline stabiilsus [133]. Azevedo jt. Ühtse kilematerjali valmistamiseks ühendatud vadakuvalk termoplastilise tärklisega, mis näitab, et vadakuvalk ja termoplastiline tärklis on tugev pindadevaheline adhesioon ja vadakuvalk võib tärklise kättesaadavust märkimisväärselt parandada. Söödavate filmide vee blokeerimine ja mehaanilised omadused [134]. Edhirej jt. 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 hernetäht oli suur roll kile paksuse, tiheduse, ühtekuuluvuse, vee läbilaskvuse ja tõmbetugevuse osas. 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. Uuring näitas, et tärklise ja kitosaani vahel moodustusid molekulaarsed vesiniksidemed ning kile mehaanilised omadused olid ja paranesid antibakteriaalsed omadused [137]. Meira jt. Täiustatud ja modifitseeritud maisi tärklise söödav antibakteriaalne kile koos Kaolini nanoosakestega ning komposiitkile mehaanilised ja termilised omadused parandati ning antibakteriaalset toimet ei mõjutanud [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 hüdrofiilsete polümeeride klass, millel on kolmemõõtmeline võrgustruktuur, mis on vees lahustumatu, kuid mida saab veega paisuda. Makroskoopiliselt on hüdrogeelil kindel kuju, ei saa voolata ja see on tahke aine. Mikroskoopiliselt saab vees lahustuvaid molekule jaotada erineva kuju ja suurusega hüdrogeelis ja difundeerida erineva difusioonikiirusega, seega on hüdrogeelil lahuse omadused. Hüdrogeelide sisestruktuuril on piiratud tugevus ja see on kergesti hävitatav. See on olekus tahke ja vedeliku vahel. Sellel on sarnane elastsus tahkega ja erineb selgelt tõelisest tahkest.

1.2.1 Polümeeri hüdrogeelide ülevaade

Polümeerhüdrogeel on kolmemõõtmeline võrkstruktuur, mis moodustub polümeeri molekulide vahelisest füüsikalisest või keemilisest ristsidumisest [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 erinevuste põhjal võib need jagada füüsilisteks geelideks ja keemilisteks geelideks. Füüsikalised geelid moodustuvad suhteliselt nõrgad vesiniksidemed, ioonsidemed, hüdrofoobsed interaktsioonid, van der Waalsi jõud ja polümeeri molekulaarsete ahelate ja muude füüsiliste jõudude füüsiline takerdumine ning neid saab muuta lahusteks erinevates väliskeskkondades. Seda nimetatakse pöörduvaks geeliks; Keemiline geel on tavaliselt püsiv kolmemõõtmeline võrgustruktuur, mis moodustab keemiliste sidemete, näiteks kovalentsete sidemete ristsidumise, soojuse, valguse, initsiaatori jms juuresolekul Tõelise kondensaadi jaoks [147-149]. Füüsikalised geelid ei vaja üldiselt keemilist modifitseerimist ja sellel on madal toksilisus, kuid nende mehaanilised omadused on suhteliselt halvad ja suurt välist stressi on keeruline taluda; 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; Naturaalsed polümeerhüdrogeelid on polümeeri hüdrogeelid moodustatakse looduslike polümeeride, näiteks polüsahhariidide ja valkude ristsidumise teel, sealhulgas tselluloos, alginaat, tärklis, agaroos, hüaluroonhape, želatiin ja kollageen [6, 7, 150], 151]. Naturaalse polümeeri hüdrogeelidel on tavaliselt lai allikas, madal hind ja madal toksilisus ning sünteetiliste polümeeride hüdrogeelide töötlemine on üldiselt lihtne ja neil on suured saagid.

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]. Temperatuuri tundlike hüdrogeelide puhul muutub maht keskkonnatemperatuuriga. 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.

Erineva geeli käitumise põhjal võib hüdrogeelid jagada külma põhjustatud geelideks ja termilistest põhjustatud geelidest [157]. Külm geel, mida nimetatakse lühidalt külmaks geeliks, on makromolekul, mis eksisteerib juhuslike mähiste kujul kõrgel temperatuuril. Jahutusprotsessi ajal moodustuvad molekulidevaheliste vesiniksidemete toime tõttu spiraalsed fragmendid järk -järgult, täites sellega protsessi lahusest. Üleminek geelile [158]; Termo-indutseeritud geel, mida nimetatakse termiliseks geeliks, on lahuse olekus madalal temperatuuril makromolekul. Kütteprotsessi ajal moodustub hüdrofoobse interaktsiooni jms kaudu kolmemõõtmeline võrgustruktuur jne, lõpetades sellega gelatsiooni ülemineku [159], 160].

Hydrogels can also be divided into homopolymeric hydrogels, copolymerized hydrogels and interpenetrating network hydrogels based on different network properties, microscopic hydrogels and macroscopic hydrogels based on different gel sizes, and biodegradable properties. Erinevalt lagunevateks hüdrogeelideks ja mitte lagundatavateks hüdrogeelideks.

1.2.1.2 Looduslike polümeeride hüdrogeelide 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 polümeerhüdrogeelide kasutamine biomeditsiinilistes väljades. Looduslike polümeeri hüdrogeelidel on hea biosobivus, biolagunevus ja puuduvad toksilised kõrvaltoimed, seega saab neid kasutada haavasidemetena ja otseselt inimkudedega ühendust võtta, mis võib tõhusalt vähendada mikroorganismide sissetungi in vitro, vältida kehavedelike kadumist ja võimaldada hapniku kadumist ja hapniku kadumist ja hapnikku võimaldada to pass through. Promotes wound healing; saab kasutada kontaktläätsede valmistamiseks, kus on mugav kandmine, hea hapniku läbilaskvus ja silmahaiguste lisatöötlemine [166, 167]. Looduslikud polümeerid on sarnased elukudede struktuuriga ja võivad osaleda inimkeha normaalses metabolismis, seetõttu saab selliseid hüdrogeele kasutada kudede tehniliste tellingutena, kudede tehnilise kõhre parandamise jne. Kujulised ja süstimisega valmistatud tellingud. Eelmulmaga stendid kasutavad vett geeli spetsiaalset kolmemõõtmelist võrgustruktuuri võimaldab tal mängida teatud toetavat rolli bioloogilistes kudedes, pakkudes samas rakkudele spetsiifilist ja piisavat kasvuruumi ning võib esile kutsuda ka rakkude kasvu, diferentseerumist ja lagunemist ning lagunemist ning lagunemist ning lagunemist ning lagunemist ning lagunemist ning lagunemist ning lagunemist ning lagunemist. Inimkeha neeldumine [168]. Süstimismugadega stendid kasutavad hüdrogeelide faasisiirdekäitumist, et moodustada kiiresti geele pärast voolava lahuse oleku süstimist, mis võib patsientide valu minimeerida [169]. Mõned looduslikud polümeerhüdrogeelid on keskkonnatundlikud, nii et neid kasutatakse laialdaselt ravimite kontrollitud vabanemismaterjalidena, nii et neisse kapseldatud ravimeid saab vabastada inimkeha nõutavatesse osadesse ajastatud ja kvantitatiivsel viisil, vähendades toksilist ja külge Ravimite mõju inimkehale [170].

Looduslike polümeerhüdrogeelide kasutamine toiduga seotud põldudes. Naturaalsed polümeeri hüdrogeelid on oluline osa inimeste kolmest toidukorrast päevas, näiteks mõned magustoidud, kommid, lihaasendajad, jogurt ja jäätis. 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 ]. Toiduainete lisaainete käsiraamatust on näha, et toidu töötlemiseks on toidulisanditena heaks kiidetud suur hulk looduslikke polümeerhüdrogeele [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 polümeerhüdrogeelide rakendused teistes väljades. Igapäevaste vajaduste osas saab seda lisada kreemjale nahahooldusele või kosmeetikatoodetele, mis ei saa mitte ainult takistada toote ladustamisel kuivamist, vaid ka naha niisutamist ja niisutamist; Seda saab kasutada ilumeigi aroomide kujundamiseks, niisutamiseks ja aeglaseks vabastamiseks; Seda saab kasutada igapäevastes vajadustes, näiteks paberrätikud ja mähkmed [181]. Põllumajanduses saab seda kasutada põua ja seemikute kaitsmiseks ning tööjõu intensiivsuse vähendamiseks; taimede seemnete katteainena võib see oluliselt tõsta seemnete idanemiskiirust; Seemikute siirdamisel kasutamisel võib see suurendada seemikute ellujäämiskiirust; Pestitsiidid, parandavad kasutamist ja vähendavad reostust [182, 183]. Keskkonna osas kasutatakse seda flokulandina ja adsorbendina kanalisatsiooni töötlemiseks, mis sisaldab sageli raskemetallide ioone, aromaatseid ühendeid ja värvaineid, et kaitsta veeressursse ja parandada keskkonda [184]. Tööstuses kasutatakse seda dehüdreeruva ainena, määrdeainet puurides, kaabli pakkimismaterjali, tihendusmaterjali ja külmhooneaine jne. [185].

Cellulose is a natural macromolecular compound that has been studied earliest, has the closest relationship with humans, and is the most abundant in nature. Seda leidub laialdaselt kõrgemates taimedes, vetikates ja mikroorganismides [186, 187]. Cellulose has gradually attracted widespread attention due to its wide source, low price, renewable, biodegradable, safe, non-toxic, and good biocompatibility [188].

1.2.2.1 Tselluloos ja selle eetri derivaadid

Tselluloos on lineaarne pikaahelaline polümeer, mis moodustub D-anhüdroglükoosi struktuuriüksuste ühendamisel β-1,4 glükosiidsidemete kaudu [189-191]. Lahustumatu. Välja arvatud üks lõpprühm molekulaarse ahela mõlemas otsas, on igas glükoosiüksuses kolm polaarset hüdroksüülrühma, mis võivad teatud tingimustes moodustada suure hulga molekulisiseseid ja molekulidevahelisi vesiniksidemeid; 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 üks varasemaid uuritud ja toodetud tooteid polümeeri keemia valdkonnas. Need on laia kasutusalaga polümeersed peenkeemilised materjalid, mis on keemiliselt modifitseeritud looduslikust polümeertselluloosist. 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. Asendus kraadi suurenemisega saab selle lahustada lahjendatud aluselise lahuse, vee, alkoholi ja aromaatse süsivesiniku lahusti, millel on ainulaadsed soojusgeeli omadused. [196]. CMC on anioonne tsellulooseeter, mis saadakse looduslikust tselluloosist leelistamise ja hapestamise teel.

See on kõige laialdasemalt kasutatav ja kasutatud tselluloos eeter, mis lahustub vees [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 segaeetris, on ka termilised geeliomadused ning selle geeliomadused on seotud kahe asendaja ja nende suhetega [199].

1.2.2.2 hüdroksüpropüülmetüültselluloosi struktuur

Hüdroksüpropüülmetüültselluloos (HPMC), molekulaarstruktuur on näidatud joonisel 1-3, on tüüpiline mitteioonne vees lahustuv tselluloosi segatud eeter. Metüülkloriidi ja propüleenoksiidi eetri reaktsioon 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 Hüdroksüpropüülmetüültselluloos

(1) HPMC termogeenilisus

HPMC ahel on ainulaadsed hüdratsioonihüdratsiooni omadused hüdrofoobse-metüül- ja hüdrofiilsete hüdroksüpropüülrühmade kasutuselevõtu tõttu. Kuumutamisel muutub see järk-järgult geelistamiseks ja pärast jahutamist naaseb lahuse olekusse. See tähendab, et sellel on termiliselt indutseeritud geeliomadused ja geelistusnähtus on pöörduv, kuid mitte identne protsess.

Seoses HPMC geelistumise mehhanismiga on laialdaselt aktsepteeritud, et madalamatel temperatuuridel (alla geelistumistemperatuuri) seotakse lahuses olevad HPMC ja polaarsed veemolekulid vesiniksidemetega, moodustades nn linnupuuritaolise supramolekulaarse struktuuri. Hüdraaditud HPMC molekulaarsete ahelate vahel on mõned lihtsad takerdumised, peale selle on vähe muid interaktsioone. 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 kalduvad veemolekulid rohkem soolaioonidega kombineerima, nii et veemolekulide ja HPMC vaheline vesinikside hävitatakse, veekiht ümber HPMC molekulide tarbitakse ja HPMC molekulid saab kiiresti vabaneda, et seda 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]. See on peamiselt tingitud väikese molekulmassist, mis on võrreldav veemolekulide omaga suurusjärgus ja võib pärast liitmist saavutada molekulaarsel tasemel vääratavuse.

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]. Külm dispergeeritud HPMC võib kiiresti külmas vees vees dispergeerida ja selle viskoossus mõne aja pärast suureneb ja see on vees tõeliselt lahustunud; 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 leelisresistentsus

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 mõjufaktor

HPMC on pseudoplastiline, selle lahus on toatemperatuuril stabiilne ja selle viskoossust mõjutab molekulmass, kontsentratsioon ja temperatuur. Samas kontsentratsioonis, 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].

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 kasutamisel esinevad probleemid

Esiteks piirab kõrge hind HPMC laialdast rakendust. 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. Põhjus, miks HPMC on nii kallis, on esiteks see, et HPMC valmistamiseks kasutatav tooraine tselluloos on suhteliselt kallis. 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.

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. or in the root [222]. Tärklis pole mitte ainult inimeste peamine energiaallikas, vaid ka oluline tööstuslik tooraine. Oma laia allika, madala hinna, rohelise, loodusliku ja taastumise tõttu on seda laialdaselt kasutatud toidu ja ravimite, kääritamise, paberitegevuse, tekstiil- ja naftatööstuses [223].

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 kompositsioon. Kristalse piirkonna ja amorfse piirkonna vahel pole selget piiri ning amülopektiini molekulid võivad läbida mitut kristalset piirkonda ja amorfset piirkonda. Based on the natural nature of starch synthesis, the polysaccharide structure in starch varies with plant species and source sites [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. Eeterdatud tärklis on tärklise molekulides olevate hüdroksüülrühmade eeterdamisreaktsioon polütärklise eetri saamiseks ja selle retrogradatsioon nõrgeneb. Tugevates leeliselistes tingimustes, kus oksüdeeritud tärklist ja esterdatud tärklist ei saa kasutada, võib ka eeterside jääda 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].

Hüdroksüpropüülatärklis (HPS), mille molekulaarstruktuur on näidatud joonistel 1-4, on mitteioonne tärklispeks, mis valmistatakse propüleenoksiidi eetrireaktsiooniga tärklisega aluselistes tingimustes [223, 227, 228] ja HIND Keemilise reaktsiooni võrrand on näidatud joonisel 1-6.

During the synthesis of HPS, in addition to reacting with starch to generate hydroxypropyl starch, propylene oxide can also react with the generated hydroxypropyl starch to generate polyoxypropyl side chains. Asendamise aste. Asendamise aste (DS) viitab asendatud hüdroksüülrühmade keskmisele arvule glükosüülrühma kohta. Most of the glucosyl groups of starch contain 3 hydroxyl groups that can be replaced, so the maximum DS is 3. The molar degree of substitution (MS) refers to the average mass of substituents per mole of glucosyl group [223, 229]. Hüdroksüpropüülimisreaktsiooni protsessitingimused, tärklise graanulite morfoloogia ning amüloosi ja amülopektiini suhe looduslikus tärklis mõjutavad kõik MS suurust.

1.2.3.3 Hüdroksüpropüülitärklise omadused

(1) HP -de külm geelistamine

Kuuma HPS-i tärklisepasta jaoks, eriti kõrge amüloosi sisaldusega süsteem, jahutusprotsessi ajal suruvad tärklisepasta amüloosi molekulaarsed ahelad üksteisega, moodustades kolmemõõtmelise võrgustruktuuri ja näitavad ilmselget tahket käitumist. See muutub elastomeeriks, moodustab geeli ja võib pärast kuumutamist naasta lahuse olekusse, see tähendab, et sellel on külmgeeli 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) HP -de 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. Asendusastme suurenedes väheneb hüdroksüpropüültärklise želatinisatsiooni temperatuur ja lõpuks võib see külma veega paisuda. Pärast hüdroksüpropüülimist paranes tärklisepastade voolavus, madala temperatuuri stabiilsus, läbipaistvus, lahustuvus ja kile moodustavad omadused [233–235].

(3) HP -de stabiilsus

HPS on kõrge stabiilsusega mitteioonne tärkliseeeter. Keemiliste reaktsioonide ajal nagu hüdrolüüs, oksüdeerimine ja ristsidumine, eetri side ei purune ja asendid ei kuku maha. Seetõttu mõjutavad HP-de omadused suhteliselt vähem elektrolüüdid ja pH, tagades, et seda saab kasutada laia happe-aluse pH-s [236-238].

1.2.3.4 HPS rakendamine toiduainete 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 on toiduväljal laialdaselt kasutatav modifitseeritud tärklis, mida kasutatakse peamiselt pakseneva ainena, suspendeeriva aine ja stabilisaatorina.

Seda saab kasutada mugavuste toitudes ja külmutatud toitudes, nagu joogid, jäätis ja moosid; See võib osaliselt asendada kõrge hinnaga söödavad igemed, näiteks želatiin; Selle saab valmistada söödavateks filmideks ja kasutada toidukatte ja pakendina [229, 236].

