Erreologia eta bateragarritasunaHPMC/HPSKonplexua
Gako hitzak: hidroxipropil metilzelulosa; hidroxipropil almidoia; propietate erreologikoak; bateragarritasuna; aldaketa kimikoa.
Hidroxipropilmetilzelulosa (HPMC) film jangarriak prestatzeko erabili ohi den polimero polisakarido bat da. Asko erabiltzen da elikagaien eta medikuntzaren arloan. Filmak gardentasun ona, propietate mekanikoak eta olioaren hesiaren propietateak ditu. Hala ere, HPMC termikoki induzitutako gel bat da, eta horrek prozesatzeko errendimendu eskasa eragiten du tenperatura baxuan eta ekoizpen-energia-kontsumo handian; gainera, bere lehengaien prezio garestiak bere aplikazio zabala mugatzen du farmazia-arloan barne. Hidroxipropil almidoia (HPS) elikagaien eta medikuntzaren arloan oso erabilia den material jangarria da. Iturri sorta zabala eta prezio baxua ditu. Material aproposa da HPMCren kostua murrizteko. Gainera, HPS-ren gel hotzaren propietateek HPMC-ren biskositatea eta beste propietate erreologikoak orekatu ditzakete. , tenperatura baxuan prozesatzeko errendimendua hobetzeko. Gainera, HPS film jangarriak oxigeno-hesiaren propietate bikainak ditu, beraz, HPMC film jangarriaren oxigeno-hesiaren propietateak nabarmen hobetu ditzake.
HPS HPMC-n gehitu zen konposaketa egiteko, eta HPMC/HPS alderantzizko faseko gel-konposatuen sistema eraiki zen. Propietateen eragin-legea eztabaidatu zen, HPS eta HPMC-ren arteko elkarrekintza-mekanismoa disoluzioan, sistema konposatuaren bateragarritasuna eta fase-trantsizioa eztabaidatu zen eta sistema konposatuaren propietate erreologikoen eta egituraren arteko erlazioa ezarri zen. Emaitzek erakusten dute sistema konposatuak kontzentrazio kritikoa duela (%8), kontzentrazio kritikoaren azpitik, HPMC eta HPS kate molekular independenteetan eta fase-eskualdeetan existitzen dira; kontzentrazio kritikoaren gainetik, HPS fasea disoluzioan eratzen da gel-zentro gisa, HPMC kate molekularrak elkarren artean lotuta dagoen mikrogelaren egiturak polimero urtuaren antzeko portaera erakusten du. Sistema konposatuaren propietate erreologikoak eta konposatuen erlazioak batura logaritmikoaren arauarekin bat datoz, eta desbideratze positibo eta negatibo maila jakin bat erakusten dute, bi osagaiek bateragarritasun ona dutela adieraziz. Sistema konposatua fase-sakabanatutako fase etengabeko "itsas-uharte" egitura bat da tenperatura baxuan, eta fase etengabeko trantsizioa 4:6an gertatzen da HPMC/HPS konposatu erlazioaren jaitsierarekin.
Elikagaien osagai garrantzitsu gisa, elikagaien ontziratzeak zirkulazio- eta biltegiratze-prozesuan kanpoko faktoreek elikagaiak kaltetu eta kutsatzea saihestu dezakete, horrela elikagaien iraupena eta biltegiratze-aldia luzatuz. Elikagaiak ontziratzeko material mota berri bat, segurua eta jangarria den eta baita nutrizio-balio jakin bat duena ere, film jangarriak aplikazio-aukera zabalak ditu elikagaien ontziratzean eta kontserbazioan, janari azkarrean eta kapsuletan, eta egungo elikagaien ikerketa gune bihurtu da. ontziarekin lotutako eremuak.
HPMC/HPS mintza konposatua galdaketa metodoaren bidez prestatu zen. Sistema konposatuaren bateragarritasuna eta faseen bereizketa sakonago aztertu ziren ekorketa-mikroskopia elektronikoaren bidez, propietate termomekanikoen analisi dinamikoak eta analisi termogravimetrikoak, eta mintz konposatuaren propietate mekanikoak aztertu ziren. eta oxigenoaren iragazkortasuna eta mintzaren beste propietate batzuk. Emaitzek erakusten dute ez dela bi fase bistako interfazerik aurkitzen film konposatu guztien SEM irudietan, beirazko trantsizio-puntu bakarra dago film konposatu gehienen DMA emaitzetan, eta degradazio termikoko gailur bakarra agertzen da DTG kurbetan. film konposatuen gehiengoa. HPMC-k HPS-rekin nolabaiteko bateragarritasuna du. HPS HPMC-ri gehitzeak mintz konposatuaren oxigeno-hesiaren propietateak nabarmen hobetzen ditu. Mintz konposatuaren propietate mekanikoak asko aldatzen dira konposaketa-erlazioarekin eta ingurunearen hezetasun erlatiboarekin, eta gurutzatze-puntu bat aurkezten dute, aplikazio-baldintza desberdinetarako produktua optimizatzeko erreferentzia izan daitekeena.
HPMC/HPS sistema konposatuaren morfologia mikroskopikoa, faseen banaketa, faseen trantsizioa eta beste mikroegitura batzuk aztertu ziren iodozko tindaketa optikoko mikroskopioaren analisi sinplearen bidez, eta sistema konposatuaren gardentasuna eta propietate mekanikoak espektrofotometro ultramorearen eta propietate mekanikoen probagailuaren bidez aztertu ziren. Egitura morfologiko mikroskopikoaren eta HPMC/HPS sistema konposatuaren errendimendu integral makroskopikoaren arteko erlazioa ezarri zen. Emaitzek erakusten dute mesofase kopuru handia dagoela sistema konposatuan, eta horrek bateragarritasun ona du. Sistema konposatuan fase-trantsizio-puntu bat dago, eta fase-trantsizio-puntu honek konposatu-erlazio eta disoluzioaren kontzentrazio menpekotasun jakin bat du. Sistema konposatuaren gardentasun-punturik baxuena bat dator HPMCren fase-trantsizio-puntuarekin fase jarraitutik fase sakabanatzera eta trakzio-moduluaren gutxieneko puntuarekin. Young-en modulua eta elongazioa hausturan gutxitu egin ziren disoluzioaren kontzentrazioa handitzean, HPMCren fase jarraitutik fase sakabanaturako trantsizioarekin erlazio kausala zuena.
Erreometro bat erabili zen HPSren eraldaketa kimikoaren eragina aztertzeko HPMC/HPS gelaren propietate erreologikoetan eta gelaren propietateetan. Ahalmenak eta fase-trantsizioak aztertu ziren, eta mikroegituraren eta propietate erreologiko eta gelikoaren arteko erlazioa ezarri zen. Ikerketaren emaitzek erakusten dute HPS-ren hidroxipropilazioa sistema konposatuaren biskositatea murriztu dezakeela tenperatura baxuan, konposatuaren disoluzioaren jariakortasuna hobetu eta zizaila mehetzearen fenomenoa murrizten duela; HPS-ren hidroxipropilazioak sistema konposatuaren biskositate lineala murriztu dezake. Eskualde elastikoan, HPMC/HPS sistema konposatuaren fase-trantsizio-tenperatura murrizten da, eta sistema konposatuaren solido antzeko portaera tenperatura baxuan eta jariakortasuna tenperatura altuan hobetzen dira. HPMC eta HPS-k fase jarraituak osatzen dituzte tenperatura baxuetan eta altuetan, hurrenez hurren, eta sakabanatutako faseek tenperatura altuetan eta baxuan sistema konposatuaren propietate erreologikoak eta gel propietateak zehazten dituzte. Sistema konposatuaren biskositate-kurbaren aldaketa bortitza eta galera-faktorearen kurban tan delta gailurra 45 °C-tan agertzen dira, eta horrek iodoz tindatutako mikrografietan 45 °C-tan ikusitako fase ko-etengabeko fenomenoaren oihartzuna hartzen du.
HPS-ren aldaketa kimikoaren eragina film konposatuaren egitura kristalinoan eta mikro-zatiketa-egituran sinkrotroi erradiazioa angelu txikiko X izpien sakabanaketa teknologiaren bidez aztertu zen, eta film konposatuaren propietate mekanikoak, oxigeno-hesiaren propietateak eta egonkortasun termikoa izan ziren. Osagai konposatuen egitura kimikoen aldaketek sistema konposatuen mikroegituran eta propietate makroskopikoetan duten eragina sistematikoki aztertu zuen. Sinkrotroi erradiazioen emaitzek erakutsi zuten HPSren hidroxipropilazioa eta bi osagaien bateragarritasuna hobetzeak mintzean almidoiaren birkristalizazioa nabarmen galarazi dezaketela eta mintz konposatuan antzeko egitura solteagoa sortzea susta dezaketela. HPMC/HPS mintz konposatuaren propietate makroskopikoak, hala nola, propietate mekanikoak, egonkortasun termikoa eta oxigenoaren iragazkortasuna bere barne egitura kristalinoarekin eta eskualde amorfoaren egiturarekin oso lotuta daude. Bi efektuen efektu konbinatua.
Lehenengo kapitulua Sarrera
Elikagaien salgaien osagai garrantzitsu gisa, elikagaiak biltzeko materialek elikagaiak kalte fisiko, kimiko eta biologikoetatik eta kutsaduratik babestu ditzakete zirkulazioan eta biltegiratzean, elikagaien kalitatea mantentzen dute, elikagaien kontsumoa erraztu eta janaria bermatu dezakete. Epe luzerako biltegiratzea eta kontserbazioa, eta elikagaien itxura ematea kontsumoa erakartzeko eta materialaren kostutik haratago balioa lortzeko [1-4]. Elikagaiak ontziratzeko material mota berri bat, segurua eta jangarria den eta baita nutrizio-balio jakin bat duena ere, film jangarriak aplikazio-aukera zabalak ditu elikagaien ontziratzean eta kontserbazioan, janari azkarrean eta kapsuletan, eta egungo elikagaien ikerketa gune bihurtu da. ontziarekin lotutako eremuak.
Film jangarriak sare-egitura porotsua duten filmak dira, normalean polimero jangarri naturalak prozesatuz lortzen direnak. Naturan dauden polimero natural askok gelen propietateak dituzte, eta haien disoluzio urtsuek hidrogelak sor ditzakete baldintza jakin batzuetan, hala nola, polisakarido natural batzuk, proteinak, lipidoak, etab. Egiturazko polisakarido naturalak, hala nola almidoia eta zelulosa, kate luzeko helizearen egitura molekular bereziagatik eta propietate kimiko egonkorrak direla eta, epe luzerako eta biltegiratze-ingurune ezberdinetarako egokiak izan daitezke, eta filma osatzeko material jangarri gisa oso aztertuak izan dira. Polisakarido bakar batez egindako film jangarriek askotan muga batzuk dituzte errendimenduan. Hori dela eta, polisakarido bakarreko film jangarrien mugak kentzeko, propietate bereziak lortzeko edo funtzio berriak garatzeko, produktuen prezioak murrizteko eta haien aplikazioak zabaltzeko, normalean bi polisakarido mota erabiltzen dira. Edo goiko polisakarido naturalak propietate osagarrien eragina lortzeko konposatzen dira. Hala ere, polimero desberdinen arteko egitura molekularraren desberdintasuna dela eta, konformazio-entropia jakin bat dago, eta polimero-konplexu gehienak partzialki bateragarriak edo bateraezinak dira. Polimero-konplexuaren fase-morfologiak eta bateragarritasunak zehaztuko dituzte material konposatuaren propietateak. Prozesatzeko garaian deformazio- eta fluxuen historiak eragin handia dute egituran. Horregatik, polimero-sistema konplexuaren propietate erreologikoak bezalako propietate makroskopikoak aztertzen dira. Fase-morfologia eta bateragarritasuna bezalako egitura morfologiko mikroskopikoen arteko erlazioa garrantzitsua da material konposatuen errendimendua, analisia eta aldaketa, prozesatzeko teknologia, formula-diseinua gidatzeko eta prozesatzeko makineriaren diseinua eta ekoizpena ebaluatzeko. Produktuaren prozesatzeko errendimendua eta polimero-material berrien garapena eta aplikazioa garrantzi handia dute.
Kapitulu honetan, zinema-material jangarrien ikerketaren egoera eta aplikazioaren aurrerapena xehetasunez berrikusten da; hidrogel naturalen ikerketa-egoera; polimeroen konposaketaren helburua eta metodoa eta polisakaridoen konposaketaren ikerketa aurrerapena; konposaketa sistemaren ikerketa erreologikoaren metodoa; Alderantzizko gel sistema hotzaren eta beroaren propietate erreologikoak eta ereduaren eraikuntza aztertu eta eztabaidatzen dira, baita ikerketaren garrantzia, ikerketaren helburua eta paperaren edukiaren ikerketa ere.
1.1 Film jangarria
Pelikula jangarria substantzia jangarri naturalen (adibidez, egiturazko polisakaridoak, lipidoak, proteinak) oinarritutako plastifikatzaileak eta gurutzaketa-eragileak gehitzeari deritzo, molekula arteko elkarrekintza ezberdinen bidez, konposaketa, berokuntza, estaldura, lehorketa, etab. Sare porotsua duen filma. tratamenduz osatutako egitura . Hainbat funtzio eskain ditzake, hala nola, gas, hezetasun, eduki eta kanpoko substantzia kaltegarrien aurkako hesi-propietate hautagarriak, elikagaien kalitate sentsorial eta barne-egitura hobetzeko eta elikagaien biltegiratze-aldia edo iraupena luzatzeko.
1.1.1 Film jangarrien garapenaren historia
Film jangarriaren garapena XII eta XIII. Garai hartan, txinatarrek argizaria metodo sinple bat erabiltzen zuten zitrikoak eta limoiak estaltzeko, eta horrek modu eraginkorrean murrizten zuen fruta eta barazkietan ur-galera, fruta eta barazkiek jatorrizko distira mantentzen zuten eta, horrela, fruituen eta fruituen iraupena luzatuz. barazkiak, baina fruta eta barazkien arnasketa aerobikoa gehiegi inhibituz, fruituen hartzidura hondatzea eraginez. XV.mendean, asiarrak jada hasiak ziren soja-esnearekin film jangarria egiten, eta elikagaiak babesteko eta elikagaien itxura areagotzeko erabiltzen zuten [20]. mendean, britainiarrek elikagaien gainazalak estaltzeko koipea erabiltzen zuten elikagaien hezetasunaren galera murrizteko. mendean, lehen aldiz, sakarosa erabili zen fruitu lehorretan, almendran eta hurrak estaldura jangarri gisa gordetzeko garaian oxidazioa eta harantza saihesteko. 1830eko hamarkadan, sagarrak eta udareak bezalako fruituetarako urtutako parafina film komertzialak agertu ziren. mendearen amaieran, gelatinazko filmak haragi produktuen eta elikagaien kontserbaziorako beste elikagaien gainazalean ihinztatu ziren. 1950eko hamarkadaren hasieran, karnauba-argizaria eta abar olio-uretan emultsio bihurtu ziren fruta eta barazki freskoak estaltzeko eta kontserbatzeko. 1950eko hamarkadaren amaieran, haragi-produktuei aplikatutako film jangarriei buruzko ikerketak garatzen hasi ziren, eta adibiderik zabalena eta arrakastatsuena animalien heste meheetatik karkasetara prozesatutako enema produktuak dira.
1950eko hamarkadaz geroztik, esan daiteke zine jangarriaren kontzeptua benetan proposatu dela. Harrezkero, ikertzaile askok interes handia sortu dute pelikula jangarriekiko. 1991n, Nisperesek karboximetil zelulosa (CMC) aplikatu zuen platanoen eta beste fruituen estalduran eta kontserbazioan, fruituen arnasketa murriztu zen eta klorofila galera atzeratu zen. Park et al. 1994an zein proteina-filmaren hesi-propietate eraginkorren berri eman zuten O2 eta CO2-rako, eta horrek tomateen ur-galera, zimeltzea eta kolorazioa hobetu zuen. 1995ean, Lourdin-ek disoluzio alkalino diluitua erabili zuen almidoia tratatzeko, eta glizerina gehitu zuen marrubiak freskotasuna lortzeko, eta horrek marrubien ur-galera-tasa murriztu zuen eta hondatzea atzeratu zuen. Baberjee-k pelikularen propietate jangarriak hobetu zituen 1996an pelikula eratzeko likidoaren mikrolikidotze eta ultrasoinu bidezko tratamenduaren bidez, beraz, filma osatzeko likidoaren partikulen tamaina nabarmen murriztu zen eta emultsioaren egonkortasun homogeneoa hobetu zen. 1998an, Padegett et al. lisozima edo nisina gehitu zion soja proteina jangarriari eta janaria biltzeko erabili zuen, eta elikagaietan azido laktikoaren bakterioen hazkuntza modu eraginkorrean inhibitzen zela ikusi zuen [30]. 1999an, Yin Qinghong et al. erle-argizaria erabili zuen sagarrak eta beste fruituak kontserbatzeko eta biltegiratzeko film estaldura-agente bat egiteko, eta horrek arnasketa galarazi dezake, uzkurtzea eta pisu galera saihestu eta mikrobioen inbasioa eragotzi dezake.
Urte askotan, izozkiak ontziratzeko arto-ontziak, gozokiak ontziratzeko arroz-paper glutinosoa eta haragi-plateretarako tofu azala jangarriak dira. Baina pelikula jangarrien aplikazio komertzialak ia ez ziren existitzen 1967an, eta argizarekin estalitako fruituen kontserbazioak ere erabilera komertziala oso mugatua zuen. 1986ra arte, enpresa gutxi jangarriak diren pelikula produktuak ematen hasi ziren, eta 1996rako, jangarriak diren pelikula-enpresen kopurua 600 baino gehiago izatera iritsi zen. Gaur egun, elikagaien ontzien kontserbazioan pelikula jangarriaren aplikazioa gero eta handiagoa da, eta lortu du. urteko 100 milioi dolar baino gehiagoko diru-sarrerak.
1.1.2 Film jangarrien ezaugarriak eta motak
Dagokion ikerketen arabera, film jangarriak abantaila nabarmen hauek ditu: film jangarriak elikagaien kalitatearen gainbehera eta hondatzea saihes dezake elikagaien substantzia ezberdinen elkarrekiko migrazioak eragindakoa; jangarrizko pelikularen osagai batzuek elikadura-balio berezia dute eta Osasun-laguntza funtzioa dute; film jangarriak CO2, O2 eta beste gasekiko hesi-propietateak ditu; film jangarria mikrouhin labean, gozogintzan, frijituak eta sendagaiak film eta estaldura egiteko erabil daiteke; film jangarria antioxidatzaile eta kontserbatzaile eta beste eramaile gisa erabil daiteke, eta horrela elikagaien iraupena luzatuz; pelikula jangarria koloratzaileen eta nutrizio-indargarrien eta abarrentzako eramaile gisa erabil daiteke, elikagaien kalitatea hobetzeko eta elikagaien zentzumen propietateak hobetzeko; film jangarria segurua eta jangarria da, eta janariarekin batera kontsumitu daiteke; Ontzi-film jangarriak elikagai-kantitate edo unitate txikiak ontziratzeko erabil daitezke eta geruza anitzeko ontzi konposatuak eratzen dituzte ontziratze-material tradizionalekin, eta horrek ontzi-materialen hesi-errendimendu orokorra hobetzen du.
Ontzi jangarrien filmek goiko propietate funtzionalak izatearen arrazoia haien barruan hiru dimentsioko sare-egitura jakin baten eraketan oinarritzen da batez ere, eta horrela indar eta hesi-ezaugarri batzuk erakusten ditu. Ontzi jangarriaren filmaren propietate funtzionalak nabarmen eragiten ditu bere osagaien propietateek, eta barne polimeroen gurutzaketa-maila, sare-egituraren uniformetasuna eta dentsitatea filma osatzeko prozesu ezberdinek ere eragiten dute. Errendimenduan desberdintasun nabariak daude [15, 35]. Film jangarriek beste propietate batzuk ere badituzte, hala nola disolbagarritasuna, kolorea, gardentasuna, etab. Film jangarrien ontziratze-material egokiak hauta daitezke erabilera-ingurune ezberdinen eta ontziratu beharreko produktu-objektuen desberdintasunen arabera.
Film jangarria eratzeko metodoaren arabera, film eta estalduratan bana daiteke: (1) Aurrez prestatutako film independenteei film deitzen zaie normalean. (2) Elikagaien gainazalean estaldura, murgilketa eta ihinztadura bidez eratutako geruza meheari estaldura deitzen zaio. Filmak, batez ere, banaka ontziratu behar diren osagai desberdinak dituzten elikagaietarako erabiltzen dira (adibidez, ongailu-pakete eta olio-pakete erosotasun-elikagaietan), osagai bera duten baina bereizita ontziratu behar diren elikagaietarako (adibidez, kafe pakete txikiak, esne-hautsa, eta abar), eta sendagaiak edo osasun-produktuak. Kapsularen materiala; estaldura batez ere elikagai freskoak kontserbatzeko erabiltzen da, hala nola fruta eta barazkiak, haragi produktuak, drogen estaldura eta askapen kontrolatuko mikrokapsulak muntatzeko.
Ontzi-film jangarriaren film-formazio materialen arabera, honako hauetan bana daiteke: film jangarria polisakaridoa, film jangarria proteina, film jangarria lipidoa, film jangarria mikrobioa eta film jangarria konposatua.
1.1.3 Film jangarriaren aplikazioa
Elikagaiak ontziratzeko material mota berri bat denez, segurua eta jangarria den eta elikadura-balio jakin bat duena ere, film jangarria oso erabilia da elikagaien ontziratzeko industrian, farmazia-eremuan, fruta eta barazkiak biltegiratu eta kontserbatzeko, prozesatzeko eta kontserbatzeko. haragi eta uretako produktuen, janari azkarraren ekoizpena eta olioaren ekoizpena. Aplikazio-aukera zabalak ditu elikagaien kontserbazioan, hala nola gozoki frijituak.
1.1.3.1 Aplikazioa elikagaien ontzietan
Filma osatzeko soluzioa ihinztadura, eskuila, murgilketa, etab. ontziratu beharreko elikagaietan estaltzen da, hezetasuna, oxigenoa eta substantzia aromatikoak sartzea saihesteko, eta horrek ontzien galera eraginkortasunez murrizteko eta ontzi-geruzen kopurua murrizteko. ; Elikagaien kanpoko geruza nabarmen murriztea Plastikozko ontzien osagaien konplexutasunak birziklatzea eta prozesatzea errazten du, eta ingurumenaren kutsadura murrizten du; osagai anitzeko elikagai konplexuen osagai batzuen ontzi bereizietan aplikatzen da, osagai ezberdinen arteko elkarrekiko migrazioa murrizteko, eta horrela ingurumenerako kutsadura murrizteko. Elikagaien hondatzea edo elikagaien kalitatearen gainbehera murriztea. Film jangarria zuzenean ontziratzeko paperean edo ontziratzeko poltsetan prozesatzen da, eta horrek segurtasuna, garbitasuna eta erosotasuna lortzen ez ezik, kutsadura zuriaren presioa murrizten du ingurumenean.
Artoa, soja eta garia lehengai nagusi gisa erabiliz, paper-itxurako zereal filmak prestatu eta erabil daitezke hestebeteak eta beste elikagai batzuk ontziratzeko. Erabili ondoren, ingurune naturalera botatzen badira ere, biodegradagarriak dira eta lurzoruaren ongarri bihur daitezke lurra hobetzeko. . Almidoia, kitosanoa eta babarrunak material nagusi gisa erabiliz, biltzeko paper jangarria prestatu daiteke janari azkarra ontziratzeko, hala nola janari lasterreko fideoak eta patata frijituak, erosoa, segurua eta oso ezaguna; paketeak ontzeko erabiltzen da, zopa solidoak Erosotasuneko elikagaien ontziratzeak, hala nola lehengaiak, zuzenean lapikoan egosi daitezkeenak, elikagaien kutsadura saihestu, elikagaien elikadura areagotu eta garbiketa erraztu dezakete. Ahuakate lehorrak, patatak eta hautsitako arroz hartzitu eta polisakarido bihurtzen dira, kolorerik gabeko eta gardenak diren, oxigeno-hesiaren propietate onak eta propietate mekanikoak dituzten barne-ontzi jangarri berriak prestatzeko erabil daitezkeenak, eta esne-hautsa ontziratzeko erabiltzen direnak. , entsalada-olioa eta beste produktu batzuk [19]. Elikagai militarretarako, produktua erabili ondoren, plastikozko ontziratze-material tradizionala ingurunera botatzen da eta etsaien jarraipena egiteko markatzaile bihurtzen da, eta hori nondik norakoak agerian uzten du. Osagai anitzeko elikagai berezietan, hala nola, pizza, gozogintza, ketchup, izozkia, jogurta, pastelak eta postreak, plastikozko ontziratzeko materialak ezin dira zuzenean erabili erabiltzeko, eta jangarriak diren ontzi-filmak bere abantaila bereziak erakusten ditu, talde kopurua murriztu dezakeena. zapore substantzien migrazioak produktuaren kalitatea eta estetika hobetzen ditu [21]. Ontzi-film jangarria arrautze-sistemako mikrouhinen elikagaiak prozesatzeko erabil daiteke. Haragi-produktuak, barazkiak, gazta eta fruituak aurrez ontziratzen dira ihinztaduraz, murgilduta edo eskuilatuz, etab., izoztuta eta biltegiratuta, eta mikrouhinean jarri behar dira kontsumitzeko.
Jangarriak diren ontziratzeko paper eta poltsa komertzial gutxi dauden arren, patente asko erregistratu dira ontzi jangarrien material potentzialen formulazio eta aplikazioari buruz. Frantziako elikagaiak arautzeko agintariek "SOLUPAN" izeneko ontzi industrializatu jangarrizko poltsa bat onartu dute, hidroxipropilmetilzelulosa, almidoia eta sodio sorbatoz osatuta dagoena eta komertzialki eskuragarri dagoena.
1.1.3.2 Medikuntzan aplikazioa
Gelatina, zelulosa deribatuak, almidoia eta goma jangarria sendagaien eta osasun produktuen kapsula bigunak eta gogorrak prestatzeko erabil daitezke, sendagaien eta osasun produktuen eraginkortasuna eraginkortasunez bermatzeko, eta seguruak eta jangarriak direnak; sendagai batzuek berezko zapore mingotsa dute, gaixoek erabiltzea zaila dena. Onartuta, jangarriak diren filmak erabil daitezke droga horientzako zaporea estaltzeko estaldura gisa; polimero polimero enteriko batzuk ez dira urdaileko (pH 1,2) ingurunean disolbatzen, baina hesteetako (pH 6,8) ingurunean disolbagarriak dira eta hesteetako askapen iraunkorreko droga estalduran erabil daitezke; botiken eramaile gisa ere erabil daiteke.
Blanco-Fernandez et al. kitosano azetilatutako monoglizerido film konposatu bat prestatu zuen eta E bitaminaren jarduera antioxidatzailea etengabe askatzeko erabili zuen, eta efektua nabarmena izan zen. Epe luzerako ontziratzeko material antioxidatzaileak. Zhang et al. almidoia gelatinarekin nahastu, polietilenglikol plastifikatzailea gehitu eta tradizionala erabili. Kapsula gogor hutsak film konposatuaren murgiltze-prozesuaren bidez prestatu ziren, eta film konposatuaren gardentasuna, propietate mekanikoak, propietate hidrofiloak eta fase-morfologia aztertu ziren. kapsula-material ona [52]. Lal et al. kafirina parazetamol kapsulen estaldura enterikorako estaldura jangarri bihurtu zuen, eta film jangarriaren propietate mekanikoak, propietate termikoak, hesi-propietateak eta sendagaiak askatzeko propietateak aztertu zituen. Emaitzek erakutsi zuten sorgoaren estaldura gliadina filmaren hainbat kapsula gogor ez zela urdailean hautsi, baina sendagaia hesteetan askatu zuten pH 6,8-n. Paik et al. indometazinaz estalitako HPMC ftalato partikulak prestatu zituen, eta HPMC-ren likido jangarria ihinztatu zuen droga-partikulen gainazalean, eta droga-partikulen harrapaketa-tasa, droga-partikulen batez besteko partikulen tamaina, film jangarriak emaitzek erakutsi zuten HPMCN estalitakoa. ahozko indometazina sendagaiak sendagaiaren zapore mingotsa ezkutatzea eta sendagaiak ematea bideratzeko helburua lor dezake. Oladzadabbasabadi et al. Eraldatutako sago almidoia karragenanoarekin nahastu zuen film konposatu jangarria gelatinazko kapsulen ordezko gisa prestatzeko, eta lehortzeko zinetika, propietate termomekanikoak, propietate fisiko-kimikoak eta hesi-propietateak aztertu zituen. Emaitzek erakusten dute film jangarri konposatuak gelatinaren antzeko propietateak dituela eta daitekeela. kapsulak farmazeutikoen ekoizpenean erabili behar da.
1.1.3.3 Fruta eta barazkien kontserbazioan aplikazioa
Fruta eta barazki freskoetan bildu ondoren, erreakzio biokimikoak eta arnasketa biziki ari dira oraindik, eta horrek fruitu eta barazkien ehunen kaltea azkartuko du, eta erraza da fruta eta barazkietan hezetasuna galtzea giro-tenperaturan, ondorioz. barne-ehunen kalitatea eta fruta eta barazkien zentzumen propietateak. gainbehera. Hori dela eta, kontserbazioa fruta eta barazkiak biltegiratzeko eta garraiatzeko gai garrantzitsuena bihurtu da; kontserbazio-metodo tradizionalek kontserbazio-efektu eskasa eta kostu handia dute. Fruta eta barazkien estaldura kontserbatzea da gaur egun giro-tenperatura kontserbatzeko metodorik eraginkorrena. Filma osatzeko likido jangarria fruta eta barazkien gainazalean estalita dago, eta horrek mikroorganismoen inbasioa eraginkortasunez saihestu dezake, fruta eta barazki ehunen arnasketa, ur galera eta mantenugaien galera murrizten du, fruta eta barazki ehunen zahartze fisiologikoa atzeratu. eta mantendu fruta eta barazki ehunak Jatorrizko potolo eta leun. Itxura distiratsua, fresko mantentzeko eta biltegiratze epea luzatzeko helburua lortzeko. Estatubatuarrek azetil monoglizeridoa eta landare-oliotik erauzitako gazta erabiltzen dituzte lehengai nagusi gisa jangarria filma prestatzeko, eta fruta eta barazkiak mozteko erabiltzen dute fresko mantentzeko, deshidratazioa, gorritzea eta mikroorganismoen inbasioa saihesteko, denbora batez mantendu ahal izateko. denbora luzez. Egoera freskoa. Japoniak zeta-hondakinak erabiltzen ditu lehengai gisa patata fresko mantentzeko filma prestatzeko, hotz biltegiratzeko efektu freskoa lortzeko. Estatubatuarrek landare-olioa eta fruta erabiltzen dituzte lehengai nagusi gisa estaldura-likido bat egiteko, eta moztutako fruta fresko mantentzeko, eta kontserbazio-efektua ona dela ikusi zuten.
Marquez et al. gazur-proteina eta pektina erabili zituen lehengai gisa, eta glutaminasa gehitu zuen gurutzaketa egiteko film konposatu jangarria prestatzeko, moztutako sagarrak, tomateak eta azenarioak estaltzeko erabiltzen zena, pisu galera tasa nabarmen murrizteko. , moztutako fruta eta barazkien gainazalean mikroorganismoen hazkuntza eragozten du, eta iraupena luzatzen du, moztutako fruta eta barazkien zaporea eta zaporea mantentzearen oinarrian. Shi Lei et al. kitosanozko film jangarriarekin estalitako globo gorriko mahatsak, eta horrek mahatsaren pisu galera eta usteltze-tasa murriztu dezake, mahatsen kolorea eta distira mantendu eta solido disolbagarrien degradazioa atzeratu dezake. Kitosanoa, sodio alginatoa, sodio karboximetilzelulosa eta poliakrilatoa lehengai gisa erabiliz, Liu et al. film jangarriak prestatu zituen geruza anitzeko estalduraz fruta eta barazkiak fresko mantentzeko, eta haien morfologia, ur-disolbagarritasuna eta abar aztertu zituen. Emaitzek erakutsi zuten sodio karboximetil zelulosa-kitosano-glizerola film konposatuak kontserbazio-efektu onena zuela. Sun Qingshen et al. soja proteina isolatuaren film konposatua aztertu zuen, marrubiak kontserbatzeko erabiltzen dena, marrubien transpirazioa nabarmen murrizten duena, haien arnasketa galarazi eta fruitu ustelaren tasa murrizteko. Ferreira et al. Fruta eta barazkien hondakinen hautsa eta patata zuritzeko hautsa erabili zituen film konposatu jangarria prestatzeko, film konposatuaren ur-disolbagarritasuna eta propietate mekanikoak aztertu zituen eta estaldura-metodoa erabili zuen elorria kontserbatzeko. Emaitzek erakutsi zuten elorriaren iraupena luzatu egin zela. % 50, pisu galera tasa % 30-57 jaitsi zen, eta azido organikoa eta hezetasuna ez ziren nabarmen aldatu. Fu Xiaowei et al. piper freskoen kontserbazioa aztertu zuen kitosanozko pelikula jangarriaren bidez, eta emaitzek erakutsi zuten piper freskoen arnas intentsitatea nabarmen murriztu zezakeela gordetzean eta piperren zahartzea atzeratu zezakeela. Navarro-Tarazaga et al. aranak kontserbatzeko erle-argizarekin aldatutako HPMC film jangarria erabili zuen. Emaitzek erakutsi zuten erle-argizaria HPMC filmen oxigenoaren eta hezetasunaren hesiaren propietateak eta propietate mekanikoak hobetu ditzakeela. Aranen pisu-galera tasa nabarmen murriztu zen, biltegiratze garaian fruituen leuntzea eta odoljarioa hobetu zen eta aranen biltegiratze-aldia luzatu egin zen. Tang Liying et al. almidoiaren aldaketan shellac alkalino-soluzioa erabili zuen, ontzi jangarriak prestatu zituen eta bere filmaren propietateak aztertu zituen; aldi berean, mangoak freskotasunerako estaltzeko bere likidoa filmatzeko erabiltzeak arnasketa modu eraginkorrean murrizten du. Biltegiratze garaian marroi fenomenoa saihestu dezake, pisu galera-tasa murriztu eta biltegiratze-aldia luzatu.
1.1.3.4 Haragi-produktuak prozesatzeko eta kontserbatzeko aplikazioa
Mantenugai aberatsak eta ur-jarduera handiko haragi-produktuak mikroorganismoek erraz inbaditzen dituzte prozesatzeko, garraiatzeko, biltegiratzeko eta kontsumitzeko prozesuan, eta, ondorioz, kolorea eta gantzaren oxidazioa iluntzea eta beste hondatzea lortzen da. Haragi-produktuen biltegiratze-aldia eta iraupena luzatzeko, beharrezkoa da haragi-produktuetako entzimen jarduera inhibitzen eta gainazalean mikroorganismoen inbasioa galarazten eta gantzaren oxidazioak eragindako kolorea eta usaina hondatzea saihestea. Gaur egun, jangarriak diren pelikula kontserbatzea haragiaren kontserbazioan oso erabilia den metodoetako bat da etxean eta atzerrian. Metodo tradizionalarekin alderatuta, kanpoko mikroorganismoen inbasioa, koipearen oxidazio arrazadura eta zukuaren galera nabarmen hobetu dira film jangarrietan ontziratutako haragi produktuetan, eta haragi produktuen kalitatea nabarmen hobetu dela. Iraupena luzatzen da.
Haragi-produktuen film jangarriari buruzko ikerketa 1950eko hamarkadaren amaieran hasi zen, eta aplikazio kasurik arrakastatsuena kolageno-film jangarria izan zen, txistorra ekoizteko eta prozesatzeko oso erabilia izan dena. Emiroglu et al. sesamo-olioa gehitu zion soja proteina jangarriari film antibacterianoa egiteko, eta behi izoztuan duen bakterioen aurkako eragina aztertu zuen. Emaitzek erakutsi zuten bakterioen aurkako filmak Staphylococcus aureus-en ugalketa eta hazkuntza nabarmen eragotzi ditzakeela. Wook et al. film jangarria proantocianidina prestatu zuen eta hoztutako txerri-haragia freskotasunerako estaltzeko erabili zuen. Txerri txuletaren kolorea, pH-a, TVB-N balioa, azido tiobarbiturikoa eta mikrobio-zenbaketa aztertu ziren 14 egunez gorde ondoren. Emaitzek erakutsi zuten proantocyanidinen pelikula jangarriak azido tiobarbiturikoaren sorrera eraginkortasunez murrizten duela, gantz azidoen hondatzea saihestu, haragi produktuen gainazalean mikroorganismoen inbasioa eta ugalketa murrizten duela, haragi produktuen kalitatea hobetu eta biltegiratze epea luzatzeko. iraupena. Jiang Shaotong et al. tea polifenolak eta alizina gehitu zizkion almidoi-sodio alginatoaren mintz konposatuaren soluzioari, eta txerri hoztuaren freskotasuna gordetzeko erabili zituen, 0-4 °C-tan gorde zitekeen 19 egun baino gehiagoz. Cartagena et al. Nisina antimikrobioen agentearekin gehitutako kolagenoaren film jangarriaren efektu antibacterialaren berri eman zuen txerri-xerren kontserbazioan, eta adierazi zuen kolageno-film jangarriak hoztutako txerri-xerren hezetasun-migrazioa murrizten duela, haragi-produktuen ranciditatea atzeratu eta 2 kolageno-filma gehitzea. nisinak kontserbazio efektu onena izan zuen. Wang Rui et al. sodio alginatoaren, kitosanoaren eta karboximetil-zuntzaren aldaketak aztertu zituen pH-aren, oinarri lurrunkorren nitrogenoaren, gorritasunaren eta haragi-kolonien kopuru osoaren biltegiratu eta 16 eguneko epean. Sodio bitaminaren hiru film jangarriak erabili ziren behi hoztuaren freskotasuna mantentzeko. Emaitzek erakutsi zuten sodio alginatoaren film jangarriak freskotasuna kontserbatzeko efektu ezin hobea zuela. Caprioli et al. indioilar bularra egosia sodio kaseinato jangarri batekin bildu eta gero hoztu 4 °C-tan. Ikerketek frogatu dute sodio kaseinatozko film jangarriak indioilar haragia moteldu dezakeela hoztean. arrazakeriaren .
1.1.3.5 Uretako produktuen kontserbazioan aplikazioa
Uretako produktuen kalitatearen gainbehera hezetasun askearen murrizketan, zaporea hondatzean eta uretako produktuen ehundura hondatzean agertzen da batez ere. Uretako produktuen deskonposizioa, oxidazioa, desnaturalizazioa eta mikrobioen inbasioak eragindako kontsumo lehorra uretako produktuen iraupenari eragiten dioten faktore garrantzitsuak dira. Izoztutako biltegiratzea uretako produktuak kontserbatzeko ohiko metodoa da, baina kalitatearen nolabaiteko degradazioa ere izango da prozesuan, eta hori bereziki larria da ur gezako arrainentzat.
Uretako produktuen film jangarrien kontserbazioa 1970eko hamarkadaren amaieran hasi zen eta gaur egun oso erabilia izan da. Film jangarriak uretako produktu izoztuak modu eraginkorrean kontserbatu ditzake, ur-galera murrizten du eta antioxidatzaileekin ere konbina daiteke gantzaren oxidazioa saihesteko, eta horrela, iraupena eta iraupena luzatzeko helburua lortuz. Meenatchisundaram et al. almidoi-oinarritutako film konposatu jangarria prestatu zuen almidoia matrize gisa erabiliz eta iltzea eta kanela bezalako espeziak gehitu zituen, eta ganba zuriak kontserbatzeko erabili zuen. Emaitzek erakutsi zuten almidoizko film jangarriak mikroorganismoen hazkuntza modu eraginkorrean eragotzi dezakeela, gantz oxidazioa moteldu, ganba zuri hoztuaren iraupena 10 °C-tan eta 4 °C-tan 14 eta 12 egunekoa izan zen, hurrenez hurren. Cheng Yuanyuan eta beste batzuek pullulan soluzioaren kontserbatzailea aztertu zuten eta ur gezako arrainak egin zituzten. Kontserbatzeak mikroorganismoen hazkundea modu eraginkorrean eragotzi dezake, arrainen proteina eta gantzaren oxidazioa moteldu eta kontserbazio efektu bikaina izan dezake. Yunus et al. ostadarraren amuarraina gelatinazko pelikula jangarri batekin estali zuen, erramu-hosto esentzial olioa gehitu zitzaion, eta 4 °C-tan hozkailuan kontserbatzearen eragina aztertu zuen. Emaitzek erakutsi zuten gelatinazko film jangarria eraginkorra zela ortzadarraren kalitatea mantentzeko 22 egun arte. luzaroan . Wang Siwei et al. sodio alginatoa, kitosanoa eta CMC erabili zituen material nagusi gisa, azido estearikoa gehitu zuen film jangarriaren likidoa prestatzeko eta Penaeus vannamei freskotasunerako estaltzeko erabili zuen. Ikerketak erakutsi zuen CMC eta kitosanoaren film konposatuak likidoak kontserbazio efektu ona duela eta iraupena 2 egun inguru luza dezakeela. Yang Shengping-ek eta beste batzuek kitosano-tearen polifenol film jangarria erabili zuten ile-buztan freskoa hozteko eta kontserbatzeko, eta horrek ile-buztanaren gainazalean bakterioen ugalketa eraginkortasunez eragotzi dezake, azido klorhidriko lurrunkorren sorrera atzeratu eta ile-buztanaren iraupena luzatzen du. 12 egun inguru.
1.1.3.6 Frijituetan aplikatzea
Janari frijituak oso ezagunak diren jateko prest dauden janaria da, ekoizpen handikoa. Polisakaridoekin eta proteina jangarriarekin bilduta dago, frijitzeko prozesuan janariaren kolore-aldaketa saihestu eta olioaren kontsumoa murrizteko. oxigenoaren eta hezetasunaren sarrera [80]. Elikagai frijituak gellan gomarekin estaltzeak olio-kontsumoa %35-%63 murrizten du, esate baterako, sashimia frijitzean, olio-kontsumoa %63 murriztu daiteke; patata patata frijitzean, olio-kontsumoa % 35-63 murriztu daiteke. Erregai-kontsumoa %60 murriztu zen, etab. [81].
Singthong et al. sodio alginatoa, karboximetil zelulosa eta pektina bezalako polisakaridoen film jangarriak egin zituen, banana frijituak estaltzeko erabiltzen zirenak, eta frijitu ondoren olioaren xurgapen-tasa aztertu zuten. Emaitzek erakutsi zuten pektina eta karboxiloa Metilzelulosaz estalitako banana-zerrenda frijituak kalitate sentsorial hobea erakusten zutela, eta horien artean pektina-film jangarriak olioaren xurgapena murrizteko eraginik onena izan zuen [82]. Holownia et al. Oilasko frijitutako xerrak gainazalean estalitako HPMC eta MC filmak olio-kontsumoaren aldaketak, gantz-azido askearen edukia eta frijitzeko olioaren kolore-balioa aztertzeko. Aurre-estaldurak olioaren xurgapena murrizten du eta olioaren bizitza hobetu dezake [83]. Sheng Meixiang et al. CMC, kitosano eta soja proteina isolatuaren film jangarriak egin zituen, patata frijituak estali zituzten eta tenperatura altuan frijitu zituzten patata frijituen olioaren xurgapena, ur edukia, kolorea, akrilamida edukia eta zentzumen kalitatea aztertzeko. , emaitzek erakutsi zuten soja-proteina isolatuaren film jangarriak eragin handia duela patata frijituen olio-kontsumoa murrizteko, eta kitosanoaren film jangarriak eragin hobea duela akrilamida edukia murrizteko [84]. Salvador et al. Txipiroi-eraztun frijituen gainazala gari-almidoiarekin, arto-almidoi eraldatuarekin, dextrinarekin eta glutenarekin estali zuen, eta horrek txipiroi-eraztunen zorroztasuna hobetu eta olioaren xurgapen-tasa murriztu dezake [85].
1.1.3.7 Okindegietan aplikatzea
Film jangarria estaldura leun gisa erabil daiteke labeko produktuen itxura hobetzeko; hezetasuna, oxigenoa, koipea eta abarrentzako oztopo gisa erabil daiteke labeko produktuen iraupena hobetzeko, adibidez, kitosanozko film jangarria gainazaleko ogia estaltzeko erabiltzen da. adibidez, kakahuete erreak gatza eta ongailuak estaltzeko itsasgarriz estali ohi dira [87].
Christos et al. sodio alginato eta gazur-proteinaren film jangarriak egin eta Lactobacillus rhamnosus probiotiko ogiaren gainazalean estali zituen. Azterketak erakutsi zuen probiotikoen biziraupen-tasa nabarmen hobetu zela, baina bi ogi motak Digestio-mekanismoak oso antzekoak direla erakutsi zuen, beraz, pelikula jangarriaren estaldurak ez ditu ogiaren ehundura, zaporea eta propietate termofisikoak aldatzen [88]. Panuwat et al. Indiako goseberry estraktua gehitu zuen metil zelulosa matrizean film konposatu jangarria prestatzeko, eta anaardo erreen freskotasuna gordetzeko erabili zuen. Emaitzek erakutsi zuten film konposatu jangarriak modu eraginkorrean eragotzi ditzakeela anaardo erreak biltegiratzeko garaian. Kalitatea okerrera egin zuen eta anaardo erreen iraupena 90 egun arte luzatu zen [89]. Schou et al. film jangarri gardena eta malgua egin zuen sodio kaseinatoarekin eta glizerinarekin, eta bere propietate mekanikoak, uraren iragazkortasuna eta ogi xerretan duen ontziratzeko eragina aztertu zituen. Emaitzek erakutsi zuten sodio kaseinatoaren pelikula jangarriak labean ogia biltzen zuela. Ogitu ondoren, bere gogortasuna giro-tenperaturan gorde eta 6 orduko epean murriztu daiteke [90]. Du et al. sagarran oinarritutako film jangarria eta landare-olioekin gehitutako landare-olioekin gehitutako film jangarria erabili zuen, oilaskoa erre aurretik mikroorganismoen hazkuntza eragozten ez ezik, oilasko erre ondoren oilaskoaren zaporea hobetzen zuen [91]. Javanmard et al. gari-almidoizko film jangarri bat prestatu zuen eta pistatxo labean biltzeko erabili zuen. Emaitzek erakutsi zuten almidoi-film jangarriak fruitu lehorren oxidazio-erraztasuna saihestu dezakeela, fruitu lehorren kalitatea hobetu eta haien iraupena luzatzea [92]. Majid et al. gazur-proteinaren film jangarria erabili zuen kakahueteak erreak estaltzeko, eta horrek oxigeno-hesia areagotu dezake, kakahueten ranciditatea murrizten du, kakahuete errearen hauskortasuna hobetu eta biltegiratze-aldia luzatzen du [93].
1.1.3.8 Gozogintzako produktuetan aplikatzea
Gozokien industriak osagai lurrunkorrak hedatzeko baldintza handiak ditu, beraz, gainazal leundutako txokolate eta gozokietarako, beharrezkoa da uretan disolbagarriak diren film jangarriak erabiltzea osagai lurrunkorrak dituen estaldura-likidoa ordezkatzeko. Ontzi jangarriak diren filmak babes-film leuna sor dezake gozokien gainazalean oxigenoaren eta hezetasunaren migrazioa murrizteko [19]. Gozogintzan esne-proteinaren film jangarriak aplikatzeak bere osagai lurrunkorren hedapena nabarmen murrizten du. Txokolatea elikagai koipetsuak kapsulatzeko erabiltzen denean, hala nola galletak eta kakahuete-gurina, olioa txokolatearen kanpoko geruzara migratuko da, txokolatea itsaskor bihurtuz eta "alderantzizko izoztea" fenomenoa eraginez, baina barruko materiala lehortu egingo da, ondorioz. bere zaporea aldatzea. Koipe-hesiaren funtzioa duen pelikula jangarriaren ontziratzeko geruza bat gehitzeak arazo hau konpondu dezake [94].
Nelson et al. metilzelulosazko film jangarria erabili zuen lipido ugari dituzten gozokiak estaltzeko eta lipidoen iragazkortasun oso baxua erakutsi zuen, eta horrela txokolatean izoztearen fenomenoa inhibitzen zuen [95]. Meyersek hidrogel-argizari-geruza biko pelikula jangarria aplikatu zion txikleari, eta horrek bere atxikimendua hobetu, uraren hegazkortasuna murriztu eta bere iraupena luzatzen zuen [21]. Fadini et al-ek prestatutako ura. Deskolageno-kakao gurina konposatu jangarria bere propietate mekanikoengatik eta uraren iragazkortasunagatik aztertu zen, eta emaitza onekin txokolatezko produktuetarako estaldura gisa erabili zen [96].
1.1.4 Zelulosan oinarritutako film jangarriak
Zelulosan oinarritutako film jangarria lehengai nagusi gisa naturan dagoen zelulosa ugarienarekin eta bere deribatuekin egindako film jangarri moduko bat da. Zelulosan oinarritutako film jangarria usainik eta zaporerik gabekoa da, eta erresistentzia mekaniko ona, olioaren hesiaren propietateak, gardentasuna, malgutasuna eta gas hesiaren propietate onak ditu. Hala ere, zelulosaren izaera hidrofilikoa dela eta, zelulosan oinarritutako film jangarriaren erresistentzia Uraren errendimendua nahiko eskasa da [82, 97-99].
Elikagaien industriako ekoizpenean hondakin materialez egindako zelulosa oinarri duen film jangarriak errendimendu bikaina duten ontzi jangarriak lor ditzake, eta hondakin-materialak berrerabil ditzake produktuen balio erantsia handitzeko. Ferreira et al. Fruta eta barazki-hondakinen hautsa patata-azala hautsarekin nahastu zuen zelulosa-oinarritutako film konposatu jangarria prestatzeko, eta elorriaren estaldurari aplikatu freskotasuna gordetzeko, eta emaitza onak lortu zituen [62]. Tan Huizi et al. babarrun-zirrietatik ateratako zuntz dietetikoa erabili zuen oinarrizko material gisa eta lodigarri kopuru bat gehitu zuen soja-zuntzaren film jangarri bat prestatzeko, propietate mekaniko onak eta hesi-propietate onak dituena [100], batez ere janari lasterreko fideoak ontzeko ontziratzeko erabiltzen dena. , erosoa eta nutritiboa da material paketea zuzenean ur beroan disolbatzea.
Uretan disolbagarriak diren zelulosa deribatuek, hala nola, metil zelulosa (MC), karboximetil zelulosa (CMC) eta hidroxipropil metil zelulosa (HPMC), matrize jarraitua era dezakete eta jangarriak diren filmak garatzeko eta ikertzeko erabili ohi dira. Xiao Naiyu et al. Filma osatzeko substratu nagusi gisa MC erabili zuen, polietilenglikola eta kaltzio kloruroa eta beste material osagarri batzuk gehitu zituen, MC film jangarria prestatu zuen galdaketa metodoaren bidez eta olecranonaren kontserbazioan aplikatu zuen, olecranonaren ahoa luzatzeko. Mertxikaren iraupena 4,5 egunekoa da [101]. Esmaeili et al. MC film jangarria prestatu zuen galdaketaz eta landare-olio esentzialaren mikrokapsulen estaldurari aplikatu. Emaitzek erakutsi zuten MC filmak olio-blokeatzeko efektu ona duela eta elikagaien ontzietan aplika daitekeela gantz-azidoak hondatzea saihesteko [102]. Tian et al. MC jangarriak azido estearikoarekin eta gantz-azido asegabeekin aldatu zituen MC film jangarriak, eta horrek MC film jangarrien ura blokeatzeko propietateak hobetu ditzake [103]. Lai Fengying et al. disolbatzaile motak MC film jangarriaren pelikula eratzeko prozesuan eta film jangarriaren hesi-propietateak eta propietate mekanikoak aztertu zituen [104].
CMC mintzek hesi-propietate onak dituzte O2, CO2 eta olioekiko, eta asko erabiltzen dira elikagaien eta medikuntzaren alorrean [99]. Bifani et al. CMC mintzak prestatu zituen eta hosto-estratuek uraren hesiaren propietateetan eta mintzen gas-hesiaren propietateetan duten eragina aztertu zuten. Emaitzek erakutsi zuten hosto-estraktuak gehitzeak mintzen hezetasun- eta oxigeno-hesiaren propietateak nabarmen hobetu ditzakeela, baina ez CO2rako. Hesi-propietateak estraktuaren kontzentrazioarekin lotuta daude [105]. de Moura et al. kitosano nanopartikulek CMC filmak indartu zituzten, eta film konposatuen egonkortasun termikoa, propietate mekanikoak eta ur-disolbagarritasuna aztertu zituzten. Emaitzek erakusten dute kitosano nanopartikulek CMC filmen propietate mekanikoak eta egonkortasun termikoa modu eraginkorrean hobetu ditzaketela. Sexua [98]. Ghanbarzadeh et al. CMC film jangarriak prestatu zituen eta glizerolak eta azido oleikoak CMC filmen propietate fisikokimikoetan dituzten ondorioak aztertu zituen. Emaitzek erakutsi zuten filmen hesi-propietateak nabarmen hobetu zirela, baina propietate mekanikoak eta gardentasuna gutxitu egin ziren [99]. Cheng et al. karboximetil zelulosa-konjac glucomannan jangarrizko film konposatu bat prestatu zuen, eta palmondo-olioak film konposatuaren propietate fisikokimikoetan duen eragina aztertu zuen. Emaitzek erakutsi zuten mikroesfera lipido txikiagoek film konposatua nabarmen handitu dezaketela. Azaleko hidrofobikotasunak eta ur molekulen iragazpen-kanalaren kurbadurak mintzaren hezetasun-hesiaren errendimendua hobetu dezakete [106].
HPMC-k filma eratzeko propietate onak ditu, eta bere filma malgua, gardena, koloregabea eta usainik gabekoa da, eta olio-hesiaren propietate onak ditu, baina bere propietate mekanikoak eta ura blokeatzeko propietateak hobetu behar dira. Zuniga et al. HPMC filma osatzeko soluzioaren hasierako mikroegiturak eta egonkortasunak filmaren gainazalean eta barneko egituran nabarmen eragin dezakeela erakutsi zuen, eta olio-tantak filmaren egituraren sorreran sartzeko moduak nabarmen eragin dezakeela argiaren transmisioan eta gainazaleko jardueran. filma. Agentea gehitzeak filma osatzeko soluzioaren egonkortasuna hobe dezake, eta horrek gainazaleko egiturari eta filmaren propietate optikoei eragiten die, baina propietate mekanikoak eta airearen iragazkortasuna ez dira murrizten [107]. Klangmuang et al. organikoki eraldatutako buztina eta erle-argizaria erabili zituen HPMC film jangarria hobetzeko eta aldatzeko, HPMC filmaren propietate mekanikoak eta hesi-propietateak hobetzeko. Azterketak erakutsi zuen erleen argizariaren eta buztinaren aldaketaren ondoren, HPMC film jangarriaren propietate mekanikoak film jangarriarenaren parekoak zirela. Hezetasun-osagaien errendimendua hobetu zen [108]. Dogan et al. HPMC film jangarria prestatu zuen, eta zelulosa mikrokristalinoa erabili zuen HPMC filma hobetzeko eta aldatzeko, eta uraren iragazkortasuna eta filmaren propietate mekanikoak aztertu zituen. Emaitzek erakutsi zuten aldatutako filmaren hezetasun-hesiaren propietateak ez zirela nabarmen aldatu. , baina bere propietate mekanikoak nabarmen hobetu dira [109]. Choi et al. HPMC matrizean oregano hostoa eta bergamota esentzial olioa gehitu zituen film konposatu jangarria prestatzeko eta aran freskoen estalduraren kontserbazioari aplikatu. Azterketak erakutsi zuen jangarrizko pelikula konposatuak aranen arnasketa modu eraginkorrean eragotzi dezakeela, etilenoaren ekoizpena murriztuz, pisu galera-tasa murriztuz eta aranen kalitatea hobetuz [110]. Esteghlal et al. HPMC gelatinarekin nahastu zuen film konposatu jangarriak prestatzeko eta film konposatu jangarriak aztertu zituen. HPMC gelatinaren propietate fisikokimikoek, propietate mekanikoek eta bateragarritasunak erakutsi zuten HPMC gelatinazko film konposatuen trakzio-propietateak ez zirela nabarmen aldatu, kapsulak sendagarriak prestatzeko erabil zitekeela [111]. Villacres et al. HPMC-manioka-almidoizko film konposite jangarrien propietate mekanikoak, gas-hesiaren propietateak eta bakterioen aurkako propietateak aztertu zituen. Emaitzek erakutsi zuten film konposatuek oxigenoaren hesiaren propietate onak eta bakterioen aurkako efektuak zituela [112]. Byun et al. shellac-HPMC mintz konposatuak prestatu zituen, eta emultsionatzaile motek eta shellac kontzentrazioa mintz konposatuetan duten eragina aztertu zuten. Emultsionatzaileak mintz konposatuaren ura blokeatzeko propietateak murriztu zituen, baina bere propietate mekanikoak ez ziren nabarmen murriztu; shellac gehitzeak HPMC mintzaren egonkortasun termikoa asko hobetu zuen, eta haren eragina handitu egin zen shellac kontzentrazioa handitzean [113].
1.1.5 Almidoietan oinarritutako film jangarriak
Almidoia film jangarriak prestatzeko polimero naturala da. Iturburu zabala, prezio baxua, biobateragarritasuna eta nutrizio-balioaren abantailak ditu, eta asko erabiltzen da elikagaien eta farmazia-industrian [114-117]. Duela gutxi, elikagaiak gordetzeko eta kontserbatzeko almidoi hutsezko film jangarriei eta almidoi-oinarritutako film konposatu jangarriei buruzko ikerketak bata bestearen atzetik sortu dira [118]. Amilosa handiko almidoia eta bere hidroxipropilatutako almidoia eraldatua dira almidoietan oinarritutako film jangarriak prestatzeko material nagusiak [119]. Almidoiaren retrogradazioa da pelikula bat sortzeko duen gaitasunaren arrazoi nagusia. Zenbat eta amilosa-eduki handiagoa izan, orduan eta estuagoa izango da molekula arteko lotura, orduan eta errazagoa da erretrogradazioa sortzea, eta filmaren eraketa-propietate hobea eta filmaren azken trakzio-erresistentzia. handiagoa. Amilosak uretan disolbagarriak diren filmak egin ditzake oxigenoaren iragazkortasun baxuarekin, eta amilosa handiko filmen hesi-propietateak ez dira gutxituko tenperatura altuko inguruneetan, eta horrek ontziratutako janaria modu eraginkorrean babestu dezake [120].
Almidoizko film jangarriak, kolorerik eta usainik gabekoak, gardentasun ona, ur-disolbagarritasuna eta gas-hesiaren propietateak ditu, baina hidrofilia nahiko indartsua eta hezetasun-hesiaren propietate eskasak erakusten ditu, beraz, batez ere elikagaien oxigenoaren eta olioaren hesiaren ontzietan erabiltzen da [121-123]. Gainera, almidoietan oinarritutako mintzek zahartzeko eta atzerakoiatzeko joera dute, eta propietate mekanikoak nahiko eskasak dira [124]. Aurreko gabeziak gainditzeko, almidoia metodo fisiko, kimiko, entzimatiko, genetiko eta gehigarrien bidez alda daiteke, almidoian oinarritutako pelikula jangarrien propietateak hobetzeko [114].
Zhang Zhengmao et al. Almidoi ultrafina jangarria erabili zuen marrubiak estaltzeko eta ur-galera modu eraginkorrean murrizteko, azukre disolbagarrien edukiaren murrizketa atzeratu eta marrubien biltegiratze-aldia modu eraginkorrean luzatzeko aukera izan zuen [125]. Garcia et al. almidoi eraldatua kate-ratio desberdinekin, almidoi eraldatutako likidoa lortzeko, marrubi fresko estaldura-filma kontserbatzeko erabiltzen zena. Tasa eta desintegrazio-tasa estali gabeko taldearenak baino hobeak ziren [126]. Ghanbarzadeh et al. almidoia eraldatua azido zitrikoaren gurutzaketaren bidez eta kimikoki gurutzatuta dagoen almidoi eraldatuaren filma lortzen da. Ikerketek frogatu dute gurutzaketa-aldaketaren ondoren, hezetasun-hesiaren propietateak eta almidoi-filmen propietate mekanikoak hobetu zirela [127]. Gao Qunyu et al. Almidoiaren hidrolisi entzimatikoaren tratamendua egin eta almidoizko film jangarria lortu zuen, eta bere propietate mekanikoak, hala nola, trakzio-ersistentzia, luzapena eta tolestura-erresistentzia handitu ziren, eta hezetasun-hesiaren errendimendua handitu egin zen entzimaren ekintza-denbora handitu ahala. nabarmen hobetu [128]. Parra et al. tapioka-almidoiari gurutzaketa-agente bat gehitu zion propietate mekaniko onak eta ur-lurrunaren transmisio-abiadura baxuko film jangarria prestatzeko [129]. Fonseca et al. patata-almidoia oxidatzeko sodio hipokloritoa erabili zuen eta almidoi oxidatuaren film jangarria prestatu zuen. Azterketak erakutsi zuen ur-lurrunaren transmisio-tasa eta ur-disolbagarritasuna nabarmen murriztu zirela, eta hori ur jarduera handiko elikagaien ontziratzeari aplika daiteke [130].
Almidoia beste polimero jangarri eta plastifikatzaile batzuekin konposatzea metodo garrantzitsua da almidoian oinarritutako film jangarrien propietateak hobetzeko. Gaur egun, erabili ohi diren polimero konplexuak koloide hidrofiloak dira gehienbat, hala nola pektina, zelulosa, alga polisakaridoa, kitosanoa, karragenina eta xantano goma [131].
Maria Rodriguez et al. patata-almidoia eta plastifikatzaileak edo surfaktanteak erabili zituen material nagusi gisa almidoian oinarritutako pelikula jangarriak prestatzeko, plastifikatzaileek filmaren malgutasuna handitu dezaketela eta surfaktanteek filmaren luzagarritasuna murrizten dutela erakutsiz [132]. Santana et al. nanozuntzak erabili zituen mandioka-almidoizko film jangarriak hobetzeko eta aldatzeko, eta almidoietan oinarritutako film konposatu jangarriak lortu zituzten, propietate mekaniko, hesi-propietate eta egonkortasun termiko hobetuekin [133]. Azevedo et al. gazur-proteina konposatu almidoi termoplastikoarekin film uniforme bat prestatzeko, gazur-proteinek eta almidoi termoplastikoek interfaze-atxikimendu handia dutela adieraziz, eta gazur-proteinek almidoiaren erabilgarritasuna nabarmen hobe dezakete. Film jangarrien ura blokeatzeko eta propietate mekanikoak [134]. Edhirej et al. tapioka almidoian oinarritutako film jangarria prestatu zuen, eta plastifikatzaileak egitura fisiko eta kimikoan, propietate mekanikoetan eta filmaren propietate termikoetan duen eragina aztertu zuen. Emaitzek erakusten dute plastifikatzaile motak eta kontzentrazioek nabarmen eragin dezaketela tapioka-almidoi-filmean. Urea eta trietilenglikol bezalako beste plastifikatzaile batzuekin alderatuta, pektinak du efektu plastifikatzaile onena, eta pektinaz plastifikatutako almidoi-filmak ura blokeatzeko propietate onak ditu [135]. Saberi et al. ilar-almidoia, guar goma eta glizerina erabili zituen film konposatu jangarriak prestatzeko. Emaitzek erakutsi zuten ilar-almidoiak paper handia izan zuela filmaren lodieran, dentsitatean, kohesioan, uraren iragazkortasunean eta trakzio-erresistentzian. Guar goma Mintzaren trakzio-erresistentzian eta modulu elastikoan eragina izan dezake, eta glizerolak mintzaren malgutasuna hobe dezake [136]. Ji et al. kitosanoa eta arto-almidoia konposatu, eta kaltzio karbonatozko nanopartikulak gehitu almidoian oinarritutako bakterioen aurkako pelikula bat prestatzeko. Azterketak erakutsi zuen almidoiaren eta kitosanoaren artean hidrogeno arteko loturak sortu zirela, eta filmaren propietate mekanikoak eta bakterioen aurkako propietateak hobetu zirela [137]. Meira et al. arto-almidoia hobetu eta aldatutako film antibacterial jangarria kaolin nanopartikularekin, eta film konposatuaren propietate mekanikoak eta termikoak hobetu ziren, eta bakterioen aurkako efektua ez zen eraginik izan [138]. Ortega-Toro et al. HPMC gehitu zion almidoiari eta azido zitrikoa gehitu zion film jangarria prestatzeko. Azterketak erakutsi zuen HPMC eta azido zitrikoa gehitzeak almidoiaren zahartzea modu eraginkorrean eragotzi dezakeela eta pelikula jangarriaren uraren iragazkortasuna murrizten duela, baina oxigeno-hesiaren propietateak jaisten dira [139].
1.2 Hidrogel polimerikoak
Hidrogelak hiru dimentsioko sare-egitura duten polimero hidrofiloen klase bat dira, uretan disolbaezinak baina urak puztu daitezkeenak. Makroskopikoki, hidrogelak forma zehatza du, ezin du isuri eta substantzia solidoa da. Mikroskopikoki, uretan disolbagarriak diren molekulak hidrogelean forma eta tamaina ezberdinetan banatu daitezke eta difusio-abiadura ezberdinetan hedatu daitezke, beraz, hidrogelak disoluzio baten propietateak erakusten ditu. Hidrogelen barne egiturak indar mugatua du eta erraz suntsitzen da. Solido eta likido baten arteko egoeran dago. Solido baten antzeko elastikotasuna du, eta argi eta garbi desberdina da solido erreal baten aldean.
1.2.1 Hidrogel polimerikoen ikuspegi orokorra
1.2.1.1 Hidrogel polimerikoen sailkapena
Polimero-hidrogela hiru dimentsioko sare-egitura bat da, polimero molekulen arteko gurutzaketa fisiko edo kimikoz eratua [143-146]. Ur kantitate handia xurgatzen du bere burua puztzeko, eta, aldi berean, hiru dimentsioko egitura mantendu eta uretan disolbaezina izan daiteke. ura.
Hidrogelak sailkatzeko modu asko daude. Gurutzatze-propietateen desberdintasunean oinarrituta, gel fisikoetan eta gel kimikoan banatu daitezke. Gel fisikoak hidrogeno-lotura nahiko ahulak, lotura ionikoak, interakzio hidrofoboak, van der Waals-en indarrak eta polimero-kate molekularren eta beste indar fisiko batzuen arteko korapilatze fisikoak dira, eta kanpoko ingurune desberdinetan disoluzio bihur daitezke. Gel itzulgarria deitzen zaio; gel kimikoa, normalean, hiru dimentsioko sare-egitura iraunkorra izan ohi da, lotura kimikoen gurutze-loturaz, hala nola lotura kobalenteak, beroa, argia, abiarazlea eta abarren aurrean. Gela eratu ondoren, itzulezina eta iraunkorra da, izenez ere ezaguna. Benetako kondentsatuarentzat [147-149]. Gel fisikoek, oro har, ez dute aldaketa kimikorik behar eta toxikotasun txikia dute, baina propietate mekanikoak nahiko eskasak dira eta zaila da kanpoko estres handiak jasatea; gel kimikoek, oro har, egonkortasun eta propietate mekaniko hobeak dituzte.
Iturri ezberdinetan oinarrituta, hidrogelak polimero hidrogel sintetikoetan eta polimero hidrogel naturaletan bana daitezke. Polimero sintetiko hidrogelak polimero sintetikoen polimerizazio kimikoaren ondorioz sortutako hidrogelak dira, batez ere azido poliakrilikoa, polibinilo azetatoa, poliakrilamida, polietileno oxidoa, etab.; polimero natural hidrogelak polimero hidrogelak polimero naturalen arteko loturaz sortzen dira, hala nola naturako polisakaridoak eta proteinak, zelulosa, alginatoa, almidoia, agarosa, azido hialuronikoa, gelatina eta kolagenoa [6, 7, 150], 151 barne. Polimero naturaleko hidrogelek iturri zabaleko, prezio baxuko eta toxikotasun baxuko ezaugarriak izan ohi dituzte, eta polimero sintetiko hidrogelak, oro har, erraz prozesatzen dira eta etekin handiak dituzte.
Kanpo ingurunearen erantzun ezberdinetan oinarrituta, hidrogelak hidrogel tradizionaletan eta hidrogel adimendunetan ere bana daitezke. Hidrogel tradizionalak nahiko ez dira kanpoko inguruneko aldaketekiko; Hidrogel adimendunek kanpoko ingurunean aldaketa txikiak suma ditzakete eta dagozkion aldaketak sor ditzakete egitura fisikoan eta propietate kimikoan [152-156]. Tenperatura sentikorrak diren hidrogeletarako, bolumena ingurunearen tenperaturarekin aldatzen da. Normalean, hidrogel polimero horiek talde hidrofiloak dituzte, hala nola hidroxilo, eter eta amida edo talde hidrofoboak, hala nola metilo, etilo eta propilo. Kanpo-ingurunearen tenperaturak gel molekulen arteko interakzio hidrofilo edo hidrofoboan, hidrogeno-loturan eta ur-molekulen eta polimero-kateen arteko elkarrekintzan eragin dezake, eta horrela gel-sistemaren orekan eragin dezake. pH-a sentikorrak diren hidrogeletarako, sistemak normalean azido-baseak aldatzeko taldeak izan ohi ditu, hala nola talde karboxiloak, azido sulfonikoak edo amino taldeak. pH aldakorra den ingurunean, talde hauek protoiak xurgatu edo askatu ditzakete, gelaren hidrogeno-lotura eta barneko eta kanpoko ioien kontzentrazioen arteko aldea aldatuz, gelaren bolumen-aldaketa eraginez. Eremu elektrikorako, eremu magnetikorako eta argiarekiko sentikorrak diren hidrogeletarako, talde funtzionalak dituzte, hala nola, polielektrolitoak, oxido metalikoak eta talde fotosentikorrak, hurrenez hurren. Kanpoko estimulu desberdinen pean, sistemaren tenperatura edo ionizazio-maila aldatzen da, eta, ondoren, gelaren bolumena tenperaturaren edo pH-a sentikorra den hidrogelaren antzeko printzipioaren arabera aldatzen da.
Gelen portaera desberdinetan oinarrituta, hidrogelak hotzak eragindako geletan eta termikoki eragindako geletan bana daitezke [157]. Gel hotza, laburrean gel hotza deritzona, tenperatura altuan ausazko bobinetan dagoen makromolekula bat da. Hozte-prozesuan, molekularteko hidrogeno-loturen eraginez, zati helikoidalak sortzen dira pixkanaka, horrela prozesua disoluziotik osatuz. Gelerako trantsizioa [158]; Termoinduzitutako gela, gel termikoa deritzona, tenperatura baxuan disoluzio egoeran dagoen makromolekula bat da. Berotze prozesuan, hiru dimentsioko sare-egitura bat eratzen da interakzio hidrofobikoaren eta abarren bidez, horrela gelifikazio-trantsizioa osatuz [159], 160].
Hidrogelak ere bana daitezke hidrogel homopolimeroetan, hidrogel kopolimerizatuetan eta sare-propietate ezberdinetan oinarritutako sare interpenetrantean, gel-tamaina ezberdinetan oinarritutako hidrogel mikroskopiko eta hidrogel makroskopikoetan eta propietate biodegradagarrietan. Hidrogel degradagarrietan eta hidrogel ez degradagarrietan banatuta.
1.2.1.2 Polimero-hidrogel naturalen aplikazioa
Polimero naturaleko hidrogelek biobateragarritasun ona, malgutasun handia, iturri ugariak, ingurumenarekiko sentikortasuna, ur atxikipen handia eta toxikotasun baxuaren ezaugarriak dituzte, eta oso erabiliak dira biomedikuntzan, elikagaien prozesamenduan, ingurumenaren babesean, nekazaritza eta basogintzan. industrian eta beste esparru batzuetan erabiltzen da [142, 161-165].
Polimero naturalen hidrogelen aplikazioa biomedikuntzarekin lotutako arloetan. Polimero naturaleko hidrogelek biobateragarritasun ona, biodegradagarritasuna eta albo-ondorio toxikorik ez dute, beraz, zaurien apaingarri gisa erabil daitezke eta zuzenean giza ehunekin harremanetan jartzen dira, mikroorganismoen inbasioa eraginkortasunez murrizteko in vitro, gorputz-fluidoen galera saihesteko eta oxigenoa ahalbidetzeko. igarotzeko. Zauriak sendatzea sustatzen du; ukipen lenteak prestatzeko erabil daiteke, erosoa eramatearen abantailekin, oxigenoaren iragazkortasun ona eta begietako gaixotasunen tratamendu osagarria [166, 167]. Polimero naturalak ehun bizien egituraren antzekoak dira eta giza gorputzaren metabolismo arruntean parte har dezakete, beraz, hidrogelak ehunen ingeniaritzarako aldamioen material gisa erabil daitezke, ehunen ingeniaritza kartilagoen konponketa, etab. moldatutako eta injekziozko aldamioak. Aurrez moldatutako stent-ek ura erabiltzen dute gelaren hiru dimentsioko sare-egitura bereziak ehun biologikoetan euskarri jakin bat betetzea ahalbidetzen du, zelulen hazkuntza-espazio zehatz eta nahikoa eskaintzen duen bitartean, eta zelulen hazkuntza, bereizketa eta degradazioa ere eragin ditzake. giza gorputzak xurgatzea [168]. Injekzio bidez moldatutako stent-ek hidrogelen fase-trantsizio portaera erabiltzen dute gelak azkar osatzeko soluzio-egoeran injektatu ondoren, eta horrek pazienteen mina minimiza dezake [169]. Polimero-hidrogel natural batzuk ingurumenarekiko sentikorrak dira, beraz, oso erabiliak dira drogak kontrolatutako askapen-material gisa, haietan kapsulatutako sendagaiak giza gorputzaren beharrezko ataletara denboraz eta modu kuantitatiboan askatu ahal izateko, toxikoak eta alboak murriztuz. Drogak giza gorputzean dituzten ondorioak [170].
Polimero-hidrogel naturalak elikagaiekin lotutako eremuetan aplikatzea. Polimero-hidrogel naturalak pertsonen eguneko hiru otorduetan parte garrantzitsua dira, hala nola postre batzuk, gozokiak, haragiaren ordezkoak, jogurtak eta izozkiak. Askotan elikagaien gehigarri gisa erabiltzen da elikagaien produktuetan, eta horrek bere propietate fisikoak hobetu ditzake eta zapore leuna eman diezaioke. Esaterako, zopa eta saltsetan lodigarri gisa, zukuetan emultsionatzaile gisa eta esekitzaile gisa erabiltzen da. Esne-edarietan, esneetan eta aspikoetan gelifikatzaile gisa, argitzaile eta apar-egonkortzaile gisa garagardoan, sineresiaren inhibitzaile gisa gaztan, aglutinatzaile gisa hestebeteetan, almidoiaren erretrogradazio gisa Inhibitzaileak erabiltzen dira ogia eta gurinan [171-174 ]. Elikagaien Gehigarrien Eskuliburutik, ikusi daiteke polimero naturalaren hidrogel kopuru handi bat elikagaiak prozesatzeko elikagai gehigarri gisa onartzen direla [175]. Polimero-hidrogel naturalak nutrizio indargarri gisa erabiltzen dira osasun-produktuen eta elikagai funtzionalen garapenean, hala nola zuntz dietetikoak, pisua galtzeko produktuetan eta idorreriaren aurkako produktuetan erabiltzen direnak [176, 177]; prebiotiko gisa, koloneko Osasun produktuetan eta koloneko minbizia prebenitzeko produktuetan erabiltzen dira [178]; polimero naturalaren hidrogelak estaldura edo pelikula jangarri edo degradagarriak bihur daitezke, elikagaiak ontziratzeko materialen arloan erabil daitezkeenak, hala nola fruta eta barazkien kontserbazioan, fruta eta barazkietan estaliz gainazalean, iraupena luzatzeko. fruta eta barazkiak eta fruta eta barazkiak fresko eta samurrak mantendu; Erosotasuneko elikagaien ontziratzeko material gisa ere erabil daiteke, hala nola, txistorra eta ongailuak garbiketa errazteko [179, 180].
Polimero naturalen hidrogelen aplikazioak beste esparru batzuetan. Eguneroko beharrizanei dagokienez, larruazaleko zaintza edo kosmetiko krematsuei gehi dakieke, eta horrek produktua biltegiratzean lehortzea eragotzi ez ezik, larruazala hidratatzen eta hezetzen ere iraun dezake; edertasun makillajean lurrinak apaintzeko, hidratatzeko eta motela askatzeko erabil daiteke; Eguneroko beharretan erabil daiteke, hala nola paperezko eskuoihaletan eta pixoihaletan [181]. Nekazaritzan, lehorteari aurre egiteko eta plantulak babesteko eta lan intentsitatea murrizteko erabil daiteke; landare-hazien estaldura-agente gisa, hazien ernetze-tasa nabarmen handitu dezake; Plantulak transplantatzeko erabiltzen denean, plantulen biziraupen-tasa handitu dezake; pestizidak, erabilera hobetu eta kutsadura murrizteko [182, 183]. Ingurumenari dagokionez, ur-baliabideak babesteko eta ingurumena hobetzeko sarritan metal ioi astunak, konposatu aromatikoak eta koloratzaileak dituen ur zikinen tratamendurako malutatzaile eta xurgatzaile gisa erabiltzen da [184]. Industrian, deshidratatzaile gisa erabiltzen da, zulatzeko lubrifikatzaile gisa, kableak biltzeko material gisa, zigilatzeko material gisa eta hotzean biltegiratzeko agente gisa, etab. [185].
1.2.2 Hidroxipropil metilzelulosa termogel
Zelulosa konposatu makromolekular naturala da, lehen ikertu dena, gizakiarekin harreman estuena duena eta naturan ugariena dena. Goiko landareetan, algetan eta mikroorganismoetan oso present dago [186, 187]. Zelulosa pixkanaka arreta zabala erakarri du bere iturri zabala, prezio baxua, berriztagarria, biodegradagarria, segurua, ez-toxikoa eta biobateragarritasun ona dela eta [188].
1.2.2.1 Zelulosa eta bere eter-deribatuak
Zelulosa kate luzeko polimero lineala da, D-anhidroglukosa unitate estrukturalak β-1,4 lotura glikosidikoen bidez lotuz [189-191]. Disolbaezinak. Kate molekularraren mutur bakoitzean mutur-talde bat izan ezik, glukosa-unitate bakoitzean hiru hidroxilo-talde polar daude, eta baldintza jakin batzuetan hidrogeno-lotura molekular eta molekularretako kopuru handia era dezakete; eta zelulosa egitura poliziklikoa da, eta kate molekularra erdizurruna da. Katea, kristalinotasun handikoa eta egitura oso erregularra da, beraz, polimerizazio-maila handiko, orientazio molekular ona eta egonkortasun kimikoaren ezaugarriak ditu [83, 187]. Zelulosa-kateak hidroxilo talde ugari dituenez, esterifikazioa, oxidazioa eta eterifikazioa bezalako metodo kimikoki alda daiteke, aplikazio propietate bikainak dituzten zelulosa deribatuak lortzeko [192, 193].
Zelulosa-deribatuak polimeroen kimikaren alorrean ikertu eta ekoitzitako lehen produktuetako bat dira. Erabilera askotako material kimiko fin polimerikoak dira, polimero zelulosa naturaletik kimikoki eraldatuak direnak. Horien artean, zelulosa-eter asko erabiltzen da. Industria-aplikazioetako lehengai kimiko garrantzitsuenetako bat da [194].
Zelulosa-eter barietate asko daude, oro har, propietate bereziak eta bikainak dituztenak, eta asko erabili izan dira elikaduran eta medikuntzan adibidez [195]. MC metil taldea duen zelulosa-eter mota sinpleena da. Ordezkapen-maila handitzearekin batera, disoluzio alkalino diluituetan, uretan, alkoholetan eta hidrokarburo aromatikoen disolbatzaileetan disolbatu daiteke, gel termikoen propietate bereziak erakutsiz. [196]. CMC zelulosa naturaletik lortzen den zelulosa-eter anionikoa da, alkalizazio eta azidotze bidez.
Gehien erabili eta erabiliena den zelulosa-eter da, uretan disolbagarria dena [197]. HPC, zelulosa alkalinizatuz eta eterifikatuz lortzen den hidroxialkil zelulosa-eter bat, termoplastikotasun ona du eta gel termikoen propietateak ere erakusten ditu, eta bere gelaren tenperaturak nabarmen eragiten du hidroxipropilaren ordezkapen-mailak [198]. HPMCk, eter misto garrantzitsu batek, gel termikoen propietateak ere baditu, eta bere gelaren propietateak bi ordezkatzaileekin eta haien proportzioekin erlazionatuta daude [199].
1.2.2.2 Hidroxipropil metilzelulosa egitura
Hidroxipropil metil zelulosa (HPMC), egitura molekularra 1-3 irudian ageri den, uretan disolbagarria ez den zelulosa nahastutako eter tipikoa da. Metil kloruroaren eta propileno oxidoaren eterifikazio-erreakzioa [200,201] lortzeko egiten da, eta erreakzio kimikoaren ekuazioa 1-4 irudian ageri da.
HPMCren egitura-unitatean hidroxi-propoxi (-[OCH2CH(CH3)] n OH), metoxi (-OCH3) eta erreakzionatu gabeko hidroxilo taldeak daude aldi berean, eta bere errendimendua hainbat talderen baterako ekintzaren isla da. [202]. Bi ordezkatzaileen arteko erlazioa bi agente eterifikatzaileen masa-erlazioan, sodio hidroxidoaren kontzentrazioan eta masan eta agente eterifikatzaileen masa-erlazioan zehazten da zelulosa-unitateko masa bakoitzeko [203]. Hidroxipropoxi talde aktibo bat da, gehiago alkilatu eta hidroxialkilatu daitekeena; talde hori adar luzeko kate bat duen talde hidrofiloa da, eta katearen barruan plastifikatzeko zeregin jakin bat betetzen du. Metoxi amaiera-kapatze-talde bat da, eta horrek erreakzio gune hori inaktibatzea dakar erreakzioaren ondoren; talde hori talde hidrofoboa da eta egitura nahiko laburra du [204, 205]. Erreakzionatu gabeko eta sartu berri diren hidroxilo taldeek ordezkatzen jarrai dezakete, azken egitura kimiko konplexu samarra sortuz, eta HPMCren propietateak tarte jakin baten barruan aldatzen dira. HPMCrentzat, ordezkapen kopuru txiki batek bere propietate fisikokimikoak nahiko desberdinak izan ditzake [206], adibidez, methoxy altuko eta hidroxipropil baxuko HPMCren propietate fisikokimikoak MCtik hurbil daude; HPMCren errendimendua HPCrenaren hurbil dago.
1.2.2.3 Hidroxipropil metilzelulosaren propietateak
(1) HPMC-ren termogelagarritasuna
HPMC kateak hidratazio-deshidratazio-ezaugarri bereziak ditu, hidrofobo-metil eta hidrofilo-hidroxipropilo taldeen sarrera dela eta. Apurka-apurka gelifikazio-konbertsioa jasaten du berotzean, eta disoluzio egoerara itzultzen da hoztu ondoren. Hau da, termikoki induzitutako gelaren propietateak ditu, eta gelifikazio-fenomenoa prozesu itzulgarria da, baina ez berdina.