HP-sid kasutatakse meditsiini valdkonnas tavaliselt täiteainetena, ravimkultuuride sideaineid, tablettide lagundajaid, farmatseutiliste pehmete ja kõvade kapslite materjale, ravimkatteid, kondenseerumisvastaseid aineid kunstlike punaste vereliblede ja plasmapaksendajate jaoks jne. [239] .

1.3 Polümeeri ühendamine

Polümeermaterjale kasutatakse laialdaselt kõigis eluvaldkondades ning need on hädavajalikud 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 Polümeeri ühendamise eesmärk ja meetod

Polümeeriühenduse peamine eesmärk: (l) materjalide terviklike omaduste optimeerimiseks. Erinevad polümeerid on ühendatud, nii et lõplik ühend säilitab ühe makromolekuli suurepärased omadused, õpib üksteise tugevustest ja täiendab selle nõrkusi ning optimeerib polümeermaterjalide terviklikke omadusi. (2) Vähendage materjali kulusid. Mõnel polümeermaterjalil on suurepärased omadused, kuid need on kallid. Seetõttu saab neid kulusid vähendada teiste odavate polümeeridega, ilma et seda kasutamist mõjutaks. (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 jõudluse parandamiseks konkreetses aspektis kasutatakse selle muutmiseks veel ühte polümeeri. (5) Töötage välja materjalide uusi funktsioone.

Tavalised polümeeri ühendamise meetodid: (l) sulamise liit. Segamise seadme nihke toimel kuumutatakse erinevad polümeerid ühendamiseks viskoosse voolu temperatuurist kõrgemale ning seejärel jahutatakse ja granuleeritakse pärast liitmist. (2) Lahenduse taastamine. Kaks komponenti segatakse ja segatakse, kasutades ühist lahustit, või lahustunud erinevad polümeerilahused segatakse ühtlaselt ja seejärel eemaldatakse lahusti polümeeriühendi saamiseks. (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].

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 ühendamise uuringud märkimisväärselt 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.

Hüdrogeelid saab loodusliku kurdi lahustades vesilahuses. Tuginedes saadud geeli termoreversioonile ja selle mooduli temperatuurist sõltuvuse põhjal saab selle jagada järgmistesse erinevatesse tüüpidesse [244]:

(1) Krüogeel, polüsahhariidilahus võib geeli saada ainult madalal temperatuuril, näiteks karrageen.

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

(3) Polüsahhariidi lahus ei saa mitte ainult saada geeli madalamal temperatuuril, vaid ka saada geeli kõrgemal temperatuuril, kuid see on lahuse olek keskmisel temperatuuril.

(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 molekulaarse ahela pideva pikkusega; Geeli tugevust mõjutab suuresti lahuse kontsentratsioon ja molekulmass ning üldiselt suureneb geeli tugevus, kui kontsentratsioon suureneb [245].

1.3.2.2 Curdlani ja mitte-Crdlani 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. temperatuuri. 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 mitte-Crdlani liitsüsteemi

Kahel looduslikul polüsahhariidil, millel pole geeli omadusi, võivad omada geeli omadusi liitmise kaudu, mille tulemuseks on geelproduktid [250]. Jaotatud oakummi kombineerimine ksantaankummiga annab sünergistliku toime, mis kutsub esile uute geelide moodustumise [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△ s (1-1)

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

Mõistatavuse mõiste tuleneb asjaolust, et väga vähesed süsteemid suudavad saavutada termodünaamilise ühilduvuse. Seotatavus viitab erinevate komponentide võimele moodustada homogeenseid komplekse ja tavaliselt kasutatav kriteerium on see, et kompleksidel on üks klaasist üleminekupunkt.

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 termodünaamiliselt segunev molekulaarsel tasemel; a partially compatible system means that the compound is compatible within a certain temperature or composition range; a completely incompatible system means that the compound is Molecular-level miscibility cannot be achieved at any temperature or composition.

Erinevate polümeeride teatavate struktuuriliste erinevuste ja konformatsioonilise entroopia tõttu on enamik polümeerkompleksisüsteeme osaliselt ühilduvad või kokkusobimatud [11, 12]. Depending on the phase separation of the compound system and the level of mixing, the compatibility of the partially compatible system will also vary greatly [11]. The macroscopic properties of polymer composites are closely related to their internal microscopic morphology and the physical and chemical properties of each component. 240], seega on suur tähtsus mikroskoopilise morfoloogia ja liitsüsteemi ühilduvuse uurimine.

Binaarsete ühendite ühilduvuse uurimis- ja iseloomustusmeetodid:

(1) Klaasistumistemperatuur T���Võrdlusmeetod. Võrrelda t���ühendist T-ga���selle komponentidest, kui ainult üks T���Ilmub ühendis, liitsüsteem on ühilduv süsteem; Kui neid on kaks t���ja kaks t���ühendi positsioonid on kahes rühmas punktide keskosa t���näitab, et liitsüsteem on osaliselt ühilduv süsteem; Kui neid on kaks t���ja need asuvad kahe komponendi T kohtades���, näitab, et liitsüsteem on ühildumatu süsteem.

T���Võrdlusmeetodis sageli kasutatavad katseinstrumendid on dünaamiline termomehaaniline analüsaator (DMA) ja diferentsiaalse skaneeriva kalorimeetri (DSC). See meetod saab kiiresti hinnata liitsüsteemi ühilduvust, kuid kui t t���kahest komponendist on sarnane, üks t���ilmub ka pärast liitmist, seega on sellel meetodil teatud puudused [10].

(2) Morfoloogiline vaatlusmeetod. Esiteks jälgige ühendi makroskoopilist morfoloogiat. Kui ühendil on ilmne faasi eraldamine, võib esialgselt hinnata, et liitsüsteem on kokkusobimatu süsteem. Teiseks täheldatakse mikroskoobi abil mikroskoopilist morfoloogiat ja faasistruktuuri. Kaks täiesti ühilduvat komponenti moodustavad homogeense oleku. Seetõttu võib hea ühilduvusega ühend jälgida ühtlast faasi jaotust ja väikest hajutatud faasiosakeste suurust. ja udune liides.

Topograafia vaatlusmeetodis sageli kasutatavad katseinstrumendid on optiline mikroskoop ja skaneerivad elektronmikroskoop (SEM). Topograafia vaatlusmeetodit saab kasutada abimeetodina koos teiste iseloomustusmeetoditega。

(3) Läbipaistvusmeetod. 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, sest kui kahe polümeeri murdumisnäitajad on samad, on kahe kokkusobimatu polümeeri liitmisel saadud ühend samuti läbipaistev.

(4) Reoloogiline meetod. Selle meetodi puhul kasutatakse faaside eraldumise märgina ühendi viskoelastsete parameetrite järsku muutumist, näiteks faaside eraldumise märgistamiseks kasutatakse viskoossus-temperatuuri kõvera järsku muutumist ja näivalise eraldumise järsku muutumist. Faasi eraldamise märgina kasutatakse nihkepinge-temperatuuri kõverat. Ilma faaside eraldamiseta segamissüsteemil pärast segamist on hea ühilduvus ja faaside eraldamisega süsteemid on kokkusobimatud või osaliselt ühilduvad [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 vastavalt Hani kõvera eraldamisele.

(6) Solution viscosity method. 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) Infrared spectroscopy. Pärast kahe polümeeri koostamist, kui ühilduvus on hea, toimub sellised koostoimed nagu vesiniksidemed ja iga polümeeri ahela rühma infrapunaspektri iseloomulike rühmade ribapositsioonid nihkuvad. Kompleksi ja iga komponendi iseloomulike rühmaribade nihe võib hinnata komplekssüsteemi 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 Hüdroksüpropüülmetüültselluloosi/hüdroksüpropüültärklise segamise uurimise areng

1.3.4.1 Hüdroksüpropüülmetüültselluloosi ja muude ainete segamine

HPMC ja teiste ainete ühendeid kasutatakse peamiselt ravimite kontrollitud vabanemisega süsteemides ja söödavates või lagunevates kilest pakkematerjalides. Ravimi kontrollitud vabanemise rakendamisel hõlmavad sageli HPMC-ga kombineeritud polümeerid sünteetilisi polümeere, nagu polüvinüülalkohol (PVA), piimhappe-glükoolhappe kopolümeer (PLGA) ja polükaprolaktoon (PCL), aga ka valke, looduslikke polümeere, nagu näiteks 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 et al. kombineeris hüdrofiilset HPMC-d ja hüdrofoobset PCL-i ning kasutas HPMC/PCL-komplekse mikrokapslimaterjalina ravimite kontrollitud ja püsivalt vabastamiseks, mis võivad vabaneda inimkeha erinevates osades segamissuhte reguleerimisega [261]. Ding et al. uuris kontrollitud ravimite vabanemise valdkonnas kasutatavate HPMC/kollageeni komplekside reoloogilisi omadusi, nagu viskoossus, dünaamiline viskoelastsus, roomamise taastumine ja tiksotroopsus, pakkudes teoreetilisi juhiseid tööstuslikeks rakendusteks [262]. Arthanari, Cai and Rai et al. [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 lagundatavate kilepakendimaterjalide väljatöötamisel on HPMC -ga sageli ühendatud 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, and Ding et al. uuris vastavalt HPMC-st valmistatud söödavate komposiitkilede komponentide mehaanilisi omadusi, termilist stabiilsust, mikrostruktuuri ja interaktsioone vastavalt vastavalt HPMC-st, siidist, vadakuvalgu isolaat ja kollageen [269-271]. Esteghlal et al. formuleeritud HPMC koos želatiiniga, et valmistada söödavaid filme biopõhistes pakendmaterjalides kasutamiseks [111]. Priya, Kondaveeti, Sakata and Ortega-Toro et al. prepared HPMC/chitosan HPMC/xyloglucan, HPMC/ethyl cellulose and HPMC/starch edible composite films, respectively, and studied their thermal stability, mechanical properties properties, microstructure and antibacterial properties [139, 272-274]. HPMC/PLA ühendit saab kasutada ka toidukaupade pakendimaterjalina, tavaliselt ekstrusiooni teel [275].

Söödavate või lagundatavate kilepakendimaterjalide väljatöötamisel on HPMC -ga sageli ühendatud 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, and Ding et al. uuris vastavalt HPMC-st valmistatud söödavate komposiitkilede komponentide mehaanilisi omadusi, termilist stabiilsust, mikrostruktuuri ja interaktsioone vastavalt vastavalt HPMC-st, siidist, vadakuvalgu isolaat ja kollageen [269-271]. Esteghlal et al. formuleeritud HPMC koos želatiiniga, et valmistada söödavaid filme biopõhistes pakendmaterjalides kasutamiseks [111]. Priya, Kondaveeti, Sakata and Ortega-Toro et al. prepared HPMC/chitosan HPMC/xyloglucan, HPMC/ethyl cellulose and HPMC/starch edible composite films, respectively, and studied their thermal stability, mechanical properties properties, microstructure and antibacterial properties [139, 272-274]. HPMC/PLA ühendit saab kasutada ka toidukaupade pakendimaterjalina, tavaliselt ekstrusiooni teel [275].

1.3.4.2 Tärklise ja muude ainete segamine

Tärklise ja muude ainete ühendamise uuringud keskendusid algselt mitmesugustele hüdrofoobsetele alifaatsetele polüesteriainetele, sealhulgas polülaktiinhapet (PLA), polükaprolaktooni (PCL), polübuteensiinihapet (PBSA) jne. Muller et al. uuris tärklise/PLA komposiitide struktuuri ja omadusi ning nende kahe vastastikmõju ning tulemused näitasid, et nende kahe vastastikmõju oli nõrk ja komposiitide mehaanilised omadused olid kehvad [277]. Correa, Komur ja Diaz-Gomez et al. Uurisid mehaanilisi omadusi, reoloogilisi omadusi, geeliomadusi ja tärklise/PCL komplekside kahe komponendi ühilduvust, mida rakendati biolagunevate materjalide, biomeditsiiniliste materjalide ja koetehnoloogia tellingumaterjalide väljatöötamisel [278-280]. Ohkika et al. 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]. Hüdrofoobne alifaatne polüester on termodünaamiliselt hüdrofiilse tärklisega kokkusobimatu ning tärklise ja polüestri vahelise faasiliidese parandamiseks lisatakse tavaliselt mitmesuguseid ühilduvaid aineid ja lisaaineid. Szadkowska, Ferri ja Li et al. uuris vastavalt silanoolipõhiste plastifikaatorite, maleilise anhüdriidi linaseemneõli ja funktsionaliseeritud taimeõli derivaatide mõju tärklise/PLA komplekside struktuurile ja omadustele [283-285]. Ortega-Toro, Yu et al. kasutatud sidrunhapet ja difenüümmetaandiisotsüanaat vastavalt tärklise/PCL ühendi ja tärklise/PBSA ühendi ühildumiseks, et parandada materjali omadusi ja stabiilsust [286, 287].

Viimastel aastatel on järjest rohkem uuritud tärklise segamist looduslike polümeeridega, nagu valgud, polüsahhariidid ja lipiidid. Teklehaimanot, Sahin-Nadeen ja Zhang jt uurisid vastavalt tärklise/seiini, tärklise/vadakuvalgu ja tärklise/želatiini komplekside füüsikalis-keemilisi omadusi ning kõik tulemused saavutasid häid tulemusi, mida saab rakendada toidu biomaterjalidele ja kapslitele [52, 288, 289]. Lozanno-Navarro, Talon ja Ren jt. uuriti vastavalt tärklise/kitosaani komposiitkilede valguse läbilaskvust, mehaanilisi omadusi, antibakteriaalseid omadusi ja kitosaani kontsentratsiooni ning lisati looduslikke ekstrakte, teepolüfenoole ja muid looduslikke antibakteriaalseid aineid, et parandada komposiitkile antibakteriaalset toimet. Uurimistulemused näitavad, et tärklise/kitosaani komposiitkilel on suur potentsiaal toiduainete 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]. Tapiokitärklise/maisiõli, tärklise/lipiidide komplekside füüsikalis-keemilisi omadusi uurisid Perez, De et al., peamiselt selleks, et juhtida ekstrudeeritud toiduainete tootmisprotsessi [299, 300].

1.3.4.3 Hüdroksüpropüülmetüültselluloosi ja tärklise segamine

At present, there are not many studies on the compound system of HPMC and starch at home and abroad, and most of them are adding a small amount of HPMC into the starch matrix to improve the aging phenomenon of starch. Jimenez jt. 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 märkimisväärselt, kuid veekindel jõudlus seda ei teinud. Kui palju on muutunud [301]. Villacres, Basch jt. compounded HPMC and tapioca starch to prepare HPMC/starch composite film packaging materials, and studied the plasticizing effect of glycerin on the composite film and the effects of potassium sorbate and nisin on the antibacterial properties of the composite film. 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; Kaaliumisorbaat ja nisiin võivad nii liitkihi parandada. Kahe antibakteriaalse aine antibakteriaalne toime on parem koos kasutamisel [112, 302]. Ortega-Toro et al. uuris HPMC/tärklise kuumpressiooniga komposiitmembraanide omadusi ja uuris sidrunhappe mõju komposiitmembraanide omadustele. Tulemused näitasid, et HPMC hajutati tärklise pidevas faasis ning nii sidrunhape kui ka HPMC mõjutas tärklise vananemist. teatava inhibeerimise määra [139]. Ayorinde jt. Kasutatud HPMC/tärklise komposiitkile suukaudse amlodipiini katteks ning tulemused näitasid, et komposiitkile lagunemisaeg ja vabanemise määr olid väga head [303].

Zhao Ming et al. uuris tärklise mõju HPMC kilede veepeetuse kiirusele ning tulemused näitasid, et tärklisel ja HPMC-l oli teatav sünergistlik toime, mille tulemuseks oli üldine veepeetuse kiiruse tõus [304]. Zhang et al. uuris HPMC/HPS ühendi kileomadusi 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. -faasiline komposiitgeel. Mehhaanilised uuringud on endiselt tühjas olekus.

1.4 Polümeerkomplekside 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 mõjul ei saa polümeeri vedelik mitte ainult voolata, vaid ka deformeeruda, näidates omamoodi "viskoelastsust" ja selle olemus on "tahke-vedeliku kahefaasilise" kooseksisteerimine [309]. See viskoelastsus ei ole aga lineaarne viskoelastsus väikeste deformatsioonide korral, vaid mittelineaarne viskoelastsus, kui materjalil on suured deformatsioonid ja pikaajaline pinge [310].

Naturaalset polüsahhariidi vesilahust nimetatakse ka hüdrosooliks. Lahjendatud lahuses on polüsahhariidi makromolekulid üksteisest eraldatud mähiste kujul. Kui kontsentratsioon suureneb teatud väärtuseni, segavad makromolekulaarsed mähised ja kattuvad üksteisega. Väärtust nimetatakse kriitiliseks kontsentratsiooniks [311]. Kriitilise kontsentratsiooni all on lahuse viskoossus suhteliselt madal ja nihkekiirus seda ei mõjuta, mis näitab Newtoni vedeliku käitumist; Kriitilise kontsentratsiooni saavutamisel hakkavad algselt isoleeritult liiguvad makromolekulid üksteisega takerduma ja lahuse viskoossus suureneb märkimisväärselt. suurendada [312]; Kui kontsentratsioon ületab kriitilist kontsentratsiooni, siis täheldatakse nihkevedeldamist ja lahus on mitte-Newtoni vedeliku käitumine [245].