HPMC-ren gelifikazio-mekanismoari dagokionez, oso onartuta dago tenperatura baxuagoetan (gelifikazio-tenperaturaren azpitik), HPMC disoluzioko eta ur polarreko molekulak hidrogeno-loturen bidez lotzen direla, "txori-kaiola" moduko egitura supramolekularra deritzona osatuz. HPMC hidratatuaren kate molekularren artean korapilo sinple batzuk daude, horretaz gain, beste interakzio gutxi daude. Tenperatura igotzen denean, HPMCk lehenik eta behin energia xurgatzen du ur molekulen eta HPMC molekulen arteko hidrogeno arteko loturak hausteko, kaiola-itxurako egitura molekularra suntsituz, kate molekularrean loturiko ura pixkanaka galduz eta hidroxipropilo eta metoxi taldeak agerian utziz. Tenperaturak gora egiten jarraitzen duen heinean (gelaren tenperaturara iristeko), HPMC molekulek apurka-apurka hiru dimentsioko sare-egitura bat osatzen dute elkarte hidrofobikoaren bidez, HPMC gelak azkenean sortzen dira [160, 207, 208].
Gatz inorganikoak gehitzeak nolabaiteko eragina du HPMC-ren gel-tenperaturan, batzuek gel-tenperatura murrizten dute gatz-fenomenoaren ondorioz, eta beste batzuek gel-tenperatura areagotzen dute gatza disoluzio-fenomenoaren ondorioz [209]. NaCl bezalako gatzak gehitzearekin batera, gatzaren fenomenoa gertatzen da eta HPMCren gelaren tenperatura jaisten da [210, 211]. Gatzak HPMCri gehitu ondoren, ur molekulak gatz ioiekin konbinatzeko joera handiagoa dute, beraz, ur molekulen eta HPMCren arteko hidrogeno-lotura suntsitzen da, HPMC molekulen inguruko ur-geruza kontsumitzen da eta HPMC molekulak azkar askatu daitezke. hidrofobikotasuna. Elkartea, gelaren eraketa tenperatura pixkanaka jaisten da. Aitzitik, NaSCN bezalako gatzak gehitzen direnean, gatzaren disoluzioaren fenomenoa gertatzen da eta HPMCren gel-tenperatura handitzen da [212]. Gelaren tenperaturan anioiek duten eragin beheranzko ordena: SO42− > S2O32− > H2PO4− > F− > Cl− > Br− > NO3−> I− > ClO4− > SCN− , katioien ordena. Gelaren tenperatura igoera hau da: Li+ > Na+ > K+ > Mg2+ > Ca2+ > Ba2+ [213].
Hidroxilo-taldeak dituzten alkohol monohidroxikoak bezalako molekula txiki organiko batzuk gehitzen direnean, gelaren tenperatura gehikuntza-kopurua handitu ahala handitu egiten da, balio maximoa erakusten du eta gero behera egiten du faseen bereizketa gertatu arte [214, 215]. Batez ere, bere pisu molekular txikiagatik gertatzen da, hau da, ur molekulen parekoa den magnitudearen arabera, eta konposatu ondoren molekula-mailako nahasgarritasuna lor dezake.
(2) HPMCren disolbagarritasuna
HPMC-k ur beroan disolbaezinak eta ur hotzean disolbagarriak diren propietateak ditu MC-ren antzekoak, baina sakabanaketa hotzeko mota eta sakabanaketa beroa ur disolbagarritasun desberdinen arabera bana daiteke [203]. Hotzean barreiatutako HPMC ur hotzetan azkar sakabanatu daiteke, eta bere biskositatea handitu egiten da denbora tarte baten ondoren, eta benetan uretan disolbatu egiten da; bero-sakabanatutako HPMCk, aitzitik, aglomerazioa erakusten du tenperatura baxuagoan ura gehitzean, baina gehitzea zailagoa da. Tenperatura handiko uretan, HPMC azkar sakabanatu daiteke, eta tenperatura jaitsi ondoren biskositatea handitzen da, HPMC benetako ur-disoluzio bihurtuz. HPMC-ren disolbagarritasuna uretan metoxi-taldeen edukiarekin erlazionatuta dago, ur beroan disolbaezinak diren 85 °C, 65 °C eta 60 °C-tik gorako altueratik txikira. Oro har, HPMC disolbaezina da disolbatzaile organikoetan, hala nola azetona eta kloroformoan, baina disolbagarria etanol ur-disoluzio eta disoluzio organiko mistoetan.
(3) HPMC-ren gatz-tolerantzia
HPMCren izaera ez-ionikoari esker, ezin da ionizatu uretan, beraz, ez du ioi metalikoekin erreakzionatuko hauspeatzeko. Hala ere, gatza gehitzeak HPMC gela eratzen den tenperaturan eragina izango du. Gatz-kontzentrazioa handitzen denean, HPMC-ren gel-tenperatura jaisten da; gatz-kontzentrazioa flokulazio puntua baino txikiagoa denean, HPMC disoluzioaren biskositatea handitu daiteke, beraz, aplikazioan, loditzearen helburua gatz kopuru egokia gehituz lor daiteke [210, 216].
(4) HPMCren azido eta alkali erresistentzia
Oro har, HPMC-k azido-base egonkortasun handia du eta ez du 2-12 pH-ko pH-ak eragiten. HPMC-k azido diluituaren nolabaiteko erresistentzia erakusten du, baina azido kontzentratuaren biskositatea gutxitzeko joera erakusten du; alkaliek eragin txikia dute horretan, baina pixka bat handitu eta gero poliki-poliki disoluzioaren biskositatea murrizten dute [217, 218].
(5) HPMC biskositatearen eragin-faktorea
HPMC pseudoplastikoa da, bere disoluzioa egonkorra da giro-tenperaturan eta bere biskositatea pisu molekularra, kontzentrazioa eta tenperaturak eragiten du. Kontzentrazio berean, zenbat eta handiagoa izan HPMC pisu molekularra, orduan eta likatasun handiagoa; pisu molekularreko produktu berdinerako, zenbat eta HPMC kontzentrazio handiagoa izan, orduan eta likatasun handiagoa; HPMC produktuaren biskositatea gutxitzen da tenperatura igotzean, eta gelaren eraketa-tenperaturara iristen da, gelifikazioaren ondorioz likatasunaren bat-bateko igoerarekin [9, 219, 220].
(6) HPMCren beste propietate batzuk
HPMC-k entzimekiko erresistentzia handia du, eta entzimekiko erresistentzia handitzen da ordezkapen-mailarekin. Hori dela eta, produktuak beste azukre-produktu batzuek baino kalitate egonkorragoa du biltegian [189, 212]. HPMC-k zenbait propietate emultsionatzaile ditu. Metoxi talde hidrofoboak olio-fasearen gainazalean xurga daitezke emultsioan adsortzio-geruza lodi bat osatzeko, babes-geruza gisa jarduteko; Uretan disolbagarriak diren hidroxilo-taldeak urarekin konbina daitezke fase jarraitua hobetzeko. Biskositateak, sakabanatutako fasearen koaleszentzia inhibitzen du, gainazaleko tentsioa murrizten du eta emultsioa egonkortzen du [221]. HPMC uretan disolbagarriak diren polimeroekin nahas daiteke, hala nola, gelatina, metilzelulosa, karragenina eta goma arabikoa, soluzio uniforme eta gardena osatzeko, eta glizerina eta polietilenglikol bezalako plastifikatzaileekin ere nahas daiteke. [200, 201, 214].
1.2.2.4 Hidroxipropil metilzelulosaren aplikazioan dauden arazoak
Lehenik eta behin, prezio altuak HPMCren aplikazio zabala mugatzen du. HPMC filmak gardentasun ona, koipe-hesiaren propietateak eta propietate mekanikoak baditu ere. Hala ere, bere prezio altuak (100.000/tona inguru) bere aplikazio zabala mugatzen du, baita balio handiagoko aplikazio farmazeutikoetan ere, hala nola kapsulak. HPMC hain garestia izatearen arrazoia, lehenik eta behin, HPMC prestatzeko erabiltzen den zelulosa nahiko garestia delako da. Horrez gain, bi ordezkatzaile talde, hidroxipropil taldea eta metoxi taldea, HPMCn txertatzen dira aldi berean, eta horrek oso zaila egiten du bere prestaketa prozesua. Konplexua, beraz, HPMC produktuak garestiagoak dira.
Bigarrenik, tenperatura baxuetan HPMC-ren biskositate baxuko eta gel-indar baxuko propietateek prozesagarritasuna murrizten dute hainbat aplikaziotan. HPMC gel termiko bat da, tenperatura baxuan biskositate oso baxuko disoluzio-egoeran dagoena eta tenperatura altuan solido-itxurako gel likatsu bat sor dezakeena, beraz, estaldura, ihinztadura eta murgilketa bezalako prozesatzeko prozesuak tenperatura altuan egin behar dira. . Bestela, soluzioa erraz isuriko da eta, ondorioz, film material ez-uniformea sortuko da, eta horrek produktuaren kalitatean eta errendimenduan eragingo du. Tenperatura altuko eragiketa horrek eragiketa-zailtasun-koefizientea areagotzen du, ekoizpen-energia-kontsumo handia eta ekoizpen-kostu handia eragiten du.
1.2.3 Hidroxipropil almidoia gel hotza
Almidoia ingurune naturaleko landareen fotosintesiaren bidez sintetizatutako polimero naturala da. Bere osagai polisakaridoak landareen hazietan eta tuberkuluetan gorde ohi dira pikor moduan proteina, zuntz, olio, azukre eta mineralekin batera. edo erroan [222]. Almidoia pertsonentzako energia-iturri nagusia ez ezik, industriako lehengai garrantzitsua ere bada. Iturri zabala, prezio baxua, berdea, naturala eta berriztagarria dela eta, oso erabilia izan da elikagaien eta medikuntzan, hartziduran, papergintzan, ehungintzan eta petrolioaren industrian [223].
1.2.3.1 Almidoia eta bere eratorriak
Almidoia goi-polimero naturala da, eta egitura-unitatea α-D-anhidroglukosa unitatea da. Unitate desberdinak lotura glikosidikoen bidez lotzen dira, eta bere formula molekularra (C6H10O5) n da. Almidoi pikorren kate molekularren zati bat α-1,4 lotura glikosidikoen bidez lotuta dago, hau da, amilosa lineala; kate molekularraren beste zati bat α-1,6 lotura glikosidikoen bidez lotuta dago oinarri honetan, hau da, amilopektina adarkatua [224]. Almidoi pikoretan, molekulak ordenatuta dauden eskualde kristalinoak eta molekulak desordenatuta dauden eskualde amorfoak daude. zatiaren konposizioa. Ez dago muga argirik eskualde kristalinoaren eta eskualde amorfoaren artean, eta amilopektina molekulak hainbat eskualde kristalino eta eskualde amorfoetatik igaro daitezke. Almidoiaren sintesiaren izaera naturalean oinarrituta, almidoiaren polisakaridoen egitura landare-espezieen eta iturri-guneen arabera aldatzen da [225].
Nahiz eta almidoia industria-ekoizpenerako lehengai garrantzitsuenetako bat bihurtu den bere iturri zabala eta propietate berriztagarriak direla eta, bertako almidoiak, oro har, desabantailak ditu, hala nola, ur-disolbagarritasun eskasa eta filma eratzeko propietateak, emultsionatzeko eta gelifikatzeko gaitasun baxuak eta egonkortasun eskasa. Bere aplikazio-eremua zabaltzeko, almidoia fisikokimikoki aldatu ohi da aplikazio-eskakizun desberdinetara egokitzeko [38, 114]. Almidoi molekulen glukosa egitura-unitate bakoitzean hiru hidroxilo talde aske daude. Hidroxilo talde hauek oso aktiboak dira eta poliolen antzeko propietateak ematen dizkiote almidoia, almidoia desnaturalizatzeko erreakziorako aukera ematen dutenak.
Aldaketa egin ondoren, bertako almidoiaren propietate batzuk hobetu egin dira neurri handi batean, bertako almidoiaren erabilera-akatsak gaindituz, beraz, almidoi eraldatuak funtsezko zeregina du egungo industrian [226]. Almidoia oxidatua teknologia nahiko heldua duen almidoi eraldaturik erabilienetako bat da. Bertako almidoiarekin alderatuta, almidoi oxidatua errazago gelatinizatzen da. Atxikimendu handiko abantailak. Almidoia esterifikatua almidoi molekulen hidroxilo taldeen esterifikazioaren ondorioz sortutako almidoi deribatua da. Ordezkapen-maila oso baxuak bertako almidoiaren propietateak nabarmen alda ditzake. Almidoi-pastearen gardentasuna eta filma eratzeko propietateak hobetu egiten dira, jakina. Almidoia eterifikatua almidoi molekulen hidroxilo taldeen eterifikazio-erreakzioa da, polialmidoizko eterra sortzeko, eta bere retrogradazioa ahuldu egiten da. Oxidatutako almidoia eta esterifikatutako almidoia erabili ezin diren baldintza alkalino sendoetan, eter-lotura ere nahiko egonkor gera daiteke. hidrolisirako joera. Azidoz eraldatutako almidoia, almidoia azidoarekin tratatzen da amilosa edukia handitzeko, eta, ondorioz, erretrogradazioa eta almidoi-pasta hobetzen dira. Nahiko gardena da eta hoztean gel solido bat eratzen du [114].
1.2.3.2 Hidroxipropil almidoiaren egitura
Hidroxipropil almidoia (HPS), zeinaren egitura molekularra 1-4 irudietan ageri den, almidoi-eter ez-ionikoa da, propileno oxidoaren almidoiarekin baldintza alkalinoetan [223, 227, 228] eterifikazio-erreakzioz prestatzen dena eta bere erreakzio kimikoen ekuazioa 1-6 irudian ageri da.
HPS-ren sintesian, almidoiarekin erreakzionatzeaz gain hidroxipropil almidoia sortzeko, propileno oxidoak sortutako hidroxipropil almidoiarekin ere erreakziona dezake polioxipropil almidoia sortzeko. ordezkapen-maila. Ordezkapen-maila (DS) glukosil talde bakoitzeko ordezkaturiko hidroxilo taldeen batez besteko kopuruari dagokio. Almidoiaren glukosilo talde gehienek ordezkatu daitezkeen 3 hidroxilo talde dituzte, beraz, DS maximoa 3 da. Ordezpen-maila molarra (MS) glukosil taldearen mol bakoitzeko ordezkatzaileen batez besteko masari dagokio [223, 229]. Hidroxipropilazio-erreakzioaren prozesu-baldintzek, almidoi pikorren morfologiak eta almidoi natiboko amilosaren eta amilopektinaren erlazioak MS-ren tamainari eragiten diote.
1.2.3.3 Hidroxipropil almidoiaren propietateak
(1) HPS-en gelifikazio hotza
HPS almidoi-pasta berorako, batez ere amilosa-eduki handiko sistemarako, hozte-prozesuan, almidoi-pastean dauden amilosa-kate molekularrak elkarren artean nahasten dira hiru dimentsioko sare-egitura bat osatzeko eta solido itxurako portaera nabaria erakusten dute. Elastomero bihurtzen da, gel bat eratzen du, eta berriro berotu ondoren disoluzio egoerara itzul daiteke, hau da, gel hotzaren propietateak ditu, eta gel-fenomeno honek propietate itzulgarriak ditu [228].
Amilosa gelatinizatua etengabe harilkatzen da helikoide bakarreko egitura koaxial bat osatzeko. Egitura helikoide bakar hauen kanpoaldea talde hidrofiloa da, eta barrualdea barrunbe hidrofoboa. Tenperatura altuan, HPS ur-disoluzioan ausazko bobinetan dago, eta bertatik segmentu helikoide bakar batzuk luzatzen dira. Tenperatura jaisten denean, HPS eta uraren arteko hidrogeno-loturak hautsi egiten dira, egitura-ura galtzen da eta kate molekularren arteko hidrogeno-loturak etengabe sortzen dira, azkenean hiru dimentsioko sareko gel-egitura osatuz. Almidoiaren gel-sareko betetze-fasea gelatinizazioaren ondoren hondar almidoi pikor edo zatiak dira, eta amilopektina batzuen nahasketak ere laguntzen du gela eratzen [230-232].
(2) HPSren hidrofilia
Hidroxipropilo talde hidrofilikoak sartzeak almidoi molekulen arteko hidrogeno loturen indarra ahultzen du, almidoi molekulen edo segmentuen mugimendua sustatzen du eta almidoi mikrokristalen urtze-tenperatura murrizten du; almidoi pikorren egitura aldatu egiten da, eta almidoi pikorren gainazala zakarra da Tenperatura handitzen den heinean, pitzadura edo zulo batzuk agertzen dira, beraz, ur molekulak erraz sartu daitezke almidoi pikorren barnean, almidoia erraztu eta puztu eta gelatinizatuz. beraz, almidoiaren gelatinizazio-tenperatura jaisten da. Ordezkapen-maila handitzen den heinean, hidroxipropil-almidoiaren gelatinizazio-tenperatura jaitsi egiten da eta, azkenik, ur hotzetan puztu daiteke. Hidroxipropilazio ondoren, almidoi-pasten jariakortasuna, tenperatura baxuko egonkortasuna, gardentasuna, disolbagarritasuna eta filma eratzeko propietateak hobetu ziren [233-235].
(3) HPSren egonkortasuna
HPS egonkortasun handiko almidoi-eter ez-ionikoa da. Hidrolisia, oxidazioa eta gurutzaketa bezalako erreakzio kimikoetan, eter lotura ez da hautsiko eta ordezkoak ez dira eroriko. Hori dela eta, HPS-ren propietateek elektrolitoek eta pH-ek nahiko gutxiago eragiten dute, azido-base pH-ren gama zabal batean erabil daitekeela bermatuz [236-238].
1.2.3.4 HPSren aplikazioa elikagaien eta medikuntzaren arloan
HPS ez da toxikoa eta zaporerik gabekoa, digestio-errendimendu ona eta hidrolizatuaren biskositate nahiko baxua du. Etxean eta atzerrian almidoi aldatutako jangarri segurua da. 1950eko hamarkadan, Estatu Batuek hidroxipropil almidoia onartu zuten elikagaietan zuzenean erabiltzeko [223, 229, 238]. HPS elikagaien eremuan oso erabilia den almidoi eraldatua da, batez ere agente loditzaile, esekitzaile eta egonkortzaile gisa erabiltzen da.
Erosotasuneko elikagaietan eta izoztutako elikagaietan erabil daiteke, hala nola edariak, izozkiak eta marmeladak; partzialki ordezka ditzake prezio altuak diren oietako jangarriak, hala nola gelatina; film jangarri bihur daiteke eta elikagaien estaldura eta ontzi gisa erabil daiteke [229, 236].
HPS medikuntza arloan normalean erabiltzen da betegarri gisa, labore sendagarrietarako aglutinatzaileak, piluletarako desintegratzaileak, kapsula bigun eta gogor farmazeutikoetarako materialak, sendagaien estaldurak, globulu gorri artifizialetarako kondentsazioaren aurkako agenteak eta plasma lodigarriak, etab. [239] .
1.3 Polimeroen konposaketa
Material polimerikoak oso erabiliak dira bizitzako alderdi guztietan eta ezinbesteko eta garrantzitsuak diren materialak dira. Zientzia eta teknologiaren etengabeko garapenak jendearen eskakizunak gero eta anitzagoak egiten ditu, eta, oro har, zaila da osagai bakarreko polimero-materialek gizakien aplikazio-eskakizun anitzak betetzea. Bi polimero edo gehiago konbinatzea metodo ekonomiko eta eraginkorrena da polimero-materialak prezio baxuarekin, errendimendu bikainarekin, prozesamendu erosoarekin eta aplikazio zabalarekin lortzeko metodorik ekonomikoena eta eraginkorrena, eta horrek ikertzaile askoren arreta erakarri du eta gero eta arreta handiagoa eskaini diona [240-242] .
1.3.1 Polimeroen konposaketaren helburua eta metodoa
Polimeroen konposaketaren helburu nagusia: (l) Materialen propietate integralak optimizatzea. Polimero desberdinak konposatzen dira, beraz, azken konposatuak makromolekula bakar baten propietate bikainak mantentzen ditu, elkarren indarguneetatik ikasten du eta bere ahuleziak osatzen ditu eta polimero-materialen propietate integralak optimizatzen ditu. (2) Materialaren kostua murriztea. Material polimero batzuek propietate bikainak dituzte, baina garestiak dira. Hori dela eta, beste polimero merke batzuekin konposatu daitezke kostuak murrizteko erabilerari eragin gabe. (3) Hobetu materiala prozesatzeko propietateak. Material batzuek propietate bikainak dituzte baina prozesatzeko zailak dira, eta beste polimero egokiak gehi daitezke haien prozesatzeko propietateak hobetzeko. (4) Materialaren propietate jakin bat indartzeko. Alderdi zehatz batean materialaren errendimendua hobetzeko, beste polimero bat erabiltzen da hura aldatzeko. (5) Materialen funtzio berriak garatzea.
Polimeroen konposaketa-metodo arruntak: (l) Urtze-konposaketa. Konposaketa-ekipoaren zizaila-ekintzaren pean, polimero desberdinak konposatzeko fluxu-tenperatura likatsuaren gainetik berotzen dira eta, ondoren, konposatu ondoren hoztu eta pikortzen dira. (2) Disoluzioa berrezartzea. Bi osagaiak irabiatu eta nahasten dira disolbatzaile arrunt bat erabiliz, edo disolbatutako polimero-disoluzio desberdinak uniformeki nahasten dira, eta, ondoren, disolbatzailea kentzen da polimero-konposatu bat lortzeko. (3) Emultsio konposaketa. Emultsionatzaile mota bereko polimero emultsio desberdinak nahastu eta nahastu ondoren, koagulatzaile bat gehitzen da polimeroa elkarrekin prezipitatzeko, konposatu polimeriko bat lortzeko. (4) Kopolimerizazioa eta konposaketa. Injerto-kopolimerizazioa, bloke-kopolimerizazioa eta kopolimerizazio erreaktiboa barne, konposaketa-prozesua erreakzio kimikoa dakar. (5) Sarean sartzea [10].
1.3.2 Polisakarido naturalen konposaketa
Polisakarido naturalak naturako polimero-materialen klase arrunta dira, normalean kimikoki eraldatuak eta propietate bikainak dituztenak. Hala ere, polisakarido bakarreko materialek errendimendu-muga batzuk dituzte sarritan, beraz, polisakarido desberdinak sarritan konposatzen dira osagai bakoitzaren errendimendu-abantailak osatzeko eta aplikazio-esparrua zabaltzeko helburua lortzeko. 1980ko hamarkadan, polisakarido natural ezberdinen konposaketari buruzko ikerketak nabarmen handitu dira [243]. Etxean eta atzerrian polisakaridoen sistema konposatu naturalari buruzko ikerketak mamiaren eta mamia ezaren sistema konposatuan eta mamirik gabeko bi polisakarido motaren sistema konposatuan oinarritzen dira gehienbat.
1.3.2.1 Polisakarido hidrogel naturalen sailkapena
Polisakarido naturalak mamia eta mamia ez diren gelak sortzeko duten gaitasunaren arabera bana daitezke. Polisakarido batzuek berez gelak sor ditzakete, beraz, mamia deitzen zaie, karragenanoa, etab.; beste batzuek ez dute berez propietate gelifikatzailerik, eta mamia gabeko polisakarido deitzen zaie, xantano goma adibidez.
Hidrogelak mamia naturala ur-disoluzio batean disolbatuz lor daitezke. Sortutako gelaren termoitzulgarritasunaren eta bere moduluaren tenperaturaren menpekotasunaren arabera, honako lau mota desberdinetan bana daiteke [244]:
(1) Cryogel, polisakaridoen soluzioa tenperatura baxuan bakarrik lor daiteke gela, hala nola karragenina.
(2) Termikoki induzitutako gelak, polisakaridoen soluzioak tenperatura altuan soilik lor dezake gela, hala nola glukomananoa.
(3) Polisakaridoen disoluzioak tenperatura baxuagoan gelak lor ditzake, baina tenperatura altuagoan gelak ere lor ditzake, baina tarteko tenperaturan disoluzio egoera aurkez dezake.
(4) Soluzioak erdian tenperatura jakin batean bakarrik lor dezake gela. Curdlan natural ezberdinek bere kontzentrazio kritikoa (gutxienekoa) du, eta horren gainetik gela lor daiteke. Gelaren kontzentrazio kritikoa polisakaridoen kate molekularraren luzera jarraituarekin lotuta dago; gelaren indarra disoluzioaren kontzentrazioa eta pisu molekularra asko eragiten du, eta, oro har, gelaren indarra handitu egiten da kontzentrazioa handitu ahala [245].
1.3.2.2 Curdlan eta ez curdlan sistema konposatua
Curdlan ez den curdlanarekin konposatzeak, oro har, polisakaridoen gelaren indarra hobetzen du [246]. Konjac goma eta carragenana konposatzeak gel konposatuaren sare-egituraren egonkortasuna eta gel-elastikotasuna hobetzen ditu eta gelaren indarra nabarmen hobetzen du. Wei Yu et al. karragenina eta konjac goma konposatu, eta konposatu ondoren gelaren egitura eztabaidatu zuten. Ikerketaren arabera, karragenina eta konjac goma konposatu ondoren, efektu sinergiko bat sortu zen, eta karragenanoa nagusi den sare-egitura bat sortu zela, konjac goma bertan barreiatzen dela eta bere gel-sarea karragenina hutsarena baino trinkoagoa da [247]. Kohyama et al. carrageenan/konjac gomaren sistema konposatua aztertu zuen, eta emaitzek erakutsi zuten konjac gomaren pisu molekularra etengabe handitzearekin batera, gel konposatuaren haustura-tentsioa handitzen joan zela; Pisu molekular ezberdineko konjac gomak gelaren eraketa antzekoa izan zuen. tenperatura. Sistema konposatu honetan, gel-sarearen eraketa karragenanoak egiten du, eta mamiaren bi molekulen arteko elkarrekintzak gurutzatutako eskualde ahulak sortzen ditu [248]. Nishinari et al. gellan goma/konjac gom konposatuen sistema aztertu zuen, eta emaitzek erakutsi zuten katioi monobalenteek gel konposatuan duten eragina nabarmenagoa zela. Sistemaren modulua eta gelaren eraketa tenperatura handitu ditzake. Katioi dibalenteek gel konposatuen sorrera sustatu dezakete neurri batean, baina gehiegizko kantitateek faseen bereizketa eragingo dute eta sistemaren modulua murriztuko dute [246]. Breneer et al. karragenina, karraxena eta konjac gomaren konposaketa aztertu du, eta karragenina, karragena eta konjac gomak efektu sinergikoak sor ditzaketela ikusi du, eta ratio optimoa karragenina/karragenina 1:5,5, konjac goma/karragenina 1:7 da. , eta hirurak elkarrekin konposatzen direnean, efektu sinergikoa karragenina/konjac gomaren berdina da, hiruren konposaketa berezirik ez dagoela adierazten duena. elkarrekintza [249].
1.3.2.2 Curdlan ez diren bi sistema konposatu
Gelaren propietaterik ez duten bi polisakarido naturalek gelaren propietateak izan ditzakete konposaketaren bidez, eta ondorioz, gel-produktuak [250]. Karrobin gomarekin xanthan gomarekin konbinatzeak gel berrien sorrera eragiten duen efektu sinergiko bat sortzen du [251]. Gel-produktu berri bat ere lor daiteke konjac glukomannanoari xanthan goma gehituz konposatzeko [252]. Wei Yanxia et al. alkarro-gomaren eta xantano-gomaren konplexuaren propietate erreologikoak aztertu zituen. Emaitzek erakusten dute alkarrondoaren eta xanthan gomaren konposatuak efektu sinergiko bat sortzen duela. Bolumen-erlazioa konposatua 4:6 denean, efektu sinergikorik indartsuena [253]. Fitzsimons et al. konjac glukomannanoa xanthan gomarekin konposatua giro-tenperaturan eta berotuta. Emaitzek erakutsi zuten konposatu guztiek gelaren propietateak dituztela, bien arteko efektu sinergikoa islatuz. Konposaketa-tenperaturak eta xanthan gomaren egitura-egoerak ez zuten bien arteko elkarrekintzan eraginik [254]. Guo Shoujun-ek eta beste batzuek txerri gorotzak babarrun gomaren eta xanthan gomaren jatorrizko nahasketa aztertu zuten, eta emaitzek erakutsi zuten txerri gorotzak eta xanthan gomak efektu sinergiko handia dutela. Txerrien gorotzak babarrun gomaren eta xanthan gom konposatuaren itsasgarriaren konposaketa-ratio optimoa 6/4 (w/w) da. Soja-oiaren disoluzio bakarraren 102 aldiz handiagoa da, eta gela goma konposatuaren kontzentrazioa % 0,4ra iristen denean sortzen da. Itsasgarri konposatuak biskositate handia, egonkortasun ona eta propietate erreologikoak ditu, eta janari-oietako bikaina da [255].
1.3.3 Polimero-konpositeen bateragarritasuna
Bateragarritasuna, termodinamikoaren ikuspuntutik, molekula-mailako bateragarritasuna lortzeari dagokio, elkarrekiko disolbagarritasuna bezala ere ezagutzen dena. Flory-Huggins ereduaren teoriaren arabera, konposaketa-prozesuan zehar polimero-sistemaren energia askearen aldaketa Gibbs-en energia askearen formularekin bat dator:
△���=△���—T△S (1-1)
Horien artean, △���energia aske konplexua da, △���bero konplexua da, entropia konplexua da; tenperatura absolutua da; sistema konplexua sistema bateragarria da energia librea △ aldatzen denean bakarrik���prozesu konplexuan [256].
Nahastearen kontzeptua sistema oso gutxik bateragarritasun termodinamikoa lor dezaketelako sortzen da. Nahasgarritasunak osagai ezberdinek konplexu homogeneoak sortzeko duten gaitasunari egiten dio erreferentzia, eta gehien erabiltzen den irizpidea da konplexuek beira-trantsizio-puntu bakarra izatea.
Bateragarritasun termodinamikotik desberdina, bateragarritasun orokortua sistema konposatuko osagai bakoitzak elkar egokitzeko duen gaitasunari egiten dio erreferentzia, ikuspegi praktikotik proposatzen dena [257].
Bateragarritasun orokortuan oinarrituta, konposatu polimerikoen sistemak guztiz bateragarriak, partzialki bateragarriak eta guztiz bateraezinak diren sistematan banatu daitezke. Sistema guztiz bateragarri batek esan nahi du konposatua maila molekularra termodinamikoki nahastea dela; partzialki bateragarria den sistema batek esan nahi du konposatua bateragarria dela tenperatura edo konposizio tarte jakin baten barruan; guztiz bateraezina den sistema batek esan nahi du konposatua Maila molekularreko nahasgarritasuna ezin dela lortu edozein tenperatura edo konposiziotan.
Polimero ezberdinen arteko egitura-desberdintasun eta konformazio-entropia batzuengatik, polimero-sistema konplexu gehienak partzialki bateragarriak edo bateraezinak dira [11, 12]. Sistema konposatuaren fase-banaketaren eta nahaste-mailaren arabera, partzialki bateragarria den sistemaren bateragarritasuna ere asko aldatuko da [11]. Polimero-konpositeen propietate makroskopikoak oso lotuta daude barne-morfologia mikroskopikoarekin eta osagai bakoitzaren propietate fisiko eta kimikoekin. 240], beraz, garrantzi handikoa da sistema konposatuaren morfologia mikroskopikoa eta bateragarritasuna aztertzea.
Konposatu bitarren bateragarritasunerako ikerketa eta karakterizazio metodoak:
(1) Beira trantsizio tenperatura T���konparazio metodoa. T. alderatuz���T duen konposatuarena���bere osagaietatik, T bakarra bada���konposatuan agertzen da, sistema konposatua sistema bateragarria da; bi T badaude���, eta bi T���konposatuaren posizioak bi taldeetan daude T puntuen erdian���sistema konposatua partzialki bateragarria den sistema bat dela adierazten du; bi T badaude���, eta bi osagaien posizioetan kokatzen dira���, sistema konposatua sistema bateraezina dela adierazten du.
T���Konparazio-metodoan sarritan erabiltzen diren proba-tresnak analizatzaile termomekaniko dinamikoa (DMA) eta eskanetze kalorimetro diferentziala (DSC) dira. Metodo honek sistema konposatuaren bateragarritasuna azkar epai dezake, baina T���bi osagaietatik antzekoa da, T bakarra���konposatu ondoren ere agertuko da, beraz, metodo honek zenbait gabezia ditu [10].
(2) Behaketa morfologikoaren metodoa. Lehenik eta behin, behatu konposatuaren morfologia makroskopikoa. Konposatuak fase bereizketa nabaria badu, aldez aurretik sistema konposatua sistema bateraezina dela epai daiteke. Bigarrenik, konposatuaren morfologia mikroskopikoa eta fase-egitura mikroskopioz behatzen dira. Erabat bateragarriak diren bi osagaiek egoera homogeneoa osatuko dute. Hori dela eta, bateragarritasun ona duen konposatuak faseen banaketa uniformea eta fase sakabanatutako partikulen tamaina txikia ikus ditzake. eta interfaze lausoa.
Topografia behatzeko metodoan sarritan erabiltzen diren proba-tresnak mikroskopio optikoa eta mikroskopio elektronikoa (SEM) dira. Topografia behatzeko metodoa metodo laguntzaile gisa erabil daiteke beste karakterizazio metodo batzuekin batera.
(3) Gardentasunaren metodoa. Partzialki bateragarria den sistema konposatu batean, bi osagaiak bateragarriak izan daitezke tenperatura eta konposizio-tarte jakin batean, eta fase-bereizpena tarte horretatik kanpo gertatuko da. Sistema konposatua sistema homogeneotik sistema bifasikora eraldatzeko prozesuan, haren argi-transmisioa aldatuko da, beraz, bere bateragarritasuna aztertu ahal izango da konposatuaren gardentasuna aztertuz.
Metodo hau metodo laguntzaile gisa soilik erabil daiteke, izan ere, bi polimeroen errefrakzio-indizeak berdinak direnean, bateraezinak diren bi polimero konposatuz lortzen den konposatua ere gardena baita.
(4) Metodo erreologikoa. Metodo honetan, konposatuaren parametro biskoelastikoen bat-bateko aldaketa faseen bereizketaren zeinu gisa erabiltzen da, adibidez, biskositate-tenperatura kurbaren bat-bateko aldaketa faseen bereizketa markatzeko eta itxurazko itxuraren bat-bateko aldaketa erabiltzen da. ebakidura-tentsio-tenperatura kurba faseen bereizketaren seinale gisa erabiltzen da. Konposatu ondoren fase bereizketarik gabeko konposaketa-sistemak bateragarritasun ona du, eta fase-bereizpena dutenak sistema bateraezinak edo partzialki bateragarriak dira [258].
(5) Han-ren kurbaren metodoa. Han-en kurba lg da���'(���) lg G”, sistema konposatuaren Han-ren kurbak tenperaturaren menpekotasunik ez badu eta tenperatura ezberdinetan Han-en kurbak kurba nagusi bat osatzen badu, sistema konposatua bateragarria da; sistema konposatua bateragarria bada Han-en kurba tenperaturaren menpekoa da. Han-en kurba tenperatura desberdinetan elkarrengandik bereizita badago eta ezin badu kurba nagusirik osatu, sistema konposatua bateraezina edo partzialki bateragarria da. Beraz, sistema konposatuaren bateragarritasuna Han-ren kurbaren bereizketaren arabera epai daiteke.
(6) Disoluzioaren biskositatearen metodoa. Metodo honek disoluzioaren biskositatearen aldaketa erabiltzen du sistema konposatuaren bateragarritasuna ezaugarritzeko. Disoluzio-kontzentrazio desberdinetan, konposatuaren biskositatea konposizioaren arabera markatzen da. Erlazio lineala bada, sistema konposatua guztiz bateragarria dela esan nahi du; erlazio ez-lineala bada, sistema konposatua partzialki bateragarria dela esan nahi du; S formako kurba bada, sistema konposatua guztiz bateraezina dela erakusten du [10].
(7) Espektroskopia infragorria. Bi polimeroak konposatu ondoren, bateragarritasuna ona bada, elkarrekintzak egongo dira, hala nola hidrogeno-loturak, eta polimero-kateko talde bakoitzaren espektro infragorriko talde bereizgarrien bande-posizioak aldatu egingo dira. Konplexuaren eta osagai bakoitzaren talde-banden desplazamenduak sistema konplexuaren bateragarritasuna epai dezake.
Horrez gain, konplexuen bateragarritasuna analizatzaile termogravimetrikoak, X izpien difrakzioa, angelu txikiko X izpien sakabanaketa, argiaren sakabanaketa, neutroi elektroien sakabanaketa, erresonantzia magnetiko nuklearra eta ultrasoinu tekniken bidez ere azter daitezke [10].
1.3.4 Hidroxipropil metilzelulosa/hidroxipropil almidoia konposaketaren ikerketaren aurrerapena
1.3.4.1 Hidroxipropil metilzelulosa eta beste substantzia batzuen konposaketa
HPMC eta beste substantzia batzuen konposatuak drogak kontrolatutako askapen sistemetan eta film jangarri edo degradagarrien ontziratzeko materialetan erabiltzen dira batez ere. Droga kontrolatutako askapenaren aplikazioan, HPMC-rekin konposatutako polimeroen artean polimero sintetikoak daude, hala nola, alkohol polibiniloa (PVA), azido laktikoa-azido glikoliko kopolimeroa (PLGA) eta policaprolaktona (PCL), baita proteinak, polimero naturalak, esaterako. polisakaridoak. Abdel-Zaher et al. egitura-konposizioa, egonkortasun termikoa eta HPMC/PVA konpositeen errendimenduarekin duten erlazioa aztertu zituen, eta emaitzek bi polimeroen presentzian nolabaiteko nahasgarritasuna dagoela erakutsi zuten [259]. Zabihi et al. HPMC/PLGA konplexua erabili zuen mikrokapsulak prestatzeko intsulinaren askapen kontrolatua eta iraunkorra lortzeko, urdailean eta hesteetan askapen iraunkorra lor dezaketenak [260]. Javed et al. HPMC hidrofiloa eta PCL hidrofoboa konposatu zituen eta HPMC/PCL konplexuak erabiltzen zituen mikrokapsula-material gisa sendagaiak kontrolatutako eta iraunkorreko askapenerako, zeinak giza gorputzeko atal ezberdinetan askatu zitezkeen konposaketa erlazioa egokituz [261]. Ding et al. propietate erreologikoak aztertu zituen, hala nola, likatasuna, biskoelastikotasun dinamikoa, creep berreskuratzea eta HPMC/kolageno-konplexuen tixotropia sendagaien askapen kontrolatuaren alorrean erabiltzen diren, eta aplikazio industrialetarako orientabide teorikoa eskainiz [262]. Arthanari, Cai eta Rai et al. [263-265] HPMC eta polisakaridoen konplexuak, hala nola, kitosanoa, xanthan goma eta sodio alginatoa, txertoaren eta sendagaien askapen iraunkorreko prozesuan aplikatu ziren, eta emaitzek droga askatzeko efektu kontrolagarria erakutsi zuten [263-265].
Film jangarriak edo degradagarriak diren ontziratzeko materialak garatzean, HPMCrekin konposatutako polimeroak batez ere polimero naturalak dira, hala nola lipidoak, proteinak eta polisakaridoak. Karaca, Fagundes eta Contreras-Oliva et al. HPMC/lipido konplexuekin mintz konposatu jangarriak prestatu zituen, eta aranak, cherry tomateak eta zitrikoak kontserbatzeko erabili zituen, hurrenez hurren. Emaitzek erakutsi zuten HPMC/lipido konplexuen mintzek fresko mantentzearen bakterioen aurkako efektu ona zutela [266-268]. Shetty, Rubilar eta Ding et al. HPMC, zeta-proteina, gazur-proteina isolatua eta kolagenoa, hurrenez hurren [269-271]. Esteghlal et al. HPMC gelatinarekin formulatu zuen film jangarriak prestatzeko bio-oinarritutako ontzi-materialetan erabiltzeko [111]. Priya, Kondaveeti, Sakata eta Ortega-Toro et al. HPMC/chitosan HPMC/xyloglucan, HPMC/etil zelulosa eta HPMC/almidoia jangarriak diren film konposatuak prestatu zituzten, hurrenez hurren, eta haien egonkortasun termikoa, propietate mekanikoak, mikroegitura eta bakterioen aurkako propietateak aztertu zituzten [139, 272-274]. HPMC/PLA konposatua elikagaien ontziratzeko material gisa ere erabil daiteke, normalean estrusio bidez [275].
Film jangarriak edo degradagarriak diren ontziratzeko materialak garatzean, HPMCrekin konposatutako polimeroak batez ere polimero naturalak dira, hala nola lipidoak, proteinak eta polisakaridoak. Karaca, Fagundes eta Contreras-Oliva et al. HPMC/lipido konplexuekin mintz konposatu jangarriak prestatu zituen, eta aranak, cherry tomateak eta zitrikoak kontserbatzeko erabili zituen, hurrenez hurren. Emaitzek erakutsi zuten HPMC/lipido konplexuen mintzek fresko mantentzearen bakterioen aurkako efektu ona zutela [266-268]. Shetty, Rubilar eta Ding et al. HPMC, zeta-proteina, gazur-proteina isolatua eta kolagenoa, hurrenez hurren [269-271]. Esteghlal et al. HPMC gelatinarekin formulatu zuen film jangarriak prestatzeko bio-oinarritutako ontzi-materialetan erabiltzeko [111]. Priya, Kondaveeti, Sakata eta Ortega-Toro et al. HPMC/chitosan HPMC/xyloglucan, HPMC/etil zelulosa eta HPMC/almidoia jangarriak diren film konposatuak prestatu zituzten, hurrenez hurren, eta haien egonkortasun termikoa, propietate mekanikoak, mikroegitura eta bakterioen aurkako propietateak aztertu zituzten [139, 272-274]. HPMC/PLA konposatua elikagaien ontziratzeko material gisa ere erabil daiteke, normalean estrusio bidez [275].