Mõned hüdrosoolid võivad teatud tingimustes moodustada geele ja nende viskoelastseid omadusi iseloomustab tavaliselt salvestusmoodul G ', kadumoodul G' ja nende sagedussõltuvus. Salvestusmoodul vastab süsteemi elastsusele, kadude moodul vastab süsteemi viskoossusele [311]. Lahjendatud lahendustes ei ole molekulide vahel takerdunud, seega on G ″ palju sagedaste sageduste vahel palju väiksem ja näitas tugevat sagedust sõltuvust. Kuna G ′ ja G ″ on võrdeline vastavalt sagedusega ω ja selle ruutkeskmine, kui sagedus on suurem, on g ′> g ″. Kui kontsentratsioon on kõrgem kui kriitilisel kontsentratsioonil, on G ′ ja G ″ sageli sõltuvus sagedusest. Kui sagedus on madalam, g ′ <g ″ ja sagedus suureneb järk -järgult, ristuvad need kaks ja tagurpidi 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 Polümeerkomplekside reoloogiline käitumine

For a fully compatible polymer compound system, the compound is a homogeneous system, and its viscoelasticity is generally the sum of the properties of a single polymer, and its viscoelasticity can be described by simple empirical rules [314]. Praktika on tõestanud, et homogeenne süsteem ei soodusta selle mehaaniliste omaduste paranemist. Vastupidi, mõnel faasiliselt eraldatud struktuuriga keerukatel süsteemidel on suurepärane jõudlus [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.

Understanding the rheological properties of the compounding system under different concentrations, compounding ratios, shear rates, temperatures, etc. is of great significance for the correct selection of processing technology, rational design of formulas, strict control of product quality, and appropriate reduction of production energiatarbimist. [309]. Näiteks temperatuuritundlike materjalide puhul saab materjali viskoossust temperatuuri reguleerides muuta. Ja parandada töötlemise jõudlust; understand the shear thinning zone of the material, select the appropriate shear rate to control the processing performance of the material, and improve the production efficiency.

1.4.3 Ühendi reoloogilisi omadusi mõjutavad tegurid

1.4.3.1 Kompositsioon

Liitsüsteemi füüsikalised ja keemilised omadused ja sisemine struktuur on iga komponendi omaduste ja komponentide koostoime kombineeritud panuse põhjalik peegeldus. Seetõttu on iga komponendi enda füüsikalistel ja keemilistel omadustel liitsüsteemis otsustav roll. Erinevate polümeeride ühilduvuse aste 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 jt. uuriti kitosaani/hüdroksüpropüültselluloosi ja leidis, et ühendi viskoossus suurenes märkimisväärselt hüdroksüpropüültselluloosi sisalduse suurenemisega [318]. Zhang Yayuan jt. studied the complex of xanthan gum and corn starch and found that when the ratio of xanthan gum was 10%, the consistency coefficient, yield stress and fluid index of the complex system increased significantly. Ilmselt [319].

1.4.3.3 nihkekiirus

Enamik polümeervedelikke on pseudoplastsed 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 saab laias laastus jagada kolmeks piirkonnaks: madala nihkega Newtoni piirkond, nihkehuti piirkond ja kõrge nihkestabiilsuse piirkond. Kui nihkekiirus kipub nullini, muutuvad pinge ja pinge lineaarseks ning vedeliku voolukäitumine sarnaneb Newtoni vedeliku omaga. Sel ajal kipub viskoossus teatud väärtust, mida nimetatakse null nihkeviskoossuse η0. η0 kajastab materjali maksimaalset lõdvestusaega ja on polümeermaterjalide oluline parameeter, mis on seotud polümeeri keskmise molekulmassiga ja viskoosse voolu aktiveerimisenergiaga. 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 termilise liikumise intensiivsust, mis võib märkimisväärselt mõjutada molekulidevahelisi koostoimeid 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, mistõttu viskoossus väheneb. Mõne polümeeri puhul tekib aga temperatuuri tõustes ahelate vahel hüdrofoobne seos, mistõttu viskoossus hoopis suureneb.

Erinevatel polümeeridel on erinev temperatuuritundlikkuse aste ja samal kõrgel polümeeril on erinev mõju selle mehhanismi toimimisele erinevates temperatuurivahemikes.

1.5 Selle teema uurimistöö olulisus, uurimistöö eesmärk ja uurimistöö sisu

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, õlibarjääriomadused ja mehaanilised omadused. Selle kõrge hind (umbes 100 000 tonn) piirab selle laialdast rakendust, isegi kõrgema väärtusega farmaatsiarakendustes, näiteks kapslid. Lisaks on HPMC termiliselt indutseeritud geel, mis eksisteerib lahuse olekus madala viskoossusega madalal temperatuuril ja võib kõrgel temperatuuril moodustada viskoosse tahke geeli, nii et töötlemisprotsessid, nagu katmine, pihustamine ja kastmine, peavad olema. kõrgel temperatuuril, mille tulemuseks on kõrge tootmise energiatarbimine ja kõrge 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. Selle tulemusel on ettevalmistusprotsess väga keeruline, seega on HPMC hind palju suurem kui HPS -il. See projekt loodab asendada mõned kallid HPMC-d madala hinnaga HP-dega ja vähendada toote hinda sarnaste funktsioonide säilitamise alusel.

Lisaks on HPS külm geel, mis eksisteerib viskoelastses geeli olekus madalal temperatuuril ja moodustab voolava lahuse kõrgel temperatuuril. 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.

Kokkuvõtlikult võib öelda, et HPMC ja HPS kombinatsioon: esiteks on sellel oluline teoreetiline tähtsus. HPMC is a hot gel, and HPS is a cold gel. Neid kahte liites on teoreetiliselt üleminekupunkt kuumade ja külmade geelide vahel. HPMC/HP-de külma ja kuuma geeliühendi süsteemi loomine ning selle mehhanismiuuringud võivad anda uue viisi selliste külmade ja kuumade tagurpidifaasiliste geelide ühendisüsteemi uurimiseks ， koostas teoreetilised juhised. Teiseks võib see vähendada tootmiskulusid ja parandada toote kasumit. HP -de ja HPMC kombinatsiooni kaudu saab tootmiskulusid toorainete ja tootmise energiatarbimise osas vähendada ning toote kasumit saab oluliselt parandada. Kolmandaks saab see parandada töötlemise jõudlust ja laiendada rakendust. HP -de lisamine võib suurendada HPMC kontsentratsiooni ja geeli tugevust madalal temperatuuril ning parandada selle töötlemist madalal temperatuuril. Lisaks saab toote jõudlust parandada. Lisades HPS -i HPMC/HP -de söödava komposiitkile valmistamiseks, saab söödava kile hapnikubarjääri omadusi täiustada.

Polümeeriühendi süsteemi ühilduvus võib otseselt kindlaks määrata ühendi mikroskoopilise morfoloogia ja põhjalikud omadused, eriti mehaanilised omadused. Seetõttu on väga oluline uurida HPMC/HPS -i liitsüsteemi ühilduvust. Nii HPMC kui ka HP-d on hüdrofiilsed polüsahhariidid, millel on sama struktuurne ühiku glükoos ja mida modifitseeritakse sama funktsionaalse rühma hüdroksüpropüül abil, mis parandab oluliselt HPMC/HPS ühendisüsteemi ühilduvust. HPMC on aga külm geel ja HPS on kuum geel ning nende kahe pöördgeeli käitumine viib HPMC/HPS -i ühendussüsteemi faasieraldusnähtusele. Kokkuvõtlikult on HPMC/HP-de külma kuuma geeli komposiitsüsteemi faasi morfoloogia ja faasisiire üsna keeruline, seega on selle süsteemi ühilduvus ja faasi eraldamine väga huvitavad.

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.

HPMC/HPS külma ja kuuma geeliühendisüsteemi makroskoopilised omadused, nagu morfoloogiline struktuur, ühilduvus ja reoloogia, on dünaamilised ning neid mõjutavad mitmed tegurid, nagu lahuse kontsentratsioon, segunemissuhe, nihkekiirus ja temperatuur. Komposiitsüsteemi mikroskoopilise morfoloogilise struktuuri ja makroskoopiliste omaduste vahelist seost saab reguleerida, kontrollides komposiitsüsteemi morfoloogilist struktuuri ja ühilduvust.

1.5.2 Uurimise eesmärk

The HPMC/HPS cold and hot reversed-phase gel compound system was constructed, its rheological properties were studied, and the effects of the physical and chemical structure of the components, compounding ratio and processing conditions on the rheological properties of the system were explored. The edible composite film of HPMC/HPS was prepared, and the macroscopic properties such as mechanical properties, air permeability and optical properties of the film were studied, and the influencing factors and laws were explored. Süstemaatiliselt uurige HPMC/HPS külma ja kuuma pöördfaasilise geeli komplekssüsteemi faasisiirde, ühilduvust ja faaside eraldumist, uurige selle mõjutegureid ja mehhanisme ning tuvastage seos mikroskoopilise morfoloogilise struktuuri ja makroskoopiliste omaduste vahel. Komposiitmaterjalide omaduste kontrollimiseks kasutatakse komposiitsüsteemi morfoloogilist struktuuri ja ühilduvust.

Oodatud uurimiseesmärgi saavutamiseks tehakse käesolevas artiklis järgmised uuringud:

(1) Konstrueerige HPMC/HPS külma ja kuuma tagurpidi faasigeeli ühendisüsteem ning kasutage reomeetriga ühendlahuse reoloogiliste omaduste uurimiseks, eriti kontsentratsiooni, ühendussuhte ja nihkekiiruse mõju viskoossuse ja voolu indeksile liitsüsteem. Uuriti selliste reoloogiliste omaduste, näiteks tiksotroopia ja tiksotroopia mõju ning külma ja kuuma komposiitgeeli moodustumismehhanismi uuriti esialgselt.

(2) HPMC/HPS edible composite film was prepared, and scanning electron microscope was used to study the influence of the inherent properties of each component and the composition ratio on the microscopic morphology of the composite film; 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) Tehti kindlaks seos HPMC/HPS külm-kuum pöördgeelkomposiitsüsteemi mikroskoopilise morfoloogia ja mehaaniliste omaduste vahel. Valmistati söödav HPMC/HPS komposiitkile ning uuriti ühendi kontsentratsiooni ja ühendi suhte mõju proovi faasijaotusele ja faasisiirtele optilise mikroskoobi ja joodvärvimise meetodil; Kehtestati ühendi kontsentratsiooni ja ühendi suhte mõjureegel proovide mehaanilistele omadustele ja valguse läbilaskvusele. Uuriti seost HPMC/HPS külm-kuuma pöördgeeli komposiitsüsteemi mikrostruktuuri ja mehaaniliste omaduste vahel.

(4) HPS asendusastme mõju HPMC/HPS külm-kuum pöördfaasilise geelikomposiitsüsteemi reoloogilistele ja geeliomadustele. Reomeetriga uuriti HPS asendusastme, nihkekiiruse ja temperatuuri mõju ühendisüsteemi viskoossusele ja teistele reoloogilistele omadustele, samuti geeli üleminekupunktile, mooduli sagedussõltuvusele ja teistele geeli omadustele ning nende seaduspärasustele. Proovide temperatuurist sõltuvat faasijaotust ja faasisiiret uuriti joodvärvimisega ning kirjeldati HPMC/HPS külm-kuuma pöördfaasilise geelikompleksi süsteemi geelistumismehhanismi.

(5) HP-de keemilise struktuuri modifitseerimise mõju makroskoopilistele omadustele ja HPMC/HPS-i ühilduvus külma-kuuma ümberpööratud faasi geeli komposiitsüsteemiga. 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; HPS -i asendamise kraadi mõjuseadust komposiitmembraani hapniku läbilaskvusele uuriti hapniku läbilaskvuse testija abil; Rühma asendamise kraadi HPS hüdroksüpropüülmõju HPMC/HPS komposiitkilede termilisele stabiilsusele.

2. peatükk HPMC/HPS ühendisüsteemi reoloogiline uuring

Looduslikke polümeeripõhiseid söödavaid kilesid saab valmistada suhteliselt lihtsa märgmeetodi 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 veidi kõrgemal temperatuuril kuivatamise teel. Seda protsessi kasutatakse tavaliselt pakendatud söödavate kilede tootmiseks või toote katmiseks otse kilet moodustava lahusega kastes, pintseldades või pihustades. Söödava kile töötlemise kavandamine eeldab kilet moodustava vedeliku täpsete reoloogiliste andmete hankimist, millel on suur tähtsus söödavate pakendikilede ja -katete tootekvaliteedi kontrollimisel [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 töödeldavus madalatel temperatuuridel. Seevastu HPS on külm geel, viskoosne geeli olek madalal temperatuuril ja kõrge temperatuur. A low viscosity solution state. Seetõttu saab nende kahe kombinatsiooni kaudu HPMC reoloogilisi omadusi, näiteks viskoossust madalal temperatuuril, teatud määral tasakaalus.

See peatükk keskendub lahuse kontsentratsiooni, segamissuhte ja temperatuuri mõjudele HPMC/HPS külm-kuuma pöördgeeliühendisüsteemi reoloogilistele omadustele, nagu null-nihkeviskoossus, vooluindeks ja tiksotroopia. 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; Seejärel kuumutage lahust üle 95 ° C, segage kiiresti 1 tund sama kiirusega, et HP -d täielikult želatiinida; 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 ja alla paralleelsete klambritega ning lihtsa nihkevoolu saab realiseerida klambrite suhtelise liikumise kaudu. Reomeetri saab testida astmerežiimis, voolurežiimis ja võnkumisrežiimis: STEP-režiimis saab reomeeter valimile kasutada mööduvat pinget, mida kasutatakse peamiselt proovi mööduva iseloomuliku reageerimise ja püsiseisundi testimiseks. Hindamine ja viskoelastne vastus, näiteks stressi lõdvestamine, hiilimine ja taastumine; Voolurežiimis võib reomeeter kasutada proovile lineaarset pinget, mida kasutatakse peamiselt proovi viskoossuse sõltuvuse testimiseks nihkekiirusest ning viskoossuse sõltuvuse temperatuurist temperatuurist ja tiksotroopiast; Võnkerežiimis võib reomeeter tekitada sinusoidset vahelduvat võnkestressi, mida kasutatakse peamiselt proovi lineaarse viskoelastse piirkonna, soojusstabiilsuse hindamise ja proovi temperatuuri määramiseks.

2.2.2.2 Voolurežiimi katsemeetod

Kasutati paralleelset plaadikinnitust läbimõõduga 40 mm ja plaatide vahe määrati 0,5 mm.

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

2. Viscosity varies with shear rate. Katsetemperatuur 25 °C, eelnihkekiirus 800 s-1, eelnihkeaeg 1000 s; nihkekiirus 10²-10³s.

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

̇τ=K.γ n (2-1)

kus τ on nihkepinge Pa;

γ on nihkekiirus, s-1;

n on likviidsusindeks;

K on viskoossuse koefitsient Pa·sn.

Suhe viskoossuse vahel (ŋpolümeerilahust ja nihkekiirust (γ) saab paigaldada Carreni moodul:

Nende hulgasŋ0nihkeviskoossus, Pa s;

ŋ∞on lõpmatu nihkeviskoossus, Pa s;

λis lõõgastusaeg, s;

n on nihke hõrenemise indeks；

3. Kolmeastmeline tiksotroopia testimeetod. Testi 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 taastumise protsessis väljendatakse struktuuri taastumisastet pärast erinevat taastumisaega viskoossuse taastumise määraga:

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. Joonis 2-1 näitab viskoossuse tüüpilist kõverat võrreldes ajaga HPMC/HPS ühendisüsteemis. Jooniselt on näha, et nihkeaja pikendamisega väheneb näiline viskoossus pidevalt. 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 varieerumise seadus nihkekiiruse kui ühe teguriga. Selles katses saavutas kõigi proovide viskoossus stabiilse oleku enne 1000 sekundit suure nihkekiirusega 800 1/s aja jooksul, mida siin ei kujutata. Seetõttu võeti tulevases katseprojektis kõigi proovide tiksotroopia mõju kõrvaldamiseks kasutusele 1000 s eellõikamine suure nihkekiirusega 800 1/s.

2.3.2 Kontsentratsiooni mõju liitsüsteemi 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, sõltuvalt nõlva M suurusest, on näha, et sõltuvus kontsentratsioonist on kaks erinevat suundumust. Dio-Edwardsi teooria kohaselt on madala kontsentratsiooni korral kalle kõrgem (M = 11,9, R2 = 0,9942), mis kuulub lahjendatud lahusele; kõrge kontsentratsiooni korral on kalle suhteliselt madal (m = 2,8, R2 = 0,9822), mis kuulub alamkontsentreeritud lahusesse. Seetõttu võib ühendisüsteemi kriitiliseks kontsentratsiooniks C* määrata 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 olevas sinises võrgu piirkonnas; Vastupidi, HPMC on kuum geel, katsetemperatuuril, see on lahuse olekus, nagu on näidatud punase joone molekulis.

C <C*lahjendatud lahuses eksisteerivad HPMC molekulaarsed ahelad peamiselt sõltumatute ahelastruktuuridena ja välistatud maht muudab ahelad üksteisest eraldi; Veelgi enam, HPS-geelifaas interakteerub mõne HPMC molekuliga, et moodustada terve vorm ja HPMC sõltumatud molekulaarsed ahelad 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. and connected with each other. The microgel state is shown in Figure 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 saab hankida. , the fitting result is as shown in Table 2-1.

Tabel 2-1 HPS/HPMC lahuse voolukäitumise indeks (N) ja vedeliku konsistentsiindeks (K) erineva kontsentratsiooniga temperatuuril 25 ° C

Newtoni vedeliku voolueksponent on n = 1, pseudoplastilise vedeliku voolu eksponent on n <1 ja mida kaugem N erineb 1 -st, seda tugevam on vedeliku pseudoplastsus ja dilatantse vedeliku voolu eksponent on n> 1. Tabelist 2-1 võib näha, et erineva kontsentratsiooniga ühendlahuste n väärtused on vähem kui 1, mis näitab, et liitlahused on kõik pseudoplastilised vedelikud. Madalate kontsentratsioonide korral on taastatud lahuse N väärtus lähedal 0-le, mis näitab, et madala kontsentratsiooniga ühendilahus on Newtoni vedeliku lähedal, kuna madala kontsentratsiooniga ühendilahuses eksisteerivad polümeeriahelad üksteisest sõltumatult. Lahuse kontsentratsiooni suurenemisega vähenes ühendussüsteemi N väärtus järk -järgult, mis näitas, et kontsentratsiooni suurenemine suurendas ühendilahuse pseudoplastilist käitumist. Sellised interaktsioonid nagu takerdumine toimus HPS -faasi vahel ja selle vahel ning selle voolukäitumine oli lähemal polümeeri sulamistele.

Madala kontsentratsiooni korral on liitsüsteemi viskoossuse koefitsient K väike (C <8%, K <1 PA · SN) ja kontsentratsiooni suurenemisega suureneb ühendisüsteemi K väärtus järk -järgult, mis näitab, et viskoossus viskoossus Liitsüsteem vähenes, mis on kooskõlas null nihkeviskoossuse kontsentratsioonisõltuvusega.

2.3.3 Segamissuhte mõju segamissüsteemi reoloogilistele omadustele

Joonis 2-4 Viskoossus vs HPMC/HPSi nihkekiirus erineva segusuhtega 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 (HPS < 20%) liitsüsteemi viskoossus nihkekiiruse suurenemisel oluliselt ei muutu, peamiselt seetõttu, et madala HPS sisaldusega liitsüsteemis on HPMC lahuses olekus. 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. Sama nihkekiiruse korral suureneb ühendi lahuse viskoossus koos HPS-i sisalduse suurenemisega, mis tuleneb peamiselt sellest, et HPS on madalal temperatuuril viskoossemas geeli olekus.

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; the Zhang result is the result of the combined action of thixotropy and shear rate; the separation of these two methods will be discussed in detail in Chapter 5.

2.3.3.1 Segamissuhte mõju segamissüsteemi nullnihkeviskoossusele

Homogeense polümeerühendite süsteemi reoloogiliste omaduste ja süsteemi komponentide reoloogiliste omaduste vaheline seos vastab logaritmilise liitmise reeglile. Kahekomponendilise liitsüsteemi puhul saab liitsüsteemi ja iga komponendi vahelist seost 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. The predicted value of the zero shear viscosity of the HPMC/HPS compound system with different compound ratios is compared with the experimental value, as shown in Figure 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 Segamissuhte mõju segamissüsteemi 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 Segamissuhte mõju segamissüsteemi viskoossustegurile

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. When the content of the low-viscosity component is high, that is, when the content of HPS is low, the viscosity coefficient of the compound solution is close to that of the low-viscosity component HPMC; while when the content of the high-viscosity component is high, the K value of the compound solution increases with the increase of HPS content increased significantly, which indicated that HPS increased the viscosity of HPMC at low temperature. See kajastab peamiselt pideva faasi viskoossuse panust liitsüsteemi viskoossusesse. In different cases where the low-viscosity component is the continuous phase and the high-viscosity component is the continuous phase, the contribution of the continuous phase viscosity to the viscosity of the compound system is obviously different. 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]. Tixotroopiat saab seostada ajaliste mõjude ja nihkeajalooga, mis põhjustab mikrostruktuurilisi muutusi [324, 326]. Kolmeastmelist tiksotroopset meetodit kasutati erinevate liitmissuhete mõju uurimiseks liitmissüsteemi tiksotroopsetele omadustele. Nagu joonistel 2-5 võib näha, näitasid kõigil proovidel erinevat astme tiksotroopiat. Madala nihkekiiruse korral suurenes ühendlahuse viskoossus märkimisväärselt HPS-i sisalduse suurenemisega, mis oli kooskõlas null nihkega viskoossuse muutumisega HPS-i sisaldusega.

Komposiitproovide struktuurne taastumisaste erineva taastumisaja jooksul arvutatakse valemiga (2-3), nagu on näidatud tabelis 2-1. Kui DSR <1, on proovil madala nihketakistus ja proov on tiksotroopne; Vastupidiselt, kui DSR> 1, on proovil anti-tiksotroopia. Tabelist näeme, et puhta HPMC DSR -i väärtus on väga kõrge, peaaegu 1, selle põhjuseks on asjaolu, et HPMC molekul on jäik ahel ja selle lõõgastumisaeg on lühike ning struktuur taastatakse kiiresti kõrge nihkejõu all. 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. Konstruktsioon ei taastunud testimisaja jooksul täielikult.

Ühendilahuse jaoks, samal taastumisajal, kui HPMC sisaldus on suurem kui 70%, väheneb DSR HPS -i sisalduse suurenemisega kiiresti, kuna HPS molekulaarne ahel on painduv ahel ja jäikade molekulaarsete ahelate arv Ühendussüsteemis suureneb HP -de lisamisega. Kui see vähendatakse, pikeneb liitsüsteemi üldise molekulaarsegmendi lõdvestusaeg ja ühendisüsteemi tiksotroopiat ei saa kõrge nihke toimel kiiresti taastada. Kui HPMC sisaldus on väiksem kui 70%, suureneb DSR HP -de sisalduse suurenemisega, mis näitab, et HPS -i molekulaarsete ahelate ja HPMC vahel on ühendussüsteemis koostoime, mis parandab molekulaarse molekulaarse jäikuse üldist jäikust Segmendid ühendussüsteemis ja lühendab ühendisüsteemi lõdvestusaega ja tiksotroopia vähendatakse.

Lisaks oli ühendatud süsteemi DSR -väärtus oluliselt madalam kui puhta HPMC korral, mis näitas, et HPMC tixotroopia parandas ühendamisega märkimisväärselt. The DSR values of most of the samples in the compound system were greater than those of pure HPS, indicating that the stability of HPS was improved to a certain extent.

Samuti on tabelist näha, et erinevatel taastumisaegadel näitavad DSR väärtused kõik madalaimat punkti, kui HPMC sisaldus on 70%, ja kui tärklisesisaldus on suurem kui 60%, on kompleksi DSR väärtus 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 on ebastabiilsem.

Kolmeastmelise tiksotroopia kvalitatiivne analüüs on kooskõlas teatatud tiksotroopse ringtesti tulemustega, kuid kvantitatiivsed analüüsi tulemused ei ole kooskõlas tiksotroopse ringtesti tulemustega. HPMC/HPS ühendisüsteemi tiksotroopiat mõõdeti tiksotroopse ringi meetodil HPS sisalduse suurenemisega [305]. Degeneration first decreased and then increased. Tiksotroopse rõnga test võib ainult oletada tiksotroopse nähtuse olemasolu, kuid ei saa seda kinnitada, kuna tiksotroopne ring on nihkeaja ja nihkekiiruse samaaegse toime tulemus [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 vähenes ühendussüsteemi vooluindeks ning null-nihke viskoossuse ja viskoossuse koefitsient suurenes, mis näitab, et liitsüsteemi tahke käitumine oli tugevnenud.
3. There is a critical concentration (8%) in the HPMC/HPS compound system, below the critical concentration, the HPMC molecular chains and the HPS gel phase region in the compound solution are separated from each other and exist independently; 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 polümeer sula.
4. Ühendamise suhe mõjutab märkimisväärselt HPMC/HPS ühendilahuse reoloogilisi omadusi. With the increase of HPS content, the shear thinning phenomenon of the compound system is more obvious, the flow index gradually decreases, and the zero-shear viscosity and viscosity coefficient gradually increase. suureneb, mis näitab, et kompleksi tahke käitumine on märkimisväärselt paranenud.
5. Ühendisüsteemi null-nihkeviskoossus näitab logaritmilise liitmise reegli suhtes teatud positiivset-negatiivset hälvet. 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.
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. When the low-viscosity HPMC is the continuous phase, the viscosity of the compound system mainly reflects the contribution of the continuous-phase viscosity; Kui suure viskoossusega HPS on pidev faas, vähendab HPMC disperssefaasina kõrge viskoossusega HPS viskoossust. mõju.
8. Liitsuhte mõju uurimiseks ühendatud süsteemi tiksotroopiale kasutati kolmeastmelist tiksotroopiat. Ühendatud süsteemi tiksotroopia näitas esimest vähenemist ja seejärel suurenemist HPMC/HPS -i komplitseerimise suhte vähenemisega.
9. Ülaltoodud eksperimentaalsed tulemused näitavad, et HPMC ja HP ​​-de liitmise kaudu on teatud määral tasakaalus kahe komponendi reoloogilised omadused, näiteks viskoossus, nihkevedelik ja tiksotroopia.

3. peatükk HPMC/HPS söödavate komposiitfilmide ettevalmistamine ja omadused

Polümeeriühend on kõige tõhusam viis mitmekomponendilise jõudluse täiendavuse saavutamiseks, suurepärase jõudlusega uute materjalide väljatöötamiseks, tootehindade vähendamiseks ja materjalide rakendusvahemiku laiendamiseks [240-242, 328]. Seejärel on teatud molekulaarstruktuuri erinevuste ja erinevate polümeeride konformatsioonilise entroopia tõttu enamik polümeeriühendussüsteeme kokkusobivad või osaliselt ühilduvad [11, 12]. Polümeeriühendisüsteemi mehaanilised omadused ja muud makroskoopilised omadused on tihedalt seotud iga komponendi füüsikalis -keemiliste omadustega, iga komponendi liitsuhtega, komponentide ja sisemiste mikroskoopiliste struktuuride ja muude tegurite ühilduvus [240, 329].

Keemilise struktuuri seisukohast on nii HPMC kui ka HP -d hüdrofiilsed kurdlaanid, neil on sama struktuuriüksus - glükoos ja neid modifitseeritakse sama funktsionaalse rühma - hüdroksüpropüülrühma - abil, seega peaks HPMC ja HPS olema hea faas. Mahtuvus. HPMC on aga termiliselt indutseeritud geel, mis on lahuse olekus, millel on väga madal viskoossus madalal temperatuuril, ja moodustab kõrgel temperatuuril kolloidi; HPS on külma põhjustatud geel, mis on madala temperatuuriga geel ja on kõrgel temperatuuril lahuse olekus; Geeli tingimused ja käitumine on täiesti vastupidine. HPMC ja HP ​​-de ühendamine ei soodusta hea ühilduvusega homogeense süsteemi moodustumist. Võttes arvesse nii keemilist struktuuri kui ka termodünaamikat, on HPMC-ga ühendada HPS-iga suure teoreetilise tähtsusega ja praktilise väärtusega külma kuuma geeliühendisüsteemi loomiseks.

See peatükk keskendub komponentide loomulike omaduste uurimisele HPMC/HP -s külma ja kuuma geeliühendi süsteemis, keskkonna suhtelisele suhtele ja suhtelisele õhuniiskusele mikroskoopilisel morfoloogial, ühilduvuses ja faasi eraldamisel, mehaanilised omadused, optilised omadused, optilised omadused, optilised omadused, optilised omadused, optilised omadused, optilised omadused, optilised omadused ja liitsüsteemi termilised tilka 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 HP-de 15% (W/W) kuiv pulber segati 3% -ga (mass/mass). Polüetüleenglükooli plastifikaator ühendati deioniseeritud vees, et saada komponeeritud kile moodustav vedelik, ja HPMC söödav komposiitkile/söödav komposiitkile HP -d valmistati valamismeetodi abil.

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/HP -de söödava komposiitkile mikromorfoloogia

3.2.2.1 Skaneeriva elektronmikroskoobi analüüsipõhimõte

Skaneeriva elektronmikroskoopia (SEM) ülaosas olev elektronpüstol võib eraldada suurel hulgal elektrone. Pärast vähenemist ja fookust võib see moodustada teatud energia ja intensiivsusega elektronitala. Skaneeritud skaneeriva mähise magnetväljast vastavalt teatud aja- ja kosmosekorraldusele skaneerige proovi pinda punktist. Pinna mikropiirkonna omaduste erinevuse tõttu genereerib proovi ja elektronkiire vastastikmõju erineva intensiivsusega sekundaarsed elektronisignaalid, mis kogub detektor ja teisendatakse elektrilisi signaale, mida video abil võimendab ja sisend pilditoru võrele, saab pärast pilditoru heleduse reguleerimist sekundaarse elektronipilti, mis võib kajastada proovi pinnal oleva mikropiirkonna morfoloogiat ja omadusi. Võrreldes traditsiooniliste optiliste mikroskoopidega on SEM eraldusvõime suhteliselt kõrge, umbes 3 nm-6nm proovi pinnakihist, mis sobib paremini mikrostruktuuri omaduste jälgimiseks materjalide pinnal.

3.2.2.2 Katsemeetod

Söödav kile pandi kuivatamiseks kuivaines ja valiti sobivat söödavat kilet, kleebiti SEM-i spetsiaalsele proovi etapile juhtiva liimiga ja seejärel kuldplaatidega vaakumkattega. Katse ajal pandi proov SEM -i ja proovi mikroskoopilist morfoloogiat täheldati ja pildistati 300 korda ja 1000 korda suurendusega elektronkiire kiirenduspinge all 5 kV.

3.2.3 HPMC/HPS söödava komposiitkile valguse läbilaskvus

3.2.3.1 UV-vis spektrofotomeetria analüüsipõhimõte

UV-vis-spektrofotomeeter võib valgust eraldada lainepikkusega 200 ~ 800nm ​​ja kiiritada see objektile. Mõned spetsiifilised valguse lainepikkused langevas valguses imenduvad materjaliga ning ilmnevad molekulaarse vibratsioonienergia taseme üleminek ja elektrooniline 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 valguskiir tabab objekti, siis osa langevast valgusest neeldub objektis ja teine ​​osa langevast valgusest kandub läbi objekti; Läbilaskva valguse intensiivsuse ja valguse intensiivsuse suhe on läbilaskvus.

Neeldumise ja läbilaskvuse vahelise seose valem on järgmine:

Nende hulgas on a neeldumine;

T on läbilaskvus, %.

Lõplikku neeldumist korrigeeriti ühtlaselt neeldumise × 0,25 mm/paksus.

3.2.3.2 Katsemeetod

Valmistage 5% HPMC ja HPS-lahused, segage need vastavalt erinevatele suhetele, valage 10 g kile moodustavat lahust polüstüreeni Petri tassi, mille läbimõõt on 15 cm, ja kuivatage kile moodustamiseks temperatuuril 37 ° C. 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 instrument, mis suudab mõõta proovi massi ja temperatuuri vahelist seost teatud löögikoormuse ja programmeeritud temperatuuri all ning proovida proovi mehaanilisi omadusi perioodilise vahelduva stressi ja aja toimimisel, temperatuur ja temperatuur. sagedussuhe.

Kõrgmolekulaarsetel polümeeridel on viskoelastsed omadused, mis saavad ühelt poolt mehaanilist energiat nagu elastomeeri ja tarbida energiat nagu lima. Perioodilise vahelduva jõu rakendamisel teisendab elastne osa energia potentsiaalseks energiaks ja salvestab selle; samal ajal kui viskoosne osa teisendab energia soojusenergiaks ja kaotab selle. Polümeermaterjalidel on tavaliselt kaks madala temperatuuriga klaasise oleku ja kõrge temperatuuriga kummist olekut ning kahe oleku vaheline üleminekutemperatuur on klaasist üleminekutemperatuur. Klaasi üleminekutemperatuur 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. Using the temperature sweep mode of the DMA, the occurrence of phase transitions such as the glass transition can be tested. Compared with DSC, DMA has higher sensitivity and is more suitable for the analysis of materials simulating actual usage.