1.3.4.2 Almidoia eta beste substantzia batzuen konposaketa
Almidoia eta beste substantzia batzuk konbinatzeari buruzko ikerketak hasieran poliester alifatiko hidrofoboko hainbat substantziatan zentratu ziren, besteak beste, azido polilaktikoa (PLA), policaprolaktona (PCL), azido polibuteno suzinikoa (PBSA), etab. 276]. Muller et al. almidoi/PLA konpositeen egitura eta propietateak eta bien arteko elkarrekintza aztertu zituen, eta emaitzek bien arteko elkarrekintza ahula eta konpositeen propietate mekanikoak txarrak zirela erakutsi zuten [277]. Correa, Komur eta Diaz-Gomez et al. almidoi/PCL konplexuen bi osagaien propietate mekanikoak, propietate erreologikoak, gelen propietateak eta bateragarritasuna aztertu zituen, material biodegradagarriak, material biomedikoak eta ehunen ingeniaritzarako aldamioetako materialak garatzeko [278-280]. Ohkika et al. arto-almidoia eta PBSA nahasketa oso itxaropentsua dela ikusi zuen. Almidoiaren edukia % 5-30ekoa denean, almidoi pikorren edukia handitzeak modulua handitu dezake eta trakzio-esfortzua eta luzapena murrizten ditu hausturan [281,282]. Poliesterra alifatiko hidrofobikoa termodinamikoki bateraezina da almidoi hidrofiloarekin, eta hainbat konpatigarri eta gehigarri gehitzen dira normalean almidoiaren eta poliesterren arteko faseen interfazea hobetzeko. Szadkowska, Ferri eta Li et al. silanol-oinarritutako plastifikatzaileen, anhidrido maleikoaren liho-olioaren eta landare-olioaren deribatu funtzionalizatuen almidoi/PLA konplexuen egituran eta propietateetan, hurrenez hurren, aztertu zituzten [283-285]. Ortega-Toro, Yu et al. azido zitrikoa eta difenilmetano diisozianatoa erabili zituen almidoia/PCL konposatua eta almidoia/PBSA konposatua bateratzeko, hurrenez hurren, materialaren propietateak eta egonkortasuna hobetzeko [286, 287].
Azken urteotan, gero eta ikerketa gehiago egin dira almidoia proteinak, polisakaridoak eta lipidoak bezalako polimero naturalekin konbinatzeari buruz. Teklehaimanot, Sahin-Nadeen eta Zhang et al-ek almidoi/zein, almidoi/esur proteina eta almidoi/gelatina konplexuen propietate fisiko-kimikoak aztertu zituzten, hurrenez hurren, eta emaitzek emaitza onak lortu zituzten, elikagaien biomaterial eta kapsuletan aplika daitezkeenak [52, 288, 289]. Lozanno-Navarro, Talon eta Ren et al. Argi-transmisioa, propietate mekanikoak, bakterioen aurkako propietateak eta almidoi/kitosano-film konposatuen kitosano-kontzentrazioa aztertu ditu, hurrenez hurren, eta laburpen naturalak, te-polifenolak eta beste bakterioen aurkako agente naturalak gehitu ditu film konposatuaren efektu antibacterianoa hobetzeko. Ikerketaren emaitzek erakusten dute almidoi/kitosano film konposatuak potentzial handia duela elikagaien eta sendagaien ontzi aktiboan [290-292]. Kaushik, Ghanbarzadeh, Arvanitoyannis eta Zhang et al. almidoi/zelulosa nanokristalen, almidoi/karboximetilzelulosa, almidoi/metilzelulosa eta almidoi/hidroxipropilmetilzelulosa film konposatuen propietateak aztertu ditu, hurrenez hurren, eta ontzi-material jangarri/biodegradagarrietan dauden aplikazio nagusiak [293-295]. Dafe, Jumaidin eta Lascombes et al. almidoia/elikagaien oietako konposatuak aztertu zituen, hala nola almidoia/pektina, almidoia/agar eta almidoia/karragenina, batez ere elikagaien eta elikagaien ontziratzeko eremuan [296-298]. Tapioka almidoi/arto-olio, almidoi/lipido konplexuen propietate fisikokimikoak Perezek, De et al.ek aztertu zituzten, batez ere estrusiozko elikagaien ekoizpen-prozesua gidatzeko [299, 300].
1.3.4.3 Hidroxipropil metilzelulosa eta almidoia konbinatzea
Gaur egun, HPMC eta almidoiaren sistema konposatuari buruzko ikerketa asko daude etxean eta atzerrian, eta horietako gehienak HPMC kopuru txiki bat gehitzen ari dira almidoiaren matrizean, almidoiaren zahartze-fenomenoa hobetzeko. Jimenez et al. HPMC erabili zuen jatorrizko almidoiaren zahartzea murrizteko, almidoi-mintzen iragazkortasuna hobetzeko. Emaitzek erakutsi zuten HPMC gehitzeak almidoiaren zahartzea murrizten zuela eta mintz konposatuaren malgutasuna areagotu zuela. Mintz konposatuaren oxigenoaren iragazkortasuna nabarmen handitu zen, baina iragazgaitza ez. Zenbat aldatu den [301]. Villacres, Basch et al. HPMC eta tapioka almidoia konposatu zituen HPMC/almidoizko film konposatuen ontziratze-materialak prestatzeko, eta glizerinak film konposatuan duen plastifikazio-efektua eta potasio sorbatoak eta nisinak film konposatuaren propietate antibacterialetan dituen ondorioak aztertu zituen. Emaitzak Erakusten du HPMC edukia handitzean film konposatuaren modulu elastikoa eta trakzio-erresistentzia handitzen direla, hausturan luzapena gutxitzen dela eta ur-lurrunaren iragazkortasunak eragin txikia duela; potasio sorbatoak eta nisinak film konposatua hobetu dezakete. Bi agente antibacterialen efektua hobea da elkarrekin erabiltzen direnean [112, 302]. Ortega-Toro et al. HPMC/almidoia beroan prentsatutako mintz konposatuen propietateak aztertu zituen, eta azido zitrikoak mintz konposatuen propietateetan duen eragina aztertu zuen. Emaitzek erakutsi zuten HPMC almidoiaren fase jarraituan barreiatzen zela, eta azido zitrikoak zein HPMCk eragina izan zuten almidoiaren zahartzean. inhibizio maila jakin batera [139]. Ayorinde et al. HPMC/almidoizko film konposatua erabili zuen ahozko amlodipinaren estaldurarako, eta emaitzek erakutsi zuten film konposatuaren desintegrazio-denbora eta askapen-tasa oso onak zirela [303].
Zhao Ming et al. almidoiak HPMC filmen ura atxikitzeko tasan duen eragina aztertu zuen, eta emaitzek erakutsi zuten almidoiak eta HPMCk nolabaiteko efektu sinergiko bat zutela, eta horrek uraren atxikipen-tasa orokorrean handitu zuen [304]. Zhang et al. HPMC/HPS konposatuaren film propietateak eta disoluzioaren propietate erreologikoak aztertu ditu. Emaitzek erakusten dute HPMC/HPS sistema konposatuak nolabaiteko bateragarritasuna duela, mintz konposatuaren errendimendua ona dela eta HPS-ren HPMC-ren propietate erreologikoek oreka efektu ona duela [305, 306]. HPMC/almidoizko sistema konposatuari buruzko ikerketa gutxi daude HPMC eduki handikoa, eta gehienak sakonera gutxiko errendimenduaren ikerketan daude, eta sistema konposatuari buruzko ikerketa teorikoa nahiko falta da, batez ere HPMC/HPS hotz-beroa alderantzikaturiko gela. -faseko gel konposatua. Ikasketa mekanikoak egoera hutsean daude oraindik.
1.4 Polimero-konplexuen erreologia
Material polimerikoak prozesatzeko prozesuan, fluxua eta deformazioa gertatuko dira ezinbestean, eta erreologia materialen fluxu eta deformazio legeak aztertzen dituen zientzia da [307]. Fluxua material likidoen propietate bat da, eta deformazioa material solidoen (kristalino) propietate bat da. Fluxu likidoaren eta solidoen deformazioaren konparazio orokorra honako hau da:
Material polimerikoen industria-aplikazio praktikoetan, haien biskositateak eta biskoelastikotasunak prozesatzeko errendimendua zehazten dute. Prozesatzeko eta moldatzeko prozesuan, ebakidura-abiaduraren aldaketarekin, polimero-materialen biskositateak hainbat magnitude-agindutako magnitude handia izan dezake. Aldatu [308]. Likatasuna eta zizaila-mehetzea bezalako propietate reologikoek zuzenean eragiten dute ponpaketa, perfusioa, sakabanaketa eta ihinztaduraren kontrola materiale polimeroen prozesatzean, eta materiale polimerikoen propietate garrantzitsuenak dira.
1.4.1 Polimeroen biskoelastikotasuna
Kanpoko indarraren pean, polimero-likidoak isurtzeaz gain, deformazioa ere erakutsi dezake, "biskoelastikotasun" errendimendu moduko bat erakutsiz, eta bere funtsa "solido-likido bi fase"ren elkarbizitza da [309]. Hala ere, biskoelastikotasun hori ez da biskoelastikotasun lineala deformazio txikietan, baizik eta biskoelastikotasun lineala non materialak deformazio handiak eta tentsio luzea erakusten dituen [310].
Polisakaridoen disoluzio urtsu naturalari hidrosol ere esaten zaio. Disoluzio diluituan, polisakarido makromolekulak elkarrengandik bereizitako bobinetan daude. Kontzentrazioa balio jakin batera hazten denean, bobina makromolekularrak elkar barneratzen eta gainjartzen dira. Balioari kontzentrazio kritikoa deitzen zaio [311]. Kontzentrazio kritikoaren azpitik, disoluzioaren biskositatea nahiko baxua da, eta ebakidura-abiadurak ez du eragiten, fluido newtondarraren portaera erakutsiz; Kontzentrazio kritikoa lortzen denean, jatorriz isolatuta mugitzen diren makromolekulak elkarren artean korapilatzen hasten dira, eta disoluzioaren biskositatea nabarmen handitzen da. handitu [312]; aldiz, kontzentrazioa kontzentrazio kritikoa gainditzen denean, zizaila-mehetasuna ikusten da eta disoluzioak fluido-portaera ez-newtonianoa erakusten du [245].
Hidrosol batzuek gelak sor ditzakete baldintza jakin batzuetan, eta haien propietate biskoelastikoak G' biltegiratze modulua, G galera modulua eta maiztasunaren menpekotasuna izan ohi dira. Biltegiratze-modulua sistemaren elastikotasunari dagokio, eta galera-modulua sistemaren biskositateari dagokio [311]. Disoluzio diluituetan, ez dago molekulen arteko korapilatzerik, beraz, maiztasun-sorta zabal batean, G′ G′ baino askoz ere txikiagoa da, eta maiztasun-menpekotasun handia erakutsi zuen. G′ eta G″ ω maiztasunarekiko eta haren koadratikoarekiko proportzionalak direnez, hurrenez hurren, maiztasuna handiagoa denean, G′ > G″. Kontzentrazioa kontzentrazio kritikoa baino handiagoa denean, G′ eta G″ oraindik maiztasun menpekotasuna dute. Maiztasuna txikiagoa denean, G′ < G″, eta maiztasuna pixkanaka handitzen doanean, biak gurutzatuko dira, eta G′ >-ra itzuliko dira maiztasun handiko G eskualdean”.
Polisakarido hidrosol natural bat gel bihurtzen den puntu kritikoari gel puntu deitzen zaio. Gel-puntuaren definizio asko daude, eta gehien erabiltzen dena erreologian biskoelastikotasun dinamikoaren definizioa da. Sistemaren G′ biltegiratze modulua G″ galera moduluaren berdina denean, gel-puntua da, eta G′ > G″ Gelaren eraketa [312, 313].
Polisakarido molekula natural batzuek elkarte ahulak osatzen dituzte, eta haien gel-egitura erraz suntsitzen da, eta G' G' baino zertxobait handiagoa da”, maiztasun baxuagoko menpekotasuna erakutsiz; polisakarido molekula natural batzuek, berriz, gurutzatze-eskualde egonkorrak sor ditzakete. Gelaren egitura sendoagoa da, G′ G″ baino askoz handiagoa da eta ez du maiztasun-menpekotasunik [311].
1.4.2 Polimero-konplexuen portaera erreologikoa
Guztiz bateragarria den sistema polimeriko konposatu baterako, konposatua sistema homogeneoa da, eta bere biskoelastikotasuna polimero bakar baten propietateen batura da, eta bere biskoelastikotasuna arau enpiriko sinpleen bidez deskriba daiteke [314]. Praktikak frogatu du sistema homogeneoa ez dela bere propietate mekanikoen hobekuntza egokia. Aitzitik, fasez bereizitako egiturak dituzten sistema konplexu batzuek errendimendu bikaina dute [315].
Partzialki bateragarria den sistema konposatu baten bateragarritasuna sistema konposatu-erlazioa, zizaila-tasa, tenperatura eta osagaien egitura bezalako faktoreek eragingo dute, bateragarritasuna edo faseen bereizketa erakutsiz, eta bateragarritasunetik fase-bereizpenera igarotzea saihestezina da. sistemaren biskoelastikotasunean aldaketa nabarmenak ekarriz [316, 317]. Azken urteotan, ikerketa ugari egin dira partzialki bateragarriak diren polimero-sistema konplexuen portaera biskoelastikoari buruz. Ikerketak erakusten du sistema konposatuen portaera erreologikoak bateragarritasun eremuan sistema homogeneoaren ezaugarriak aurkezten dituela. Faseak bereizteko eremuan, portaera erreologikoa eremu homogeneotik guztiz ezberdina da eta oso konplexua da.
Konposaketa-sistemaren propietate erreologikoak kontzentrazio desberdinetan, konposaketa-ratioetan, zizaila-tasa, tenperatura eta abarretan ulertzea garrantzi handia du prozesatzeko teknologiaren aukeraketa zuzena, formulen diseinu arrazionala, produktuaren kalitatearen kontrol zorrotza eta ekoizpenaren murrizketa egokia lortzeko. energia-kontsumoa. [309]. Esaterako, tenperatura-sentikorrak diren materialetarako, materialaren biskositatea alda daiteke tenperatura egokituz. Eta prozesatzeko errendimendua hobetu; ulertu materialaren zizaila-mehetze-eremua, hautatu ebakidura-tasa egokia materialaren prozesatzeko errendimendua kontrolatzeko eta ekoizpen-eraginkortasuna hobetzeko.
1.4.3 Konposatuaren propietate erreologikoetan eragina duten faktoreak
1.4.3.1 Osaera
Sistema konposatuaren propietate fisiko eta kimikoak eta barne egitura osagai bakoitzaren propietateen ekarpen konbinatuen eta osagaien arteko elkarrekintzaren isla osoa dira. Hori dela eta, osagai bakoitzaren propietate fisiko eta kimikoek funtzio erabakigarria dute sistema konposatuan. Polimero ezberdinen arteko bateragarritasun maila asko aldatzen da, batzuk oso bateragarriak dira eta beste batzuk ia guztiz bateraezinak.
1.4.3.2 Sistema konposatuaren ratioa
Polimero konposatuen sistemaren biskoelastizitatea eta propietate mekanikoak nabarmen aldatuko dira konposatuen erlazioaren aldaketarekin. Hau da, erlazio konposatuak osagai bakoitzak sistema konposatuari egiten dion ekarpena zehazten duelako, eta osagai bakoitzari ere eragiten dio. elkarrekintza eta faseen banaketa. Xie Yajie et al. kitosano/hidroxipropil zelulosa aztertu eta konposatuaren biskositatea nabarmen handitu zela ikusi zuen hidroxipropil zelulosa edukia handitzean [318]. Zhang Yayuan et al. xanthan gomaren eta arto-almidoiaren konplexua aztertu zuen eta xanthan gomaren proportzioa %10ekoa zenean, sistema konplexuaren koefizientearen koefizientea, errendimendu-tentsioa eta fluido-indizea nabarmen handitu ziren. Argi dago [319].
1.4.3.3 Ebakidura-abiadura
Polimero-likido gehienak fluido pseudoplastikoak dira, Newton-en fluxuaren legearekin bat ez datozenak. Ezaugarri nagusia hauxe da: biskositatea ez da aldatzen funtsean ebakidura baxuan, eta biskositatea nabarmen murrizten da ebakidura-tasa handitzean [308, 320]. Polimero-likidoaren fluxu-kurba gutxi gorabehera hiru eskualdetan bana daiteke: ebakidura baxuko Newton-eko eskualdea, zizaila-mehetze-eskualdea eta ebakidura-egonkortasun handiko eskualdea. Zizaila-tasa zerorako joera denean, tentsioa eta tentsioa lineal bihurtzen dira, eta likidoaren fluxuaren portaera fluido newtondarraren antzekoa da. Une honetan, biskositateak balio jakin batera jotzen du, zero-ebakidura biskositatea η0 deritzo. η0 materialaren erlaxazio-denbora maximoa islatzen du eta materiale polimerikoen parametro garrantzitsu bat da, polimeroaren batez besteko pisu molekularrarekin eta fluxu likatsuaren aktibazio-energiarekin erlazionatuta dagoena. Zizaila thinning eremuan, pixkanaka-pixkanaka biskositatea txikitzen da zizaila-tasa handitzen den heinean, eta "zizaila-mehetzearen" fenomenoa gertatzen da. Zona hau material polimeroen prozesatzeko fluxu-eremu tipikoa da. Ebakidura-egonkortasun handiko eskualdean, ebakidura-tasa handitzen doan heinean, biskositateak beste konstante batera jotzen du, η∞ ebakidura-biskositate infinitua, baina eskualde horretara iristea zaila da normalean.
1.4.3.4 Tenperatura
Tenperaturak zuzenean eragiten dio molekulen ausazko higidura termikoaren intentsitateari, eta horrek modu esanguratsuan eragin dezake molekulen arteko elkarrekintzetan difusioa, kate molekularraren orientazioa eta korapiloa. Oro har, materiale polimerikoen jarioan zehar, kate molekularren mugimendua segmentuetan egiten da; tenperatura igo ahala, bolumen askea handitzen da, eta segmentuen fluxu-erresistentzia txikiagotzen da, beraz, biskositatea gutxitzen da. Hala ere, polimero batzuentzat, tenperatura igo ahala, kateen artean asoziazio hidrofoboa gertatzen da, beraz, biskositatea handitu egiten da.
Hainbat polimerok tenperaturarekiko sentikortasun-maila desberdinak dituzte, eta polimero altu berak eragin desberdinak ditu bere mekanismoaren errendimenduan tenperatura-tarte desberdinetan.
1.5 Ikerketaren garrantzia, ikerketaren helburua eta gai honen ikerketaren edukia
1.5.1 Ikerketaren garrantzia
HPMC elikagaien eta medikuntzan oso erabilia den material segurua eta jangarria den arren, propietate onak ditu pelikula eratzeko, barreiatzeko, loditzeko eta egonkortzeko. HPMC filmak gardentasun ona, olioaren hesiaren propietateak eta propietate mekanikoak ere baditu. Hala ere, bere prezio altuak (100.000/tona inguru) bere aplikazio zabala mugatzen du, baita balio handiagoko aplikazio farmazeutikoetan ere, hala nola kapsulak. Gainera, HPMC termikoki induzitutako gel bat da, tenperatura baxuan biskositate baxuko disoluzio-egoeran dagoena eta tenperatura altuan solido-itxurako gel likatsu bat sor dezakeena, beraz, estaldura, ihinztadura eta murgilketa bezalako prozesuak prozesatzeko. tenperatura altuan ateratzea, ekoizpen-energia-kontsumo handia eta ekoizpen-kostu altua dakar. HPMCren biskositate txikiagoa eta gelaren indarra tenperatura baxuetan bezalako propietateek HPMCren prozesagarritasuna murrizten dute aplikazio askotan.
Aitzitik, HPS material jangarri merkea da (20.000/tona inguru) eta elikagaien eta sendagaien arloan ere asko erabiltzen dena. HPMC hain garestia izatearen arrazoia HPMC prestatzeko erabiltzen den lehengai zelulosa HPS prestatzeko erabiltzen den almidoia baino garestiagoa dela da. Horrez gain, HPMC bi ordezkatzailez txertatzen da, hidroxipropilo eta metoxi. Ondorioz, prestaketa-prozesua oso korapilatsua da, beraz, HPMCren prezioa HPSrena baino askoz handiagoa da. Proiektu honek HPMC garesti batzuk prezio baxuko HPSekin ordezkatzea espero du, eta produktuaren prezioa murriztea antzeko funtzioak mantenduz.
Horrez gain, HPS gel hotza da, tenperatura baxuan gel biskoelastiko egoeran dagoena eta tenperatura altuan disoluzio jariagarria osatzen duena. Hori dela eta, HPS HPMC-ri gehitzeak HPMC-ren gel-tenperatura murriztu dezake eta tenperatura baxuan bere biskositatea handitu dezake. eta gelaren indarra, tenperatura baxuetan bere prozesagarritasuna hobetuz. Gainera, HPS film jangarriak oxigeno-hesiaren propietate onak ditu, beraz, HPS HPMCan gehitzeak film jangarriaren oxigeno-hesiaren propietateak hobetu ditzake.
Laburbilduz, HPMC eta HPS konbinazioak: Lehenik eta behin, garrantzi teoriko garrantzitsua du. HPMC gel beroa da, eta HPS gel hotza. Biak konbinatuz, teorikoki gel beroaren eta hotzaren arteko trantsizio puntu bat dago. HPMC/HPS gel konposatu hotz eta beroaren sistema ezartzeak eta bere mekanismoen ikerketak modu berri bat eman dezake alderantzizko faseko gel konposatu sistema hotza eta beroa ikertzeko, orientazio teorikoa ezarrita. Bigarrenik, ekoizpen-kostuak murriztu eta produktuen irabaziak hobetu ditzake. HPS eta HPMC konbinazioaren bidez, ekoizpen-kostua murriztu daiteke lehengaiei eta ekoizpen-energia-kontsumoari dagokionez, eta produktuaren irabazia asko hobetu daiteke. Hirugarrenik, prozesatzeko errendimendua hobetu eta aplikazioa zabaldu dezake. HPS gehitzeak HPMCren kontzentrazioa eta gelaren indarra areagotu dezake tenperatura baxuan, eta tenperatura baxuan prozesatzeko errendimendua hobetu. Gainera, produktuaren errendimendua hobetu daiteke. HPS/HPS-ren film konposatu jangarria prestatzeko HPS gehituz, film jangarriaren oxigeno-hesiaren propietateak hobetu daitezke.
Polimero konposatuen sistemaren bateragarritasunak zuzenean zehaztu ditzake konposatuaren morfologia mikroskopikoa eta propietate integralak, batez ere propietate mekanikoak. Horregatik, oso garrantzitsua da HPMC/HPS sistema konposatuaren bateragarritasuna aztertzea. Bi HPMC eta HPS polisakarido hidrofiloak dira, egitura-unitate-glukosa bera dutenak eta hidroxipropilo talde funtzional berberak aldatuta, HPMC/HPS sistema konposatuaren bateragarritasuna asko hobetzen duena. Hala ere, HPMC gel hotza da eta HPS gel beroa, eta bien alderantzizko gelaren portaerak HPMC/HPS sistema konposatuaren fase-banaketaren fenomenoa dakar. Laburbilduz, HPMC/HPS gel hotz-bero konposatuen sistemaren fase-morfologia eta fase-trantsizioa nahiko konplexuak dira, beraz, sistema honen bateragarritasuna eta faseen bereizketa oso interesgarriak izango dira.
Polimero-sistema konplexuen egitura morfologikoa eta portaera erreologikoa elkarrekin erlazionatuta daude. Alde batetik, prozesatzeko garaiko portaera erreologikoak eragin handia izango du sistemaren egitura morfologikoan; bestetik, sistemaren portaera erreologikoak sistemaren egitura morfologikoaren aldaketak zehaztasunez isla ditzake. Horregatik, garrantzi handia du HPMC/HPS sistema konposatuen propietate erreologikoak aztertzea, ekoizpena, prozesatzea eta kalitatea kontrolatzeko.
HPMC/HPS gel konposatu hotz eta beroko sistemaren egitura morfologikoa, bateragarritasuna eta erreologia bezalako propietate makroskopikoak dinamikoak dira, eta hainbat faktorek eragiten dute, hala nola disoluzio-kontzentrazioa, konposaketa-erlazioa, zizaila-tasa eta tenperatura. Egitura morfologiko mikroskopikoaren eta sistema konposatuaren propietate makroskopikoen arteko erlazioa erregulatu daiteke sistema konposatuaren egitura morfologikoa eta bateragarritasuna kontrolatuz.
1.5.2 Ikerketaren helburua
HPMC/HPS alderantzizko faseko gel konposatuen sistema eraiki zen, bere propietate erreologikoak aztertu ziren eta osagaien egitura fisiko eta kimikoak, konposaketa-erlazioa eta prozesatzeko baldintzek sistemaren propietate erreologikoetan dituzten ondorioak aztertu ziren. HPMC/HPS-ren film konposatu jangarria prestatu zen, eta propietate makroskopikoak, hala nola, propietate mekanikoak, airearen iragazkortasuna eta filmaren propietate optikoak aztertu ziren, eta eragin-faktoreak eta legeak aztertu ziren. Aztertu sistematikoki HPMC/HPS alderantzizko faseko gel-sistema konplexuaren fase-trantsizioa, bateragarritasuna eta fase-bereizpena, aztertu haren eragin-faktoreak eta mekanismoak, eta egitura morfologiko mikroskopikoaren eta propietate makroskopikoen arteko erlazioa ezartzea. Sistema konposatuaren egitura morfologikoa eta bateragarritasuna material konposatuen propietateak kontrolatzeko erabiltzen dira.
1.5.3 Ikerketaren edukia
Aurreikusitako ikerketa-helburua lortzeko, lan honek ikerketa hau egingo du:
(1) Eraiki HPMC/HPS alderantzizko faseko gel konposatuen sistema hotza eta beroa, eta erabili erreometroa konposatuaren disoluzioaren propietate erreologikoak aztertzeko, batez ere kontzentrazioaren, konposaketa-erlazioaren eta zizaila-tasaren likatasunaren eta fluxu-indizearen ondorioak. sistema konposatua. Tixotropia eta tixotropia bezalako propietate erreologikoen eragina eta legea ikertu ziren, eta gel konposatu hotzaren eta beroaren eraketa mekanismoa aldez aurretik aztertu zen.
(2) HPMC/HPS film konposatu jangarria prestatu zen, eta ekorketa-mikroskopio elektronikoa erabili zen osagai bakoitzaren berezko propietateek eta konposizio-erlazioa film konposatuaren morfologia mikroskopikoan duten eragina aztertzeko; propietate mekanikoen probagailua erabili zen osagai bakoitzaren berezko propietateak aztertzeko, film konposatuaren konposizioa Ratioaren eta ingurumen-hezetasun erlatiboaren eragina film konposatuaren propietate mekanikoetan; oxigenoaren transmisio-tasa probatzailea eta UV-Vis espektrofotometroa erabiltzea osagaien berezko propietateen eta konposatuaren erlazioaren ondorioak aztertzeko film konposatuaren oxigenoaren eta argiaren transmisioaren propietateetan. HPMC/HPS hotzaren bateragarritasuna eta faseen bereizketa. Alderantzizko gel konposatu beroko sistema mikroskopia elektronikoa, analisi termogravimetrikoa eta analisi termomekaniko dinamikoa aztertu ziren.
(3) HPMC/HPS hotz-bero alderantzizko gel konposatu sistemaren morfologia mikroskopikoaren eta propietate mekanikoen arteko erlazioa ezarri zen. HPMC/HPS-ren film konposatu jangarria prestatu zen, eta konposatu-kontzentrazioa eta konposatu-erlazioaren eragina laginaren faseen banaketan eta fase-trantsizioan mikroskopio optikoaren eta iodoaren tindaketa metodoaren bidez aztertu zen; Laginen propietate mekanikoetan eta argi-transmisioaren propietateetan konposatu-kontzentrazioa eta konposatu-erlazioaren eragin-araua ezarri zen. HPMC/HPS hotz-bero alderantzizko gel konposatu sistemaren mikroegituraren eta propietate mekanikoen arteko erlazioa ikertu da.
(4) HPS ordezkapen-graduaren ondorioak HPMC/HPS gelaren propietate erreologikoetan eta hotz-beroan alderantzizko faseko gel konposatu-sisteman. HPS ordezkapen-maila, zizaila-tasa eta tenperatura sistema konposatuaren biskositatean eta beste propietate erreologikoetan, baita gelen trantsizio-puntuan, modulu-maiztasunaren menpekotasunean eta beste gel-propietate batzuetan ere, erreometro bat erabiliz aztertu ziren. Tenperaturaren araberako fase-banaketa eta laginen fase-trantsizioa iodoaren tindaketaren bidez aztertu ziren, eta HPMC/HPS hotz-bero-fase alderantzizko gel-sistema konplexuaren gelifikazio-mekanismoa deskribatu zen.
(5) HPSren egitura kimikoaren aldaketaren ondorioak propietate makroskopikoetan eta HPMC/HPS hotz-bero-fase alderantzizko gel konposatuen sistemaren bateragarritasunean. HPMC/HPS-ren film konposatu jangarria prestatu zen, eta HPS hidroxipropilo ordezkapen-graduaren eragina film konposatuaren kristal-egituran eta mikro-domeinu-egituran aztertu zen sinkrotroi erradiazio angelu txikiko X izpien sakabanaketa teknologiaren bidez. HPS hidroxipropilo ordezkapen-graduaren eragin-legea mintz konposatuaren propietate mekanikoetan propietate mekanikoen probatzaileak aztertu zuen; HPS ordezkapen-graduaren eragin-legea mintz konposatuaren oxigenoaren iragazkortasunean oxigenoaren iragazkortasun-probatzaileak aztertu zuen; HPS hidroxipropilo-taldeen ordezkapenaren mailaren eragina HPMC/HPS film konposatuen egonkortasun termikoan.
2. kapitulua HPMC/HPS sistema konposatuaren azterketa erreologikoa
Polimeroetan oinarritutako film natural jangarriak metodo heze nahiko sinple baten bidez presta daitezke [321]. Lehenik eta behin, polimeroa fase likidoan disolbatu edo barreiatzen da, film-formazio likido jangarria edo suspentsio film-formatzailea prestatzeko, eta gero kontzentratu egiten da disolbatzailea kenduz. Hemen, operazioa tenperatura apur bat altuagoan lehortuz egiten da normalean. Prozesu hau normalean aldez aurretik ontziratutako film jangarriak ekoizteko edo produktua zuzenean filma osatzeko soluzio batekin estaltzeko erabiltzen da, murgilduz, eskuilatuz edo ihinztatuz. Film jangarrien prozesamenduaren diseinuak pelikula eratzeko likidoaren datu erreologiko zehatzak eskuratzea eskatzen du, eta horrek garrantzi handia du ontzi jangarrien filmen eta estalduraren produktuaren kalitatearen kontrolerako [322].
HPMC itsasgarri termiko bat da, tenperatura altuan gel bat eratzen duena eta tenperatura baxuan disoluzio egoeran dagoena. Gel termikoen propietate honek tenperatura baxuan duen biskositatea oso baxua da, eta hori ez da mesedegarria ekoizpen prozesu zehatzetarako, hala nola murgiltzea, eskuilatzea eta murgiltzea. funtzionamendua, tenperatura baxuetan prozesagarritasun eskasa eragiten duena. Aitzitik, HPS gel hotza da, tenperatura baxuko gel-egoera likatsua eta tenperatura altua. Biskositate baxuko disoluzio egoera. Hori dela eta, bien konbinazioaren bidez, tenperatura baxuko likatasuna bezalako HPMCren propietate erreologikoak orekatu daitezke neurri batean.
Kapitulu honek disoluzio-kontzentrazioa, konposaketa-erlazioa eta tenperaturaren efektuetan oinarritzen da, hala nola zero-zizaila biskositatean, fluxu-indizean eta HPMC/HPS hotz-beroaren alderantzizko gel konposatuen sistemaren tixotropian. Gehitze-araua sistema konposatuaren bateragarritasuna aldez aurretik eztabaidatzeko erabiltzen da.
2.2 Metodo esperimentala
2.2.1 HPMC/HPS konposatuen disoluzioa prestatzea
Lehenik eta behin, pisatu HPMC eta HPS hauts lehorra, eta nahastu % 15 (w/w) kontzentrazio eta proportzio ezberdinen arabera 10:0, 7:3, 5:5, 3:7, 0:10; ondoren, gehitu 70 °C C uretan, azkar irabiatu 30 min 120 rpm/min HPMC guztiz sakabanatzeko; ondoren, berotu disoluzioa 95 °C-tik gora, azkar nahasi ordubetez abiadura berean HPS erabat gelatinizatzeko; gelatinizazioa amaitu da Horren ondoren, disoluzioaren tenperatura azkar jaitsi zen 70 °C-ra, eta HPMC guztiz disolbatu zen 80 rpm/min-ko abiadura motelean 40 minutuz irabiatuz. (Artikulu honetako w/w guztiak hauek dira: laginaren oinarrizko masa lehorra/disoluzio masa osoa).
2.2.2 HPMC/HPS sistema konposatuaren propietate erreologikoak
2.2.2.1 Analisi erreologikoaren printzipioa
Errotazio-erreometroa gora eta behera paralelozko besarkada pare batekin hornituta dago, eta ebakidura-fluxu sinplea besarkaden arteko mugimendu erlatiboaren bidez gauzatu daiteke. Erreometroa urrats-moduan, fluxu-moduan eta oszilazio-moduan probatu daiteke: urrats-moduan, erreometroak tentsio iragankorra aplika diezaioke laginari, hau da, batez ere, laginaren ezaugarri iragankorra eta egoera egonkorreko denbora probatzeko erabiltzen dena. Ebaluazioa eta erantzun biskoelastikoa, hala nola estresa erlaxatzea, creep eta berreskuratzea; fluxu moduan, erreometroak esfortzu lineala aplika diezaioke laginari, hau da, batez ere, laginaren biskositateak zizaila-tasa eta biskositateak tenperaturaren eta tixotropiaren menpekotasuna probatzeko; oszilazio moduan, erreometroak tentsio oszilatzaile alterno sinusoidala sor dezake, batez ere eskualde biskoelastiko lineala, egonkortasun termikoaren ebaluazioa eta laginaren gelifikazio-tenperatura zehazteko erabiltzen dena.
2.2.2.2 Fluxu modua probatzeko metodoa
40 mm-ko diametroa duen plaka paralelo bat erabili zen, eta plaken tartea 0,5 mm-ra ezarri zen.
1. Biskositatea denborarekin aldatzen da. Proba-tenperatura 25 °C zen, zizaila-tasa 800 s-1 eta proba-denbora 2500 s.
2. Biskositatea ebakidura abiaduraren arabera aldatzen da. Proba-tenperatura 25 °C, ebakidura-aurreko abiadura 800 s-1, ebaki aurreko denbora 1000 s; ebakidura-tasa 10²-10³s.
Ebakidura-esfortzua (τ ) eta ebakidura-abiadura (γ) Ostwald-de Waele potentzia-legeari jarraitzen diote:
̇τ=K.γ n (2-1)
non τ ebakidura-esfortzua den, Pa;
γ ebakidura-abiadura da, s-1;
n likidezia-indizea da;
K biskositate-koefizientea da, Pa·sn.
Biskositatearen arteko erlazioa (ŋ) polimeroaren disoluzioaren eta ebakidura-abiadura (γ) carren moduluaren arabera egokitu daitezke:
Horien artean,ŋ0ebakidura biskositatea, Pa s;
ŋ∞ebakidura-biskositate infinitua da, Pa s;
λ erlaxazio-denbora da, s;
n zizaila-mehetze indizea da;
3. Hiru faseko tixotropia-probaren metodoa. Proba-tenperatura 25 °C-koa da, a. Etapa geldikoa, ebakidura-abiadura 1 s-1 da eta proba-denbora 50 s-koa da; b. Ebakidura-etapa, ebakidura-tasa 1000 s-1 da eta proba-denbora 20 s-koa da; c. Egitura berreskuratzeko prozesua, zizaila-tasa 1 s-1 da eta proba-denbora 250 s.
Egitura berreskuratzeko prozesuan, berreskuratze-denbora ezberdinaren ondoren egituraren berreskuratze-maila biskositatea berreskuratzeko tasaren arabera adierazten da:
DSR=ŋt ⁄ ŋ╳% 100
Horien artean,ŋt biskositatea da egitura berreskuratzeko denboran ts, Pa s;
hŋlehen etaparen amaierako biskositatea da, Pa s.
2.3 Emaitzak eta eztabaida
2.3.1 Ebakidura-denboraren eragina sistema konposatuaren propietate erreologikoetan
Ebakidura-abiadura konstantean, itxurazko biskositateak joera desberdinak izan ditzake ebakidura-denbora handituz. 2-1 irudiak likatasunaren kurba tipiko bat erakusten du denboraren aldera HPMC/HPS sistema konposatu batean. Irudian ikus daiteke ebakidura-denbora luzatzearekin itxurazko biskositatea jaisten dela etengabe. Mozketa-denbora 500 s ingurura iristen denean, biskositatea egoera egonkor batera iristen da, eta horrek adierazten du abiadura handiko zizailapean sistema konposatuaren biskositateak balio jakin bat duela. Denbora-menpekotasuna, hau da, tixotropia denbora tarte jakin batean agertzen da.
Hori dela eta, sistema konposatuaren biskositatearen aldakuntza-legea ebakidura-abiadurarekin aztertzean, egoera egonkorreko benetako ebakidura-probaren aurretik, abiadura handiko ebakidura-epe jakin bat behar da tixotropiak sistema konposatuan duen eragina ezabatzeko. . Horrela, faktore bakar gisa ebakidura-abiadura duen biskositatearen aldakuntzaren legea lortzen da. Esperimentu honetan, lagin guztien biskositatea 1000 s baino lehen egoera egonkorrera iritsi zen 800 1/s-ko ebakidura-abiadura handian denborarekin, hemen irudikatzen ez dena. Hori dela eta, etorkizuneko diseinu esperimentalean, 800 1/s-ko ebakidura-abiadura handian 1000 s-ko aurre-ebakia hartu zen lagin guztien tixotropiaren eragina ezabatzeko.
2.3.2 Kontzentrazioak sistema konposatuaren propietate erreologikoetan duen eragina
Orokorrean, polimero-disoluzioen biskositatea handitzen da disoluzioaren kontzentrazioa handitzean. 2-2 Irudiak HPMC/HPS formulazioen biskositatearen ebakidura-abiaduraren menpekotasunean kontzentrazioen eragina erakusten du. Irudian, ebakidura-abiadura berdinean, sistema konposatuaren biskositatea handitzen dela apurka-apurka disoluzioaren kontzentrazioa handitu ahala ikus dezakegu. Kontzentrazio ezberdineko HPMC/HPS konposatuen disoluzioen biskositatea gutxitu egin zen pixkanaka ebakidura-abiadura handitu ahala, ebakidura-mehetze-fenomeno nabaria erakutsiz, kontzentrazio ezberdineko konposatuen disoluzioak fluido pseudoplastikoetakoak zirela. Hala ere, biskositatearen ebakidura-abiaduraren menpekotasunak joera ezberdina erakutsi zuen disoluzioaren kontzentrazio-aldaketarekin. Disoluzio-kontzentrazioa txikia denean, disoluzio konposatuaren zizaila-mehetze-fenomenoa txikia da; disoluzioaren kontzentrazioa handitzearekin batera, disoluzio konposatuaren zizaila-mehetze-fenomenoa nabariagoa da.
2.3.2.1 Sistema konposatuaren zero ebakidura biskositatean kontzentrazioen eragina
Sistema konposatuaren biskositate-ebakidura-abiadura-kurbak kontzentrazio desberdinetan Carren ereduaren bidez egokitu ziren, eta konposatuaren soluzioaren zero-ebakidura-biskositatea estrapolatu zen (0,9960 < R₂< 0,9997). Kontzentrazioa konposatuaren disoluzioaren biskositatean duen eragina gehiago azter daiteke ebakidura zero biskositatearen eta kontzentrazioen arteko erlazioa aztertuz. 2-3 Irudian, konposatuaren soluzioaren zero-ebakidura biskositatearen eta kontzentrazioen arteko erlazioak potentzia-lege bat jarraitzen duela ikus daiteke:
non k eta m konstanteak diren.
Koordenatu logaritmiko bikoitzean, m maldaren magnitudearen arabera, kontzentrazioarekiko menpekotasunak bi joera ezberdin aurkezten dituela ikus daiteke. Dio-Edwards teoriaren arabera, kontzentrazio baxuan, malda handiagoa da (m = 11,9, R2 = 0,9942), disoluzio diluituari dagokiona; kontzentrazio handian, berriz, malda nahiko baxua da (m = 2,8, R2 = 0,9822), disoluzio azpikonzentratuari dagokiona. Beraz, sistema konposatuaren C* kontzentrazio kritikoa % 8koa dela zehaztu daiteke bi eskualde hauen elkargunean. Disoluzioan dauden polimeroen egoera eta kontzentrazio desberdinen arteko erlazio komunaren arabera, tenperatura baxuko disoluzioan HPMC/HPS sistema konposatuen egoera molekularra proposatzen da, 2-3 Irudian ikusten den moduan.
HPS gel hotza da, tenperatura baxuko gel egoera da eta tenperatura altuan disoluzio egoera bat da. Proba-tenperaturan (25 °C), HPS gel-egoera da, irudiko sare urdinean agertzen den moduan; aitzitik, HPMC gel beroa da, Proba-tenperaturan, disoluzio-egoeran dago, marra gorriko molekulan agertzen den moduan.
C < C*-ren disoluzio diluituan, HPMC kate molekularrak kate-egitura independente gisa existitzen dira batez ere, eta baztertutako bolumenak kateak elkarrengandik bereizten ditu; gainera, HPS gel-faseak HPMC molekula gutxi batzuekin elkarreragin egiten du osotasun bat osatzeko Forma eta HPMC kate molekular independenteak elkarrengandik bereizita existitzen dira, 2-2a irudian ikusten den bezala.
Kontzentrazioa handitu ahala, kate molekular independenteen eta fase-eskualdeen arteko distantzia gutxitzen joan zen pixkanaka. C* kontzentrazio kritikoa lortzen denean, HPS gel-fasearekin elkarreragiten duten HPMC molekulak pixkanaka handitzen dira, eta HPMC kate molekular independenteak elkarren artean konektatzen hasten dira, HPS fasea gel-zentro gisa osatuz, eta HPMC kate molekularrak elkarri lotzen zaizkio. eta elkarri lotuta. Mikrogelaren egoera 2-2b irudian ageri da.
Kontzentrazioa areagotuz gero, C > C*, HPS gel-faseen arteko distantzia gehiago murrizten da, eta HPMC polimero-kate korapilatuak eta HPS fase-eskualdea konplexuagoak bihurtzen dira eta elkarrekintza biziagoa da, beraz, soluzioak portaera erakusten du. polimeroen urtzeen antzekoa, 2-2c irudian ikusten den bezala.
2.3.2.2 Kontzentrazioaren eragina sistema konposatuaren fluidoen portaeran
Ostwald-de Waele potentzia-legea (ikus (2-1) formula) sistema konposatuaren ebakidura-tentsioa eta ebakidura-abiadura kurbak (testuan agertzen ez direnak) kontzentrazio ezberdinekin eta fluxu-indizea n eta biskositate-koefizientea egokitzeko erabiltzen da. K lor daiteke. , egokitzearen emaitza 2-1 taulan agertzen dena da.
2-1 taula 25 °C-tan hainbat kontzentrazio duten HPS/HPMC disoluzioaren fluxu-portaera indizea (n) eta fluidoaren koherentzia-indizea (K)
Fluido newtondarraren emaria n = 1 da, fluido pseudoplastikoaren emaria n < 1 eta n zenbat eta urrunago 1etik aldentzen den, orduan eta indartsuagoa da fluidoaren pseudoplastikotasuna eta fluido dilatatzailearen fluxuaren adierazlea n > 1 da. 2-1 taulan ikus daiteke kontzentrazio desberdina duten konposatuen disoluzioen n balioak 1 baino txikiagoak direla, eta horrek adierazten du konposatuen disoluzioak fluido sasiplastikoak direla. Kontzentrazio baxuetan, berreraikitako disoluzioaren n balioa 0tik hurbil dago, eta horrek adierazten du kontzentrazio baxuko konposatuaren disoluzioa fluido newtondarrarengandik hurbil dagoela, izan ere, kontzentrazio baxuko disoluzio konposatuan polimero-kateak elkarrengandik independentean daudelako. Disoluzioaren kontzentrazioa handitzearekin batera, sistema konposatuaren n balioa pixkanaka gutxitzen joan zen, eta horrek adierazi zuen kontzentrazioa handitzeak konposatuaren disoluzioaren portaera pseudoplastikoa hobetu zuela. Entanglement bezalako interakzioak HPS fasearen artean eta horrekin gertatu ziren, eta haren fluxuaren portaera polimeroen urtzeenetik hurbilago zegoen.
Kontzentrazio baxuan, sistema konposatuaren K biskositate-koefizientea txikia da (C <% 8, K < 1 Pa·sn), eta kontzentrazioa handitzean, sistema konposatuaren K balioa pixkanaka handitzen da, eta horrek adierazten du biskositatea. sistema konposatua gutxitu egin zen, hau da, zero ebakidura biskositatearen kontzentrazio-menpekotasunarekin bat dator.
2.3.3 Konposaketa-erlazioak konposaketa-sistemaren propietate erreologikoetan duen eragina
2-4 Irudia HPMC/HPS soluzioaren biskositatea eta ebakidura-abiadura 25 °C-tan nahasketa-erlazio desberdinarekin
2-2 Taula HPS/HPMC disoluzioaren fluxu-portaera-indizea (n) eta fluidoaren koherentzia-indizea (K) 25 °-ko hainbat nahasketa-erlazioarekin
2-4 irudiek konposaketa-erlazioak HPMC/HPS konposaketa-soluzioaren biskositatearen ebakidura-abiaduraren menpekotasunean erakusten dute. Irudian ikus daiteke HPS eduki baxuko sistema konposatuaren biskositatea (HPS <% 20) ez dela nabarmen aldatzen ebakidura-tasa handitzean, batez ere HPS eduki baxuko sistema konposatuan HPMC disoluzio egoeran dagoelako. tenperatura baxuan fase jarraitua da; HPS eduki handia duen sistema konposatuaren biskositatea pixkanaka murrizten da zizaila-tasa handitzen den heinean, ebakidura-mehetze-fenomeno nabaria erakutsiz, eta horrek disoluzio konposatua fluido pseudoplastikoa dela adierazten du. Zizaila-abiadura berdinean, konposatuaren disoluzioaren biskositatea handitzen da HPS edukia handitzean, hau da, batez ere, HPS gel-egoera likatsuagoan dagoelako tenperatura baxuan.
Ostwald-de Waele potentzia-legea erabiliz (ikus (2-1) formula) sistema konposatuen ebakidura-tentsio-ebakidura-abiadura kurbak egokitzeko (testuan agertzen ez direnak) erlazio konposatu desberdinak dituzten, n fluxuaren berretzailea eta biskositate koefizientea K, egokitzearen emaitzak 2-2 taulan agertzen dira. Taulan ikus daiteke 0,9869 < R2 < 0,9999, egokitzearen emaitza hobea dela. Sistema konposatuaren n fluxu-indizea pixkanaka murrizten da HPS edukia handitzean, K biskositate-koefizienteak, berriz, pixkanaka-pixkanaka gora egiten duen joera erakusten du HPS edukia handitzean, HPS gehitzeak konposatuaren soluzioa likatsuagoa eta isurtzeko zailagoa bihurtzen duela adierazten du. . Joera hau koherentea da Zhang-en ikerketaren emaitzekin, baina konposaketa-ratio berdinerako, konposatutako soluzioaren n balioa Zhang-en emaitza [305] baino handiagoa da, hau da, batez ere, esperimentu honetan aurre-ebakia egin zelako tixotropiaren eragina ezabatzeko. ezabatzen da; Zhang emaitza tixotropiaren eta ebakidura-abiaduraren ekintza konbinatuaren emaitza da; bi metodo horien bereizketa zehatz-mehatz aztertuko da 5. kapituluan.
2.3.3.1 Konposaketa-erlazioaren eragina konposaketa-sistemaren zero ebakidura biskositatean
Polimero konposatuen sistema homogeneoaren propietate erreologikoen eta sistemako osagaien propietate erreologikoen arteko erlazioa batuketa logaritmikoaren arauarekin bat dator. Bi osagaiko sistema konposatu baterako, sistema konposatuaren eta osagai bakoitzaren arteko erlazioa ekuazio honen bidez adieraz daiteke:
Horien artean, F sistema konplexuaren propietate erreologikoaren parametroa da;
F1, F2 1. osagaiaren eta 2. osagaiaren parametro erreologikoak dira, hurrenez hurren;
∅1 eta ∅2 1 eta 2 osagaiaren masa-frakzioak dira, hurrenez hurren, eta ∅1 ∅2 .
Hori dela eta, konposaketa-erlazio ezberdinekin konposatu ondoren sistema konposatuaren zero-ebakidura biskositatea batuketa logaritmikoaren printzipioaren arabera kalkula daiteke, dagokion aurreikusitako balioa kalkulatzeko. Konposatu-erlazio desberdinak dituzten disoluzio konposatuen balio esperimentalak oraindik ere estrapolatu ziren biskositate-ebakidura-abiadura kurbaren carren doikuntzaren bidez. HPMC/HPS sistema konposatuaren zero ebakidura biskositatearen aurreikusitako balioa konposatu erlazio ezberdinekin alderatzen da balio esperimentalarekin, 2-5 irudian ikusten den moduan.
Irudiko puntu-lerroaren zatia batura logaritmikoaren arauaren bidez lortutako soluzioaren zero ebakidura biskositatearen aurreikusitako balioa da, eta puntu-lerroaren grafikoa konposaketa-erlazio desberdinak dituen sistema konposatuaren balio esperimentala da. Irudian ikus daiteke konposatuaren disoluzioaren balio esperimentalak konposaketa-arauarekiko desbideratze positibo-negatibo jakin bat erakusten duela, sistema konposatuak ezin duela bateragarritasun termodinamikoa lortu eta sistema konposatuak fase-sakabanaketa etengabea dela adierazten duena. tenperatura baxua Bi faseko sistemaren “itsas-irla” egitura; eta HPMC/HPS konposaketa-erlazioaren etengabeko murrizketarekin, konposaketa-sistemaren fase jarraitua aldatu egin zen konposaketa-erlazioa 4:6 izan ondoren. Kapituluak ikerketa zehatz-mehatz aztertzen du.
Irudian argi ikusten da HPMC/HPS konposatu erlazioa handia denean, sistema konposatuak desbideratze negatiboa duela, eta hori izan daiteke likatasun handiko HPS fase sakabanatuaren egoeran banatzen delako likatasun baxuko HPMC fase jarraituaren erdialdean. . HPS edukia handitzean, sistema konposatuan desbideratze positiboa dago, eta sistema konposatuan une honetan fase etengabeko trantsizioa gertatzen dela adierazten du. Likatasun handiko HPS sistema konposatuaren fase jarraitua bihurtzen da, eta HPMC, berriz, HPSren fase jarraituan egoera uniformeagoan barreiatzen da.
2.3.3.2 Konposaketa-erlazioaren eragina konposaketa-sistemaren fluidoen portaeran
2-6 irudiek sistema konposatuaren n fluxu-indizea erakusten dute HPS edukiaren arabera. n fluxu-indizea koordenatu log-logaritmiko batetik egokitzen denez, n batura lineala da hemen. Irudian ikus daiteke HPS edukia handitzean, sistema konposatuaren n fluxu-indizea gutxitzen dela pixkanaka, eta horrek adierazten du HPS-k disoluzio konposatuaren fluido newtoniarren propietateak murrizten dituela eta bere fluido pseudoplastikoaren portaera hobetzen duela. Beheko aldea biskositate handiagoa duen gel egoera da. Irudian ere ikus daiteke sistema konposatuaren fluxu-indizearen eta HPS-en edukiaren arteko erlazioa erlazio lineal bati egokitzen zaiola (R2 0,98062 da), honek sistema konposatuak bateragarritasun ona duela erakusten du.
2.3.3.3 Konposaketa-erlazioaren eragina konposaketa-sistemaren biskositate-koefizientean
2-7 irudiak disoluzio konposatuaren K biskositate-koefizientea erakusten du HPS edukiaren arabera. Irudian ikus daiteke HPMC puruaren K balioa oso txikia dela, eta HPS puruaren K balioa, berriz, handiena, HPMC eta HPSren gel propietateekin erlazionatuta dagoena, hurrenez hurren disoluzio eta gel egoeran dauden. tenperatura baxua. Biskositate baxuko osagaiaren edukia handia denean, hau da, HPSren edukia baxua denean, konposatuaren soluzioaren biskositate koefizientea likatasun baxuko HPMC osagaiarenaren hurbil dago; biskositate handiko osagaiaren edukia handia denean, berriz, konposatuaren disoluzioaren K balioa handitzen da HPS edukia nabarmen handitzean, eta horrek adierazten zuen HPSk HPMCren biskositatea handitu zuela tenperatura baxuan. Honek batez ere fase jarraituaren biskositateak sistema konposatuaren biskositateari egiten dion ekarpena islatzen du. Biskositate baxuko osagaia fase jarraitua eta biskositate handiko osagaia fase jarraitua den kasu desberdinetan, fase jarraituaren biskositateak sistema konposatuaren biskositateari egindako ekarpena desberdina da, jakina. Likatasun baxuko HPMC fase jarraitua denean, sistema konposatuaren biskositateak fase jarraituaren biskositatearen ekarpena islatzen du batez ere; eta likatasun handiko HPS fase jarraitua denean, HPMCk fase sakabanatua den heinean, biskositate handiko HPSaren biskositatea murriztuko du. efektua.
2.3.4 Tixotropia
Tixotropia substantzien edo sistema anitzen egonkortasuna ebaluatzeko erabil daiteke, tixotropiak barne-egiturari eta ebakidura-indarpean kalte-mailari buruzko informazioa lor baitezake [323-325]. Tixotropia denbora-efektuekin eta zizaila-historiarekin korrelazionatu daiteke mikroegitura-aldaketak [324, 326]. Hiru faseko metodo tixotropikoa erabili zen konposaketa-erlazio ezberdinek konposaketa-sistemaren propietate tixotropikoetan duten eragina aztertzeko. 2-5 irudietan ikus daitekeenez, lagin guztiek tixotropia-gradu desberdinak zituzten. Zizaila-tasa baxuetan, konposatuaren disoluzioaren biskositatea nabarmen handitu zen HPS edukiaren gehikuntzarekin, hau da, HPS edukiarekin zero-ebakiduraren biskositatearen aldaketarekin bat zetorren.
Errekuperazio-denbora ezberdinetan lagin konposatuen egitura-berreskuratze-gradua DSR (2-3) formularen bidez kalkulatzen da, 2-1 taulan agertzen den moduan. DSR < 1 bada, laginak ebakidura-erresistentzia baxua du, eta lagina tixotropikoa da; alderantziz, DSR > 1 bada, laginak tixotropiaren aurkakoa du. Taulan, HPMC puruaren DSR balioa oso altua dela ikus dezakegu, ia 1, HPMC molekula kate zurruna delako eta bere erlaxazio-denbora laburra dela eta egitura ebakidura-indar handiarekin azkar berreskuratzen dela. HPSren DSR balioa nahiko baxua da, eta horrek bere propietate tixotropiko sendoak berresten ditu, batez ere HPS kate malgua delako eta bere erlaxazio denbora luzea delako. Egitura ez zen guztiz berreskuratu probaren epean.
Soluzio konposatuarentzat, berreskuratze denbora berean, HPMC edukia % 70 baino handiagoa denean, DSR azkar jaisten da HPS edukia handitzean, HPS kate molekularra kate malgua delako eta kate molekular zurrunen kopurua. sistema konposatuan HPS gehitzean handitzen da. Murrizten bada, sistema konposatuaren segmentu molekular orokorraren erlaxazio-denbora luzatzen da, eta sistema konposatuaren tixotropia ezin da azkar berreskuratu zizaila handiaren eraginez. HPMC-ren edukia % 70 baino txikiagoa denean, DSR handitzen da HPS-en edukia handitzean, eta horrek adierazten du HPS eta HPMC-ren kate molekularren artean elkarrekintza bat dagoela sistema konposatuan, eta horrek molekularraren zurruntasun orokorra hobetzen du. sistema konposatuan segmentuak eta sistema konposatuaren erlaxazio-denbora laburtzen du, eta tixotropia murrizten da.
Gainera, sistema konposatuaren DSR balioa HPMC puruarena baino nabarmen txikiagoa zen, eta horrek adierazi zuen HPMCren tixotropia nabarmen hobetu zela konposaketarekin. Sistema konposatuko lagin gehienen DSR balioak HPS puruarenak baino handiagoak ziren, eta horrek HPSren egonkortasuna neurri batean hobetu zuela adierazten zuen.
Taulan ere ikus daiteke errekuperazio garai desberdinetan, DSR balioek punturik baxuena erakusten dutela HPMC edukia % 70 denean, eta almidoiaren edukia % 60 baino handiagoa denean, konplexuaren DSR balioa baino handiagoa da. HPS hutsarena. Lagin guztien 10 s-ko DSR balioak azken DSR balioetatik oso hurbil daude, eta horrek adierazten du sistema konposatuaren egiturak, funtsean, egitura berreskuratzeko zeregin gehienak 10 s-en barruan burutu zituela. Azpimarratzekoa da HPS eduki handia duten lagin konposatuek hasieran handitzeko eta gero txikitzeko joera izan zutela berreskuratze-denbora luzatzearekin batera, eta horrek adierazten zuen lagin konposatuek ere tixotropia-maila bat erakusten zutela zizaila baxuaren eraginez, eta haien egitura ezegonkorragoa.
Hiru etapako tixotropiaren analisi kualitatiboa bat datoz jakinarazitako eraztun tixotropikoen probaren emaitzekin, baina analisi kuantitatiboen emaitzak ez datoz bat eraztun tixotropikoen probaren emaitzekin. HPMC/HPS sistema konposatuaren tixotropia eraztun tixotropikoen metodoaren bidez neurtu zen HPS edukia handituz [305]. Endekapena lehenik gutxitu eta gero handitu. Eraztun tixotropikoaren probak fenomeno tixotropikoaren existentzia baino ez du espekulatu, baina ezin du baieztatu, eraztun tixotropikoa ebakidura-denboraren eta ebakidura-abiaduraren aldibereko ekintzaren emaitza delako [325-327].
2.4 Kapitulu honen laburpena
Kapitulu honetan, HPMC gel termikoa eta HPS gel hotza erabili dira lehengai nagusi gisa gel hotzeko eta beroz osatutako bi faseko sistema konposatu bat eraikitzeko. Propietate erreologikoen eragina, hala nola biskositatea, fluxu-eredua eta tixotropia. Disoluzioan dauden polimeroen egoera eta kontzentrazio desberdinen arteko erlazio komunaren arabera, tenperatura baxuko disoluzioan HPMC/HPS sistema konposatuen egoera molekularra proposatzen da. Sistema konposatuaren osagai ezberdinen propietateen batuketa logaritmikoaren printzipioaren arabera, sistema konposatuaren bateragarritasuna aztertu zen. Aurkikuntza nagusiak hauek dira:
- Kontzentrazio ezberdineko lagin konposatuek guztiek ebakidura-mehetze-maila jakin bat erakutsi zuten, eta zizaila-mehetze-maila handitu egin zen kontzentrazioa handitzean.
- Kontzentrazioa handitzean, sistema konposatuaren fluxu-indizea gutxitu egin zen, eta zero-zizaila biskositatea eta biskositate koefizientea handitu zen, sistema konposatuaren solido-itxurako portaera hobetu zela adieraziz.
- HPMC/HPS konposatuen sisteman kontzentrazio kritikoa dago (% 8), kontzentrazio kritikoaren azpitik, HPMC kate molekularrak eta HPS gel-fasearen eskualdea konposatu-soluzioan elkarrengandik bereizten dira eta independentean existitzen dira; kontzentrazio kritikoa lortzen denean, konposatu-disoluzioan mikrogel-egoera bat sortzen da HPS fasea gel-zentro gisa duela, eta HPMC kate molekularrak elkarri lotu eta elkarri lotuta daude; kontzentrazio kritikoaren gainetik, jendez gainezka dauden HPMC kate makromolekularrak eta HPS faseko eskualdearekin nahastea konplexuagoak dira, eta elkarrekintza konplexuagoa da. biziagoa, beraz, disoluzioak polimero urtu baten antzera jokatzen du.
- Konposaketa-erlazioak eragin handia du HPMC/HPS disoluzio konposatuaren propietate erreologikoetan. HPS edukia handitzean, sistema konposatuaren zizaila-mehetze-fenomenoa nabarmenagoa da, fluxu-indizea pixkanaka gutxitzen da eta zero-zizaila biskositatea eta biskositate koefizientea pixkanaka handitzen da. handitzen da, konplexuaren solido-itxurako portaera nabarmen hobetzen dela adieraziz.
- Sistema konposatuaren zero-ebakidura biskositateak desbiderapen positibo-negatibo jakin bat erakusten du batuketa-arau logaritmikoaren aldean. Sistema konposatua bi faseko sistema bat da, fase-sakabanatutako fase etengabeko "itsas-uharte" egitura duena, tenperatura baxuan, eta, HPMC/HPS konposaketa-erlazioa 4:6 ondoren jaitsi zenez, konposaketa-sistemaren fase jarraitua aldatu egin zen.
- Erlazio lineala dago fluxu-indizearen eta konposatutako soluzioen konposaketa-erlazioaren artean konposaketa-ratio desberdinekin, eta horrek adierazten du konposaketa-sistemak bateragarritasun ona duela.
- HPMC/HPS sistema konposatuarentzat, biskositate baxuko osagaia fase jarraitua denean eta biskositate handiko osagaia fase jarraitua denean, fase jarraituaren biskositateak sistema konposatuaren biskositateari egindako ekarpena nabarmen desberdina da. Likatasun baxuko HPMC fase jarraitua denean, sistema konposatuaren biskositateak batez ere fase jarraituaren biskositatearen ekarpena islatzen du; biskositate handiko HPS fase jarraitua denean, berriz, HPMC fase dispertsio gisa likatasun handiko HPS likatasuna murriztuko du. efektua.
- Hiru etapako tixotropia erabili zen konposaketa-erlazioak sistema konposatuaren tixotropian duen eragina aztertzeko. Sistema konposatuaren tixotropiak HPMC/HPS konposaketa erlazioaren jaitsierarekin beheranzko joera bat erakutsi zuen eta gero handitzen.
- Goiko emaitza esperimentalek erakusten dute HPMC eta HPS konposaketaren bidez, bi osagaien propietate erreologikoak, hala nola biskositatea, zizailatze fenomenoa eta tixotropia, neurri batean orekatu direla.
3. kapitulua HPMC/HPS film konposatu jangarrien prestaketa eta propietateak
Polimeroen konposaketa osagai anitzeko errendimenduaren osagarritasuna lortzeko, errendimendu bikaina duten material berriak garatzeko, produktuen prezioak murrizteko eta materialen aplikazio sorta zabaltzeko modurik eraginkorrena da [240-242, 328]. Orduan, polimero ezberdinen arteko egitura molekularren desberdintasun eta konformazio entropia batzuengatik, polimeroen konposaketa sistema gehienak bateraezinak edo partzialki bateragarriak dira [11, 12]. Polimero konposatuen sistemaren propietate mekanikoak eta beste propietate makroskopikoak oso lotuta daude osagai bakoitzaren propietate fisikokimikoekin, osagai bakoitzaren konposaketa-erlazioarekin, osagaien arteko bateragarritasunarekin eta barne egitura mikroskopikoarekin eta beste faktore batzuekin [240, 329].
Egitura kimikoaren ikuspuntutik, HPMC zein HPS mami hidrofiloak dira, egitura-unitate bera dute –glukosa– eta talde funtzional berberak –hidroxipropil taldearekin– aldatzen dira, beraz, HPMC eta HPS-k fase ona izan beharko lukete. Kapazitatea. Hala ere, HPMC termikoki induzitutako gel bat da, tenperatura baxuan biskositate oso baxuko disoluzio-egoeran dagoena eta tenperatura altuan koloide bat eratzen duena; HPS hotzak eragindako gel bat da, tenperatura baxuko gel bat da eta tenperatura altuan disoluzio egoeran dago; gelaren baldintzak eta portaera guztiz kontrakoak dira. HPMC eta HPS konposatzeak ez du mesedegarria sistema homogeneo bat eratzea bateragarritasun ona duen. Egitura kimikoa eta termodinamika kontuan hartuta, garrantzi teoriko eta balio praktiko handikoa da HPMC HPSrekin konposatzea, hotz-bero gel-konposatu-sistema bat ezartzeko.
Kapitulu honek HPMC/HPS gel konposatuen sistemako osagaien berezko propietateak aztertzen ditu, konposaketa-erlazioa eta ingurunearen hezetasun erlatiboa morfologia mikroskopikoan, bateragarritasuna eta faseen bereizketa, propietate mekanikoak, propietate optikoak. , eta sistema konposatuaren erorketa termikoaren propietateak. Eta propietate makroskopikoen eragina, hala nola oxigeno-hesiaren propietateak.
3.1 Materialak eta ekipoak
3.1.1 Material esperimental nagusiak
3.1.2 Tresna eta ekipo nagusiak
3.2 Metodo esperimentala
3.2.1 HPMC/HPS film konposatu jangarria prestatzea
HPMC eta HPS-ren % 15 (p/g) hauts lehorra % 3 (p/g) nahastu zen Polietilenglikol plastifikatzailea ur desionizatuan konposatu zen filma osatzeko likido konposatua lortzeko, eta HPMC/ren film konposatu jangarria lortzeko. HPS casting metodoaren bidez prestatu zen.
Prestaketa metodoa: lehenik eta behin HPMC eta HPS hauts lehorra pisatu eta proportzio ezberdinen arabera nahastu; ondoren, gehitu 70 °C-ko uretan, eta azkar irabiatu 120 rpm/min 30 minutuz HPMC guztiz sakabanatzeko; ondoren, berotu disoluzioa 95 °C-tik gora, azkar irabiatu abiadura berean 1 orduz HPS guztiz gelatinizatzeko; gelatinizazioa amaitu ondoren, disoluzioaren tenperatura azkar murrizten da 70 °C-ra, eta disoluzioa 80 rpm/min-ko abiadura motelean nahasten da 40 min. Erabat disolbatu HPMC. Isuri 20 g disoluzio nahasiaren 20 g 15 cm-ko diametroa duen poliestirenozko petri platera, bota laua eta lehortu 37 °C-tan. Film lehortua diskotik kentzen da mintz konposatu jangarria lortzeko.
Film jangarriak % 57ko hezetasunean orekatu ziren probatu aurretik 3 egun baino gehiagotan, eta propietate mekanikoen probak egiteko erabilitako film jangarriaren zatia % 75eko hezetasunean orekatu zen 3 egun baino gehiagoz.
3.2.2 HPMC/HPS-ren film konposatu jangarriaren mikromorfologia
3.2.2.1 Ekorketa-mikroskopio elektronikoaren analisi-printzipioa
Mikroskopia Elektronikoaren Ekorketa (SEM) goialdean dagoen kanoi elektronikoak elektroi kopuru handia igor dezake. Murriztu eta fokatu ondoren, energia eta intentsitate jakin bateko elektroi-sorta bat sor dezake. Eskaneatzeko bobinaren eremu magnetikoak bultzatuta, denbora eta espazio ordena jakin baten arabera Eskaneatu laginaren azalera puntuz puntu. Azaleko mikroeremuaren ezaugarrien desberdintasuna dela eta, laginaren eta elektroi-izpiaren arteko elkarrekintzak intentsitate ezberdineko bigarren mailako elektroi-seinaleak sortuko ditu, detektagailuak bildu eta seinale elektriko bihurtzen direnak, bideoak anplifikatzen dituena. eta irudi-hodiaren sarera sarrera, irudi-hodiaren distira egokitu ondoren, laginaren gainazalean mikroeskualdearen morfologia eta ezaugarriak isla ditzakeen bigarren elektroi-irudi bat lor daiteke. Mikroskopio optiko tradizionalekin alderatuta, SEM-en bereizmena nahiko altua da, laginaren gainazaleko geruzaren 3nm-6nm inguru, hau da, materialen gainazalean mikroegituraren ezaugarriak behatzeko egokiagoa.
3.2.2.2 Proba metodoa
Film jangarria lehortzeko lehorgailu batean jarri zen, eta pelikula jangarriaren tamaina egokia hautatu zen, SEM lagin bereziko fasean itsasgarri eroalearekin itsatsi eta, ondoren, urrezko estaldura hutsarekin. Saiakuntzan zehar, lagina SEMan sartu zen, eta laginaren morfologia mikroskopikoa behatu eta argazkia egin zen 300 aldiz eta 1000 aldiz handitzearekin 5 kV-ko elektroi-sorta azelerazio-tentsioaren azpian.
3.2.3 HPMC/HPS film konposatu jangarriaren argi-transmisioa
3.2.3.1 UV-Vis espektrofotometriaren analisi-printzipioa
UV-Vis espektrofotometroak 200~800nm-ko uhin-luzera duen argia igor dezake eta objektuaren gainean irradiatu. Argiaren uhin-luzera espezifiko batzuk materialak xurgatzen ditu, eta bibrazio molekularren energia-mailaren trantsizioa eta energia-maila elektronikoaren trantsizioa gertatzen dira. Substantzia bakoitzak egitura espazial molekular, atomiko eta molekular desberdinak dituenez, substantzia bakoitzak bere xurgapen-espektro espezifikoa du, eta substantziaren edukia xurgapen-espektroko uhin-luzera zehatz batzuetako xurgapen-mailaren arabera zehaztu edo zehaztu daiteke. Beraz, UV-Vis analisi espektrofotometrikoa substantzien konposizioa, egitura eta elkarrekintza aztertzeko bitarteko eraginkorretako bat da.
Argi-sorta batek objektu bat jotzen duenean, intzidente-argiaren zati bat objektuak xurgatzen du, eta intzidente-argiaren beste zatia objektuaren bidez transmititzen da; transmititutako argiaren intentsitatearen eta intzidentearen argiaren intentsitatearen erlazioa transmisioa da.
Absorbantzia eta transmisioaren arteko erlazioaren formula hau da:
Horien artean, A absorbantzia da;
T transmisioa da, %.
Azken absorbantzia uniformeki zuzendu zen absorbantzia × 0,25 mm/lodieraz.
3.2.3.2 Proba metodoa
Prestatu % 5eko HPMC eta HPS disoluzioak, nahastu proportzio ezberdinen arabera, 15 cm-ko diametroa duen poliestirenozko petri-plater batean isuri disoluzio filmagarriaren 10 g, eta lehortu 37 °C-tan pelikula bat osatzeko. Moztu film jangarria 1 mm × 3 mm-ko zerrenda angeluzuzen batean, jarri kubetan eta egin film jangarria kubetaren barruko hormaren ondoan. WFZ UV-3802 UV-vis espektrofotometroa erabili zen laginak 200-800 nm-ko uhin-luzera osoan eskaneatzeko, eta lagin bakoitza 5 aldiz probatu zen.
3.2.4 HPMC/HPS film konposatu jangarrien propietate termomekaniko dinamikoak
3.2.4.1 Analisi termomekaniko dinamikoaren printzipioa
Analisi Termomekaniko Dinamikoa (DMA) laginaren masa eta tenperaturaren arteko erlazioa neurtu dezakeen talka-karga jakin baten eta programatutako tenperaturaren pean, eta laginaren propietate mekanikoak proba ditzaketen aldizkako tentsioaren eta denboraren eraginpean. tenperatura eta tenperatura. maiztasun-erlazioa.
Molekular altuko polimeroek propietate biskoelastikoak dituzte, elastomero baten moduko energia mekanikoa gorde dezaketenak alde batetik, eta mocoa bezalako energia kontsumitzen dutenak bestetik. Indar alterno periodikoa aplikatzen denean, zati elastikoak energia energia potentzial bihurtzen du eta gordetzen du; zati likatsuak, berriz, energia bero-energia bihurtzen du eta galtzen du. Polimero-materialek, oro har, tenperatura baxuko beira-egoera eta tenperatura altuko kautxu-egoera erakusten dituzte, eta bi estatuen arteko trantsizio-tenperatura beira-trantsizio-tenperatura da. Beira-trantsizio-tenperaturak materialen egitura eta propietateetan zuzenean eragiten du, eta polimeroen tenperatura ezaugarri garrantzitsuenetako bat da.
Polimeroen propietate termomekaniko dinamikoak aztertuz, polimeroen biskoelastikotasuna behatu daiteke, eta polimeroen errendimendua zehazten duten parametro garrantzitsuak lor daitezke, benetako erabilera-ingurunean hobeto aplikatu ahal izateko. Gainera, analisi termomekaniko dinamikoa oso sentikorra da beira-trantsizioarekin, faseen bereizketarekin, gurutzaketarekin, kristalizazioarekin eta molekula-higidurarekin segmentu molekularren maila guztietan, eta polimeroen egitura eta propietateei buruzko informazio asko lor dezake. Polimeroen molekulak aztertzeko erabili ohi da. mugimenduaren portaera. DMAren tenperatura ekorketa modua erabiliz, beira trantsizioa bezalako fase-trantsizioen agerraldia probatu daiteke. DSC-rekin alderatuta, DMAk sentsibilitate handiagoa du eta egokiagoa da benetako erabilera simulatzen duten materialen analisirako.
3.2.4.2 Proba metodoa
Hautatu lagin garbiak, uniformeak, lauak eta kalterik gabekoak, eta moztu 10 mm × 20 mm-ko zerrenda angeluzuzenetan. Laginak trakzio moduan probatu dira PerkinElmer-eko (AEB) Pydris Diamond analizatzaile termomekaniko dinamikoarekin. Proba-tenperatura-tartea 25 ~ 150 °C zen, berotze-tasa 2 °C/min, maiztasuna 1 Hz-koa eta proba birritan errepikatu zen lagin bakoitzeko. Esperimentuan zehar, laginaren biltegiratze-modulua (E') eta galera-modulua (E”) erregistratu ziren, eta galera-moduluaren eta biltegiratze-moduluaren arteko erlazioa, hau da, tan δ angelu tangentea ere kalkulatu ahal izan zen.
3.2.5 HPMC/HPS film konposite jangarrien egonkortasun termikoa
3.2.5.1 Analisi termogravimetrikoaren printzipioa
Analizatzaile Grabimetriko Termikoak (TGA) lagin baten masaren aldaketa neur dezake tenperaturarekin edo denborarekin programatutako tenperaturan, eta berotze-prozesuan substantzien lurrunketa, urtze, sublimazio, deshidratazio, deskonposizio eta oxidazio posibleak aztertzeko erabil daiteke. . eta beste fenomeno fisiko eta kimiko batzuk. Lagina probatu ondoren zuzenean lortzen den materia-masaren eta tenperaturaren (edo denboraren) arteko erlazio-kurba termogravimetrikoa (TGA kurba) deritzo. pisu galera eta bestelako informazioa. Kurba termogravimetriko deribatua (DTG kurba) TGA kurbaren lehen ordenako deribazioaren ondoren lor daiteke, probatutako laginaren pisu-galera tasa tenperaturarekin edo denborarekin izandako aldaketa islatzen duena, eta gailurra konstantearen puntu maximoa da. tasa.
3.2.5.2 Proba metodoa
Hautatu lodiera uniformeko film jangarria, moztu analizagailu termogravimetrikoaren proba-diskoaren diametro bereko zirkulu batean, eta, ondoren, jarri proba-diskoaren gainean laua, eta probatu nitrogeno-atmosferan 20 ml/min-ko emariarekin. . Tenperatura tartea 30-700 °C zen, berotze-tasa 10 °C/min eta lagin bakoitza bi aldiz probatu zen.
3.2.6.1 Trakzio propietateen analisiaren printzipioa
3.2.6 HPMC/HPS film konposite jangarrien trakzio propietateak
Propietate mekanikoko probatzaileak trakzio-karga estatiko bat aplika diezaioke splineari luzetarako ardatzean zehar, tenperatura, hezetasun eta abiadura baldintza zehatzetan, spline hautsi arte. Saiakuntzan zehar, splineari aplikatutako karga eta haren deformazio-kopurua erregistratu ziren propietate mekanikoen probatzaileak, eta splinearen trakzio-deformazioan zehar tentsio-deformazio kurba marraztu zen. Tentsio-deformazio kurbatik, trakzio-erresistentzia (ζt), hausturako luzapena (εb) eta modulu elastikoa (E) kalkula daitezke filmaren trakzio-propietateak ebaluatzeko.
Materialen tentsio-tentsio erlazioa, oro har, bi zatitan bana daiteke: deformazio elastikoko eskualdea eta deformazio plastikoko eskualdea. Deformazio elastikoko eremuan, materialaren tentsioak eta tentsioak erlazio lineala dute, eta momentu honetan deformazioa guztiz berreskura daiteke, Cook-en legearekin bat datorrena; deformazio plastikoko eremuan, materialaren tentsioa eta tentsioa jada ez dira linealak, eta momentu honetan gertatzen den deformazioa atzeraezina da, azkenean materiala hausten da.
Trakzio erresistentzia kalkulatzeko formula:
Non: trakzio-erresistentzia da, MPa;
p karga maximoa edo haustura-karga da, N;
b laginaren zabalera da, mm;
d laginaren lodiera da, mm.
Hausturan luzapena kalkulatzeko formula:
Non: εb hausturako luzapena da, %;
L lagina hausten denean markatze-lerroen arteko distantzia da, mm;
L0 laginaren jatorrizko neurri-luzera da, mm.
Modulu elastikoa kalkulatzeko formula:
Horien artean: E modulu elastikoa da, MPa;
ζ tentsioa da, MPa;
ε tentsioa da.
3.2.6.2 Proba metodoa
Hautatu lagin garbiak, uniformeak, lauak eta kaltetu gabekoak, erreferentziatu GB13022-91 estandar nazionalari, eta moztu 120 mm-ko luzera osoa duten dumbbell formako estaldurak, 86 mm-ko finkoen arteko hasierako distantzia, 40 mm-ko marken arteko distantzia eta 10 mm-ko zabalera. Splineak % 75 eta % 57ko hezetasunean jarri ziren (sodio kloruro saturatuko eta sodio bromuroko disoluzioko atmosfera batean) eta neurtu aurretik 3 egun baino gehiago orekatu zituzten. Esperimentu honetan, AEBetako Instron Corporation-en ASTM D638, 5566 propietate mekanikoen probatzailea eta bere 2712-003 besarkada pneumatikoa erabiltzen dira probak egiteko. Tentsio-abiadura 10 mm/min izan zen, eta lagina 7 aldiz errepikatu zen eta batez besteko balioa kalkulatu zen.
3.2.7 HPMC/HPS film konposatu jangarriaren oxigenoaren iragazkortasuna
3.2.7.1 Oxigenoaren iragazkortasunaren analisiaren printzipioa
Proba lagina instalatu ondoren, probako barrunbea bi zatitan banatzen da, A eta B; Emari jakin bat duen purutasun handiko oxigeno-fluxua A barrunberantz pasatzen da, eta emari jakin bat duen nitrogeno-fluxua B barrunberantz; proba prozesuan, A barrunbea Oxigenoa laginaren bidez B barrunbean sartzen da, eta B barrunbean infiltratutako oxigenoa nitrogeno-fluxuak eramaten du eta B barrunbetik irteten da oxigeno-sentsorera iristeko. Oxigeno-sentsoreak nitrogeno-fluxuan dagoen oxigeno-edukia neurtzen du eta dagokion seinale elektrikoa ateratzen du, horrela laginaren oxigenoa kalkulatzen du. transmisioa.
3.2.7.2 Proba metodoa
Hautatu kaltetu gabeko konposatu jangarriak, moztu 10,16 x 10,16 cm-ko diamante-itxurako laginetan, estali besarkaden ertzetako gainazalak hutseko koipearekin eta lotu laginak proba-blokeari. ASTM D-3985 arabera probatua, lagin bakoitzak 50 cm2-ko proba-eremua du.
3.3 Emaitzak eta eztabaida
3.3.1 Film konposatu jangarrien mikroegituraren analisia
Filma osatzen duten likidoaren osagaien eta lehortzeko baldintzen arteko elkarrekintzak pelikularen azken egitura zehazten du eta pelikularen hainbat propietate fisiko eta kimiko eragiten ditu [330, 331]. Osagai bakoitzaren berezko gel propietateak eta konposaketa-erlazioak konposatuaren morfologian eragina izan dezakete, eta horrek gainazaleko egiturari eta mintzaren azken propietateari eragiten dio [301, 332]. Hori dela eta, filmen mikroegiturazko analisiak osagai bakoitzaren berrantolaketa molekularrari buruzko informazio garrantzitsua eman dezake, eta horrek filmen hesi-propietateak, propietate mekanikoak eta propietate optikoak hobeto ulertzen lagun diezaguke.
3-1 Irudian agertzen dira proportzio ezberdinekin HPS/HPMC pelikula jangarrien gainazaleko mikroskopio elektronikoen mikrografiak. 3-1 Irudian ikus daitekeenez, lagin batzuek gainazalean mikro-arraildurak ageri zituzten, proban zehar laginaren hezetasuna murrizteagatik edo mikroskopioko barrunbean dagoen elektroi-sortearen erasoagatik [122]. , 139]. Irudian, HPS mintza hutsa eta HPMC purua. Mintzek gainazal mikroskopiko nahiko leunak erakusten zituzten, eta HPS mintz puruen mikroegitura homogeneoagoa eta leunagoa zen HPMC mintz hutsak baino, hau da, batez ere, almidoizko makromolekulak (amilosa molekulak eta amilopektina molekulak) hozte prozesuan izan daitezkeenak. ur-disoluzioan. Ikerketa askok frogatu dute amilosa-amilopektina-ura sistema hozte prozesuan dagoela
Gelaren eraketaren eta faseen bereizketaren artean lehiakortasun-mekanismo bat egon daiteke. Faseen bereizketa-abiadura gelaren eraketa-abiadura baino txikiagoa bada, faseen bereizketa ez da sisteman gertatuko, bestela, fase-bereizpena sisteman gertatuko da [333, 334]. Gainera, amilosa-edukia % 25 gainditzen denean, amilosaren gelatinizazioak eta amilosaren sare-egitura etengabeak fase-bereizketaren agerpena nabarmen galarazi dezakete [334]. Paper honetan erabiltzen den HPS-ren amilosa edukia % 80 da, % 25 baino askoz handiagoa, eta, beraz, HPS mintz puruak HPMC mintz hutsak baino homogeneoagoak eta leunagoak direlako fenomenoa hobeto ilustratzen du.
Irudien konparazioan ikus daiteke film konposatu guztien gainazalak nahiko zakarrak direla, eta kolpe irregular batzuk sakabanatuta daudela, HPMC eta HPSren artean nolabaiteko nahaskortasun-maila bat dagoela adieraziz. Gainera, HPMC eduki handia duten mintz konposatuek HPS eduki handia dutenek baino egitura homogeneoagoa erakusten dute. HPSn oinarritutako kondentsazioa 37 °C-ko filma eratzeko tenperaturan
Gelaren propietateetan oinarrituta, HPS-k gel-egoera likatsua aurkeztu zuen; HPMC-ren gel termikoen propietateetan oinarrituta, berriz, HPMC-k uraren antzeko disoluzio-egoera aurkeztu zuen. HPS eduki handia duen mintz konposatuan (7:3 HPS/HPMC), HPS likatsua fase jarraitua da eta uraren antzeko HPMC likatasun handiko HPS fase jarraituan barreiatzen da fase sakabanatua, eta hori ez da mesedegarria. fase sakabanatuaren banaketa uniformeari; HPMC eduki handia duen film konposatuan (3:7 HPS/HPMC), likatasun baxuko HPMC fase jarraituan eraldatzen da, eta HPS likatsua likatasun baxuko HPMC fasean barreiatzen da fase sakabanatuan, eta hori lagungarria da. fase homogeneo baten eraketa. sistema konposatua.