3.2.4.2 Katsemeetod

Valige puhtad, ühtlased, tasased ja kahjustamata proovid ning lõigake need 10mm × 20mm ristkülikukujulisteks ribadeks. Proove testiti tõmberežiimis, kasutades Pydris Diamond dünaamilist termomehaanilist analüsaatorit PerkinElmer, USA. Testitemperatuuri vahemik oli 25 ~ 150 ° C, kuumutamiskiirus oli 2 ° C/min, sagedus oli 1 Hz ja testi korrati iga proovi korral kaks korda. Katse ajal registreeriti proovi salvestusmoodul (E ') ja kadumismoodul (E ”) ning arvutada oli ka arvutada ka kadude mooduli ja salvestusmooduli suhe, see tähendab puutuja nurga tan Δ.

3.2.5 HPMC/HPS söödavate komposiitkilede termiline stabiilsus

3.2.5.1 Termogravimeetrilise analüüsi põhimõte

Termiline gravimeetriline analüsaator (TGA) saab mõõta proovi massi muutumist temperatuuri või ajaga programmeeritud temperatuuril ning seda saab kasutada võimaliku aurustumise, sulamise, sublimatsiooni, dehüdratsiooni, lagunemise, lagunemise ja ainete oksüdeerimiseks kuumutamisprotsessi ajal . 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

Valige ühtlase paksusega söödav kile, lõigake see ringiks, mille läbimõõt on sama kui termogravimeetrilise analüsaatori katsekettal, seejärel asetage see testkettale ja katsetage seda lämmastikuatmosfääris voolukiirusega 20 ml/min. . Temperatuuri vahemik oli 30–700 ° C, kuumutamiskiirus oli 10 ° C/min ja iga proovi testiti kaks korda.

3.2.6.1 tõmbeomaduste analüüsi põhimõte

3.2.6 HPMC/HPS söödavate komposiitkilede tõmbeomadused

Mehaaniline omadustestija saab spliinile rakendada staatilist tõmbekoormust piki pikisuunalist telge spetsiifilise temperatuuri, niiskuse ja kiirustingimuste all, kuni splain on katki. Katse ajal registreeris mehaanilise omaduse testija splainile rakendatud koormus ja selle deformatsioonikogus ning tõmmati pinge-deformatsiooni kõver splaini tõmbete deformatsiooni ajal. Pinge-deformatsiooni kõvera põhjal saab kile tõmbeomaduste hindamiseks arvutada tõmbetugevuse (ζT), pikenemise purunemisel (εB) ja elastsusmoodul (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 purunemise koormus, n;

B on proovi laius, MM;

D on proovi paksus, mm.

Valem pikenduse arvutamiseks vaheajal:

kus: εb on katkemispikenemine, %;

L on märgiste vaheline kaugus, kui proov puruneb, mm;

L0 on proovi algne pikkune, mm.

Elastse mooduli arvutamise valem:

Nende hulgas: E on elastne moodul, MPA;

ζ on stress, MPa;

ε on tüvi.

3.2.6.2 Katsemeetod

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 ning arvutati keskmine väärtus.

3.2.7 HPMC/HPS söödav komposiitkile hapniku läbilaskvus

3.2.7.1 Hapniku läbilaskvuse analüüsi põhimõte

After the test sample is installed, the test cavity is divided into two parts, A and B; Teatud voolukiirusega kõrge puhtusarja hapnikuvoog kantakse A õõnsusse ja B-õõnsusse kantakse lämmastiku vool teatud voolukiirusega; during the test process, the A cavity The oxygen permeates through the sample into the B cavity, and the oxygen infiltrated into the B cavity is carried by the nitrogen flow and leaves the B cavity to reach the oxygen sensor. The oxygen sensor measures the oxygen content in the nitrogen flow and outputs a corresponding electrical signal, thereby calculating the sample oxygen. läbilaskvus.

3.2.7.2 Katsemeetod

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

3.3 Tulemused ja arutelu

3.3.1 Söödavate komposiitfilmide mikrostruktuurianalüüs

Filmi moodustava vedeliku komponentide ja kuivamistingimuste koostoime määrab kile lõpliku struktuuri ja mõjutavad tõsiselt filmi mitmesuguseid füüsilisi ja keemilisi omadusi [330, 331]. Iga komponendi loomupärased geeliomadused ja ühendussuhe võivad mõjutada ühendi morfoloogiat, mis mõjutab veelgi membraani pinna struktuuri ja lõplikke omadusi [301, 332]. Seetõttu võib kilede mikrostrukturaalne analüüs anda asjakohast teavet iga komponendi molekulaarse ümberkorraldamise kohta, mis omakorda aitab meil paremini mõista filmide tõkkeomadusi, mehaanilisi omadusi ja optilisi omadusi.

Erineva suhtega HPS/HPMC söödavate kilede pinna skaneeriva elektronmikroskoobi mikrograafid 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 jahutusprotsessis amüloos-amülopektiini veesüsteem

Geeli moodustumise ja faasi eraldamise vahel võib olla konkurentsmehhanism. Kui faasi eraldamise kiirus on madalam kui geeli moodustumise kiirus, ei esine süsteemis faasi eraldamist, vastasel juhul toimub süsteemis faasi eraldamine [333, 334]. Veelgi enam, kui amüloosi sisaldus ületab 25%, võib amüloosi ja pideva amüloosvõrgu struktuuri gelatinisatsioon märkimisväärselt pärssida faasi eraldamise ilmnemist [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.

Jooniste võrdlusest võib näha, et kõigi komposiitkilede pinnad on suhteliselt karedad ja mõned ebaregulaarsed punnid on hajutatud, mis näitab, et HPMC ja HPS -i vahel on teatud aste. Veelgi enam, kõrge HPMC sisaldusega komposiitmembraanidel oli homogeensem struktuur kui kõrge HPS -i sisaldusega. HPS-põhine kondensatsioon 37 ° C kile temperatuuril

Geeli omaduste põhjal esitas HPS viskoosse geeli oleku; HPMC esitas HPMC soojusgeeli omadustel põhinedes veetaolise lahuse oleku. 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 ühtlasesse jaotuseni; 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.

Jooniselt on näha, et kuigi kõigil komposiitkiledel on töötlemata ja ebahomogeensed pinnastruktuurid, ei leita ilmselget faasiliidest, mis näitab, et HPMC ja HPS on hea ühilduvus. HPMC/tärklise komposiitkiled, millel pole selliseid plastifikaatoreid nagu PEG, näitasid ilmset faasi eraldamist [301], mis näitab seega, et nii tärklise kui ka PEG plastifikaatorite hüdroksüpropüül modifikatsioon võivad parandada komposiitsüsteemi ühilduvust.

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. At 350nm, the curves tend to plateau.

Valige võrdluseks läbilaskvus lainepikkusel 500 nm, nagu on näidatud joonisel 3-2 (b), puhta HPS-kile läbilaskvus on madalam kui puhta HPMC-kile oma ja HPMC sisalduse suurenemisega väheneb läbilaskvus esmalt 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 UV-spektrid kõigil lainepikkustel (A) ja 500 nm (b) HPS/HPMC segufilmide jaoks. The bar represents mean ±standard deviations. AC: Erinevad tähed on erineva segusuhtega oluliselt erinevad (p <0,05), mida rakendatakse täies väitekirjas

3.3.3 Söödavate komposiitkilede dünaamiline termomehaaniline analüüs

Joonis 3-3 näitab HPMC/HP söödavate kilede dünaamilisi termomehaanilisi omadusi erinevate koostistega. Jooniselt 3-3 (a) on näha, et salvestusmoodul (E ') väheneb 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; Kuigi kõrge HPS -sisaldusega proovi korral väheneb salvestusmoodul temperatuuri tõusuga pisut.

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 komposiitfilmide termiline stabiilsusanalüüs

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

HPMC/HPS söödava komposiitkile termilist stabiilsust testiti termogravimeetrilise analüsaatoriga. Joonisel 3-4 on näidatud komposiitkile termogravimeetriline kõver (TGA) ja selle kaalukaotuse kiiruse kõver (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 põhjustab 30–180 °C juures väikese kaalukaotuse faasi, enne kui toimub tegelik termiline lagunemine. Seejärel toimub 300–450 °C juures suurem kaalukaotuse faas, siin on HPMC ja HPS termilise lagunemise faas.

From the DTG curves in Figure 3-4(b), it can be seen that the thermal degradation peak temperatures of pure HPS and pure HPMC are 338 °C and 400 °C, respectively, and the thermal degradation peak temperature of pure HPMC is kõrgem kui HPS, mis näitab, et HPMC Parem termiline stabiilsus kui 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. ühilduvusaste. Komposiitmembraani termilise lagunemise tipptemperatuur oli kõrgem kui puhta HPS-i oma, mis näitab, et HPMC võib teatud määral parandada HPS-i membraani termilist stabiilsust.

3.3.5 Söödava komposiitkile mehaaniliste omaduste analüüs

Erinevate vahekordadega HPMC/HPS komposiitkilede tõmbeomadusi mõõdeti mehaanilise omaduste analüsaatoriga temperatuuril 25 °C, suhtelisel õhuniiskusel 57% ja 75%. Joonisel 3-5 on kujutatud erineva suhtega HPMC/HPS komposiitkilede elastsusmoodul (a), purunemispikenemine (b) ja tõmbetugevus (c) erineva suhtelise niiskuse juures. 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 suurenes komposiitkilede elastsusmoodul ja tõmbetugevus pidevalt. Puhta HPMC membraani purunemispikenemine on palju suurem kui puhta HPS membraani oma ja mõlemad on suuremad kui komposiitmembraanil.

When the relative humidity was higher (75%) compared to 57% relative humidity, the elastic modulus and tensile strength of all samples decreased, while the elongation at break increased significantly. 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 ei oma polümeeri maatriksile mitte ainult teatavat plastifitseerimist, vaid soodustab ka tärklise ümberkristallimist. Võrreldes HPMC -ga on HPS tugevam kalduvus ümber kristallida, seega on suhtelise õhuniiskuse mõju HP -dele palju suurem kui HPMC oma.

Joonis 3-5 HPS/HPMC kilede tõmbeomadused erinevate HPS/HPMC suhetega, mis on tasakaalustatud erinevates suhtelise alandlikkuse (RH) tingimustes. *: 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].

Selles peatükis valmistati valamismeetodi abil HPMC ja HP ​​-dena peamiste toorainetena ning polüetüleenglükooli lisamisega plastifikaatorina valmistatud HPMC/HP -de söödavad komposiitkiled. Skaneeriva elektronmikroskoopia abil uuriti komponentidele omaste omaduste ja segusuhte mõju komposiitmembraani mikroskoopilisele morfoloogiale; komposiitmembraani mehaanilisi omadusi uuriti mehaaniliste omaduste testijaga. Hapniku läbilaskvuse testeri ja UV-vis spektrofotomeetriga uuriti komponentide omaste omaduste ja segusuhte mõju komposiitkile hapnikubarjääriomadustele ja valguse läbilaskvusele. Kasutati skaneerivat elektronmikroskoopiat, termogravimeetrilist analüüsi ja dünaamilist termoanalüüsi. Külm-kuuma geelühendisüsteemi ühilduvuse ja faaside eraldamise uurimiseks kasutati mehaanilist analüüsi ja muid analüütilisi meetodeid. The main findings are as follows:

1. Võrreldes puhta HPMC -ga on puhast HP -d lihtsam moodustada homogeenset ja silet mikroskoopilist pinna morfoloogiat. This is mainly due to the better molecular rearrangement of starch macromolecules (amylose molecules and amylopectin molecules) in the starch aqueous solution during the cooling process.
2. Suure HPMC sisaldusega ühendid moodustavad tõenäolisemalt homogeenseid membraanistruktuure. See põhineb peamiselt HPMC ja HPS geelomadustel. Filmi moodustava temperatuuril näitavad HPMC ja HPS vastavalt madala viskoossusega lahenduse 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 õhuniiskus. 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. Kõigi komposiitkilede SEM-piltides ei leitud ilmset kahefaasilist liidest, enamikul komposiitkiledest oli DMA tulemustes ainult üks klaasist üleminekupunkt ja enamiku komposiidi DTG kõverates ilmus ainult üks termiline lagunemissiik 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 suurema segamisentroopiaga metallisulami segamisel, on segamise entroopia polümeeri segamisel tavaliselt väga väike ja segamise kuumus on tavaliselt positiivne, mille tulemuseks on polümeeri segamise protsessid. The Gibbs free energy change in is positive (���>), seetõttu kipuvad polümeersed preparaadid moodustama faasidest eraldatud kahefaasilisi süsteeme ja täielikult ühilduvad polümeeripreparaadid on väga haruldased [242].

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. Et komponente HP -d eristati HPMC komponentidest nende erinevate värvidega valguse mikroskoobi all. 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; ja mehaanilised omadused ja muud makroskoopilised omadused; 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. Andke aluseks komposiitmaterjalide omadustele.

4.1.1 Peamised katsematerjalid

4.2 Eksperimentaalne meetod

Valmistage HPMC lahus ja HPS lahus kontsentratsiooniga 3%, 5%, 7% ja 9%, vt valmistamismeetodit punktist 2.2.1. 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 erinevat suhet segati kiirusel 250 RMP/min temperatuuril 21 ° C 30 minutit ja segatud lahused erinevate kontsentratsioonide ja erinevate suhetega.

4.2.2 HPMC/HPS komposiitmembraani ettevalmistamine

4.2.3 HPMC/HPS komposiitkapslite valmistamine

Vaadake jaotises 2.2.1 meetodil valmistatud lahust, kastmiseks kasutage roostevabast terasest vormi ja kuivatage see temperatuuril 37 ° C. Tõmmake kuivatatud kapslid välja, lõigake ülejääk ära ja pange need paari moodustamiseks kokku.

4.2.4 HPMC/HPS komposiitkile optiline mikroskoop

4.2.4.1 Optilise mikroskoopia analüüsi põhimõtted

Optiline mikroskoop kasutab kumerläätse abil kujutise suurendamise optilist põhimõtet ja kasutab kahte koonduvat läätse, et laiendada lähedal asuvate pisikeste ainete avanemisnurka silmadele ja suurendada nende pisikeste ainete suurust, mida inimsilm ei suuda eristada. kuni ainete suurust inimsilm eristab.

4.2.4.2 Katsemeetod

Erinevate kontsentratsioonide ja ühendussuhetega HPMC/HPS ühendlahused viidi välja temperatuuril 21 ° C, lasti klaasist liumägi, valati õhukese kihi ja kuivatati samal temperatuuril. Filmid värviti 1% joodilahusega (1 g joodi ja 10 g kaaliumjodiidi pandi 100 ml mahulisse kolbi ja lahustati etanoolis), pandi vaatlus mikroskoobi väljale ja pildistati.

4.2.5 HPMC/HPS komposiitkile valguse läbilaskvus

4.2.5.1 UV-vis spektrofotomeetria analüüsipõhimõte

Sama mis 3.2.3.1.

4.2.5.1 Katsemeetod

Vaata 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 tasakaalustamist 73% -lise õhuniiskusega 48 tundi. See 3.2.3.2 for the test method.

4.3 Tulemused ja arutelu

4.3.1 Toote läbipaistvuse jälgimine

Joonisel 4-1 on kujutatud söödavaid kilesid ja kapsleid, mis on valmistatud HPMC ja HPS-i segamisel vahekorras 70:30. 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.

4.3.2 HPMC/HPS komplekside optilise mikroskoobi kujutised enne ja pärast värvimist

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 keeruline eristada HPMC ja HPS -faasi värvimata joonisel; Värvitud puhas HPMC ja puhas HP -d näitavad oma ainulaadseid värve, seetõttu, et HP -de ja joodi reaktsioon joodi kaudu, mis värvib selle värvi, 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 -i ühendilahuses HPS -i sisaldusega vastupidine, kui ühendi suhe oli HPMC/HPS 40:60. Pidev faas muutub esialgsest HPMC faasist hilisema HPS -faasi. 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 heleda värvi ala pindala (HPMC) suhte tumeda värvi piirkonda (HPS) HPMC/HPS kompleksis pärast värvimist (arvestamata mesofaasi olukorda) leiti, et pindala HPMC (helevärv)/hps (tume värv) joonisel on suhe alati suurem kui tegelik HPMC/HPS ühendisuhe. Näiteks HPMC/HP -ühendi värviskeemil, mille ühendisuhe on 50:50, ei arvutata HP -de pindalavahelistes piirkonnas ja heleda/tumeda pindala suhe on 71/29. See tulemus kinnitab suure hulga mesofaaside olemasolu HPMC/HPS komposiitsüsteemis.

On hästi teada, et täielikult ühilduvad polümeeride segamissüsteemid on üsna haruldased, kuna polümeeri segamise protsessi käigus on segunemissoojus tavaliselt positiivne ja segamise entroopia muutub tavaliselt vähe, mille tulemusena muutub segamise ajal vaba energia positiivseks. Kuid HPMC/HPS liitsüsteemis lubavad HPMC ja HPS siiski näidata suuremat ühilduvust, sest HPMC ja HPS on mõlemad hüdrofiilsed polüsahhariidid, neil on sama struktuuriüksus – glükoos ja nad läbivad sama funktsionaalrühma on modifitseeritud hüdroksüpropüül. Mitme mesofaasi nähtus HPMC/HPS ühendisüsteemis näitab ka, et HPMC ja HPS ühendis on teatud määral ühilduvad ning sarnane nähtus esineb tärklise-polüvinüülalkoholi segusüsteemis, millele on lisatud plastifikaatorit. ilmus ka [339].