Irudian ikus daiteke film konposatu guztiek gainazal-egitura zakar eta ez homogeneoak erakusten dituzten arren, ez dela fase-interfaze nabaririk aurkitzen, HPMC eta HPS bateragarritasun ona dutela adierazten duena. PEG bezalako plastifikatzailerik gabeko HPMC/almidoizko film konposatuek faseen bereizketa nabaria izan zuten [301], eta, horrela, almidoiaren eta PEG plastifikatzaileen hidroxipropil aldaketak sistema konposatuaren bateragarritasuna hobetu dezaketela adierazten du.
3.3.2 Film konposatu jangarrien propietate optikoen analisia
Ratio ezberdinekin HPMC/HPS-ren film konposatu jangarrien argi-transmisioaren propietateak UV-vis espektrofotometroarekin probatu ziren, eta UV espektroak 3-2 Irudian erakusten dira. Argiaren transmisio-balioa zenbat eta handiagoa izan, orduan eta uniformeagoa eta gardenagoa da filma; alderantziz, zenbat eta txikiagoa izan argiaren transmisio-balioa, orduan eta irregularragoa eta opakoagoa da filma. 3-2(a) Irudian ikus daiteke film konposatu guztiek antzeko joera erakusten dutela uhin-luzera osoko eskaneaketa-tartean eskaneatzeko uhin-luzera handitzean, eta argi-transmisioa pixkanaka handitzen dela uhin-luzera handitzean. 350 nm-tan, kurbak lautadara jo ohi dira.
Hautatu 500 nm-ko uhin-luzerako transmisioa alderatzeko, 3-2(b) irudian erakusten den moduan, HPS film puruaren transmisioa HPMC film hutsarena baino txikiagoa da, eta HPMC edukia handitzean, transmisioa gutxitzen da lehenik, eta gero handitu egin zen gutxieneko baliora iritsi ondoren. HPMC edukia % 70era igo zenean, film konposatuaren argi-transmisioa HPS puruarena baino handiagoa zen. Jakina da sistema homogeneo batek argiaren transmisio hobea erakutsiko duela, eta UV bidez neurtutako transmisio-balioa, oro har, handiagoa da; material ez homogeneoak, oro har, opakuagoak dira eta UV transmisio-balio baxuagoak dituzte. Film konposatuen transmitantzia-balioak (7:3, 5:5) HPS eta HPMC film hutsenak baino baxuagoak izan ziren, HPS eta HPMCren bi osagaien artean fase-bereizkuntza maila jakin bat zegoela adieraziz.
3-2 irudia UV espektroak uhin-luzera guztietan (a), eta 500 nm-an (b), HPS/HPMC nahasketa-filmetarako. Barrak batez bestekoa ± desbideratze estandarra adierazten du. ac: letra desberdinak nabarmen desberdinak dira hainbat nahasketa erlazioarekin (p < 0,05), tesi osoan aplikatuta
3.3.3 Film konposatu jangarrien analisi termomekaniko dinamikoa
3-3 irudiak HPMC/HPS-ren film jangarrien propietate termomekaniko dinamikoak erakusten ditu formulazio ezberdinekin. 3-3(a) irudian ikus daiteke biltegiratze-modulua (E') gutxitzen dela HPMC edukia handitzean. Gainera, lagin guztien biltegiratze-modulua pixkanaka-pixkanaka txikiagotu zen tenperatura handitzean, HPS (10:0) film puruaren biltegiratze-modulua pixka bat handitu zen tenperatura 70 °C-ra igo ondoren. Tenperatura altuan, HPMC eduki handia duen film konposatuarentzat, film konposatuaren biltegiratze moduluak beheranzko joera nabaria du tenperatura igotzean; HPS eduki handia duen laginarentzat, berriz, biltegiratze modulua apur bat gutxitzen da tenperatura igotzean.
3-3 Irudia HPS/HPMC nahasketa-filmen biltegiratze modulua (E′) (a) eta galera-tangentea (tan δ) (b)
3-3(b) Irudian ikus daiteke % 30etik gorako HPMC edukia duten laginek (5:5, 3:7, 0:10) beira-trantsizio gailurra erakusten dutela eta HPMC edukia handituz, beira-trantsizioan trantsizio-tenperatura tenperatura altuera aldatu zen, HPMC polimero-katearen malgutasuna gutxitu zela adieraziz. Bestalde, HPS mintz puruak 67 °C inguruko gailur zabala erakusten du, % 70 HPS edukia duen mintz konposatuak, berriz, ez du beira-trantsizio agerikorik. Hau izan daiteke HPMC eta HPSren artean nolabaiteko elkarrekintza dagoelako, eta horrela HPMC eta HPSren segmentu molekularren mugimendua mugatuz.
3.3.4 Film konposatu jangarrien egonkortasun termikoaren analisia
3-4 Irudia HPS/HPMC nahasketa-filmen TGA kurbak (a) eta haien deribatuak (DTG) kurbak (b)
HPMC/HPS-ren film konposatu jangarriaren egonkortasun termikoa analizatzaile termogravimetrikoarekin probatu zen. 3-4 irudiak film konposatuaren kurba termogravimetrikoa (TGA) eta pisu galera-tasa kurba (DTG) erakusten ditu. 3-4(a) Irudiko TGA kurbaren arabera, ikusi daiteke proportzio ezberdineko mintz konposatu-laginek bi aldaketa termogravimetriko-etapa nabarmen erakusten dituztela tenperaturaren igoerarekin. Polisakarido makromolekulak xurgatutako uraren hegazkortasunak pisu galera fase txiki bat eragiten du 30-180 °C-tan, benetako degradazio termikoa gertatu baino lehen. Ondoren, pisu galera fase handiagoa dago 300 ~ 450 °C-tan, hemen HPMC eta HPS-en degradazio termiko fasea.
3-4(b) irudiko DTG kurbetatik, HPS puruaren eta HPMC puruaren degradazio termikoko tenperatura gailurrak 338 °C eta 400 °C direla ikus daiteke, hurrenez hurren, eta HPMC puruaren degradazio termikoko tenperatura gailurra dela. HPS baino handiagoa, HPMC HPS baino egonkortasun termiko hobea dela adieraziz. HPMCaren edukia % 30ekoa zenean (7:3), gailur bakar bat agertu zen 347 °C-tan, HPS-ren gailur ezaugarriari dagokiona, baina tenperatura HPS-ren degradazio termikoaren gailurra baino handiagoa zen; HPMCaren edukia % 70ekoa zenean ( 3:7), HPMCren gailur bereizgarria bakarrik agertu zen 400 °C-tan; HPMCren edukia %50ekoa zenean, degradazio termikoko bi gailur agertu ziren DTG kurban, 345 °C eta 396 °C, hurrenez hurren. Tontorrak HPS eta HPMCren gailur bereizgarriei dagozkie, hurrenez hurren, baina HPSri dagokion degradazio termikoko gailurra txikiagoa da, eta bi gailurrek nolabaiteko desplazamendu bat dute. Ikusten denez, mintz konposatu gehienek osagai jakin bati dagokion gailur bakarra erakusten dute, eta osagai puruen mintzarekin konparatuta daudela, HPMC eta HPS osagaien artean nolabaiteko aldea dagoela adierazten du. bateragarritasun maila. Mintz konposatuaren degradazio termikoko tenperatura gailurra HPS puruarena baino handiagoa izan zen, HPMCk HPS mintzaren egonkortasun termikoa neurri batean hobetu zezakeela adieraziz.
3.3.5 Film konposatu jangarriaren propietate mekanikoak aztertzea
Ratio ezberdineko HPMC/HPS film konposatuen trakzio-propietateak propietate mekanikoen analizagailuaren bidez neurtu ziren 25 °C-tan, hezetasun erlatiboa % 57 eta % 75ean. 3-5 irudiak HPMC/HPS film konpositeen modulu elastikoa (a), hausturako luzapena (b) eta trakzio-erresistentzia (c) erakusten ditu, proportzio desberdinak dituzten hezetasun erlatibo desberdinetan. Irudian ikus daiteke hezetasun erlatiboa % 57 denean, HPS film puruaren modulu elastikoa eta trakzio-erresistentzia handienak direla eta HPMC purua txikiena. HPS edukia handitzean, modulu elastikoa eta trakzio-erresistentzia konpositeen filmak etengabe handitu ziren. HPMC mintz hutsaren hausturako luzapena HPS mintz hutsarena baino askoz handiagoa da, eta biak mintz konposatuarena baino handiagoak dira.
Hezetasun erlatiboa handiagoa zenean (% 75) hezetasun erlatiboaren % 57arekin alderatuta, lagin guztien modulu elastikoa eta trakzio-erresistentzia gutxitu egin ziren, hausturako luzapena nabarmen handitu zen bitartean. Hau da, batez ere, urak, plastifikatzaile orokor gisa, HPMC eta HPS matrizea diluitu ditzakeelako, polimero-kateen arteko indarra murriztu eta polimero-segmentuen mugikortasuna hobetu dezakeelako. Hezetasun erlatibo handian, HPMC film puruen modulu elastikoa eta trakzio-erresistentzia HPS film puruena baino handiagoa zen, baina hausturako luzapena txikiagoa zen, emaitza hori hezetasun baxuko emaitzetatik guztiz ezberdina zen. Azpimarratzekoa da film konposatuen propietate mekanikoen aldakuntza %75eko hezetasun handia duten osagai-erlazioak %57ko hezetasun erlatiboarekin alderatuta hezetasun baxuan dagoenaren guztiz kontrakoa dela. Hezetasun handian, filmaren hezetasun-edukia handitzen da, eta urak polimero-matrizean plastifikatzeko efektu jakin bat izateaz gain, almidoiaren birkristalizazioa ere sustatzen du. HPMCrekin alderatuta, HPS-k birkristalizaziorako joera handiagoa du, beraz, hezetasun erlatiboak HPSn duen eragina HPMCrena baino askoz handiagoa da.
3-5 Irudia HPS/HPMC filmen trakzio-propietateak HPS/HPMC erlazio ezberdinekin orekatuta apaltasun erlatibo (RH) baldintza desberdinetan. *: zenbaki-letra desberdinak nabarmen desberdinak dira hainbat RHrekin, tesi osoan aplikatuta
3.3.6 Film konposatu jangarrien oxigenoaren iragazkortasunaren analisia
Film konposatu jangarria elikagaien ontziratzeko material gisa erabiltzen da elikagaien iraupena luzatzeko, eta bere oxigeno-hesiaren errendimendua adierazle garrantzitsuetako bat da. Hori dela eta, HPMC/HPS proportzio desberdinak dituzten film jangarrien oxigenoaren transmisio-abiadurak 23 °C-ko tenperaturan neurtu ziren, eta emaitzak 3-6 irudian ageri dira. Irudian ikus daiteke HPS mintz puruaren oxigenoaren iragazkortasuna HPMC mintz hutsarena baino nabarmen txikiagoa dela, HPS mintzak HPMC mintzak baino oxigeno hesiaren propietate hobeak dituela adieraziz. Biskositate baxuaren eta eskualde amorfoen existentzia dela eta, HPMC erraza da dentsitate baxuko sare egitura nahiko solte bat osatzea filmean; HPSrekin alderatuta, birkristalizaziorako joera handiagoa du, eta erraza da pelikulan egitura trinko bat osatzea. Ikerketa askok frogatu dute almidoizko filmek oxigenoaren hesiaren propietate onak dituztela beste polimero batzuekin alderatuta [139, 301, 335, 336].
3-6 irudia HPS/HPMC nahasketa-filmen oxigenoaren iragazkortasuna
HPS gehitzeak HPMC mintzen oxigenoaren iragazkortasuna nabarmen murrizten du, eta mintz konposatuen oxigenoaren iragazkortasuna nabarmen murrizten da HPS edukia handitzean. Oxigeno-iragazgaitza den HPS gehitzeak oxigeno-kanalaren tortuositatea areagotu dezake mintz konposatuan, eta horrek oxigenoaren iragazkortasun-tasa gutxitzea dakar eta, azken batean, oxigenoaren iragazkortasuna murriztea. Bertako beste almidoi batzuekin antzeko emaitzak eman dira [139,301].
3.4 Kapitulu honen laburpena
Kapitulu honetan, HPMC eta HPS lehengai nagusi gisa erabiliz, eta polietilenglikola plastifikatzaile gisa gehituz, proportzio ezberdinetako HPMC/HPS film konposatu jangarriak prestatu ziren galdaketa metodoaren bidez. Osagaien berezko propietateek eta konposaketa-erlazioak mintz konposatuaren morfologia mikroskopikoan duten eragina aztertu zen ekorketa-mikroskopia elektronikoaren bidez; mintz konposatuaren propietate mekanikoak aztertu zituen propietate mekanikoen probatzaileak. Osagaien berezko propietateek eta konposaketa-erlazioak oxigeno-hesiaren propietateetan eta film konposatuaren argi-transmisioan duten eragina aztertu zen oxigenoaren transmisio-probagailuaren eta UV-vis espektrofotometroaren bidez. Mikroskopia elektronikoa, analisi termogravimetrikoa eta analisi termiko dinamikoa erabili dira. Analisi mekanikoa eta beste metodo analitiko batzuk erabili ziren hotza-beroa gel konposatuen sistemaren bateragarritasuna eta faseen bereizketa aztertzeko. Aurkikuntza nagusiak hauek dira:
- HPMC puruarekin alderatuta, HPS purua errazagoa da gainazal mikroskopiko morfologia homogeneoa eta leuna osatzea. Hozte prozesuan almidoi-makromolekulak (amilosa-molekulak eta amilopektina-molekulak) molekula-berrantolaketa hobearen ondorioz gertatzen da batez ere.
- HPMC eduki handia duten konposatuek litekeena da mintz-egitura homogeneoak eratzeko. Hau HPMC eta HPS-ren gel propietateetan oinarritzen da batez ere. Filma osatzeko tenperaturan, HPMC eta HPS-k biskositate baxuko disoluzio-egoera eta likatasun handiko gel-egoera erakusten dituzte, hurrenez hurren. Biskositate handiko fase sakabanatua biskositate baxuko fase jarraituan barreiatzen da. , errazagoa da sistema homogeneo bat osatzea.
- Hezetasun erlatiboak eragin handia du HPMC/HPS film konposatuen propietate mekanikoetan, eta haren efektu-maila handitzen da HPS edukia handitzean. Hezetasun erlatibo baxuagoan, film konposatuen modulu elastikoa eta trakzio-erresistentzia handitu egin ziren HPS edukia handitzean, eta film konposatuen hausturako luzapena osagai puruen filma baino nabarmen txikiagoa izan zen. Hezetasun erlatiboa handitzean, film konposatuaren modulu elastikoa eta trakzio-erresistentzia gutxitu egin ziren, eta hausturako luzapena nabarmen handitu zen, eta film konposatuaren propietate mekanikoen eta konposaketa-erlazioaren arteko erlazioak guztiz kontrako aldaketa-eredua erakutsi zuen desberdinetan. hezetasun erlatiboa. Konposaketa-erlazio desberdinak dituzten mintz konposatuen propietate mekanikoek elkargune bat erakusten dute hezetasun erlatiboko baldintza desberdinetan, eta horrek produktuaren errendimendua optimizatzeko aukera ematen du aplikazio-eskakizun desberdinen arabera.
- HPS gehitzeak mintz konposatuaren oxigeno-hesiaren propietateak nabarmen hobetu zituen. Mintz konposatuaren oxigenoaren iragazkortasuna nabarmen murriztu zen HPS edukia handitzean.
- HPMC/HPS gel hotza eta beroa konposatu sisteman, nolabaiteko bateragarritasuna dago bi osagaien artean. Film konposatu guztien SEM irudietan ez zen bi faseko interfaze agerikorik aurkitu, film konposatu gehienek kristalezko trantsizio puntu bakarra zuten DMA emaitzetan, eta degradazio termiko gailur bakarra agertu zen konposite gehienen DTG kurbetan. filmak. HPMC eta HPSren artean nolabaiteko deskriptibotasun bat dagoela erakusten du.
Goiko emaitza esperimentalek erakusten dute HPS eta HPMC konbinatzeak HPMC film jangarriaren ekoizpen kostua murrizteaz gain, bere errendimendua hobetu dezakeela. Film konposatu jangarriaren propietate mekanikoak, oxigeno-hesiaren propietateak eta propietate optikoak lor daitezke bi osagaien konposaketa-erlazioa eta kanpoko ingurunearen hezetasun erlatiboa doituz.
4. kapitulua HPMC/HPS sistema konposatuen mikromorfologiaren eta propietate mekanikoen arteko erlazioa
Metal-aleazioen nahastean nahaste-entropia handiagoarekin alderatuta, polimeroen konposaketa-garaian nahaste-entropia oso txikia izan ohi da, eta konposaketa-beroa positiboa izan ohi da, polimeroen konposaketa-prozesuen ondorioz. Gibbs-en energia askearen aldaketa positiboa da (���>), beraz, polimeroen formulazioek fasez bereizitako bi faseko sistemak eratu ohi dituzte, eta guztiz bateragarriak diren polimeroen formulazioak oso arraroak dira [242].
Konposatu nahaste-sistemek normalean molekula-mailako nahasgarritasuna lor dezakete termodinamikan eta konposatu homogeneoak eratzen dituzte, beraz, polimero-sistema konposatu gehienak nahastezinak dira. Hala ere, polimero-sistema konposatu asko egoera bateragarri batera irits daitezke baldintza jakin batzuetan eta bateragarritasun jakineko sistema konposatu bihur daitezke [257].
Polimero konposatuen sistemen propietate mekanikoak bezalako propietate makroskopikoak neurri handi batean haien osagaien elkarrekintzaren eta faseen morfologiaren araberakoak dira, batez ere osagaien arteko bateragarritasunaren eta fase jarraituen eta sakabanatuen konposizioaren arabera [301]. Hori dela eta, oso garrantzitsua da sistema konposatuaren morfologia mikroskopikoa eta propietate makroskopikoak aztertzea eta haien arteko erlazioa ezartzea, eta horrek garrantzi handia du material konposatuen propietateak kontrolatzeko fase-egitura eta sistema konposatuaren bateragarritasuna kontrolatuz.
Sistema konplexuaren morfologia eta fase-diagrama aztertzeko prozesuan, oso garrantzitsua da osagai desberdinak bereizteko bitarteko egokiak hautatzea. Hala ere, HPMC eta HPS arteko bereizketa nahiko zaila da, biek gardentasun ona eta antzeko errefrakzio indizea dutelako, beraz, zaila da bi osagaiak mikroskopia optikoaren bidez bereiztea; horrez gain, biak karbono organikoan oinarritutako materiala direnez, biek antzeko energia-xurgapena dute, beraz, mikroskopio elektronikoa ere zaila da osagai bikoteak zehaztasunez bereiztea. Fourier transformatu infragorrien espektroskopia proteina-almidoi konplexuaren sistemaren morfologia eta fase diagramaren aldaketak islatu ditzake 1180-953 cm-1-ko polisakarido-bandaren eta 1750-1483 cm-1-ko amida-bandaren eremu-erlazioaren arabera [52, 337], baina teknika hau oso konplexua da eta normalean sinkrotroi erradiazioan Fourier transformatu infragorri teknikak behar dira HPMC/HPS sistema hibridoetarako kontraste nahikoa sortzeko. Osagaien bereizketa hori lortzeko teknikak ere badaude, hala nola transmisio-mikroskopia elektronikoa eta angelu txikiko X izpien sakabanaketa, baina teknika hauek konplexuak izan ohi dira [338]. Irakasgai honetan, iodoa tindatzeko mikroskopio optikoko analisi metodo sinplea erabiltzen da, eta amilosa-egitura helikoidalearen amaierako taldeak iodoarekin erreakzionatu dezakeen inklusio-konplexuak eratzeko printzipioa HPMC/HPS sistema konposatua iodoz tindatzeko erabiltzen da, beraz. HPS hori Osagaiak HPMC osagaietatik bereizten ziren argi mikroskopioaren kolore ezberdinengatik. Hori dela eta, iodoa tindatzeko mikroskopio optikoko analisi metodoa ikerketa metodo sinple eta eraginkorra da almidoian oinarritutako sistema konplexuen morfologia eta fase-diagramarako.
Kapitulu honetan, HPMC/HPS sistema konposatuaren morfologia mikroskopikoa, faseen banaketa, faseen trantsizioa eta beste mikroegitura batzuk aztertu dira, iodoa tindatzeko mikroskopio optikoko analisiaren bidez; eta propietate mekanikoak eta beste propietate makroskopiko batzuk; eta disoluzio-kontzentrazio ezberdinen eta konposaketa-ratioen morfologia mikroskopikoaren eta propietate makroskopikoen korrelazio-analisiaren bidez, HPMC/HPS sistema konposatuaren mikroegituraren eta propietate makroskopikoen arteko erlazioa ezarri zen, HPMC/HPS kontrolatzeko. Material konposatuen propietateen oinarria ematea.
4.1 Materialak eta ekipoak
4.1.1 Material esperimental nagusiak
4.2 Metodo esperimentala
4.2.1 HPMC/HPS konposatuen disoluzioa prestatzea
Prestatu HPMC disoluzioa eta HPS disoluzioa % 3, % 5, % 7 eta % 9ko kontzentrazioan, ikus 2.2.1 prestatzeko metodoa. Nahastu HPMC disoluzioa eta HPS disoluzioa 100:0, 90:10, 80:20, 70:30, 60:40, 50:50, 45:55, 40:60, 30:70, 20:80, 0 arabera: 100 proportzio ezberdin nahastu ziren 250 rmp/min-ko abiaduran 21 °C-tan 30 minutuz, eta kontzentrazio eta proportzio ezberdineko disoluzio mistoak lortu ziren.
4.2.2 HPMC/HPS mintz konposatuaren prestaketa
Ikus 3.2.1.
4.2.3 HPMC/HPS konposatu kapsulak prestatzea
Ikus 2.2.1 metodoaren bidez prestatutako disoluzioa, erabili altzairu herdoilgaitzezko molde bat murgiltzeko, eta lehortu 37 °C-tan. Atera kapsulak lehorrak, moztu soberanak eta elkartu pare bat osatzeko.
4.2.4 HPMC/HPS film konposatu mikroskopio optikoa
4.2.4.1 Mikroskopia Optikoaren Analisiaren Printzipioak
Mikroskopio optikoak lente ganbil baten bidez handitzearen printzipio optikoa erabiltzen du, eta bi lente konbergente erabiltzen ditu inguruko substantzia txikien irekitze-angelua begietara zabaltzeko eta giza begiak antzeman ezin dituen substantzia txikien tamaina handitzeko. substantzien tamaina giza begiak hauteman arte.
4.2.4.2 Proba metodoa
Kontzentrazio eta konposaketa proportzio desberdinetako HPMC/HPS konposatu-soluzioak 21 °C-tan atera, beirazko diapositiba batean bota, geruza mehe batean bota eta tenperatura berean lehortu. Filmak % 1eko iodo-disoluzioarekin tindatu ziren (1 g iodo eta 10 g potasio ioduro jarri ziren 100 ml-ko matraze aforatu batean, eta etanolean disolbatu), argi-mikroskopioaren eremuan jarri eta behaketa egiteko.
4.2.5 HPMC/HPS film konposatuaren argi-transmisioa
4.2.5.1 UV-vis espektrofotometriaren analisi-printzipioa
3.2.3.1 bezalakoa.
4.2.5.1 Proba metodoa
Ikus 3.2.3.2.
4.2.6 HPMC/HPS film konposatuen trakzio propietateak
4.2.6.1 Trakzio propietateen analisiaren printzipioa
3.2.3.1 bezalakoa.
4.2.6.1 Proba metodoa
Laginak % 73ko hezetasunarekin orekatu ondoren probatu ziren 48 orduz. Ikus 3.2.3.2 saiakuntza-metodorako.
4.3 Emaitzak eta eztabaida
4.3.1 Produktuaren gardentasunaren behaketa
4-1 irudian HPMC eta HPS konposatuz 70:30 konposaketa proportzioan prestatutako pelikula eta kapsula jangarriak erakusten dira. Irudian ikusten denez, produktuek gardentasun ona dute, eta horrek adierazten du HPMC eta HPS errefrakzio-indize antzekoak dituztela, eta biak konposatu ondoren konposatu homogeneo bat lor daiteke.
4.3.2 HPMC/HPS konplexuen mikroskopio optikoko irudiak tindatu aurretik eta ondoren
4-2 irudiak HPMC/HPS konplexuak tindatu aurretik eta ondoren konposaketa-ratio desberdinekin mikroskopio optiko baten bidez ikusitako morfologia tipikoa erakusten du. Irudian ikus daitekeenez, zaila da koloregabeko irudian HPMC fasea eta HPS fasea bereiztea; Tindatutako HPMC puruek eta HPS puruek beren kolore bereziak erakusten dituzte, hau da, HPS eta iodoaren erreakzioa iodoaren tindaketaren bidez Bere kolorea ilunagoa bihurtzen da. Hori dela eta, HPMC/HPS sistema konposatuaren bi faseak besterik gabe eta argi bereizten dira, eta horrek gehiago frogatzen du HPMC eta HPS ez direla nahasgarriak eta ezin dutela konposatu homogeneorik osatu. Irudian ikus daitekeenez, HPS edukia handitzen den heinean, irudiko eremu ilunaren eremua (HPS fasea) espero bezala handitzen doa, prozesu honetan bi faseko berrantolaketa gertatzen dela baieztatuz. HPMC-ren edukia % 40 baino handiagoa denean, HPMC-k fase jarraituaren egoera aurkezten du, eta HPS HPMC-ren fase jarraituan barreiatzen da fase sakabanatua bezala. Aitzitik, HPMC-ren edukia % 40 baino txikiagoa denean, HPS-k fase jarraituaren egoera aurkezten du, eta HPMC-ren fase jarraituan barreiatuta dago fase sakabanatu gisa. Hori dela eta, % 5eko HPMC/HPS konposatu-soluzioan, HPS edukia gero eta handiagoa denez, kontrakoa gertatu zen konposatu-erlazioa HPMC/HPS 40:60 zenean. Etengabeko fasea hasierako HPMC fasetik geroko HPS fasera aldatzen da. Fasearen forma behatuz, HPS matrizean HPMC fasea sakabanatu ondoren esferikoa dela ikus daiteke, eta HPMC matrizean HPS fasearen forma sakabanatua irregularragoa den bitartean.
Gainera, tindatu ondoren HPMC/HPS konplexuan kolore argiko eremuaren (HPMC) eremuaren (HPMC) eta kolore iluneko eremuaren (HPS) arteko erlazioa kalkulatuz (mesofasearen egoera kontuan hartu gabe), aurkitu zen eremua. HPMC (kolore argia)/HPS (kolore iluna) irudian Erlazioa beti da benetako HPMC/HPS erlazio konposatua baino handiagoa. Esate baterako, HPMC/HPS konposatuaren tindaketa-diagraman 50:50-ko konposatu-erlazioa duen HPS-ren eremua ez da kalkulatzen interfasearen eremuan, eta argi/ilun-eremuaren erlazioa 71/29 da. Emaitza honek HPMC/HPS sistema konposatuan mesofase ugari dagoela baieztatzen du.
Jakina da guztiz bateragarriak diren polimeroen konposaketa-sistemak nahiko arraroak direla, polimeroen konposaketa-prozesuan zehar, konposaketaren beroa normalean positiboa izan ohi da eta konposaketaren entropia normalean gutxi aldatzen baita, eta, ondorioz, energia librea sortzen da konposaketa-prozesuan balio positibo batera aldatzen da. Hala ere, HPMC/HPS sistema konposatuetan, HPMC eta HPS oraindik ere itxaroten dute bateragarritasun-maila handiagoa erakutsiko dutela, HPMC eta HPS biak polisakarido hidrofiloak direlako, egitura-unitate bera dutelako glukosa eta talde funtzional bera pasatzen dutelako aldatu egiten da. hidroxipropilo. HPMC/HPS sistema konposatuan mesofase anitzen fenomenoak ere adierazten du konposatuan HPMCk eta HPSk nolabaiteko bateragarritasuna dutela, eta antzeko fenomeno bat gertatzen da almidoi-polivinil alkohola nahaste-sisteman plastifikatzailea gehituta. ere agertu zen [339].
4.3.3 Sistema konposatuaren morfologia mikroskopikoaren eta propietate makroskopikoen arteko erlazioa
HPMC/HPS sistema konposatuaren morfologiaren, faseen bereizketa-fenomenoaren, gardentasunaren eta propietate mekanikoen arteko erlazioa zehatz-mehatz aztertu da. 4-3 Irudiak HPS edukiak HPMC/HPS sistema konposatuaren gardentasuna eta trakzio-modulua bezalako propietate makroskopikoetan duen eragina erakusten du. Irudian ikus daiteke HPMC puruaren gardentasuna HPS puruarena baino handiagoa dela, batez ere almidoiaren birkristalizazioak HPSren gardentasuna murrizten duelako, eta almidoiaren hidroxipropil aldaketa ere gardentasuna murrizteko arrazoi garrantzitsua da. HPS [340, 341]. Irudian ikus daiteke HPMC/HPS sistema konposatuaren transmisiontziak gutxieneko balio bat izango duela HPS edukiaren diferentziarekin. Sistema konposatuaren transmisioa, %70etik beherako HPS edukiaren tartean, handitzen dait gutxitzen da HPS edukia handitzean; HPS edukia % 70 gainditzen duenean, HPS edukia handitu ahala handitzen da. Fenomeno honek esan nahi du HPMC/HPS sistema konposatua nahastezina dela, sistemaren fase-bereizketaren fenomenoak argiaren transmisioa gutxitzea dakarrelako. Aitzitik, sistema konposatuaren Young-en modulua ere gutxieneko puntu bat agertzen zen proportzio ezberdinekin, eta Young-en modulua gutxitzen joan zen HPS edukia handitzean, eta punturik baxuenera iritsi zen HPS edukia %60koa zenean. Moduluak gora egiten jarraitu zuen, eta modulua pixka bat handitzen joan zen. HPMC/HPS sistema konposatuaren Young-en moduluak balio minimo bat erakutsi zuen, eta horrek sistema konposatua nahastezina zela ere adierazten zuen. HPMC/HPS sistema konposatuaren argi-transmisioaren punturik baxuena bat dator HPMC fase jarraituaren fase sakabanatuaren faseko trantsizio puntuarekin eta 4-2 irudiko Young-en moduluaren balioaren puntu baxuenarekin.
4.3.4 Disoluzioaren kontzentrazioaren eragina sistema konposatuaren morfologia mikroskopikoan
4-4 irudiak HPMC/HPS sistema konposatuaren morfologian eta fase-trantsizioan disoluzioaren kontzentrazioen eragina erakusten du. Irudian ikus daitekeenez, % 3ko HPMC/HPS sistema konposatuaren kontzentrazio baxua, HPMC/HPS konposatu-erlazioan 40:60 da, egitura ko-etengabearen agerpena ikus daiteke; % 7ko disoluzioaren kontzentrazio altuan, berriz, egitura ko-jarrai hori irudian ikusten da 50:50 konposaketa-erlazioarekin. Emaitza honek erakusten du HPMC/HPS sistema konposatuaren fase-trantsizio-puntuak kontzentrazio-mendekotasun jakin bat duela, eta fase-trantsizioaren HPMC/HPS konposatu-erlazioa handitzen dela konposatuaren disoluzio-kontzentrazioa handitzen den heinean, eta HPS-k fase jarraitua osatu ohi du. . . Gainera, HPMC fase jarraituan barreiatutako HPS domeinuek antzeko formak eta morfologiak erakutsi zituzten kontzentrazio aldaketarekin; HPMC fase sakabanatuak, berriz, HPS fase jarraituan sakabanatuta, forma eta morfologia desberdinak erakutsi zituzten kontzentrazio ezberdinetan. eta disoluzioaren kontzentrazioa handituz gero, HPMCren sakabanaketa eremua gero eta irregularragoa bihurtu zen. Fenomeno honen arrazoi nagusia da HPS disoluzioaren biskositatea HPMC disoluzioarena baino askoz handiagoa dela giro-tenperaturan, eta HPMC faseak egoera esferiko garbia osatzeko joera ezabatzen duela gainazaleko tentsioaren ondorioz.
4.3.5 Disoluzioaren kontzentrazioen eragina sistema konposatuen propietate mekanikoetan
4-4 irudiko morfologiei dagokiena, 4-5 irudiak kontzentrazio-disoluzio ezberdinetan eratutako film konposatuen trakzio-propietateak erakusten ditu. Irudian ikus daiteke HPMC/HPS sistema konposatuaren hausturan Young-en modulua eta luzapena txikiagotu ohi direla disoluzioaren kontzentrazioa handitzean, eta hori bat dator 4. Irudian HPMCren fase jarraitutik fase sakabanatzera pixkanaka eraldatzearekin. -4. Morfologia mikroskopikoa koherentea da. HPMC homopolimeroaren Young-en modulua HPSrena baino handiagoa denez, HPMC/HPS sistema konposatuaren Young-en modulua hobetuko dela aurreikusten da HPMC fase jarraitua denean.
4.4 Kapitulu honen laburpena
Kapitulu honetan, HPMC/HPS konposatu-disoluzioak eta kontzentrazio eta konposaketa-ratio desberdinak dituzten film konposatu jangarriak prestatu dira, eta HPMC/HPS konposatuen sistemaren morfologia mikroskopikoa eta fase-trantsizioa ikusi da iodoaren tindaketaren mikroskopio optikoko analisiaren bidez, almidoiaren faseak bereizteko. HPMC/HPS-ren film konposatu jangarriaren argi-transmisioa eta propietate mekanikoak UV-vis espektrofotometroaren eta propietate mekanikoen probagailuaren bidez aztertu ziren, eta konposaketa-sistemaren propietate optikoetan eta propietate mekanikoetan kontzentrazio ezberdinek eta konposaketa-ratioek duten eragina aztertu zen. HPMC/HPS sistema konposatuaren mikroegituraren eta propietate makroskopikoen arteko erlazioa sistema konposatuaren mikroegitura konbinatuz ezarri zen, hala nola, mikroegitura, faseen trantsizioa eta faseen bereizketa, eta propietate makroskopikoak, hala nola, propietate optikoak eta propietate mekanikoak. Aurkikuntza nagusiak hauek dira:
- Almidoiaren faseak iodoaren bidez bereizteko mikroskopio optikoko analisi metodoa da almidoietan oinarritutako sistema konposatuen morfologia eta faseen trantsizioa aztertzeko metodo sinple, zuzen eta eraginkorrena. Iodoaren tindaketarekin, almidoiaren fasea gero eta ilunagoa agertzen da argi-mikroskopiapean, HPMC, berriz, ez da zikindu eta, beraz, kolore argiagoa agertzen da.
- HPMC/HPS sistema konposatua ez da nahasgarria, eta fase-trantsizio-puntu bat dago sistema konposatuan, eta fase-trantsizio-puntu honek konposatu-erlazio menpekotasun eta disoluzio-kontzentrazio menpekotasun jakin bat ditu.
- HPMC/HPS sistema konposatuak bateragarritasun ona du, eta mesofase ugari dago sistema konposatuan. Tarteko fasean, fase jarraitua fase sakabanatuan barreiatzen da partikulen egoeran.
- HPS-ren fase sakabanatuak HPMC matrizean antzeko forma esferikoa erakutsi zuen kontzentrazio desberdinetan; HPMCk morfologia irregularra erakutsi zuen HPS matrizean, eta morfologiaren irregulartasuna areagotu egin zen kontzentrazioa handitzean.
- HPMC/HPS sistema konposatuaren mikroegituraren, faseen trantsizioaren, gardentasunaren eta propietate mekanikoen arteko erlazioa ezarri zen. a. Sistema konposatuaren gardentasun-punturik baxuena bat dator HPMCren fase-trantsizio-puntuarekin fase jarraitutik fase sakabanatzera eta trakzio-moduluaren gutxieneko puntuarekin. b. Young-en modulua eta elongazioa hausturan murrizten dira disoluzioaren kontzentrazioa handitzean, HPMCren aldaketa morfologikoarekin erlazionatuta dagoen sistema konposatuan fase jarraitutik fase barreiatzera.
Laburbilduz, HPMC/HPS sistema konposatuaren propietate makroskopikoak oso lotuta daude bere egitura morfologiko mikroskopikoarekin, faseen trantsizioarekin, faseen bereizketarekin eta beste fenomeno batzuekin, eta konpositeen propietateak erregulatu egin daitezke faseen egitura eta konpositearen bateragarritasuna kontrolatuz. sistema.
5. kapitulua HPS Hidroxipropil Ordezkapen Tituluaren eragina HPMC/HPS Sistema Konposatuen Propietate Erreologikoetan
Jakina da almidoiaren egitura kimikoaren aldaketa txikiek aldaketa izugarriak ekar ditzakeela bere propietate erreologikoetan. Hori dela eta, aldaketa kimikoak almidoietan oinarritutako produktuen propietate erreologikoak hobetzeko eta kontrolatzeko aukera eskaintzen du [342]. Aldi berean, almidoiaren egitura kimikoak bere propietate erreologikoetan duen eragina menderatzeak almidoietan oinarritutako produktuen egiturazko propietateak hobeto uler ditzake, eta almidoiaren propietate funtzional hobetuak dituzten almidoi eraldatuak diseinatzeko oinarria eman daiteke [235]. Hidroxipropil almidoia elikagaien eta medikuntzaren arloan oso erabilia den almidoi eraldatu profesionala da. Normalean almidoi autoktonoaren propileno oxidoaren eterifikazio erreakzioaren bidez prestatu ohi da baldintza alkalinoetan. Hidroxipropilo talde hidrofiloa da. Talde hauek almidoiaren kate molekularrean sartzeak almidoiaren pikorren egitura mantentzen duten hidrogeno-lotura molekular barneko loturak hautsi edo ahul ditzake. Hori dela eta, hidroxipropil almidoiaren propietate fisiko-kimikoak bere kate molekularrean hidroxipropil taldeen ordezkapen-mailarekin lotuta daude [233, 235, 343, 344].
Ikerketa askok hidroxipropil ordezkapen-graduak hidroxipropil-almidoiaren propietate fisikokimikoetan duen eragina ikertu dute. Han et al. hidroxipropil argizarizko almidoiak eta hidroxipropil arto-almidoiak Koreako arroz-opil glutinosaren egituran eta retrogradazio-ezaugarrietan dituen ondorioak aztertu zituen. Azterketak aurkitu du hidroxipropilazioa almidoiaren gelatinizazio-tenperatura murriztu eta almidoiaren ura atxikitzeko ahalmena hobetu dezakeela. errendimendua, eta nabarmen inhibitu zuen almidoiaren zahartze-fenomenoa Koreako arroz-opil glutinosoetan [345]. Kaur et al. hidroxipropilo-ordezkapenak patata-almidoiaren barietate desberdinen propietate fisikokimikoetan duen eragina aztertu zuen, eta patata-almidoiaren hidroxipropilo-ordezkapen-maila aldatu egiten zela ikusi zuen barietate ezberdinekin, eta bere eragina partikula tamaina handiko almidoiaren propietateetan Esanguratsuagoa; hidroxipropilazio erreakzioak zati eta zirrikitu asko eragiten ditu almidoi pikorren gainazalean; hidroxipropilo ordezkapenak nabarmen hobetu ditzake almidoiaren hantura-propietateak, ur-disolbagarritasuna eta disolbagarritasuna dimetilsulfoxidoan, eta almidoiaren itsatsiaren gardentasuna hobetu [346]. Lawal et al. hidroxipropilo ordezkapenak patata gozoaren almidoiaren propietateetan duen eragina aztertu zuen. Azterketak erakutsi zuen hidroxipropilo aldaketaren ondoren, almidoiaren puztu askearen ahalmena eta ur-disolbagarritasuna hobetu zirela; bertako almidoiaren birkristalizazioa eta retrogradazioa inhibitu ziren; Digerigarritasuna hobetzen da [347]. Schmitz et al. hidroxipropil tapioka almidoia prestatu zuen eta hantura-gaitasun eta biskositate handiagoak, zahartze-tasa txikiagoa eta izozte-desizozte egonkortasun handiagoa zituela ikusi zuen [344].
Hala ere, gutxi dira hidroxipropil-almidoiaren propietate erreologikoei buruzko ikerketak, eta almidoietan oinarritutako konposatu-sistemen propietate erreologikoetan eta gel-propietateetan hidroxipropil-aldaketaren ondorioak gutxitan jakinarazi dira orain arte. Chun et al. kontzentrazio baxuko (%5) hidroxipropil arroz-almidoi-soluzioaren erreologia aztertu zuen. Emaitzek erakutsi zuten hidroxipropilaren aldaketak almidoi-disoluzioaren biskoelastikotasun egonkorrean eta dinamikoan duen eragina ordezkapen-mailarekin erlazionatuta zegoela, eta hidroxipropil-propilaren ordezkapenak nabarmen alda ditzakeela almidoi-soluzioen propietate erreologikoak; almidoi-disoluzioen biskositate-koefizientea gutxitzen da ordezkapen-graduaren gehikuntzarekin, eta bere propietate erreologikoen tenperaturaren menpekotasuna handitzen da hidroxipropil-ordezkapen-maila handitzean. Kopurua murrizten da ordezkapen-maila handitu ahala [342]. Lee et al. hidroxipropilo-ordezkapenak patata gozoaren almidoiaren propietate fisikoetan eta propietate erreologikoetan duen eragina aztertu zuen, eta emaitzek erakutsi zuten almidoiaren hantura-gaitasuna eta ur-disolbagarritasuna handitu egin zela hidroxipropilaren ordezkapen-maila handituz; Entalpiaren balioa gutxitzen da hidroxipropilaren ordezkapen-maila handitzean; biskositate koefizientea, biskositate konplexua, errendimendu-tentsioa, likatasun konplexua eta almidoi-soluzioaren modulu dinamikoa gutxitzen dira hidroxipropilaren ordezkapen-maila, fluido-indizea eta galera-faktorea handitu ahala Hidroxipropilo-ordezkapen-mailarekin batera handitzen da; Almidoi-kolaren gelaren indarra gutxitzen da, izozte-desizozte egonkortasuna handitzen da eta sineresi efektua gutxitzen da [235].