4.3.3 Ühendsüsteemi mikroskoopilise morfoloogia ja makroskoopiliste omaduste vaheline seos

Üksikasjalikult uuriti HPMC/HPS -i komposiitsüsteemi morfoloogia, faaside eraldamise nähtuse, faaside eraldamise nähtuse, läbipaistvuse ja mehaaniliste omaduste vahelist seost. 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. Liitsüsteemi läbilaskvus HPS -i sisalduses alla 70%suurenebit väheneb HPS -i sisalduse suurenemisega; Kui HPS -i sisaldus ületab 70%, suureneb see HPS -i sisalduse suurenemisega. See nähtus tähendab, et HPMC/HPS liitsüsteem on segunematu, kuna süsteemi faaside eraldumise nähtus viib valguse läbilaskvuse vähenemiseni. Vastupidi, ühendsüsteemi Youngi moodul ilmus ka erinevate proportsioonide korral miinimumpunktiks ja Youngi moodul jätkas HPS-i sisalduse suurenemisega vähenemist ning jõudis madalaima punktini, kui HPS-i sisaldus oli 60%. Moodul jätkas tõusmist ja moodul tõusis veidi. HPMC/HPS liitsüsteemi Youngi moodul näitas minimaalset väärtust, mis samuti näitas, et liitsüsteem oli segunematu süsteem. HPMC/HPS liitsüsteemi valguse läbilaskvuse madalaim punkt on kooskõlas HPMC pideva faasi faasisiirdepunktiga hajutatud faasi ja Youngi mooduli väärtuse madalaima punktiga joonisel 4-2.

4.3.4 Lahuse kontsentratsiooni mõju ühendisüsteemi mikroskoopilisele morfoloogiale

Joonisel 4-4 on näidatud lahuse kontsentratsiooni mõju HPMC/HPS-i ühendisüsteemi morfoloogiale ja faasi üleminekule. Nagu jooniselt näha, on 3% HPMC/HPS-i ühendsüsteemi madal kontsentratsioon HPMC/HPS ühendsuhtes 40:60, kaasneva struktuuri ilmnemist võib täheldada; Kui 7% -lise lahuse kõrge kontsentratsiooni korral täheldatakse joonisel seda kaaskontsentinaalset struktuuri liitvasu suhtega 50:50. See tulemus näitab, et HPMC/HPS ühendisüsteemi faaside üleminekupunktil on teatud kontsentratsiooni sõltuvus ja faasi ülemineku HPMC/HPS ühendi suhe suureneb koos ühendilahuse kontsentratsiooni suurenemisega ja HPS kipub moodustama pidevat faasi . . Lisaks näitasid HPMC pidevas faasis hajutatud HPS -domeenid sarnaseid kujusid ja morfoloogiaid kontsentratsiooni muutumisega; Kui HPMC hajutatud faasid hajusid HPS -i pidevas faasis, näitasid erinevad kontsentratsioonides erinevad kujud ja morfoloogiad. Ja lahuse kontsentratsiooni suurenemisega muutus HPMC hajumispind üha ebaregulaarsemaks. Selle nähtuse peamine põhjus on see, et HPS -i lahuse viskoossus on palju suurem kui toatemperatuuril HPMC lahusel ning HPMC faasi kalduvus moodustada korralik sfääriline olek on pindpinevuse tõttu mahasurutud.

4.3.5 Lahuse kontsentratsiooni mõju ühendisüsteemi mehaanilistele omadustele

Vastavalt joonisel 4-4 toodud morfoloogiatele on joonisel fig 4-5 näidatud erinevate kontsentratsioonilahuste all moodustunud komposiitkilede tõmbeomadused. Jooniselt on näha, et HPMC/HPS komposiitsüsteemi Youngi moodul ja katkestuspikenemine kipuvad vähenema koos lahuse kontsentratsiooni suurenemisega, mis on kooskõlas HPMC järkjärgulise muutumisega pidevast faasist hajutatud faasiks joonisel 4. -4. Mikroskoopiline morfoloogia on järjekindel. Kuna HPMC homopolümeeri Youngi moodul on kõrgem kui HPS-il, siis eeldatakse, et HPMC/HPS komposiitsüsteemi Youngi moodul paraneb, kui HPMC on pidev faas.

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 ühendisüsteemil on hea ühilduvus ja liitsüsteemis on suur hulk mesofaase. Vahefaasis hajub pidev faas osakeste olekus hajutatud faasi.
4. HPS-i hajutatud faas HPMC maatriksis näitas erinevatel kontsentratsioonidel sarnast sfäärilist kuju; HPMC näitas HPS-maatriksis ebaregulaarset morfoloogiat ja morfoloogia ebakorrapärasus suurenes kontsentratsiooni suurenemisega.
5. Tehti kindlaks seos HPMC/HPS komposiitsüsteemi mikrostruktuuri, faasisiirde, läbipaistvuse ja mehaaniliste omaduste vahel. 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.

Kokkuvõttes on HPMC/HPS komposiitsüsteemi makroskoopilised omadused tihedalt seotud selle mikroskoopilise morfoloogilise struktuuri, faasisiirde, faaside eraldumise ja muude nähtustega ning komposiitide omadusi saab reguleerida komposiidi faasistruktuuri ja ühilduvuse kontrollimise teel. 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 omandamine selle reoloogilistele omadustele võib omakorda paremini mõista tärklisepõhiste toodete struktuurseid omadusi ja luua aluse täiustatud tärklise funktsionaalsete omadustega modifitseeritud tärkliste kavandamiseks [235]. Hüdroksüpropüülitärklis on professionaalne modifitseeritud tärklis, mida kasutatakse laialdaselt toidu ja ravimite valdkonnas. Tavaliselt valmistatakse see loodusliku tärklise eetrireaktsiooniga propüleenoksiidiga aluselistes tingimustes. Hüdroksüpropüül on hüdrofiilne rühm. Nende rühmade viimine tärklise molekulaarahelasse võib lõhkuda või nõrgendada tärklisegraanulite struktuuri säilitavaid molekulisiseseid vesiniksidemeid. 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 vähe uuringuid hüdroksüpropüülitärklise reoloogiliste omaduste kohta ning seni on harva teatatud hüdroksüpropüüli modifitseerimise mõjudest tärklisepõhiste liitsüsteemide reoloogilistele omadustele ja geeliomadustele. Chun et al. uuris madala kontsentratsiooniga (5%) hüdroksüpropüülriisitärklise lahuse reoloogiat. Tulemused näitasid, et hüdroksüpropüül modifitseerimise mõju tärkliselahuse püsiseisundile ja dünaamilisele viskoelastsusele oli seotud asendusastmega ning väike kogus hüdroksüpropüülpropüül asendamist võib oluliselt muuta tärkliselahuste reoloogilisi omadusi; Tärkliselahuste viskoossuse koefitsient väheneb koos asendamise astme suurenemisega ja selle reoloogiliste omaduste temperatuurisõltuvus suureneb hüdroksüpropüüla asendamise astme suurenemisega. Kogus väheneb asendusastme suurenedes [342]. Lee jt. 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 hüdroksüpropüülaasenduse astme 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.

5.1.1 Peamised eksperimentaalsed materjalid

5.1.2 Põhiinstrumendid ja seadmed

5.2 Eksperimentaalne meetod

Valmistati 15% HPMC/HPS ühendi lahused erinevate segamissuhetega (100/0, 50/50, 0/100) ja HPS erineva hüdroksüpropüüli asendusastmega (G80, A939, A1081). A1081, A939, HPMC ja nende ühendite lahuste valmistamismeetodid on näidatud punktis 2.2.1. G80 ja selle HPMC-ga ühendilahused želatiinitakse segamisel 1500 psi ja 110 °C juures autoklaavis, kuna G80 looduslik tärklis on kõrge amüloosisisaldusega (80%) ja selle želatiniseerumistemperatuur on kõrgem kui 100 °C, mida ei saa saavutatud algse veevanni želatiinimismeetodi abil [348].

5.2.2 HPMC/HPS ühendi lahuste reoloogilised omadused HPS erineva hüdroksüpropüülasendusastmega

5.2.2.2 Voolurežiimi testimeetod

Kasutati paralleelset plaadiklambrit läbimõõduga 60 mm ja plaatide vahe määrati 1 mm.

1. On olemas nihkevoolu katsemeetod ja kolmeastmeline tiksotroopia. Same as 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

Kasutati paralleelset plaadikinnitust läbimõõduga 60 mm ja plaatide vahe määrati 1 mm.

1. Deformatsiooni muutuv pühkimine. Testi temperatuur 25 ° C, sagedus 1 Hz, deformatsioon 0,01–100 %.
2. Temperatuuri skaneerimine. Sagedus 1 Hz, deformatsioon 0,1 %, a. Kütteprotsess, 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.

kus n′ ja n″ on vastavalt log G′-log ω ja log G″-log ω kalded;

G0 ′ ja G0 ″ on vastavalt logi G′-log ω ja log G ″ -logi ω pealtkuulamised.

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, asetati vaatluseks valgusmikroskoobi väljale ja pildistati.

5.3 Tulemused ja arutelu

5.3.1 Viskoossuse ja voolu mustri analüüs

5.3

Kasutades voolukatse meetodit ilma eelneva ja tiksotroopse tsükli tiksotroopse meetodita, uuriti HPMC/HPS-i ühendlahuse viskoossust erineva astme hüdroksüpropüülaasendusega HP-dega. Tulemused on näidatud joonisel 5-1. Jooniselt on näha, et kõigi proovide viskoossus näitab vähenevat suundumust nihkekiiruse suurenemisega nihkejõu toimel, näidates teatavat nihkevedeldamisnähtust. Enamik kõrge kontsentratsiooniga polümeerilahuseid või sulasid läbib tugeva lahtiühendamise ja molekulaarse ümberkorralduse nihke all, näidates seega pseudoplastilist vedeliku käitumist [305, 349, 350]. Erinevate hüdroksüpropüül -asendusastmetega HP -de HPMC/HP -de ühendlahuste nihkehahutusasted on erinevad.

Joonis 5-1 HPS/HPMC lahuse viskoossused vs nihkekiirus erineva HPS-i hüdropropüülasendusastmega (ilma eelnihketa näitavad tahked ja õõnsad sümbolid vastavalt suureneva kiiruse ja kahaneva kiiruse protsessi)

Jooniselt on näha, et puhta HPS -i proovi viskoossus ja nihkehahutusaste on kõrgemad kui HPMC/HPS ühendiproovi oma, samas madalal temperatuuril on oluliselt kõrgem kui HPMC. Lisaks suureneb HPMC/HPS ühendlahuse korral viskoossus HPS -i hüdroksüpropüülaasenduse astmega. Selle põhjuseks võib olla asjaolu, et hüdroksüpropüülrühmade lisamine tärklisemolekulides purustab molekulaarsed vesiniksidemed ja põhjustab seega tärklise graanulite lagunemist. Hüdroksüpropüülimine vähendas märkimisväärselt tärklise nihkevedeldamise nähtust ja kõige ilmsem oli loodusliku tärklise nihkevedelik nähtus. Hüdroksüpropüülaasenduse astme pideva suurenemisega vähenes HP -de nihkehahutusaste 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. Seda tixotroopsem proov on [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 konsistentsi indeks (K) kiiruse suurendamise ja kahanemise protsessi ajal ning HPS/HPMC lahuse tiksotroopiaringi pindala erineva HPS-i hüdropropüülasendusastmega temperatuuril 25 °C

Table 5-1 shows the flow index n, viscosity coefficient K and thixotropic ring area of ​​HPMC/HPS compound solutions with different degrees of hydroxypropyl substitution HPS in the process of increasing shearing and decreasing shearing. 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 Ühendilahuse Newtoni vedeliku käitumine suurenes. .

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 Eelkingi ja kolmeastmelise tiksotroopse meetodiga nihkemeetod

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. Jooniselt võib näha ka seda, et madala nihkekiiruse korral on väga hüdroksüpropüülseadmega proov platoo piirkond.

Joonis 5-2 HPS/HPMC lahuse viskoossused vs nihkekiirus HPS erineva hüdropropüülasendusastmega (eelnihkega)

Sobitamisel saadud nullnihkeviskoossus (h0), vooluindeks (n) ja viskoossuse koefitsient (K) on toodud tabelis 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. See näitab, et kahe meetodi kvalitatiivsed analüüsi tulemused on järjepidevad.

Võrreldes sama valimi kohta saadud andmeid erinevate katsemeetodite korral, leitakse, et pärast eelnemist saadud n väärtus on alati suurem kui meetodil saadud eeltöötlemiseta, mis näitab, et komposiitsüsteem, mis on saadud PRE-de abil -Vaakamismeetod on tahke sarnane käitumine on madalam kui meetodil mõõdetud ilma eelnevalt. Selle põhjuseks on asjaolu, et testis saadud lõpptulemus ilma eelkriipsuta on tegelikult nihkekiiruse ja nihkeaja kombineeritud toime tulemus, samas aega. Seetõttu saab see meetod täpsemalt kindlaks määrata liitsüsteemi nihkevedeldamise nähtuse ja vooluomadused.

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 kolm intervalli tiksotroopia

Kolmeastmelise tiksotroopse meetodi abil uuriti hüdroksüpropüültärklise erineva astme hüdroksüpropüülasenduse mõju ühendisüsteemi tiksotroopsetele omadustele. Jooniselt 5-3 võib näha, et madala nihkestaadiumis väheneb lahuse viskoossus HPMC sisalduse suurenemisega ja väheneb asendus kraadi suurenemisega, mis on kooskõlas null nihkeviskoossuse seadusega.

Struktuurilise taastumise astet pärast erinevat taastumisjärgus väljendatakse viskoossuse taastamise kiiruse DSR abil ja arvutusmeetod on näidatud 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. Konstruktsiooni saab lühikese aja jooksul taastada. taastuda. Kuigi HPS on paindlik ahel, on selle lõõgastusaeg pikk ja struktuuri taastumine võtab kaua aega. Asendus kraadi suurenemisega väheneb puhaste HP -de DSR asendus kraadi suurenemisega, mis näitab, et hüdroksüpropüülimine parandab tärklise molekulaarse ahela paindlikkust ja muudab HPS -i lõdvestusaja pikemaks. Ühendi lahuse DSR on madalam kui puhtatel HP -del ja puhastel HPMC proovidel, kuid HP -de hüdroksüpropüüli asendusastme suurenemisega suureneb ühendproovi DSR, mis näitab, et ühendisüsteemi tixotroopia suureneb HP -hüdroksüpropüülsenduse suurenemine. See väheneb radikaalse asendamise astme suurenemisega, mis on tulemustega kooskõlas ilma eelvalgustuseta.

Tabel 5-2 null nihkeviskoossus (H0), voolukäitumise indeks (N), vedeliku konsistentsiindeks (K) tõusu kiiruse ja struktuuri taastumise aste (DSR) pärast teatud taastamisaega HPS/HPMC lahuse jaoks erinevate hüdropüül 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 jaoks määratakse salvestusmoodul G 'efektiivsete molekulaarsete ahelate kõvadus, tugevus ja arv ning kadumoodul G' 'määratakse väikeste molekulide ja funktsionaalsete rühmade migratsiooni, liikumise ja hõõrdumise abil. . Selle määrab hõõrdeenergia tarbimine, näiteks vibratsioon ja pöörlemine. Ladustamismooduli G ′ ja kadumismooduli G ″ (st tan Δ = 1) ristumiskoha olemasolu märk. Üleminekut lahusest geelile nimetatakse geelipunktiks. Salvestusmooduli G ′ ja kadumooduli G ″ kasutatakse sageli geelistuskäitumise, geelvõrgu struktuuri moodustumiskiiruse ja struktuuriliste omaduste uurimiseks [352]. Need võivad kajastada ka sisemise struktuuri arengut ja molekulaarstruktuuri geeli võrgu struktuuri moodustumisel. 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%. Jooniselt on näha, et madalamas deformatsioonipiirkonnas (0,01–1%) on kõik proovid, välja arvatud HPMC G ′> g ″, näidates geeli olekut. HPMC puhul on G 'terves vormis, muutuv vahemik on alati väiksem kui g ”, mis näitab, et HPMC on lahuse olekus. Lisaks on erinevate proovide viskoelastsuse deformatsioonisõltuvus erinev. G80 valimi korral on viskoelastsuse sagedussõltuvus ilmsem: kui deformatsioon on suurem kui 0,3%, on näha, et G 'järk -järgult väheneb, millega kaasneb G -i märkimisväärne tõus ”. 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 vs. tüvi HPMC/HPS segulahuse jaoks HP-de erineva hüdropropüülsendumisastmega

Jooniselt on näha, et puhta HPS lineaarne viskoelastne piirkond on hüdroksüpropüüli asendusastme vähenemisega ilmselgelt kitsendatud. Teisisõnu, kui HPS hüdroksüpropüüli asendusaste suureneb, kipuvad olulised muutused tan δ kõveras ilmnema suuremas deformatsioonivahemikus. Eelkõige on G80 lineaarne viskoelastne piirkond kõigist proovidest kitsam. Seetõttu kasutatakse G80 lineaarset viskoelastset piirkonda

Kriteeriumid deformatsioonimuutuja väärtuse määramiseks järgmistes testide seerias. 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]. Kõrgel temperatuuril moodustab HPMC hüdrofoobse ja hüdrofiilse assotsiatsiooni tõttu järk-järgult võrguülese struktuuri [344, 355, 356]. Saba platoo piirkonnas on G 'ja G ' väärtused kõrged, mis näitab, et HPMC geelivõrgu struktuur on täielikult moodustunud.

Need HPMC neli etappi ilmuvad temperatuuri vähenedes järjestikku vastupidises järjekorras. 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. Jooniselt võib siiski näha, et G80 ja A939 näitavad lihtsustatud protsessi, millel pole ristumiskohta G 'ja G vahel, ja G80 kõverat isegi ei ilmu. Platvormi ala taga.

Puhta HP -de korral võib kõrgem hüdroksüpropüülsendude aste nihutada nii geeli moodustumise alg- kui ka lõpptemperatuuri, eriti algtemperatuuri, mis on vastavalt 61 ° C G80, A939 ja A1081 korral. , 62 ° C ja 54 ° C. Lisaks kipuvad sama liitva suhtega HPMC/HPS -i proovide korral suurenedes asenduse aste, G 'ja G ″ väärtused mõlemad vähenevad, mis on kooskõlas varasemate uuringute tulemustega [357, 358]. Asendusastme suurenedes muutub geeli tekstuur pehmeks. Seetõttu rikub hüdroksüpropüülimine loodusliku tärklise järjestatud struktuuri ja parandab selle hüdrofiilsust [343].

HPMC/HPS ühendproovide korral vähenesid nii G ′ kui ka G ″ HP -de hüdroksüpropüülaasendus astme suurenemisega, mis oli kooskõlas puhta HPS -i tulemustega. Veelgi enam, HPMC lisamisega muutus asenduskraad G ′ märkimisväärselt G -ga G -ga, vähem väljendunud.

Kõigi HPMC/HP -de komposiitproovide viskoelastsed kõverad näitasid sama suundumust, mis vastas HP -dele madalal temperatuuril ja HPMC kõrgel temperatuuril. Teisisõnu, madalal temperatuuril domineerib HPS ühendatud süsteemi viskoelastsed omadused, kõrgel temperatuuril määrab HPMC aga ühendatud süsteemi viskoelastsed omadused. See tulemus on peamiselt tingitud HPMC -le. Eelkõige on HPS külm geel, mis muutub kuumutamisel geeli olekust lahuse olekuks; Vastupidi, HPMC on kuum geel, mis moodustab järk -järgult geeli temperatuurivõrgu struktuuri tõusuga. HPMC/HPS -i ühendisüsteemi korral, madala temperatuuril, panustab liitsüsteemi geeliomadused peamiselt HPS -i külm geel ja kõrgel temperatuuril sooja temperatuuril domineerib liitsüsteemis HPMC geelistus.

Joonis 5-6 Säilitusmoodul (G′), kadumoodul (G″) ja tan δ vs temperatuur HPS/HPMC segulahuse jaoks HPS erineva hüdroüpropüülasendusastmega

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. This phase transition will be discussed in the next 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. Ühendatud proovi viskoossuse kõver näitas kiiret üleminekut temperatuuril 45 ° C, tõenäoliselt tingitud faaside üleminekust HPMC/HPS -i ühendatud süsteemis. 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* keeruline viskoossus, Pa s;

A on konstant, Pa s;

T on absoluutne temperatuur, K;

R on gaasi konstant, 8,3144 J · mol - 1 · k - 1;

E on aktiveerimisenergia, J · Mol - 1.

Vastavalt valemile (5-3) saab ühendisüsteemi viskoossuse-temperatuuri kõvera jagada kaheks osaks vastavalt tan Δ piigile temperatuuril 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. Liitvahemikus olid paigaldatud korrelatsioonikoefitsiendid kõrgemad (R2 = 0,9071–0,9892), välja arvatud G80/HPMC proov. 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 HPMC-ga ühendamisel tõenäolisemalt mittehomogeensete ühendite moodustamise.

Temperatuurivahemikus 5 ° C - 45 ° C on HPMC/HP -i komposiitproovi E väärtus pisut madalam kui puhta HP -de korral, mis võib olla tingitud HP -de ja HPMC vahelisest interaktsioonist. Vähendage viskoossuse temperatuurisõltuvust. The E value of pure HPMC is higher than that of the other samples. 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: määramise koefitsient) Eq (1) HPS/HPMC segude jaoks HPS-i erineva astmega hüdroksüpropüülimisega

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, komplekside E väärtused on 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. Puhta HPMC ja ühendatud süsteemi E väärtused on negatiivsed, mis näitab, et kõrgematel temperatuuridel suureneb viskoossus temperatuuri tõusuga ja ühendil on HPMC-laadne käitumise tekstuur.

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

Figures 5-8 show the frequency sweep curves at 5 °C of HPMC/HPS compound solutions of HPS with different degrees of hydroxypropyl substitution. It can be seen from the figure that pure HPS exhibits typical solid-like behavior (G′ > G″), while HPMC is liquid-like behavior (G′ < G″). Kõigil HPMC/HPS preparaatidel oli tahke käitumine. Enamiku proovide puhul suurenevad nii G 'kui ka G ″ suureneva sagedusega, mis näitab, et materjali tahke käitumine on tugev.

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.

Puhtadel HPMC -del on selge sagedussõltuvus, mida on puhaste HPS -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 ″ 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.

Joonised fig 5-9 näitavad erineva hüdroksüpropüülasendusastmega HPS-i HPMC/HPS ühendi lahuste sageduse pühkimiskõveraid temperatuuril 85 °C. Nagu jooniselt näha, oli kõigil teistel HPS-i proovidel, välja arvatud A1081, tüüpiline tahke käitumine. A1081 puhul on G' ja G" väärtused väga lähedased ja G' on veidi 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 ladustamismoodul (G ′) ja kadumismoodul (G ″) vs HPS/HPMC segude sagedus HP-de erinevate hüdroüpropüülsektori asendamise astmega 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 varieerusid HPMC G ′ ja G ″ sagedusega suurenemine palju, mis näitab, et sellel pole selget sagedust.

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. On the other hand, higher hydroxypropyl substitution can shift HPS from solid-like to liquid-like behavior, a phenomenon that does not occur in the compounded solutions. Lisaks jäid HPMC -ga lisatud ühendussüsteemi korral sageduse suurenemisega nii G kui ka G suhteliselt stabiilsed ning N 'ja N väärtused olid lähedased HPMC omadele. 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 HP-de erineva hüdropropüülsendumisega 85 ° C juures, nagu on määratud EQ-st. (5-1) ja (5-2)

5.3.6 HPMC/HPS komposiitsüsteemi morfoloogia

HPMC/HPS -i liitsüsteemi faasisiirde üleminekut uuriti joodi värvimise optilise mikroskoobi abil. 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. Jooniselt on näha, et pärast joodiga värvimist värvitakse HPS -faas tumedamaks värviks ja HPMC faas näitab heledamat värvi, kuna seda ei saa jood värvida. Seetõttu saab HPMC/HP -de kahte faasi selgelt eristada. Kõrgematel temperatuuridel suureneb tumedate piirkondade pindala (HPS -faas) ja heledate piirkondade pindala (HPMC faas) väheneb. 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 on näha joonistel 5-10 45 °C juures olevatelt mikrograafidelt, ei kuvata tüüpilist „meresaare” faasidiagrammi, kuid täheldatakse samaaegset faasi. See tähelepanek kinnitab ka tõsiasja, et pideva faasi faasiüleminek võis aset leida punktis 5.3.3 käsitletud hajumisteguri-temperatuuri kõvera tan δ tipus.

Jooniselt on ka näha, et madalal temperatuuril (25 ° C) on tumeda HP -de faasi mõnel osal teatav erksavärv hajutatud faasi vorm. 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 liitsüsteemi faasisiirde skemaatiline diagramm

Tuginedes polümeerilahuste ja liitgeeli punktide klassikalisele reoloogilisele käitumisele [216, 232] ja võrdlemisel paberil käsitletud kompleksidega, pakutakse välja HPMC/HPS komplekside struktuurilise muundamise põhimudel temperatuuriga, nagu on näidatud joonisel joonisel 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. This single-helix structure forms a hydrophobic cavity on the inside and a hydrophilic surface on the outside. This dense structure of starch endows it with better stability [230-232]. Seetõttu eksisteerib HPS muutuvate juhuslike mähiste kujul, mille venitatud spiraalsed segmendid vesilahuses kõrgel temperatuuril on vesilahuses. Temperatuuri vähenedes purunevad HP -de ja veemolekulide vahelised vesiniksidemed ja seotud vesi. 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]. Therefore, with the decrease of temperature, compared with native starch, HPS tends to form a looser and softer gel network structure.

Hüdroksüpropüülaasendusastme suurenemisega on HPS -lahuses rohkem venitatud spiraalseid fragmente, mis võivad moodustada HPMC molekulaarse ahelaga molekulaarsemaid vesiniksidemeid kahe faasi piiril, moodustades seega ühtlasema struktuuri. Lisaks vähendab hüdroksüpropüülimine tärklise viskoossust, mis vähendab preparaadi HPMC ja HP ​​-de viskoossuse erinevust. Seetõttu nihkub HPMC/HPS kompleksisüsteemi faasi üleminekupunkt madalale temperatuurile HP -de hüdroksüpropüülaasenduse astme suurenemisega. Seda saab kinnitada punktis 5.3.4 kirjeldatud taastatud proovide viskoossuse järsu muutusega temperatuuri tõusuga.

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 faasijaotust uuriti joodvärvimise optilise mikroskoobi analüüsiga. Peamised leiud on järgmised:

1. Toatemperatuuril vähenes HPMC/HPS -i ühendilahuse viskoossus ja nihkevedendus HPS hüdroksüpropüülaasenduse astme 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; but for the compound system, the zero shear viscosity h0 decreases with the increase of the degree of substitution, while the flow index n and the viscosity constant K increase with the increase of the degree of substitution.
3. Eelküürimise ja kolmeastmelise tiksotroopiaga nihkemeetod võib täpsemalt kajastada ühendilahuse viskoossust, vooluomadusi ja tiksotroopiat.
4. HPMC/HPS ühendisüsteemi lineaarne viskoelastne piirkond kitseneb HPS hüdroksüpropüüli asendusastme vähenemisega.
5. Selles külma kuuma geeliühendite süsteemis 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.
6. Hajutatud faasidena saavad HPMC ja HP ​​-d kindlaks määrata vastavalt HPMC/HPS -i liitsüsteemide reoloogilised omadused ja geeliomadused vastavalt kõrgel ja madalal temperatuuril. HPMC/HPS liitproovide viskoelastsed kõverad olid kooskõlas HPS-iga madalal temperatuuril ja HPMC-ga kõrgel temperatuuril.
7. Tärklisstruktuuri keemilise modifikatsiooni erinev aste oli ka geeli omadustele oluline mõju. Tulemused näitavad, et keeruline viskoossus, ladustamismoodul ja kadude moodul vähenevad HPS -i hüdroksüpropüülaasenduse astme suurenemisega. Seetõttu võib loodusliku tärklise hüdroksüpropüülimine häirida selle järjestatud 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. Madalal temperatuuril muutusid N ′ ja n ″ väärtused suuremaks HPS hüdroksüpropüülaasenduse astme suurenemisega; Kõrgel temperatuuril muutusid N ′ ja N ″ väärtused HPS hüdroksüpropüülaasenduse kraadi suurenemisega väiksemaks.
9. Loodi HPMC/HPS -i komposiitsüsteemi mikrostruktuuri, reoloogiliste omaduste ja geeli omaduste vaheline seos. Nii ühendatud süsteemi viskoossuse kõvera järsk muutus kui ka tan Δ piik kadumisfaktori kõveras esinevad temperatuuril 45 ° C, mis on kooskõlas mikrograafis täheldatud kaaskontinentse faasi nähtusega (temperatuuril 45 ° C).

Kokkuvõtlikult võib öelda, et HPMC/HPS külma kuuma geeli komposiitsüsteemil on spetsiaalne temperatuuri juhitav faasi morfoloogia ja omadused. Tärklise ja tselluloosi mitmesuguste keemiliste modifikatsioonide kaudu saab HPMC/HPS külma ja kuuma geeliühendi süsteemi kasutada kõrge väärtusega nutikate materjalide väljatöötamiseks ja kasutamiseks.

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

It can be seen from Chapter 5 that the change of the chemical structure of the components in the compound system determines the difference in the rheological properties, gel properties and other processing properties of the compound system. Üldine jõudlus on märkimisväärne mõju.

Selles peatükis keskendutakse komponentide keemilise struktuuri mõjule HPMC/HPS komposiitmembraani mikrostruktuurile ja makroskoopilistele omadustele. Koos 5. peatüki mõjuga komposiitsüsteemi reoloogilistele omadustele on HPMC/HPS komposiitsüsteemi reoloogilised omadused loodud- seos kile omaduste vahel.

6.1 Materjalid ja seadmed

6.1.1 Peamised eksperimentaalsed materjalid

6.1.2 Peamised instrumendid ja seadmed

6.2.1 HPMC/HPS komposiitmembraanide valmistamine erineva HPS hüdroksüpropüüli asendusastmega

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. For the specific preparation method, see 3.2.1.

6.2.2 HPMC/HPS komposiitmembraanide mikrodomeeni struktuur erineva HPS hüdroksüpropüüli asendusastmega

6.2.2.1 Sünkrotronkiirguse väikese nurga röntgeni hajumise mikrostruktuuri analüüsi põhimõte

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. Compared with wide-angle X-ray diffraction technology, SAXS can obtain structural information on a larger scale, which can be used to analyze the conformation of polymer molecular chains, long-period structures, and the phase structure and phase distribution of polymer complex systems . Synchrotron X-ray light source is a new type of high-performance light source, which has the advantages of high purity, high polarization, narrow pulse, high brightness, and high collimation, so it can obtain the nanoscale structural information of materials more quickly 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 testimeetod

Austraalia sünkrotronkiirguse keskuses (Clayton, Victoria, Austraalia) kasutati maailma täiustatud kolmanda põlvkonna sünkrotronkiirguse allikat (voog 1013 footoni/s, lainepikkus 1,47 Å), et määrata komposiidi mikrodomeeni struktuur ja muu sellega seotud teave. 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 normaliseeriti enne andmete analüüsi.

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

Sama mis 3.2.6.1

6.2.4.2 testimeetod

Vt 3.2.6.2

ISO37 standardit kasutades lõigatakse see hantlikujulisteks splainideks, mille kogupikkus on 35 mm, märgistusjoonte vaheline kaugus on 12 mm ja laius 2 mm. Kõik katsekehad tasakaalustati 75% niiskuse juures rohkem kui 3 päeva.

6.2.5 HPMC/HPS komposiitmembraanide hapniku läbilaskvus erineva HPS-hüdroksüpropüülasendusastmega

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 kujutatud erineva HPS-hüdroksüpropüülasendusastmega HPMC/HPS komposiitkilede väikese nurga röntgenikiirguse hajumise spektreid. 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 region of 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 on selgelt näha, et madala hüdroksüpropüülasendusega A939 piigi pindala on suurem kui suure asendusega A1081. 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 vastavalt iseloomulikud piigid. 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 liitproovide HPMC kristalliseerumispiikide ja HPS kristallisatsioonipiikide 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 hüdroksüpropüülasendusastme suurenemine pärssis peamiselt HPS-i ümberkristalliseerumist komposiitmembraanis, samas kui kahekomponendiline ühend mängis teatud inhibeerivat rolli HPS-i ja HPMC ümberkristalliseerumisel komposiitmembraanis.

6.3

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:

Selle hulgas olen i (q) väikese nurga röntgenikiirguse hajumise intensiivsus;

q on hajumise nurk;

α on Porodi nõlv.

POROD KALOP α on seotud fraktaalstruktuuriga. Kui α <3, näitab see, et materjali struktuur on suhteliselt lõtv, hajuja pind on sile ja see on massifraktaal ja selle fraktaalmõõt d = α; Kui 3 <α <4, näitab see, et materjali struktuur on tihe ja hajuja on pind kare, mis on pinna fraktaal, ja selle fraktaalse mõõde 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 smooth. HPMC/HP-de komposiitmembraanide massilised fraktaalsed mõõtmed, millel on erineva astme HP-de hüdroksüpropüülsendumine, on toodud tabelis 6-1.

Tabel 6-1 näitab erineva HPS-hüdroksüpropüülasendusastmega HPMC/HPS komposiitmembraanide fraktaalmõõtmeid. 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. Selle põhjuseks on asjaolu, et hüdroksüpropüülrühmade kasutuselevõtt tärklise molekulaarse ahelaga takistab märkimisväärselt HPS-i segmentide vastastikust sidumist, mille tulemuseks on kile omasarnase struktuuri tiheduse vähenemine. Hüdrofiilsed hüdroksüpropüülrühmad võivad moodustada veemolekulidega molekulaarseid vesiniksidemeid, vähendades molekulaarsete segmentide vastastikmõju; Suuremad hüdroksüpropüülrühmad piiravad rekombinatsiooni ja ristsidumist tärklise molekulaarsegmentide vahel, nii et hüdroksüpropüülaasenduse suureneva astmega moodustab HPS lahtine ise sarnase struktuur.