Kapitulu honetan, HPS hidroxipropilo ordezkapen-graduak HPMC/HPS gel konposatuen sistemaren propietate erreologikoetan eta gel-propietateetan duen eragina aztertu da. Trantsizio egoerak garrantzi handia du egituraren sorreraren eta propietate erreologikoen arteko erlazioa sakontzeko. Horrez gain, HPMC/HPS alderantzizko hozte konposatuen sistemaren gelifikazio-mekanismoa aldez aurretik eztabaidatu zen, antzeko beste alderantzizko bero-hozte gel-sistemei jarraibide teoriko batzuk emateko.
5.1 Materialak eta ekipoak
5.1.1 Material esperimental nagusiak
5.1.2 Tresna eta ekipamendu nagusiak
5.2 Metodo esperimentala
5.2.1 Disoluzio konposatuak prestatzea
% 15eko HPMC/HPS konposaketa-erlazio desberdinak (100/0, 50/50, 0/100) eta hidroxipropil-ordezkapen-gradu desberdinak dituzten HPS (G80, A939, A1081) konposaketa-disoluzioak prestatu ziren. A1081, A939, HPMC eta haien konposatuen disoluzioen prestaketa-metodoak 2.2.1. G80 eta HPMC-rekin dituen soluzio konposatuak autoklabe batean 1500 psi eta 110 °C-ko baldintzetan nahasiz gelatinizatu egiten dira, G80 Native almidoia amilosa altua delako (% 80), eta bere gelatinizazio-tenperatura 100 °C baino altuagoa delako, ezin baita. jatorrizko ur-bainuaren gelatinizazio-metodoaren bidez iritsi zen [348].
5.2.2 HPMC/HPS konposatuen disoluzioen propietate erreologikoak, HPS hidroxipropilo ordezkapen gradu ezberdinekin
5.2.2.1 Analisi erreologikoaren printzipioa
2.2.2.1 bezalakoa
5.2.2.2 Fluxu modua probatzeko metodoa
60 mm-ko diametroa duen plaka paralelo bat erabili zen, eta plaken tartea 1 mm-ra ezarri zen.
- Zizaila aurreko fluxua probatzeko metodoa eta hiru etapako tixotropia daude. 2.2.2.2 bezala.
- Fluxuaren proba-metodoa ebakidura aurreko eta eraztun tixotropikorik gabeko tixotropiarik gabe. Proba-tenperatura 25 °C-koa da, a. Zizaila abiadura handituz, zizaila-abiadura tartea 0-1000 s-1, ebaki denbora 1 min; b. Mozketa konstantea, zizaila-tasa 1000 s-1, ebaki denbora 1 min; c. Abiadura murriztuko ebakidura, zizaila-tasa tartea 1000-0s-1 da eta ebakidura-denbora 1 min.
5.2.2.3 Oszilazio modua probatzeko metodoa
60 mm-ko diametroa duen plaka paralelo bat erabili zen, eta plaken tartea 1 mm-ra ezarri zen.
- Deformazio-ekorketa aldakorra. Proba-tenperatura 25 °C, maiztasuna 1 Hz, deformazioa % 0,01-100.
- Tenperatura eskaneatzea. Maiztasuna 1 Hz, deformazioa % 0,1, a. Berotze prozesua, tenperatura 5-85 °C, berotze abiadura 2 °C/min; b. Hozte prozesua, tenperatura 85-5 °C, hozte abiadura 2 °C/min. Laginaren inguruan silikonazko olio-zigilua erabiltzen da probak zehar hezetasun-galera saihesteko.
- Maiztasun-ekorketa. Aldakuntza % 0,1, maiztasuna 1-100 rad/s. Probak 5 °C eta 85 °C-tan egin ziren, hurrenez hurren, eta probaren tenperaturan orekatu ziren probatu aurretik 5 minutuz.
Polimero-disoluzioaren G′ biltegiratze-moduluaren eta G″ galera-moduluaren eta ω maiztasun angelurraren arteko erlazioak potentzia-lege bat jarraitzen du:
non n′ eta n″ log G′-log ω eta log G″-log ω-ren maldak diren, hurrenez hurren;
G0′ eta G0″ log G′-log ω eta log G″-log ω-ren ebakidurak dira, hurrenez hurren.
5.2.3 Mikroskopio optikoa
5.2.3.1 Instrumentuaren printzipioa
4.2.3.1 bezalakoa
5.2.3.2 Proba metodoa
% 3 5:5 HPMC/HPS konposatu disoluzioa 25 °C, 45 °C eta 85 °C-ko tenperatura desberdinetan atera zen, tenperatura berean mantendutako beirazko diapositiba batean bota eta film mehe batean bota. geruza disoluzioa eta tenperatura berean lehortu. Filmak % 1eko iodo-disoluzioarekin tindatu ziren, argi-mikroskopioaren eremuan jarri ziren behatzeko eta argazkiak atera zituzten.
5.3 Emaitzak eta eztabaida
5.3.1 Biskositatearen eta fluxu-ereduaren azterketa
5.3.1.1 Fluxuaren proba-metodoa ebakidura aurreko eta eraztun tixotropiko tixotropiarik gabe
Aurrez zizailarik gabeko fluxu-probaren metodoa eta eraztun tixotropikoaren metodoa erabiliz, HPMC/HPS konposatuen soluzioaren biskositatea HPS hidroxipropil ordezkapen-gradu ezberdinekin aztertu zen. Emaitzak 5-1 irudian ageri dira. Irudian ikus daiteke lagin guztien biskositateak beheranzko joera erakusten duela ebakidura-abiaduraren igoerarekin ebakidura-indarraren eraginez, ebakidura-atalaren mehetasun-fenomenoa erakutsiz. Kontzentrazio handiko polimero-soluzio edo urtu gehienek diseinatze eta berrantolaketa molekular gogorrak jasaten dituzte zizailapean, eta horrela fluido pseudoplastikoaren portaera erakusten dute [305, 349, 350]. Hala ere, hidroxipropilo ordezkapen gradu ezberdineko HPMC/HPS konposatuen disoluzioen ebakidura-mailak desberdinak dira.
5-1 Irudia HPS/HPMC disoluzioaren ebakidura-abiadura eta biskositateak HPS-ren hidropropilo-ordezkapen-maila desberdinarekin (aurre-ebakidurarik gabe, solidoek eta hutsuneek tasa handitzen dute eta tasa txikiagotzen dute, hurrenez hurren)
Irudian ikus daiteke HPS lagin puruaren biskositatea eta zizaila-mehetze-maila HPMC/HPS lagin konposatuarena baino handiagoa dela, HPMC disoluzioaren zizaila-mehetze-maila, berriz, baxuena dela, batez ere HPS-en biskositatea delako. tenperatura baxuan HPMCrena baino nabarmen handiagoa da. Gainera, konposatu erlazio berdina duen HPMC/HPS konposatu-soluziorako, likatasuna handitzen da HPS hidroxipropilo ordezkapen-graduarekin. Hau izan daiteke almidoi molekulen hidroxipropilo taldeen gehitzeak molekularteko hidrogeno loturak hausten dituelako eta, beraz, almidoi pikorren desegitea dakar. Hidroxipropilazioak nabarmen murriztu zuen almidoiaren zizaila-mehetze-fenomenoa, eta bertako almidoiaren zizaila-mehetze-fenomenoa izan zen nabarmenena. Hidroxipropilaren ordezkapen-graduaren etengabeko igoerarekin, HPS-ren zizaila-mehetze-maila pixkanaka murriztu zen.
Lagin guztiek eraztun tixotropikoak dituzte ebakidura-tentsio-ebakidura-abiadura kurban, eta lagin guztiek tixotropia-maila jakin bat dutela adierazten du. Indar tixotropikoa eraztun tixotropikoaren eremuaren tamainak adierazten du. Lagina zenbat eta tixotropikoagoa izan [351]. Laginaren soluzioaren n fluxu-indizea eta K biskositate-koefizientea Ostwald-de Waele potentzia-legearen bidez kalkula daitezke (ikus (2-1) ekuazioa).
5-1 Taula Fluxuaren portaera-indizea (n) eta fluidoaren koherentzia-indizea (K) tasa handitzen eta beheranzko prozesuan eta HPS/HPMC disoluzioaren tixotropia-begizta-eremuan 25 °C-tan HPS hidropropilo ordezkapen-maila desberdinarekin
5-1 taulan n fluxu-indizea, K biskositate koefizientea eta eraztun tixotropikoa HPMC/HPS soluzio konposatuen HPS hidroxipropil ordezkapen-maila desberdinak dituzten HPS zizaila handitzeko eta txikitzeko prozesuan erakusten dira. Taulan ikus daiteke lagin guztien n fluxu-indizea 1 baino txikiagoa dela, lagin-disoluzio guztiak fluido pseudoplastikoak direla adieraziz. HPMC/HPS konposatu-sistemarako, HPS hidroxipropilo-ordezkapen-maila bera duen, n fluxu-indizea handitzen da HPMC edukia handitzen den heinean, HPMC gehitzeak fluido newtondarreko ezaugarri sendoagoak erakusten dituela adieraziz. Hala ere, HPMC edukia handitzean, K biskositate-koefizientea etengabe jaitsi zen, HPMC gehitzeak konposatuaren soluzioaren biskositatea murriztu zuela adieraziz, K biskositate-koefizientea likatasunarekiko proportzionala zelako. Goranzko zizaila fasean hidroxipropil ordezkapen-gradu desberdinak dituzten HPS puruaren n balioa eta K balioa biak gutxitu egin ziren hidroxipropilaren ordezkapen-maila handitzean, hidroxipropilazio-aldaketak almidoiaren pseudoplastikotasuna hobetu dezakeela eta almidoi-soluzioen biskositatea murrizten duela adieraziz. Aitzitik, n-ren balioa handitu egiten da ordezkapen-graduaren gorakada beheranzko ebakidura-etapan, eta adierazten du hidroxipropilazioa abiadura handiko zizailaduraren ondoren disoluzioaren fluido newtondarraren portaera hobetzen duela. HPMC/HPS sistema konposatuaren n balioa eta K balioa HPS hidroxipropilazioaren eta HPMCren eragina izan zuten, haien ekintza konbinatuaren emaitza izan baitziren. Handitzen ari den zizailatze fasearekin alderatuta, lagin guztien n balioak handitu egin ziren txikiagotzen den ebakidura fasean, eta K balioak txikiagoak ziren bitartean, konposatuaren soluzioaren biskositatea abiadura handiko zizailaduraren ondoren murriztu zela adieraziz, eta Disoluzio konposatuaren fluido newtondarraren portaera hobetu zen. .
Eraztun tixotropikoaren eremua HPMC edukia handitzean gutxitu egin zen, HPMC gehitzeak konposatuaren disoluzioaren tixotropia murriztu zuela eta bere egonkortasuna hobetu zuela adieraziz. Konposaketa-erlazio bera duen HPMC/HPS konposatu-soluziorako, eraztun tixotropikoaren eremua txikiagotu egiten da HPS hidroxipropilo ordezkapen-maila handitzean, hidroxipropilazioa HPS-en egonkortasuna hobetzen duela adieraziz.
5.3.1.2 Mozketa-metodoa aurre-mozketa eta hiru faseko metodo tixotropikoarekin
Zizaila aurreko ebakidura-metodoa HPMC/HPS konposatuen soluzioaren biskositatearen aldaketa aztertzeko HPS hidroxipropil-ordezkapen-maila ezberdinekin ebakidura-abiadurarekin. Emaitzak 5-2 irudian ageri dira. Irudian ikus daiteke HPMC disoluzioak ia ez duela ebakidura-mehetasuna erakusten, eta gainerako laginek, berriz, ebakidura-mehetasuna erakusten dute. Hori koherentea da mozketa-metodoarekin aldez aurretik mozketarik gabe lortutako emaitzekin. Irudian ere ikus daiteke ebakidura-tasa baxuetan, oso hidroxipropilo ordezkatuta dagoen laginak meseta-eskualde bat erakusten duela.
5-2 Irudia HPS/HPMC disoluzioaren biskositateak eta ebakidura-tasa, HPS-ren hidropropil ordezkapen-maila desberdinarekin (aurre-ebakidurarekin)
5-2 taulan ageri dira doikuntzaz lortutako zero ebakidura biskositatea (h0), fluxu-indizea (n) eta biskositate-koefizientea (K). Taulan, HPS lagin puruetarako, bi metodoek lortutako n balioak ordezkapen-mailarekin batera igotzen direla ikus dezakegu, almidoi-disoluzioaren solido-itxurako portaera gutxitzen dela ordezkapen-maila handitu ahala. HPMC edukia handitzean, n balioek beheranzko joera erakutsi zuten, HPMCk soluzioaren solido antzeko portaera murriztu zuela adieraziz. Horrek erakusten du bi metodoen analisi kualitatiboen emaitzak koherenteak direla.
Saiakuntza-metodo ezberdinetan lagin berarentzat lortutako datuak alderatuz gero, aurrez ebaki ondoren lortutako n balioa beti handiagoa dela metodoak aurretik mozketarik gabe lortutakoa baino, eta horrek adierazten du aurre-mozketaren ondoren lortutako sistema konposatua -ebakitzeko metodoa solidoa da; portaera metodoak neurtzen duena baino baxuagoa da aldez aurretik mozketarik gabe. Hau da, aurreko ebakidurarik gabeko proban lortutako azken emaitza ebakidura-abiaduraren eta ebakidura-denboraren ekintza konbinatuaren emaitza delako, eta ebakidura-aurreko ebakidura duen proba-metodoak efektu tixotropikoa ezabatzen du, aldiz, ebakidura handiko epe jakin batean. denbora. Hori dela eta, metodo honek zehaztasun handiagoz zehazten ditu zizaila-mehetze-fenomenoa eta sistema konposatuaren fluxu-ezaugarriak.
Taulan, gainera, ikus dezakegu konposaketa-erlazio berdinerako (5:5), konposaketa-sistemaren n balioa 1etik hurbil dagoela, eta aurre-ebakitako n-a handitzen dela hidroxipropilaren ordezkapen-graduarekin. HPMC dela erakusten du. sistema konposatuan etengabeko fasea da, eta HPMC-k eragin handiagoa du hidroxipropil-ordezkapen-maila baxua duten almidoi-laginetan, eta hori koherentea da n balioa ordezkapen-graduaren gehikuntzarekin, aitzitik, aurretik mozketarik gabe handitzen dela. Bi metodoetan ordezkapen-gradu desberdinak dituzten sistema konposatuen K balioak antzekoak dira, eta ez dago joera bereziki nabarmenik, zero-ebakidura biskositateak, berriz, beheranzko joera argia erakusten du, zero-ebakidura biskositatea ebakiduratik independentea delako. tasa. Berezko biskositateak substantziaren beraren propietateak zehaztasunez isla ditzake.
5-3. Irudia HPS/HPMC nahasketa-disoluzioaren hiru tarteko tixotropia HPS-ren hidropropilo ordezkapen-maila desberdinarekin
Hiru etapako metodo tixotropikoa erabili zen hidroxipropil-almidoiaren ordezkapen-gradu ezberdinek sistema konposatuaren propietate tixotropikoetan duten eragina aztertzeko. 5-3 Irudian ikus daiteke ebakidura baxuko fasean, disoluzioaren biskositatea gutxitzen dela HPMC edukia handitzean, eta txikiagotzen dela ordezkapen-graduaren gehikuntzarekin, hau da, zero ebakidura biskositatearen legearekin bat datorrela.
Berreskurapen-etapan denbora ezberdinaren ondoren egitura-berreskuratze-maila biskositatea berreskuratzeko tasaren DSR-ren bidez adierazten da, eta kalkulu-metodoa 2.3.2. 5-2 taulan ikus daiteke errekuperazio-denbora berean, HPS puruaren DSR HPMC puruarena baino nabarmen txikiagoa dela, hau da, batez ere, HPMC molekula kate zurruna delako, eta bere erlaxazio-denbora laburra delako, eta egitura denbora gutxian berreskuratu daiteke. berreskuratu. HPS kate malgua den arren, bere erlaxazio-denbora luzea da, eta egitura berreskuratzeak denbora luzea hartzen du. Ordezkapen-graduaren gehikuntzarekin, HPS puruaren DSR ordezkapen-graduaren igoerarekin batera murrizten da, hidroxipropilazioa almidoiaren kate molekularraren malgutasuna hobetzen duela eta HPSren erlaxazio-denbora luzeagoa dela adierazten du. Disoluzio konposatuaren DSR HPS puruaren eta HPMC lagin puruena baino txikiagoa da, baina HPS hidroxipropilaren ordezkapen-graduaren gehikuntzarekin, lagin konposatuaren DSR handitzen da, eta horrek adierazten du sistema konposatuaren tixotropia handitzen dela. HPS hidroxipropilo ordezkapenaren gehikuntza. Erradikal-ordezkapen-maila gero eta handiagoarekin murrizten da, hau da, emaitzekin koherentea aldez aurretik moztu gabe.
5-2 Taula Zero ebakidura biskositatea (h0), fluxuaren portaeraren indizea (n), fluidoaren koherentziaren indizea (K) tasa handitzean eta egitura berreskuratzeko maila (DSR) hidropropilo desberdinarekin HPS/HPMC soluzioaren berreskuratze denbora jakin baten ondoren. HPS ordezkapen-maila 25 °C-tan
Laburbilduz, ebakidurarik gabeko egoera egonkorreko probak eta eraztun tixotropikoko tixotropia probak errendimendu-desberdintasun handiak dituzten laginak kualitatiboki azter ditzakete, baina HPS hidroxipropilo-ordezkapen-gradu desberdinak dituzten konposatuetarako, errendimendu-desberdintasun txikiak dituzten konposatuetarako Disoluzioaren ikerketaren emaitzak kontrakoak dira. benetako emaitzak, neurtutako datuak ebakidura-abiaduraren eta ebakidura-denboraren eraginaren emaitza integralak direlako, eta ezin dutelako aldagai bakar baten eragina benetan islatu.
5.3.2 Eskualde biskoelastiko lineala
Jakina da hidrogelentzat, G′ biltegiratze-modulua kate molekular eraginkorren gogortasunaren, indarraren eta kopuruaren arabera zehazten dela, eta G′′ galera-modulua molekula txikien eta talde funtzionalen migrazio, mugimendu eta marruskadurak zehazten duela. . Marruskadura-energia-kontsumoaren arabera zehazten da, hala nola bibrazioa eta errotazioa. G′ biltegiratze modulua eta G″ galera moduluaren ebakiduraren existentzia zeinua (hau da, tan δ = 1). Disoluziotik gelera igarotzeari gel-puntua deitzen zaio. G′ biltegiratze modulua eta G″ galera modulua gelifikazio-portaera, eraketa-tasa eta gel-sarearen egituraren propietate estrukturalak aztertzeko erabiltzen dira [352]. Barne-egituraren garapena eta egitura molekularra ere islatu ditzakete gel-sare-egituraren sorreran. elkarrekintza [353].
5-4 Irudiak HPMC/HPS konposatuen soluzio konposatuen tentsio-ekorketa-kurbak erakusten ditu HPS hidroxipropil-ordezkapen-maila ezberdinekin 1 Hz-ko maiztasunarekin eta % 0,01-% 100eko tentsio-tartea. Irudian ikus daiteke beheko deformazio-eremuan (% 0,01-1), HPMC izan ezik lagin guztiak G′ > G″ direla, gel-egoera erakutsiz. HPMCrentzat, G′ forma osoan dago Aldagaiaren barrutia G baino txikiagoa da beti”, HPMC disoluzio egoeran dagoela adieraziz. Horrez gain, lagin ezberdinen biskoelastikotasunaren deformazioaren menpekotasuna ezberdina da. G80 laginarentzat biskoelastikotasunaren maiztasun-menpekotasuna nabarmenagoa da: deformazioa %0,3 baino handiagoa denean, G' pixkanaka gutxitzen dela ikusten da, eta G-ren gorakada nabarmenarekin batera”. handitzea, baita tan δ-en igoera nabarmena ere; eta gurutzatzen dira deformazio-kopurua % 1,7koa denean, eta horrek adierazten du G80-ren gel-sarearen egitura oso kaltetuta dagoela deformazio-kopurua % 1,7tik gorakoa izan ondoren, eta soluzio-egoeran dagoela.
5-4 Irudia Biltegiratze-modulua (G′) eta galera-modulua (G″) HPS/HPMC nahasteetarako tentsioa eta HPS-ren hidroipropil ordezkapen-maila desberdinarekin (Solidoen eta hutsuneko sinboloek G′ eta G″ aurkezten dituzte, hurrenez hurren)
5-5 irudia tan δ vs. tentsioa HPMC/HPS nahasketa-disoluziorako, HPS-ren hidropropilo ordezkapen-maila desberdinarekin
Irudian ikus daiteke HPS puruaren eskualde biskoelastiko lineala estutu egiten dela, jakina, hidroxipropilaren ordezkapen-graduaren jaitsierarekin. Beste era batera esanda, HPS hidroxipropilaren ordezkapen-maila handitzen den heinean, tan δ kurbaren aldaketa esanguratsuak deformazio-kopuru handiagoko tartean agertu ohi dira. Bereziki, G80-ren eskualde biskoelastiko lineala lagin guztien artean estuena da. Hori dela eta, G80-ren eskualde biskoelastiko lineala erabiltzen da zehazteko
Deformazio-aldagaiaren balioa zehazteko irizpideak hurrengo saiakuntza-sailetan. Konposaketa-erlazio berdina duen HPMC/HPS sistema konposatuarentzat, eskualde biskoelastiko lineala ere estutzen da HPS-ren hidroxipropil ordezkapen-mailaren jaitsierarekin, baina hidroxipropil ordezkapen graduaren uzkurtze-efektua eskualde biskoelastiko linealean ez da hain nabaria.
5.3.3 Berotzean eta hoztean propietate biskoelastikoak
5-6 Irudian agertzen dira hidroxipropil-ordezkapen-maila desberdinak dituzten HPMC/HPS konposatuen disoluzioen propietate biskoelastiko dinamikoak. Irudian ikus daitekeenez, HPMCk lau etapa erakusten ditu berotze-prozesuan zehar: hasierako lautada-eskualde bat, egitura osatzeko bi etapa eta azken-ordoki-eskualde bat. Hasierako meseta-etapan, G′ < G″, G′ eta G″-ren balioak txikiak dira, eta tenperatura igotzen den heinean apur bat gutxitzeko joera dute, ohiko portaera biskoelastiko likidoa erakutsiz. HPMC-ren gelifikazio termikoak egitura-eraketaren bi fase bereizten ditu G′ eta G″-ren ebakidurarekin mugatuta (hau da, disoluzio-gel trantsizio puntua, 49 °C inguruan), aurreko txostenekin bat datorrena. Koherentea [160, 354]. Tenperatura altuan, asoziazio hidrofoboa eta asoziazio hidrofiloa dela eta, HPMC-k pixkanaka sare zeharkako egitura bat osatzen du [344, 355, 356]. Isatsaren goi-lautadan, G′ eta G″ balioak altuak dira, eta horrek adierazten du HPMC gel-sarearen egitura guztiz osatuta dagoela.
HPMC-ren lau etapa hauek sekuentzialki alderantzizko ordenan agertzen dira tenperatura jaisten den heinean. G′ eta G″-ren elkargunea tenperatura baxuko eskualdera aldatzen da 32 °C inguruko hozte-etapan, histeresiaren ondorioz [208] edo katearen kondentsazio-efektuaren ondoriozkoa izan daiteke tenperatura baxuan [355]. HPMC-ren antzera, berotze-prozesuan beste lagin batzuk Lau etapa ere badaude, eta fenomeno itzulgarria hozte-prozesuan gertatzen da. Hala ere, iruditik ikusten da G80 eta A939-k G' eta G-ren arteko ebakidurarik gabeko prozesu sinplifikatu bat erakusten dutela”, eta G80-ren kurba ere ez da agertzen. Atzeko plataformako gunea.
HPS puruarentzat, hidroxipropilo-ordezkapen-maila handiagoak gelaren eraketaren hasierako eta amaierako tenperaturak alda ditzake, batez ere hasierako tenperatura, hau da, 61 °C G80, A939 eta A1081-entzat, hurrenez hurren. , 62 °C eta 54 °C. Horrez gain, konposaketa-erlazio bera duten HPMC/HPS laginetarako, ordezkapen-maila handitzen den heinean, G′ eta G″ balioak biak gutxitu egiten dira, eta hori bat dator aurreko ikerketen emaitzekin [357, 358]. Ordezkapen-maila handitu ahala, gelaren ehundura bigundu egiten da. Hori dela eta, hidroxipropilazioak jatorrizko almidoiaren egitura ordenatua hautsi eta haren hidrofilia hobetzen du [343].
HPMC/HPS lagin konposatuetarako, G′ eta G″ gutxitu egin ziren HPS hidroxipropilaren ordezkapen-graduaren igoerarekin, HPS puruaren emaitzekin bat zetorren. Gainera, HPMC gehitzearekin batera, ordezkapen-graduak eragin handia izan zuen G′n G′-rekin duen eragina gutxiago nabarmentzen da.
HPMC/HPS lagin konposatu guztien kurba biskoelastikoek joera bera erakutsi zuten, tenperatura baxuan HPSri eta tenperatura altuan HPMCri zegokiona. Beste era batera esanda, tenperatura baxuan, HPS sistema konposatuaren propietate biskoelastikoak menderatzen ditu, eta tenperatura altuan HPMCk sistema konposatuaren propietate biskoelastikoak zehazten ditu. Emaitza hau HPMCri dagokio batez ere. Bereziki, HPS gel hotza da, berotzean gel egoeratik disoluzio egoerara aldatzen dena; aitzitik, HPMC gel beroa da, pixkanaka-pixkanaka tenperatura-sare-egitura gero eta handiagoarekin gel bat eratzen duena. HPMC/HPS sistema konposatuarentzat, tenperatura baxuan, sistema konposatuaren gelaren propietateak HPS gel hotzak eragiten ditu batez ere, eta tenperatura altuetan, tenperatura epeletan, HPMCren gelifikazioa nagusitzen da sistema konposatuan.
5-6 Irudia Biltegiratze-modulua (G′), galera-modulua (G″) eta tan δ tenperaturaren aldean HPS/HPMC nahasketa-disoluziorako, HPS-ren hidroipropil ordezkapen-maila desberdinarekin.
HPMC/HPS sistema konposatuaren modulua, espero bezala, HPMC puruaren eta HPS puruaren moduluen artean dago. Gainera, sistema konplexuak G′ > G″ erakusten du tenperatura eskaneatzeko tarte osoan, eta horrek adierazten du bai HPMCk bai HPSk hidrogeno-lotura molekularrak sor ditzaketela ur-molekularekin, hurrenez hurren, eta elkarren artean hidrogeno-lotura molekularretakoak ere sor ditzaketela. Horrez gain, Galera-faktorearen kurban, sistema konplexu guztiek tan δ gailurra dute 45 °C ingurukoa, eta sistema konplexuan fase etengabeko trantsizioa gertatu dela adierazten du. Fase trantsizio hau hurrengo 5.3.6. eztabaida jarraitu.
5.3.4 Tenperaturak biskositate konposatuan duen eragina
Tenperaturak materialen propietate erreologikoetan duen eragina ulertzea garrantzitsua da prozesatzeko eta biltegiratzeko garaian gerta daitekeen tenperatura sorta zabalagatik [359, 360]. 5 °C - 85 °C tartean, tenperaturak duen eragina HPMC/HPS konposatuen disoluzioen likatasun konplexuan HPS hidroxipropilo ordezkapen-maila ezberdinekin 5-7 irudian ageri da. 5-7(a) Irudian ikus daiteke HPS puruaren biskositate konplexua nabarmen gutxitzen dela tenperatura igotzean; HPMC puruaren biskositatea apur bat jaisten da hasieratik 45 °C-ra tenperatura igotzean. hobetu.
Lagin konposatu guztien biskositate-kurbek antzeko joerak erakusten zituzten tenperaturarekin, lehenik tenperatura handituz gero eta handituz gero. Gainera, konposatutako laginen biskositatea tenperatura baxuan HPSrenarenetik hurbilago dago eta tenperatura altuan HPMCrenarenera. Emaitza hau HPMC zein HPS-ren gelifikazio-portaera bereziarekin ere lotuta dago. Konposatutako laginaren biskositate-kurbak trantsizio azkarra erakutsi zuen 45 °C-tan, ziurrenik HPMC/HPS sistema konposatuaren fase-trantsizio baten ondorioz. Hala ere, nabarmentzekoa da G80/HPMC 5:5 lagin konposatuaren biskositatea tenperatura altuan HPMC puruarena baino handiagoa dela, hau da, batez ere, tenperatura altuan G80-ren berezko biskositate handiagoa dela-eta [361]. Konposaketa-erlazio beraren pean, konposaketa-sistemaren biskositate konposatua murrizten da HPS hidroxipropilaren ordezkapen-maila handitzean. Hori dela eta, hidroxipropil-taldeak almidoi molekuletan sartzeak almidoi molekulen hidrogeno-lotura barne molekularrak haustea ekar dezake.
5-7. Irudia HPS/HPMC nahasteen biskositate konplexuaren eta tenperaturaren arabera
Tenperaturak HPMC/HPS sistema konposatuaren biskositate konplexuan duen eragina Arrhenius erlazioarekin bat dator tenperatura-tarte jakin baten barruan, eta biskositate konplexuak tenperaturarekin erlazio esponentziala du. Arrheniusen ekuazioa honako hau da:
Horien artean, η* biskositate konplexua da, Pa s;
A konstante bat da, Pa s;
T tenperatura absolutua da, K;
R gas-konstantea da, 8,3144 J·mol–1·K–1;
E aktibazio-energia da, J·mol–1.
(5-3) formularen arabera egokituta, sistema konposatuaren biskositate-tenperatura kurba bi zatitan bana daiteke 45 °C-ko tan δ gailurraren arabera; sistema konposatua 5 °C – 45 °C eta 45 °C – 85 °-tan C-ren barrutian egokituz lortutako E aktibazio-energiaren eta A konstantearen balioak 5-3 taulan ageri dira. E aktibazio-energiaren balio kalkulatuak −174 kJ·mol−1 eta 124 kJ·mol−1 artekoak dira, eta A konstantearen balioak 6,24×10−11 Pa·s eta 1,99×1028 Pa·s bitartekoak. Egokitze-tartearen barruan, egokitutako korrelazio-koefizienteak handiagoak ziren (R2 = 0,9071 –0,9892) G80/HPMC lagina izan ezik. G80/HPMC laginak korrelazio koefiziente baxuagoa du (R2= 0,4435) 45 °C - 85 °C tenperatura tartean, eta hori G80-ren berez gogortasun handiagoa eta pisu azkarragoaren ondorioz izan daiteke beste HPS kristalizazio-tasa batzuekin alderatuta. 362]. G80-ren propietate honek HPMCrekin konposatuta konposatu ez-homogeneoak sortzeko aukera gehiago ematen du.
5 °C - 45 °C tenperatura tartean, HPMC/HPS lagin konposatuaren E balioa HPS puruarena baino zertxobait baxuagoa da, HPS eta HPMCren arteko elkarrekintzaren ondorioz izan daitekeena. Likatasunaren tenperaturaren menpekotasuna murriztea. HPMC puruaren E balioa beste laginena baino handiagoa da. Almidoia zuten lagin guztien aktibazio-energiak balio positibo baxuak izan ziren, tenperatura baxuagoetan, tenperaturarekiko biskositatearen jaitsiera txikiagoa zela eta formulazioek almidoi antzeko ehundura erakusten zutela.
5-3 Taula Arrhenius ekuazioaren parametroak (E: aktibazio-energia; A: konstantea; R 2: determinazio koefizientea) HPS/HPMC nahasteetarako (1) ekuazioaren arabera, HPS-ren hidroxipropilazio-gradu ezberdinekin
Hala ere, 45 °C - 85 °C-ko tenperatura-tarte altuagoan, E balioa HPS puruaren eta HPMC/HPS lagin konposatuen artean kualitatiboki aldatu zen, eta HPS puruen E balioa 45,6 kJ·mol-1 izan zen - tartean. 124 kJ·mol−1, konplexuen E balioak -3,77 kJ·mol−1– -72,2 kJ·mol−1 tartean daude. Aldaketa honek HPMCk sistema konplexuaren aktibazio-energian duen eragin handia erakusten du, HPMC puruaren E balioa -174 kJ mol-1 baita. HPMC puruaren eta sistema konposatuaren E balioak negatiboak dira, eta horrek adierazten du tenperatura altuagoetan biskositatea handitzen dela tenperatura handituz eta konposatuak HPMC antzeko portaera ehundura duela.
HPMC eta HPS-ek tenperatura altuan eta tenperatura baxuan HPMC/HPS sistema konposatuen biskositate konplexuan dituzten ondorioak bat datoz eztabaidatutako propietate biskoelastikoekin.
5.3.5 Propietate mekaniko dinamikoak
5-8 irudietan hidroxipropilo ordezkapen gradu ezberdineko HPMC/HPS disoluzio konposatuen HPMC/HPS disoluzio konposatuen 5 °C-tan maiztasun-ekorketa-kurbak erakusten dituzte. Irudian ikus daiteke HPS puruak solido-itxurako portaera tipikoa duela (G′ > G″), HPMC-k, berriz, likido antzeko portaera duela (G′ < G″). HPMC/HPS formulazio guztiek solido antzeko portaera izan zuten. Lagin gehienetarako, bai G′ eta bai G″ maiztasun handiagoarekin handitzen dira, materialaren solido-itxurako portaera sendoa dela adieraziz.
HPMC puruek maiztasun-mendekotasun argia erakusten dute, eta zaila da HPS lagin hutsetan ikusten. Espero zen bezala, HPMC/HPS sistema konplexuak maiztasun-mendekotasun maila jakin bat erakusten zuen. HPS duten lagin guztientzat, n′ n″ baino txikiagoa da beti, eta G″-k G′ baino maiztasun menpekotasun handiagoa erakusten du, lagin horiek likatsuak baino elastikoagoak direla adierazten duena [352, 359, 363]. Hori dela eta, lagin konposatuen errendimendua HPSk zehazten du batez ere, hau da, batez ere, HPMC-k tenperatura baxuan biskositate baxuagoko disoluzio egoera aurkezten duelako.
5-4 Taula n′, n″, G0′ eta G0″ HPS/HPMCrako 5 °C-tan HPS hidropropilo-ordezkapen-maila desberdina duten ekuazioetatik zehaztutakoaren arabera. (5-1) eta (5-2)
5-8 Irudia Biltegiratze-modulua (G′) eta galera-modulua (G″) HPS/HPMC nahasteen maiztasuna 5 °C-tan HPS-ren hidroipropil ordezkapen-maila desberdinarekin.
HPMC puruek maiztasun-mendekotasun argia erakusten dute, eta zaila da HPS lagin hutsetan ikusten. HPMC/HPS konplexurako espero zen bezala, ligando-sistemak maiztasun-mendekotasun maila bat erakusten zuen. HPS duten lagin guztientzat, n′ n″ baino txikiagoa da beti, eta G″-k G′ baino maiztasun menpekotasun handiagoa erakusten du, lagin horiek likatsuak baino elastikoagoak direla adierazten duena [352, 359, 363]. Hori dela eta, lagin konposatuen errendimendua HPSk zehazten du batez ere, hau da, batez ere, HPMC-k tenperatura baxuan biskositate baxuagoko disoluzio egoera aurkezten duelako.
5-9 irudietan, 85 °C-tan hidroxipropilo ordezkapen-gradu desberdinak dituzten HPMC/HPS disoluzio konposatuen maiztasun ekorketa-kurbak erakusten dira. Irudian ikus daitekeenez, beste HPS lagin guztiek A1081ek izan ezik solido antzeko portaera tipikoa zuten. A1081-rako, G' eta G”-ren balioak oso hurbil daude, eta G' G baino zertxobait txikiagoa da”, horrek adierazten du A1081 fluido gisa jokatzen duela.
Baliteke hori A1081 gel hotza delako eta tenperatura altuan gel-disoluziorako trantsizioa jasaten duelako. Bestalde, konposaketa-erlazio berdina duten laginetarako, n′, n″, G0′ eta G0″ balioak (5-5. taula) guztiak gutxitu egin ziren hidroxipropilaren ordezkapen-graduaren igoerarekin, hidroxipropilazioak solidoa gutxitu zuela adieraziz. Tenperatura altuan (85°C) almidoiaren portaera bezala. Bereziki, G80-ren n′ eta n″ 0tik gertu daude, solido-itxurako portaera sendoa erakutsiz; aitzitik, A1081-en n′ eta n″ balioak 1etik hurbil daude, fluidoen portaera handia erakutsiz. N' eta n” balio hauek bat datoz G' eta G-ren datuekin. Horrez gain, 5-9 irudietan ikus daitekeenez, hidroxipropilaren ordezkapen-mailak nabarmen hobe dezake HPSren maiztasun-menpekotasuna tenperatura altuan.
5-9 Irudia Biltegiratze-modulua (G′) eta galera-modulua (G″) HPS/HPMC nahasteen maiztasuna 85 °C-tan HPS-ren hidroipropilo ordezkapen-maila desberdinarekin.
5-9 irudiek erakusten dute HPMC-k solido antzeko portaera tipikoa duela (G′ > G″) 85 °C-tan, eta hori batez ere termogelen propietateei dagokie. Gainera, HPMC-ren G′ eta G″-ak maiztasunaren arabera aldatzen dira. Igoera ez da asko aldatu, maiztasun-mendekotasun argirik ez duela adieraziz.
HPMC/HPS sistema konposatuarentzat, n′ eta n″-ren balioak biak 0tik hurbil daude, eta G0′ G0 baino nabarmen handiagoa da (5-5. Taula), solidoaren antzeko portaera berretsiz. Bestalde, hidroxipropilaren ordezkapen handiagoak HPS solidoaren antzeko portaeratik likido antzekora alda dezake, disoluzio konposatuetan gertatzen ez den fenomenoa. Gainera, HPMC-rekin gehitutako sistema konposatuarentzat, maiztasuna handitzean, G' zein G” nahiko egonkor mantendu ziren, eta n' eta n” balioak HPMCrenetatik hurbil zeuden. Emaitza hauek guztiek iradokitzen dute HPMCk sistema konposatuaren biskoelastikotasuna menderatzen duela 85 °C-ko tenperatura altuan.
5-5 Taula n′, n″, G0′ eta G0″ HPS/HPMCrako 85 °C-tan HPS-ren ordezkapen hidropropilo ezberdinarekin ekuazioetatik zehaztutakoaren arabera. (5-1) eta (5-2)
5.3.6 HPMC/HPS sistema konposatuaren morfologia
HPMC/HPS sistema konposatuaren fase-trantsizioa iodoa tindatzeko mikroskopio optikoaren bidez aztertu zen. HPMC/HPS sistema konposatua 5:5 konposatu-erlazioa duen 25 °C, 45 °C eta 85 °C-tan probatu da. Beheko argi-mikroskopioaren irudiak 5-10 irudietan ageri dira. Irudian ikus daiteke iodoz tindatu ondoren, HPS fasea kolore ilunagoaz tindatzen dela, eta HPMC faseak kolore argiagoa erakusten duela, iodoz tindatu ezin delako. Beraz, HPMC/HPSren bi faseak argi eta garbi bereiz daitezke. Tenperatura altuagoetan, eskualde ilunen eremua (HPS fasea) handitzen da eta eskualde distiratsuen eremua (HPMC fasea) gutxitzen da. Bereziki, 25 °C-tan, HPMC (kolore argia) fase jarraitua da HPMC/HPS sistema konposatuan, eta HPS fase esferiko txikia (kolore iluna) HPMC fase jarraituan barreiatzen da. Aitzitik, 85 °C-tan, HPMC oso txikia eta forma irregularreko fase sakabanatua bihurtu zen HPS fase jarraituan barreiatuta.
5-8. Irudia 1:1 tintatutako HPMC/HPS nahasteen morfologiak 25 °C, 45 °C eta 85 °C-tan
Tenperaturaren igoerarekin, HPMC/HPS sistema konposatuan HPMC/HPS fase jarraituaren fase-morfologiaren trantsizio puntu bat egon beharko litzateke. Teorian, HPMC eta HPS-en biskositatea berdina edo oso antzekoa denean gertatu beharko litzateke. 5-10 irudietako 45 °C-ko mikrografietan ikus daitekeenez, "itsas-uharte" fase-diagrama tipikoa ez da agertzen, baina fase ko-etengabea ikusten da. Behaketa honek 5.3.3an aztertutako xahutze faktorea-tenperatura kurban tan δ gailurrean fase jarraituaren trantsizio bat gertatu izana ere baieztatzen du.
Irudian ere ikus daiteke tenperatura baxuan (25 °C), HPS sakabanatutako fase ilunaren zati batzuek kolore distiratsuren bat erakusten dutela, eta hori izan daiteke HPMC fasearen zati bat HPS fasean dagoelako. fase sakabanatuaren forma. erdikoa. Kasualitatez, tenperatura altuan (85 °C), partikula ilun txiki batzuk kolore distiratsuko HPMC barreiatutako fasean banatzen dira, eta partikula ilun txiki hauek HPS fase jarraitua dira. Behaketa hauek iradokitzen dute HPMC-HPS sistema konposatuan mesofase-maila bat dagoela, eta, horrela, HPMCk HPS-rekin nolabaiteko bateragarritasuna duela adierazten dute.