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 tihedus. 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 ühendisüsteemis on HP -de fraktaalne mõõde palju madalam kui HPMC oma. Selle põhjuseks on asjaolu, et hüdroksüpropüülrühmade sissetoomine tärklisemolekulides pärsib märkimisväärselt tärklise ümberkristallimist. Puidust sarnane struktuur on rohkem vaba. Samal ajal on HPMC/A1081 ühendiproovi fraktaalne mõõde suurem kui puhta HP -de oma, mis erineb ka märkimisväärselt 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 HPMC -ga. koostisosad. 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

Tabel 6-1 HPS/HPMC segukilede fraktaalstruktuuri parameetrid HPS erineva hüdroksüpropüülasendusastmega

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 samalaadse struktuuri tihedus komposiitmembraanis koos HPS-i asendusastme suurenemisega, mis on tingitud HPS-hüdroksüpropüüli asendusastme ja kahe komponendi kokkusobivusest komposiidis. süsteem.

6.3

HPMC/HPS söödavate komposiitkilede termilise stabiilsuse testimiseks kasutati termogravimeetrilist analüsaatorit erineva astme hüdroksüpropüülsendumisega. Joonisel 6-3 on näidatud erineva hüdroksüpropüül-asendamise HP-dega erineva astmega komposiitkilede termogravimeetrilise kõvera (TGA) ja selle kaalukaotuse kõver (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 on väike kaalulangusetapp temperatuuril 30 ~ 180 ° C, mis on peamiselt põhjustatud polüsahhariidi makromolekuli poolt adsorbeeritud vee lendumisest. Seal on suur kaalukaotusfaas temperatuuril 300 ~ 450 ° C, mis on tegelik termilise lagunemise faas, mille põhjuseks on peamiselt HPMC ja HPS termiline lagunemine. Jooniselt võib näha ka seda, et erineva astme hüdroksüpropüülaasendusega HP -de kaalukaotuse kõverad on sarnased ja erinevad oluliselt 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 komposiitkile on DTG kõveral kaks termilise lagunemise piigi, mis vastab vastavalt HP -de ja HPMC termilisele lagunemisele. Iseloomulikud piigid, mis näitavad, et komposiitsüsteemis on teatud aste faasi eraldamine, komposiitsuhega 5: 5, mis on kooskõlas komposiitkile termilise lagunemistulemustega, mille liitsuhe on 5: 5 3. peatükis 3. peatükis 3. peatükis 5: 5 HPMC/A939 komposiitkile proovide termilise lagunemise temperatuur oli vastavalt 302 ° C; HPMC/A1081 komposiitkileproovide termilise lagunemise piigi temperatuurid 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 iseteraliste struktuuride tihedus väheneb hüdroksüpropüülaasendamise astme suurenemisega.

Joonis 6-3 HPMC/HPS segukilede TGA kõverad (a) ja nende derivaadi (DTG) kõverad (b), millel on HPS erineva hüdroksüpropüüli asendusastmega

6.3.4 HPMC/HPS komposiitmembraanide mehaaniliste omaduste analüüs erineva HPS hüdroksüpropüüli asendusastmega

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

Erinevate HPS -i hüdroksüpropüülaasendusastmega HPMC/HP -de komposiitkilede tõmbeomadusi testiti mehaanilise omaduste analüsaatori abil temperatuuril 25 ° C ja 75% suhteline õhuniiskus. Figures 6-5 show the elastic modulus (a), elongation at break (b) and tensile strength (c) of composite films with different degrees of HPS hydroxypropyl substitution. Jooniselt on näha, et HPMC/A1081 ühendisüsteemi korral vähenes HPS -i sisalduse suurenemise korral komposiitkile elastsusmoodul ja tõmbetugevus järk -järgult ja pikenemine pausil suurenes märkimisväärselt, mis oli kooskõlas 3.3 -ga. 5 keskmine ja kõrge õhuniiskus. Erinevate komposiitmembraanide tulemused erinevate liitmissuhetega olid ühtlased.

Puhtade HPS -membraanide puhul suurenesid nii elastne moodul kui ka tõmbetugevus HPS -i hüdroksüpropüülseisuastendi vähenemisega, mis viitab sellele, et hüdroksüpropüülimine vähendab komposiitmembraani jäikust ja parandab selle painduvust. Selle põhjuseks on peamiselt seetõttu, et hüdroksüpropüülsendumise astmete suurenemisega suureneb HP-de hüdrofiilsus ja membraani struktuur muutub rohkem vabaks, mis on kooskõlas tulemusega, et fraktaalse mõõde väheneb koos asenduskraadi suurenemisega väikese nurga X- korral kiirte hajumise test. Pikendus vaheajal väheneb HPS -i hüdroksüpropüülrühma asendusastme vähenemisega, mis on peamiselt seetõttu, et hüdroksüpropüülrühma sissetoomine tärklise molekulisse võib pärssida tärklise ümberkrüstallimist. 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. HP -de viskoossus väheneb hüdroksüpropüülaasendusastme suurenemisega, soodsam on moodustades ühtlase ühendi moodustamine.

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]. Therefore, the oxygen transmission rates of HPMC/HPS composite membranes with different HPS hydroxypropyl substitution degrees were measured, and the results are shown in Figure 5-6. 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 erinevate HP-de hüdroksüpropüülaasendiga

Erinevate HP -de hüdroksüpropüülaasendusastmega komposiitmembraanide puhul väheneb hapniku ülekandekiirus hüdroksüpropüülaasenduse astme suurenemisega. Seda peamiselt seetõttu, et 5:5 segamissüsteemis esineb HPS madala viskoossusega HPMC pidevas faasis dispergeeritud faasina ja HPS viskoossus väheneb hüdroksüpropüüli asendusastme suurenemisega. Mida väiksem on viskoossuse erinevus, seda soodsam on homogeense ühendi moodustumine, seda käänulisem on hapniku läbilaskvuskanal membraanimaterjalis ja seda väiksem on hapniku ülekandekiirus.

6.4 Peatüki kokkuvõte

Selles peatükis valmistati söödavad HPMC/HPS komposiitkiled, valades erineva hüdroksüpropüülasendusastmega HPS-i ja HPMC-d ning lisades plastifikaatorina polüetüleenglükooli. Erinevate HPS hüdroksüpropüülasendusastmete mõju komposiitmembraani kristallstruktuurile ja mikrodomeeni struktuurile uuriti sünkrotronkiirguse väikese nurga röntgenikiirguse hajumise tehnoloogiaga. Erinevate HPS hüdroksüpropüüli asendusastmete mõju komposiitmembraanide termilisele stabiilsusele, mehaanilistele omadustele ja hapniku läbilaskvusele ning nende seaduspärasusi uuriti termogravimeetrilise analüsaatori, mehaaniliste omaduste testija ja hapniku läbilaskvuse testriga. Peamised leiud on järgmised:

1. Sama segunemissuhtega HPMC/HPS komposiitmembraani puhul väheneb hüdroksüpropüüli asendusastme suurenemisega HPS-ile vastav kristallisatsioonipiigi pindala 5,30 juures, samas kui HPMC-le 7,70 vastav kristallisatsioonipiigi pindala palju ei muutu, mis näitab, et tärklise hüdroksüpropüülimine võib pärssida tärklise ümberkristalliseerumist komposiitkiles.
2. Võrreldes HPMC ja HPS puhaste komponentmembraanidega on komposiitmembraanide HPS (5,30) ja HPMC (7,70) kristallisatsioonipiikide pindalad vähenenud, mis näitab, et nende kahe kombinatsiooni kaudu võivad nii HPMC kui ka HPS olla efektiivsed liitmembraanid. Teise komponendi ümberkristallimine mängib teatud inhibeerivat rolli.
3. Kõik HPMC/HP-de komposiitmembraanid näitasid ise sarnast massilise fraktaalstruktuuri. Sama ühendite suhtega komposiitmembraanide puhul vähenes membraanimaterjali tihedus oluliselt hüdroksüpropüüli asendusastme suurenemisega; Madal HP-hüdroksüpropüül asendamine Komposiitmembraani materjali tihedus on oluliselt madalam kui kahepuurilise komponendi materjali oma, samas peamiselt seetõttu, et samal ajal mõjutab see komposiitmembraani materjali tihedust. 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. Selle põhjuseks on peamiselt seetõttu, et hüdroksüpropüülimine pärsib tärklise ümberkristallimist ja muudab komposiitkile lõdvemaks struktuuriks.
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 eksperimentaalsed tulemused näitavad, et HPMC/HP -de komposiitmembraanide makroskoopilised omadused nagu mehaanilised omadused, termiline stabiilsus ja hapniku läbilaskvus on tihedalt seotud nende sisemise kristalse ja amorfse piirkonna struktuuriga, mida mitte ainult ei mõjuta HPS HPS hüdroksüpropüüliasutustega, vaid ka mitte ainult HPS hüdroksüpropüüli asendaja ka kompleksi poolt. Ligandisüsteemide kahekomponendilise ühilduvuse mõju.

Järeldus ja väljavaade

1. Järeldus

Selles paberis ühendatakse termiline geel HPMC ja külm geel HP ning konstrueeritakse HPMC/HP -d külma ja kuuma tagurpidi geeliühendi süsteem. Lahuse kontsentratsiooni, liitsuhet ja nihkemõju liitsüsteemile uuritakse süstemaatiliselt reoloogiliste omaduste nagu viskoossus, vooluindeks ja tiksotroopia, koos mehaaniliste omadustega, dünaamilised termomehaanilised omadused, hapniku läbilaskvus, valguse ülekandeomadused ja termiline stabiilsus. Komposiitfilmid, mis on valmistatud casting meetodil. Komposiitsüsteemi ühilduvust, faasi üleminekut ja faasi morfoloogiat värvilisi põhjalikke omadusi ja joodi veini uuriti optilise mikroskoopia abil ning loodi seost HPMC/HPS -i mikrostruktuuri ja makroskoopiliste omaduste vahel. Komposiitide omaduste kontrollimiseks, kontrollides HPMC/HPS komposiitsüsteemi faasistruktuuri ja ühilduvust vastavalt makroskoopiliste omaduste ja HPMC/HPS komposiitsüsteemi mikromorfoloogilise struktuuri vahelisele seosele. Uurides keemiliselt modifitseeritud HP -sid erineva astmega reoloogilistele omadustele, geeliomadustele, mikrostruktuurile ja membraanide makroskoopilistele omadustele, oli HPMC/HP -de külma ja kuuma GEL -süsteemi mikrostruktuuri ja makroskoopiliste omaduste vaheline seos täiendav. Nende kahe ja füüsilise mudeli vaheline seos loodi, et selgitada geelistusmehhanismi ning selle mõjutavaid tegureid ja kuuma geeli seadusi ja seadusi liitsüsteemis. Vastavad uuringud on teinud järgmised järeldused.

1. HPMC/HPS -i ühendussuhe muutmine võib märkimisväärselt parandada reoloogilisi omadusi, nagu HPMC viskoossus, voolavus ja tiksotroopia madalal temperatuuril. Uuriti täiendavalt seos reoloogiliste omaduste ja liitsüsteemi 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 segamissüsteemi korral võivad HPMC ja HPS 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 kindlaks 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. Uurides mikrostruktuuri ja mehaanilisi omadusi, dünaamilisi termomehaanilisi omadusi, valguse läbilaskvust, hapniku läbilaskvust ja komposiitmembraanide termilist stabiilsust, mis on valmistatud erinevate liitmissuhete ja lahuse kontsentratsioonide all, koos joodi värvimisega, uurige optilist mikroskoopiatehnoloogiat, uurige faasi morfoloogiat, faasi morfoloogiat ja vastastikkust. Kompleksidest uuriti ja määrati seos mikrostruktuuri ja komplekside 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) HP -de hüdroksüpropüülimine võib vähendada liitsüsteemi viskoossust madalal temperatuuril, parandada ühendilahuse voolavust ja vähendada nihkehuvilise nähtust; HP-de hüdroksüpropüülimine võib kitsendada liitsüsteemi lineaarset viskoelastset piirkonda, vähendada HPMC/HPS-i ühendisüsteemi faasisiirtemperatuuri ja parandada ühendisüsteemi tahket käitumist madalal temperatuuril ja voolavust kõrgel temperatuuril.

(2) HP-de hüdroksüpropüülimine ja kahe komponendi ühilduvuse paranemine võib märkimisväärselt pärssida membraanil tärklise ümberkristallimist ja soodustada komposiitmembraani lõdvesema ise sarnase struktuuri moodustumist. The introduction of bulky hydroxypropyl groups on the starch molecular chain limits the mutual binding and orderly rearrangement of HPS molecular segments, resulting in the formation of a more-loose self-similar structure of HPS. For the complex system, the increase of the degree of hydroxypropyl substitution allows the chain-like HPMC molecules to enter the loose cavity region of HPS, which improves the compatibility of the complex system and improves the density of the self-similar structure of HPS. The compatibility of the compound system increases with the increase of the substitution degree of hydroxypropyl group, which is consistent with the results of rheological properties.

(3) HPMC/HP -de komposiitmembraani makroskoopilised omadused nagu mehaanilised omadused, termiline stabiilsus ja hapniku läbilaskvus on tihedalt seotud selle sisemise kristalse 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) Ühendite süsteemis on kriitiline kontsentratsioon (8%), alla kriitilise kontsentratsiooni, HPMC ja HPS eksisteerivad sõltumatutes molekulaarsetes ahelates ja faasipiirkondades; Kriitilise kontsentratsiooni saavutamisel moodustub lahuses kondensaadina HPS -faas. Geeli keskus on mikrogeeli struktuur, mis on ühendatud HPMC molekulaarsete ahelate põimumisega; kriitilisest kontsentratsioonist kõrgemal on põimumine keerulisem ja vastastikmõju tugevam ning lahuse käitumine sarnaneb polümeerisulami käitumisega.

(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 HPS-il, seega moodustab HPMC pideva faasi, mis ümbritseb kõrge viskoossusega HPS geelfaasi. 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) With the increase of the hydroxypropyl substitution degree of HPS, the compatibility of the HPMC/HPS compound system improves, and the phase transition temperature in the compound system moves to low temperature. 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. Hüdroksüpropüülimine vähendab tärklise viskoossust, nii et ühendi HPMC ja HPS -i viskoossuse erinevus on kitsendatud, mis soodustab homogeensema ühendi moodustumist ja viskoossuse erinevuse minimaalväärtust kahele komponendile liigub madalale. temperature region.

2. Innovatsioonipunktid

1. Kujundage ja konstrueerige HPMC/HPS külma ja kuuma tagurpidi faasi geeliühendisüsteem ning uurige süstemaatiliselt selle süsteemi ainulaadseid reoloogilisi omadusi, eriti komponentide ühendilahuse, ühendi suhte, temperatuuri ja keemilise modifikatsiooni kontsentratsiooni. The influence laws of the rheological properties, gel properties and compatibility of the compound system were further studied, and the phase morphology and phase transition of the compound system were further studied combined with the observation of the iodine dyeing optical microscope, and the micro-morphological Ühendisüsteemi struktuur loodi- reoloogilised omadused-geeli omaduste seos. Esmakordselt kasutati Arrheniuse mudelit, et sobitada erineva temperatuurivahemiku külma ja kuuma tagurpidi komposiitgeelide geeli moodustumise seaduse.

2. HPMC/HP-de komposiitsüsteemi faasijaotust, faasi üleminekut ja ühilduvust 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. Erinevate HP -de hüdroksüpropüül -asendusastmega komposiitmembraanide kristalset struktuuri ja amorfset struktuuri uuriti SAX -ide abil ning komposiitgeelide geelistusmehhanismi ja mõju arutati koos reoloogiliste tulemuste ja makroskoopiliste omadustega, nagu kompositsiooni membraanide hapniku läbilaskvus. Tegurid ja seadused leiti esmakordselt, et komposiitsüsteemi viskoossus on seotud komposiitmembraani omasarnase struktuuri tihedusega ja määrab otseselt makroskoopilised omadused, nagu näiteks hapniku läbilaskvus ja mehaanilised omadused membraan ja loob reoloogilised omadused mikrostruktuuri membraani seose materiaalsete 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. By compounding HPMC and HPS, the cost of raw materials is reduced, the processing performance of HPMC at low temperature is improved, and the oxygen barrier performance of the composite membrane is improved. 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. According to the relationship between the macroscopic properties and the micromorphological structure of the HPMC/HPS composite system, the phase structure and compatibility of the composite system can be controlled to control the composite material. 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. Physical and chemical indicators such as friability, disintegration time, heavy metal content, and microbial content were tested.
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 pärast pakendamist ladustamisperioodil, läike ja maitse ning muud indikaatorid; Pärast pakendamist värvus, pH, TVB-N väärtus, tiobarbituurhape ja lihatoodete mikroorganismide arv.