5.3.7 HPMC/HPS sistema konposatuaren fase-trantsizioaren diagrama eskematikoa
Polimero-disoluzioen eta gel-puntu konposatuen portaera erreologiko klasikoan oinarrituta [216, 232] eta dokumentuan eztabaidatutako konplexuekin alderatuta, HPMC/HPS konplexuen tenperaturarekin egitura-eraldaketarako eredu printzipio bat proposatzen da, irudian ikusten den moduan. 5-11.
5-11 irudia HPMCren sol-gel trantsizioaren egitura eskematikoak (a); HPS (b); eta HPMC/HPS (c)
HPMC-ren gel-portaera eta hari lotutako soluzio-gel trantsizio-mekanismoa asko aztertu dira [159, 160, 207, 208]. Onartutakoetako bat HPMC kateak disoluzioan daudela sorta agregatu moduan daude. Multzo hauek ordezkatu gabeko edo gutxi disolbagarriak diren zelulosa-egitura batzuk bilduz elkarlotzen dira, eta dentsitate-ordezkatutako eskualdeetara konektatzen dira metil-taldeen eta hidroxilo-taldeen agregazio hidrofobikoaren bidez. Tenperatura baxuan, ur molekulek kaiola-itxurako egiturak eratzen dituzte metil-talde hidrofobikoetatik kanpo eta ur-maskorraren egiturak talde hidrofilikoetatik kanpo, hala nola hidroxilo-taldeak, HPMCk tenperatura baxuetan kate arteko hidrogeno-loturak sortzea eragozten du. Tenperatura hazi ahala, HPMCk energia xurgatzen du eta ur-kaiola eta ur-oskolaren egitura hauek hautsi egiten dira, hau da, disoluzio-gel trantsizioaren zinetika. Ur-kaiola eta ur-maskorraren hausturak metil eta hidroxipropilo taldeak ur-ingurunera bustitzen ditu, bolumen askearen hazkunde nabarmena eraginez. Tenperatura altuagoan, talde hidrofoboen elkarketa hidrofoboaren eta talde hidrofiloen elkarketa hidrofilikoaren ondorioz, azkenean gelaren hiru dimentsioko sare-egitura eratzen da, 5-11(a) Irudian ikusten den moduan.
Almidoia gelatinizatu ondoren, amilosa almidoi pikoretatik disolbatzen da egitura helikoide bakar huts bat osatzeko, etengabe zaurituta dagoena eta, azkenean, ausazko bobinaren egoera aurkezten duena. Helize bakarreko egitura honek barrunbe hidrofobo bat eratzen du barrualdean eta gainazal hidrofilo bat kanpoaldean. Almidoiaren egitura trinko horrek egonkortasun hobea ematen dio [230-232]. Hori dela eta, HPS ausazko bobina aldakorren forman existitzen da segmentu helikoidala luzatu batzuekin ur-soluzio tenperatura altuan. Tenperatura jaisten den heinean, HPS eta ur molekulen arteko hidrogeno-loturak hautsi egiten dira eta loturiko ura galtzen da. Azkenik, hiru dimentsioko sare-egitura bat sortzen da kate molekularren artean hidrogeno-loturen eraketa dela eta, eta gel bat sortzen da, 5-11(b) irudian ikusten den bezala.
Normalean, biskositate oso desberdinak dituzten bi osagai konposatzen direnean, biskositate handiko osagaiak fase sakabanatua eratzeko joera du eta biskositate baxuko osagaiaren fase jarraituan barreiatzen da. Tenperatura baxuetan, HPMCren biskositatea HPSrena baino nabarmen txikiagoa da. Hori dela eta, HPMC-k likatasun handiko HPS gel-fasea inguratzen duen fase jarraitua osatzen du. Bi faseen ertzetan, HPMC kateetako hidroxilo taldeek loturiko uraren zati bat galtzen dute eta HPS kate molekularrekin hidrogeno arteko loturak sortzen dituzte. Berotze-prozesuan, HPS kate molekularrak mugitu egin ziren nahikoa energia xurgatzeagatik eta hidrogeno-loturak sortu zituzten ur-molekularekin, gelaren egituraren hausturaren ondorioz. Aldi berean, HPMC kateko ur-kaiolaren egitura eta ur-oskolaren egitura suntsitu eta apurka-apurka apurtu ziren talde hidrofiloak eta multzo hidrofoboak agerian uzteko. Tenperatura altuan, HPMC-k gel-sare-egitura bat eratzen du molekularteko hidrogeno-loturen eta elkartze hidrofobikoen ondorioz, eta horrela biskositate handiko fase sakabanatua bihurtzen da ausazko bobinetako HPS etengabeko fasean barreiatuta, 5-11(c) irudian ikusten den moduan. Hori dela eta, HPS eta HPMC nagusitu ziren gel konposatuen propietate erreologikoak, gelen propietateak eta fase morfologia tenperatura baxuetan eta altuetan, hurrenez hurren.
Hidroxipropilo-taldeak almidoi molekuletan sartzeak bere barne-ordenatutako hidrogeno-lotura barneko egitura hausten du, eta, beraz, gelatinizatutako amilosa molekulak puztuta eta hedatuta daude, eta horrek molekulen hidratazio-bolumen eraginkorra handitzen du eta almidoi molekulen ausaz nahasteko joera galarazten du. ur-disoluzioan [362]. Hori dela eta, hidroxipropilaren propietate handi eta hidrofilikoek amilosaren kate molekularren birkonbinazioa eta gurutzadura-eskualdeen eraketa zailtzen dute [233]. Hori dela eta, tenperaturaren jaitsierarekin, bertako almidoiarekin alderatuta, HPS-k gel-sare-egitura solteagoa eta leunagoa sortu ohi du.
Hidroxipropilaren ordezkapen-graduaren gehikuntzarekin, HPS disoluzioan zati helikoide hedatu gehiago daude, eta hidrogeno-lotura intermolekular gehiago sor ditzakete HPMC kate molekularrarekin bi faseen mugan, horrela egitura uniformeagoa osatuz. Horrez gain, hidroxipropilazioak almidoiaren biskositatea murrizten du, eta horrek HPMC eta HPSren arteko likatasun aldea murrizten du formulazioan. Hori dela eta, HPMC/HPS sistema konplexuko fase-trantsizio-puntua tenperatura baxura aldatzen da HPS hidroxipropilo-ordezkapen-maila handitzean. Berretsi daiteke 5.3.4ko laginen tenperaturarekin biskositatearen aldaketa bortitzarekin.
5.4 Kapituluaren laburpena
Kapitulu honetan, HPMC/HPS hidroxipropil ordezkapen gradu desberdinak dituzten HPMC/HPS konposatu-soluzioak prestatu dira, eta HPS hidroxipropil ordezkapen-graduaren eragina HPMC/HPS gel-konposatu sistemaren propietate erreologikoetan eta gel-propietateetan ikertu da erreometroaren bidez. HPMC/HPS gel hotza eta beroa konposatu sistemaren fase-banaketa aztertu zen iodoaren tindaketa-mikroskopio optikoko analisiaren bidez. Aurkikuntza nagusiak hauek dira:
- Giro-tenperaturan, HPMC/HPS konposatuen soluzioaren biskositatea eta zizaila-mehetzea gutxitu egin zen HPS hidroxipropilaren ordezkapen-maila handitzean. Hau da, batez ere, hidroxipropilo taldea almidoiaren molekulan sartzeak bere hidrogeno-lotura molekularraren egitura suntsitzen duelako eta almidoiaren hidrofilia hobetzen duelako.
- Giro-tenperaturan, HPMC/HPS konposatuen soluzioen zero-ebakidura biskositatea, n fluxu-indizea eta K biskositate-koefizientea HPMC eta hidroxipropilazioari eragiten diote. HPMC edukia handitzean, zero ebakidura biskositatea h0 gutxitzen da, n fluxu-indizea handitzen da eta K biskositate-koefizientea gutxitzen da; zero ebakidura biskositatea h0, n fluxu-indizea eta K biskositate-koefizientea HPS puruaren denak handitzen dira hidroxiloarekin Propilo-ordezkapen-maila handitzean, txikiagoa bihurtzen da; baina sistema konposatuarentzat, h0 zero ebakidura biskositatea gutxitzen da ordezkapen-maila handitzean, n fluxu-indizea eta K biskositate-konstantea handitzen dira ordezkapen-graduaren igoerarekin.
- Zizaila-metodoak aurre-mozketarekin eta hiru etapako tixotropiak zehatzago islatu ditzake soluzioaren biskositatea, fluxu-propietateak eta tixotropia.
- HPMC/HPS sistema konposatuaren eskualde biskoelastiko lineala estutzen da HPS-ren hidroxipropil ordezkapen-maila txikitzean.
- Hotz-bero gel-konposatu-sistema honetan, HPMC eta HPS-k fase jarraituak sor ditzakete tenperatura baxuetan eta altuetan, hurrenez hurren. Fase-egituraren aldaketa honek nabarmen eragin dezake gel konplexuaren biskositate konplexuan, propietate biskoelastikoetan, maiztasun-menpekotasunean eta gel-propietateetan.
- Fase sakabanatu gisa, HPMC eta HPS-k HPMC/HPS konposatu-sistemen propietate erreologikoak eta gel-propietateak zehaztu ditzakete tenperatura altuetan eta baxuetan, hurrenez hurren. HPMC/HPS lagin konposatuen kurba biskoelastikoak koherenteak ziren tenperatura baxuan HPSrekin eta tenperatura altuan HPMCrekin.
- Almidoiaren egituraren aldaketa kimiko desberdinek eragin handia izan zuten gelaren propietateetan. Emaitzek erakusten dute likatasun konplexua, biltegiratze-modulua eta galera-modulua gutxitzen direla HPS hidroxipropilaren ordezkapen-maila handitzean. Hori dela eta, bertako almidoiaren hidroxipropilazioak bere egitura ordenatua apurtu dezake eta almidoiaren hidrofilizitatea areagotu dezake, gelaren ehundura leun bat lortuz.
- Hidroxipropilazioak almidoi-disoluzioen solido-itxurako portaera murriztu dezake tenperatura baxuan eta likido-itxurako portaera tenperatura altuan. Tenperatura baxuan, n′ eta n″ balioak handiagoak izan ziren HPS hidroxipropilaren ordezkapen-graduaren igoerarekin; tenperatura altuan, n′ eta n″ balioak txikiagoak izan ziren HPS hidroxipropilaren ordezkapen-graduaren igoerarekin.
- HPMC/HPS sistema konposatuen mikroegituraren, propietate erreologikoen eta gelen propietateen arteko erlazioa ezarri zen. Sistema konposatuaren biskositate-kurbaren aldaketa bortitza eta galera faktorearen kurban tan δ gailurra 45 °C-tan agertzen dira, eta hori bat dator mikrografian (45 °C-tan) ikusitako fase ko-etengabeko fenomenoarekin.
Laburbilduz, HPMC/HPS hotz-bero gel konposatu sistemak tenperatura kontrolatutako fasearen morfologia eta propietate bereziak ditu. Almidoiaren eta zelulosaren hainbat aldaketa kimikoren bidez, HPMC/HPS gel konposatu hotza eta beroaren sistema erabil daiteke balio handiko material adimendunak garatzeko eta aplikatzeko.
6. kapitulua HPS ordezkapen graduaren ondorioak HPMC/HPS mintz konposatuen propietateetan eta sistemaren bateragarritasunean
5. kapituluan ikus daiteke sistema konposatuko osagaien egitura kimikoaren aldaketak ezaugarri erreologikoen, gelen propietateen eta sistema konposatuaren beste prozesatzeko propietateen aldea zehazten duela. Errendimendu orokorrak eragin handia du.
Kapitulu honetan osagaien egitura kimikoak HPMC/HPS mintz konposatuaren mikroegituran eta propietate makroskopikoetan duen eragina aztertzen da. 5. kapituluak sistema konposatuen propietate erreologikoetan duen eraginarekin konbinatuta, HPMC/HPS sistema konposatuaren propietate erreologikoak ezartzen dira- filmaren propietateen arteko erlazioa.
6.1 Materialak eta ekipoak
6.1.1 Material esperimental nagusiak
6.1.2 Tresna eta ekipamendu nagusiak
6.2 Metodo esperimentala
6.2.1 HPMC/HPS mintz konposatuak prestatzea, HPS hidroxipropil ordezkapen gradu ezberdinekin
Konposatu-disoluzioaren kontzentrazio osoa % 8 (w/w) da, HPMC/HPS konposatuen erlazioa 10:0, 5:5, 0:10 da, plastifikatzailea %2,4 (w/w) polietilenglikola da, jangarria. HPMC/HPS film konposatua galdaketa metodoaren bidez prestatu zen. Prestaketa metodo espezifikorako, ikus 3.2.1.
6.2.2 HPMC/HPS mintz konposatuen mikrodomeinuaren egitura, HPS hidroxipropil ordezkapen gradu ezberdinekin
6.2.2.1 Sinkrotroi erradiazio angelu txikiko X izpien sakabanaketaren mikroegituraren analisiaren printzipioa
Small Angel X-izpien sakabanaketa (SAXS) X izpien izpiak proban dagoen lagina irradiatuz X izpien izpitik hurbil dagoen angelu txiki batean eragiten duen sakabanatze-fenomenoari deritzo. Sakabanatzailearen eta inguruko ertainaren arteko nanoeskalako elektroi-dentsitate-diferentzian oinarrituta, angelu txikiko X izpien sakabanaketa erabili ohi da nanoeskalan dauden polimero solido, koloidal eta likidoen materialak aztertzeko. Angelu zabaleko X izpien difrakzio-teknologiarekin alderatuta, SAXS-k eskala handiagoko egitura-informazioa lor dezake, polimero-kate molekularren konformazioa, periodo luzeko egituren eta polimero-sistema konplexuen fase-egitura eta fase-banaketa aztertzeko erabil daitekeena. . Sinkrotroi X izpien argi-iturria errendimendu handiko argi-iturri mota berri bat da, garbitasun handiko, polarizazio handiko, pultsu estuaren, distira handiko eta kolimazio handiko abantailak dituena, materialen nanoeskalako egitura-informazioa azkarrago lor dezan. eta zehaztasunez. Neurtutako substantziaren SAXS espektroa aztertuz, kualitatiboki lor daitezke hodei elektronikoen dentsitatearen uniformetasuna, fase bakarreko hodei elektronikoaren dentsitatearen uniformetasuna (Porod edo Debye-ren teorematik desbideratze positiboa) eta bi faseko interfazearen argitasuna (Porodekiko desbideratze negatiboa). edo Debye-ren teorema). ), sakabanatzailearen auto-antzekotasuna (ezaugarri fraktalak dituen ala ez), sakabanaketa sakabanatzailea (Guinerrek zehaztutako monodispertsioa edo polidispertsioa) eta beste informazio batzuk, eta sakabanaketa fraktalaren dimentsioa, biraketa-erradioa eta errepikatzen diren unitateen batez besteko geruza kuantitatiboki lor daitezke. Lodiera, batez besteko tamaina, sakabanatzeko bolumen-frakzioa, azalera espezifikoa eta beste parametro batzuk.
6.2.2.2 Proba metodoa
Australiako Sinkrotroi Erradiazio Zentroan (Clayton, Victoria, Australia), munduko hirugarren belaunaldiko sinkrotroi erradiazio-iturri aurreratua (fluxua 1013 fotoi/s, 1,47 Å uhin-luzera) mikro-domeinuaren egitura eta konposatuaren erlazionatutako beste informazioa zehazteko erabili zen. filma. Test laginaren bi dimentsioko sakabanaketa eredua Pilatus 1M detektagailuak bildu zuen (169 × 172 μm eremua, 172 × 172 μm pixel tamaina), eta neurtutako lagina 0,015 < q < 0,15 Å−1 tartean zegoen ( q dispertsio-bektorea da) Barne dimentsio bakarreko angelu txikiko X izpien sakabanatze-kurba ScatterBrain softwarearen bi dimentsioko sakabanatze-eredutik lortzen da, eta q dispertsio-bektorea eta 2 sakabanatze-angelua i / formularen bidez bihurtzen dira, non X izpien uhin-luzera den. Datu guztiak aurrez normalizatu ziren datuak aztertu aurretik.
6.2.3 HPMC/HPS mintz konposatuen analisi termogravimetrikoa, HPS hidroxipropil ordezkapen gradu ezberdinekin
6.2.3.1 Analisi termogravimetrikoaren printzipioa
3.2.5.1 bezalakoa
6.2.3.2 Proba metodoa
Ikus 3.2.5.2
6.2.4 HPMC/HPS film konposatuen trakzio-propietateak, HPS hidroxipropilo ordezkapen-maila desberdinak dituztenak
6.2.4.1 Trakzio propietateen analisiaren printzipioa
3.2.6.1 bezalakoa
6.2.4.2 Proba metodoa
Ikus 3.2.6.2
ISO37 estandarra erabiliz, dumbbell formako splineetan mozten da, guztira 35 mm-ko luzera dutenak, 12 mm-ko markatzeko lerroen arteko distantzia eta 2 mm-ko zabalera dutenak. Proba lagin guztiak %75eko hezetasunarekin orekatu ziren 3 egun baino gehiagoz.
6.2.5 HPMC/HPS mintz konposatuen oxigenoaren iragazkortasuna, HPS hidroxipropilo ordezkapen-maila desberdinak dituztenak
6.2.5.1 Oxigenoaren iragazkortasunaren analisiaren printzipioa
3.2.7.1 bezalakoa
6.2.5.2 Proba metodoa
Ikus 3.2.7.2
6.3 Emaitzak eta eztabaida
6.3.1 HPMC/HPS film konposatuen kristal-egituraren analisia, HPS hidroxipropilo ordezkapen-maila desberdinak dituztenak
6-1 irudiak HPMC/HPS film konposatuen angelu txikiko X izpien sakabanatze-espektroak erakusten ditu, HPS hidroxipropilo ordezkapen-gradu desberdinak dituztenak. Irudian ikus daiteke q > 0,3 Å (2θ > 40) eskala handi samarrean mintz-lagin guztietan agertzen diren gailur bereizgarri nabariak. Osagai puruaren filmaren X izpien sakabanatze-eredutik (6-1a. irudia), HPMC puruak X izpien sakabanaketaren ezaugarri gailur indartsua du 0,569 Å-n, eta horrek adierazten du HPMCk angelu zabalean X izpien sakabanatze-gailurra duela. 7,70 eskualdea (2θ > 50). Kristalaren gailur ezaugarriak, HPMCk hemen egitura kristalino jakin bat duela adierazten du. A939 eta A1081 almidoi-film puruen laginek X izpien sakabanatze-gailur bereizgarria erakutsi zuten 0,397 Å-n, HPS-k 5,30-ko angelu zabaleko gailur kristalinoa duela adieraziz, almidoiaren B motako kristalinoari dagokiona. Irudian argi ikusten da A939 hidroxipropilo ordezkapen baxua duen A1081 ordezkapen handiko A1081 baino gailur-eremu handiagoa duela. Hau da, batez ere, almidoiaren kate molekularrean hidroxipropilo taldea sartzeak almidoi molekulen jatorrizko egitura ordenatua hausten duelako, almidoiaren kate molekularren arteko berrantolaketa eta gurutzaketa-zailtasuna areagotzen duelako eta almidoiaren birkristalizazio-maila murrizten duelako. Hidroxipropil taldearen ordezkapen-maila handitzearekin batera, nabarmenagoa da hidroxipropil taldearen efektu inhibitzailea almidoiaren birkristalizazioan.
Lagin konposatuen angelu txikiko X izpien sakabanatze espektroetatik ikus daiteke (6-1b. irudia) HPMC-HPS film konposatuek guztiek 0,569 Å eta 0,397 Å-ko gailur bereizgarriak erakusten dituztela, 7,70 HPMC kristalari dagozkionak. gailur bereizgarriak, hurrenez hurren. HPMC/A939 film konposatuaren HPS kristalizazioaren gailurra HPMC/A1081 film konposatuarena baino nabarmen handiagoa da. Berrantolaketa kendu egiten da, eta hori bat dator osagai puruen filmetan hidroxipropilaren ordezkapen-mailarekin HPS kristalizazio gailurraren eremuaren aldakuntzarekin. HPMC-ri 7,70-tan dagokien gailur kristalinoko azalera HPS hidroxipropilo-ordezkapen gradu desberdinak dituzten mintz konposatuetarako ez zen asko aldatu. Osagai puruen laginen espektroarekin alderatuta (5-1a. irudia), HPMC kristalizazio gailurren eta lagin konposatuen kristalizazio gailur HPSren eremuak gutxitu egin ziren, eta horrek adierazi zuen bien konbinazioaren bidez, HPMC eta HPS eraginkorrak izan zitezkeela. beste taldea. Filma bereizteko materialaren birkristalizazio-fenomenoak inhibizio-eginkizun jakin bat betetzen du.
6-1 irudia HPMC/HPS nahasketa-filmen SAXS espektroak HPS-ren hidroxipropil ordezkapen-maila ezberdinekin
Ondorioz, HPS hidroxipropilaren ordezkapen-maila handitzeak eta bi osagaien konposaketak HPMC/HPS mintz konposatuaren birkristalizazio-fenomenoa inhibitu dezakete neurri batean. HPS-ren hidroxipropil ordezkapen-mailaren igoerak batez ere HPS-ren birkristalizazioa inhibitu zuen mintz konposatuan, bi osagaiko konposatuak, berriz, nolabaiteko inhibizio-eginkizuna izan zuen HPS eta HPMC-ren mintz konposatuan birkristalizazioan.
6.3.2 HPMC/HPS mintz konposatuen antzeko egitura fraktalaren analisia, HPS hidroxipropil ordezkapen gradu ezberdinekin
Almidoi molekulen eta zelulosa molekulen batez besteko kate luzera (R) 1000-1500 nm bitartekoa da, eta q 0,01-0,1 Å-1 bitartekoa da, qR >> 1 izanik. Porod formula, polisakaridoen film laginak ikus daitezke angelu txikiko X izpien sakabanatze intentsitatearen eta sakabanaketa angeluaren arteko erlazioa:
Honen artean, I(q) angelu txikiko X izpien sakabanatze intentsitatea da;
q sakabanaketa-angelua da;
α Poroden malda da.
Porod malda α egitura fraktalarekin erlazionatuta dago. α < 3 bada, materialaren egitura nahiko soltea dela adierazten du, sakabanatzailearen gainazala leuna dela eta masa fraktala dela eta bere dimentsio fraktala D = α; 3 < α <4 bada, materialaren egitura trinkoa dela eta sakabanatzailea gainazala zakarra dela adierazten du, hau da, gainazaleko fraktala, eta bere dimentsio fraktala D = 6 – α.
6-2 irudiak HPMC/HPS mintz konposatuen lnI(q)-lnq grafikoak erakusten ditu, HPS hidroxipropilo ordezkapen-gradu desberdinak dituztenak. Irudian ikus daiteke lagin guztiek antzeko egitura fraktal bat aurkezten dutela tarte jakin baten barruan, eta Porod malda α 3 baino txikiagoa dela, film konposatuak masa fraktala aurkezten duela eta film konposatuaren azalera nahikoa dela adierazten du. leuna. 6-1 taulan agertzen dira HPMC/HPS mintz konposatuen masa fraktalen dimentsioak, HPS hidroxipropilo ordezkapen-gradu desberdinak dituztenak.
6-1 taulak HPMC/HPS mintz konposatuen dimentsio fraktala erakusten du, HPS hidroxipropilo ordezkapen gradu ezberdinekin. Taulan ikus daiteke HPS lagin puruetarako, hidroxipropilo baxuarekin ordezkaturiko A939-ren dimentsio fraktala hidroxipropilo altuarekin ordezkaturiko A1081arena baino askoz ere handiagoa dela, eta horrek adierazten du hidroxipropilo-ordezkapen-maila handituz, mintzean. Auto-antzeko egituraren dentsitatea nabarmen murrizten da. Hau da, almidoiaren kate molekularrean hidroxipropilo taldeak sartzeak HPS segmentuen elkarren arteko lotura nabarmen oztopatzen duelako, eta ondorioz, pelikulako egitura auto-antzekoaren dentsitatea gutxitzen da. Hidroxipropil talde hidrofilikoek hidrogeno-lotura molekularrak sor ditzakete ur molekulen artean, eta segmentu molekularren arteko elkarrekintza murriztuz; hidroxipropilo talde handiagoek almidoiaren segmentu molekularren arteko birkonbinazioa eta gurutzaketa mugatzen dute, beraz, hidroxipropilaren ordezkapen-maila gero eta handiagoa denez, HPS-k berezko antzeko egitura solteagoa osatzen du.
HPMC/A939 sistema konposatuarentzat, HPSren dimentsio fraktala HPMCrena baino handiagoa da, hau da, almidoia birkristalizatu egiten delako, eta kate molekularren artean egitura ordenatuagoa sortzen da, eta horrek mintzeko berezko egiturara eramaten du. . Dentsitate handia. Lagin konposatuaren dimentsio fraktala bi osagai puruena baino txikiagoa da, zeren konposaketaren bidez, bi osagaien molekularen segmentuen elkarren arteko lotura oztopatzen baitute, eta ondorioz egitura auto-antzekoen dentsitatea gutxitzen da. Aitzitik, HPMC/A1081 sistema konposatuan, HPSren dimentsio fraktala HPMCrena baino askoz txikiagoa da. Hau da, almidoi molekulen hidroxipropilo taldeak sartzeak almidoiaren birkristalizazioa nabarmen galarazten duelako. Egurrezko egitura auto-antzekoa solteagoa da. Aldi berean, HPMC/A1081 lagin konposatuaren dimentsio fraktala HPS puruarena baino handiagoa da, HPMC/A939 sistema konposatuarekiko nabarmen desberdina dena. Egitura auto-antzekoa, kate-itxurako HPMC molekulak bere egitura soltearen barrunbean sar daitezke, eta, horrela, HPS-ren egitura auto-antzekoaren dentsitatea hobetzen du, eta horrek adierazten du hidroxipropilo-ordezkapen handiko HPS-k konplexu uniformeagoa sor dezakeela konposatu ondoren. HPMCrekin. osagaiak. Propietate erreologikoen datuetatik, hidroxipropilazioa almidoiaren biskositatea murrizten dela ikus daiteke, beraz, konposaketa-prozesuan zehar, konposaketa-sistemako bi osagaien arteko biskositate-aldea murrizten da, eta hori homogeneo bat sortzeko lagungarriagoa da. konposatua.
6-2 lnI(q)-lnq ereduak eta bere egokitze-kurbak HPMC/HPS nahasketa-filmetarako HPS-ren hidroxipropil ordezkapen-maila ezberdinekin
6-1 Taula HPS/HPMC nahasketa-filmen egitura fraktalen parametroak HPS-ren hidroxipropil ordezkapen-maila ezberdinekin
Konposaketa-erlazio bera duten mintz konposatuentzat, dimentsio fraktala ere gutxitzen da hidroxipropil taldearen ordezkapen-maila handitzean. Hidroxipropiloa HPS molekulan sartzeak polimero-segmentuen arteko lotura murriztu dezake sistema konposatuan, eta horrela mintz konposatuaren dentsitatea murriztu daiteke; Hidroxipropilo ordezkapen handiko HPS-k HPMC-rekin bateragarritasun hobea du, Errazagoa da konposatu uniforme eta trinkoa osatzeko. Hori dela eta, mintz konposatuaren egitura auto-antzekoaren dentsitatea gutxitzen da HPS-ren ordezkapen-graduaren gehikuntzarekin, hau da, HPS hidroxipropilo-ren ordezkapen-mailaren elkarrekintzaren eraginaren eta konposatuaren bi osagaien bateragarritasunaren emaitza da. sistema.
6.3.3 HPMC/HPS film konposatuen egonkortasun termikoko analisia, HPS hidroxipropil ordezkapen gradu ezberdinekin
Analizatzaile termogravimetrikoa erabili zen hidroxipropilo ordezkapen gradu ezberdineko HPMC/HPS film konposatu jangarrien egonkortasun termikoa probatzeko. 6-3 irudian hidroxipropilo ordezkapen-maila desberdinak dituzten HPS film konposatuen kurba termogravimetrikoa (TGA) eta pisu galera-abiaduraren kurba (DTG) erakusten dira. 6-3(a) irudiko TGA kurbatik ikus daiteke mintz konposatuek HPS hidroxipropilo ordezkapen gradu ezberdinekin hartzen dutela. Tenperaturaren igoerarekin bi aldaketa termogravimetriko ageriko etapa daude. Lehenik eta behin, pisu galera txiki bat dago 30 ~ 180 °C-tan, polisakarido makromolekulak xurgatutako uraren hegazkortasunak eragiten duena batez ere. 300 ~ 450 °C-tan pisu galera handia dago, hau da, benetako degradazio termiko fasea, batez ere HPMC eta HPS-ren degradazio termikoak eragindakoa. Irudian ikus daiteke, halaber, hidroxipropil-ordezkapen-maila desberdinak dituzten HPS-ren pisu-galera-kurbak antzekoak eta nabarmen desberdinak direla HPMC-enekiko. HPMC puruaren eta HPS lagin puruen pisu galera-kurben bi motaren artean.
6-3(b) irudiko DTG kurbetatik, ikus daiteke hidroxipropilo-ordezkapen-gradu desberdinak dituzten HPS puruaren degradazio termikoko tenperaturak oso hurbilak direla eta A939 eta A081 laginen degradazio termikoko tenperatura gailurrak 310 °C-koak direla. eta 305 °C, hurrenez hurren. HPMC lagin puruaren degradazio termikoko tenperatura gailurra HPSrena baino nabarmen handiagoa da, eta bere tenperatura gailurra 365 °C da; HPMC/HPS film konposatuak degradazio termikoko bi gailur ditu DTG kurban, HPS eta HPMCren degradazio termikoari dagozkionak, hurrenez hurren. Gailur ezaugarriak, sistema konposatuan fase bereizketa-maila jakin bat dagoela adierazten dutenak 5:5-ko konposite-erlazioa duena, 3. kapituluan 5:5-eko konposatu-erlazioa duen film konposatuaren degradazio termikoko emaitzekin bat datorrena. HPMC/A939 film konpositeen laginen degradazio termikoko tenperatura gailurrak 302 °C eta 363 °C izan ziren, hurrenez hurren; HPMC/A1081 film konpositeen laginen degradazio termikoko tenperatura gailurrak 306 °C eta 363 °C izan ziren, hurrenez hurren. Film konposatuen laginen tenperatura gailurrak osagai puruen laginak baino tenperatura baxuagoetara aldatu ziren, eta horrek adierazten zuen lagin konposatuen egonkortasun termikoa murriztu zela. Konposaketa-erlazio bera duten laginetarako, degradazio termikoko tenperatura gailurra jaitsi egin zen hidroxipropil ordezkapen-graduaren igoerarekin, eta horrek adierazten du film konposatuaren egonkortasun termikoa gutxitu egin zela hidroxipropil-ordezkapen-graduaren igoerarekin. Hau da, almidoi molekuletan hidroxipropilo taldeak sartzeak segmentu molekularren arteko elkarrekintza murrizten duelako eta molekulen berrantolaketa ordenatua galarazten duelako. Emaitzekin bat dator egitura auto-antzekoen dentsitatea gutxitzen dela hidroxipropilaren ordezkapen-maila handitzean.
6-3 Irudia HPMC/HPS nahasketa-filmen TGA kurbak (a) eta haien deribatuak (DTG) kurbak (b) HPS-ren hidroxipropilo ordezkapen-maila ezberdinekin.
6.3.4 HPMC/HPS mintz konposatuen analisia HPS hidroxipropilo-ordezkapen gradu ezberdinekin
6-5 irudia HPMC/HPS filmen trakzio-propietateak HPS-ren hidroxipropil ordezkapen-maila ezberdinekin
HPMC/HPS film konposatuen trakzio-propietateak HPS hidroxipropil ordezkapen-gradu desberdinak dituzten propietate mekanikoen analizagailuaren bidez probatu ziren 25 °C-tan eta % 75eko hezetasun erlatiboan. 6-5 irudietan HPS hidroxipropil ordezkapen gradu desberdinak dituzten film konposatuen modulu elastikoa (a), hausturako luzapena (b) eta trakzio-erresistentzia (c) erakusten dira. Irudian ikus daiteke HPMC/A1081 sistema konposatuarentzat, HPS edukia handitzean, modulu elastikoa eta film konposatuaren trakzio-erresistentzia pixkanaka gutxitzen joan zirela eta hausturako luzapena nabarmen handitu zela, 3.3. 5 hezetasun ertaina eta altua. Konposaketa proportzio ezberdinekin mintz konposatuen emaitzak koherenteak izan ziren.
HPS mintz hutsetarako, modulu elastikoa eta trakzio-erresistentzia handitu egin dira HPS hidroxipropil ordezkapen-maila txikitzean, hidroxipropilazioak mintz konposatuaren zurruntasuna murrizten duela eta haren malgutasuna hobetzen duela iradokitzen du. Hau da, batez ere, hidroxipropilaren ordezkapen-graduaren gehikuntzarekin, HPS-ren hidrofilizitatea handitzen delako eta mintzaren egitura solteagoa bihurtzen delako, hau da, dimentsio fraktalaren ordezkapen-graduaren gehikuntzarekin X angelu txikian ordezkapen-graduaren gehikuntzarekin txikiagotzen den emaitzarekin bat dator. izpien sakabanaketa proba. Hala eta guztiz ere, hausturan luzapena gutxitzen da HPS hidroxipropil taldearen ordezkapen-mailaren jaitsierarekin, hau da, batez ere, hidroxipropilo taldea almidoiaren molekulan sartzeak almidoiaren birkristalizazioa galarazi dezakeelako. Emaitzak bat datoz igoerarekin eta jaitsierarekin.
Konposatu erlazio berdina duen HPMC/HPS mintz konposatuarentzat, mintz-materialaren modulu elastikoa handitzen da HPS hidroxipropilo-ordezkapen-maila txikitzean, eta trakzio-ersistentzia eta luzapena hausturan murrizten dira ordezkapen-graduaren jaitsierarekin. Azpimarratzekoa da mintz konposatuen propietate mekanikoak guztiz aldatzen direla HPS hidroxipropilaren ordezkapen-gradu ezberdinekin konposaketa-erlazioarekin. Hau da, batez ere, mintz konposatuaren propietate mekanikoek mintzaren egiturako HPS ordezkapen-mailak ez ezik, sistema konposatuko osagaien arteko bateragarritasunak ere eragiten duelako. HPS-ren biskositatea murrizten da hidroxipropilaren ordezkapen-gradua handitzean, konposaketa bidez konposatu uniforme bat osatzea onagoa da.
6.3.5 HPMC/HPS mintz konposatuen oxigenoaren iragazkortasunaren analisia, HPS hidroxipropil ordezkapen-gradu desberdinak dituztenak
Oxigenoak eragindako oxidazioa elikagaiak hondatzea eragiteko modu askotan hasierako etapa da, beraz, oxigeno-hesiaren propietate jakin batzuk dituzten konposite-film jangarriek elikagaien kalitatea hobetu dezakete eta elikagaien iraupena luzatzen dute [108, 364]. Hori dela eta, HPMC/HPS mintz konposatuen oxigeno-transmisio-abiadurak neurtu ziren HPS hidroxipropil-ordezkapen-gradu desberdinak dituztenak, eta emaitzak 5-6 irudian ageri dira. Irudian ikus daiteke HPS mintz puru guztien oxigenoaren iragazkortasuna HPMC mintz puruena baino askoz txikiagoa dela, eta horrek adierazten du HPS mintzek HPMC mintzek baino oxigeno hesiaren propietate hobeak dituztela, eta hori bat dator aurreko emaitzekin. Hidroxipropilaren ordezkapen-gradu desberdinak dituzten HPS mintz hutsetarako, oxigenoaren transmisio-abiadura handitzen da ordezkapen-maila handitzen den heinean, eta horrek adierazten du mintz-materialean oxigenoa sartzen den eremua handitzen dela. Hau bat dator angelu txikiko X izpien sakabanaketaren mikroegituraren analisiarekin, mintzaren egitura solteagoa bihurtzen dela hidroxipropilaren ordezkapen-maila handitzean, beraz, mintzeko oxigenoaren iragazketa-kanala handiagoa da eta mintzeko oxigenoa. zeharkatzen du Eremua handitu ahala, oxigenoaren transmisio-abiadura ere handitzen da pixkanaka.
6-6 irudia HPS/HPMC filmen oxigenoaren iragazkortasuna HPS-ren hainbat hidroxipropil ordezkapen-mailarekin
HPS hidroxipropil ordezkapen gradu desberdinak dituzten mintz konposatuetarako, oxigenoaren transmisio-abiadura gutxitzen da hidroxipropil ordezkapen gradua handitzean. Hau da, batez ere, 5:5 konposaketa-sisteman, HPS likatasun baxuko HPMC fase jarraituan fase sakabanatuan dagoelako eta HPS-en biskositatea murrizten da hidroxipropilaren ordezkapen-maila handitzean. Zenbat eta txikiagoa izan biskositate-aldea, orduan eta hobeagoa da konposatu homogeneo bat sortzeko, orduan eta bihurrituagoa izango da oxigenoa iragazteko kanala mintzaren materialan, eta oxigenoaren transmisio-abiadura txikiagoa da.
6.4 Kapituluaren laburpena
Kapitulu honetan, HPMC/HPS film konposatu jangarriak prestatu ziren, hidroxipropil-ordezkapen-maila ezberdineko HPS eta HPMC galdaketaz eta plastifikatzaile gisa polietilenglikola gehituz. HPS hidroxipropilo ordezkapen-gradu ezberdinek mintz konposatuaren kristal-egituran eta mikrodomeinu-egituran duten eragina aztertu zen sinkrotroi erradiazio angelu txikiko X izpien sakabanaketa teknologiaren bidez. HPS hidroxipropil ordezkapen gradu ezberdinek mintz konposatuen egonkortasun termikoaren, propietate mekanikoen eta oxigenoaren iragazkortasunean eta haien legeetan duten eragina aztertu zen analizagailu termogravimetrikoarekin, propietate mekanikoko probatzailearekin eta oxigenorako iragazkortasuneko probagailuarekin. Aurkikuntza nagusiak hauek dira:
- Konposaketa-erlazio berdina duen HPMC/HPS mintz konposatuarentzat, hidroxipropil ordezkapen-graduaren igoerarekin, 5,30ean HPSri dagokion kristalizazio gailurraren eremua murrizten da, eta 7,70-n HPMCri dagokion kristalizazio gailurraren eremua ez da asko aldatzen, adierazten du. Almidoiaren hidroxipropilazioak film konposatuan almidoiaren birkristalizazioa galarazi dezake.
- HPMC eta HPS-ren osagai puruen mintzekin alderatuta, mintz konposatuen HPS (5,30) eta HPMC (7,70) kristalizazio gailur-eremuak murrizten dira, eta horrek adierazten du bien konbinazioaren bidez, bai HPMC eta bai HPS eraginkorrak izan daitezkeela. mintz konposatuak. Beste osagai baten birkristalizazioak funtzio inhibitzaile jakin bat betetzen du.
- HPMC/HPS mintz konposatu guztiek antzeko masa fraktalaren egitura erakutsi zuten. Konposatu proportzio berdina duten mintz konposatuetarako, mintzaren materialaren dentsitatea nabarmen murriztu zen hidroxipropilaren ordezkapen-maila handitzean; HPS hidroxipropilaren ordezkapen baxua Mintz konposatuaren materialaren dentsitatea bi osagai puruaren materialarena baino nabarmen txikiagoa da, eta HPS hidroxipropilaren ordezkapen maila altua duen mintz konposatuaren materialaren dentsitatea, berriz, HPS mintz puruarena baino handiagoa da, hau da. batez ere, mintz-material konposatuaren dentsitateak aldi berean eragiten duelako. HPS hidroxipropilaren eragina polimero-segmentuaren lotura murriztean eta sistema konposatuaren bi osagaien arteko bateragarritasunean.
- HPS-ren hidroxipropilazioak HPMC/HPS film konposatuen egonkortasun termikoa murrizten du, eta film konposatuen degradazio termikoko tenperatura gailurra tenperatura baxuko eskualdera aldatzen da hidroxipropilaren ordezkapen-maila handituz, hau da, almidoi molekulen hidroxipropilo taldea delako. Sarrerak segmentu molekularren arteko elkarrekintza murrizten du eta molekulen berrantolaketa ordenatua galarazten du.
- HPS mintz puruaren modulu elastikoa eta trakzio-erresistentzia gutxitu egin ziren HPS hidroxipropilaren ordezkapen-maila handitzean, eta hausturako luzapena handitu zen bitartean. Hau da, batez ere, hidroxipropilazioa almidoiaren birkristalizazioa galarazten duelako eta film konposatuak egitura solteagoa osatzen duelako.
- HPMC/HPS film konposatuaren modulu elastikoa gutxitu egin zen HPS hidroxipropilaren ordezkapen-maila handitzean, baina trakzio-ersistentzia eta luzapena hausturan handitu ziren, film konposatuaren propietate mekanikoek ez baitzituzten HPS hidroxipropilaren ordezkapen graduaren eraginik. Eraginaz gain, sistema konposatuaren bi osagaien bateragarritasunak ere eragiten du.
- HPS puruaren oxigenoaren iragazkortasuna handitzen da hidroxipropilaren ordezkapen-maila handitzean, hidroxipropilazioak HPS eskualde amorfoaren dentsitatea murrizten duelako eta mintzean oxigenoaren iragazpen-eremua handitzen duelako; HPMC/HPS mintz konposatua Oxigenoaren iragazkortasuna murrizten da hidroxipropilaren ordezkapen-maila handitzean, hau da, batez ere, HPS hiperhidroxipropilatuak HPMC-rekin bateragarritasun hobea duelako, eta horrek mintz konposatuan oxigenoa iragazteko kanalaren tortuositatea areagotzea dakar. Oxigenoaren iragazkortasun murriztua.
Goiko emaitza esperimentalek erakusten dute HPMC/HPS mintz konposatuen propietate makroskopikoak, hala nola, propietate mekanikoak, egonkortasun termikoa eta oxigenoaren iragazkortasuna, beren barne egitura kristalinoarekin eta eskualde amorfoen egiturarekin oso lotuta daudela, HPS hidroxipropilaren ordezkapenarekin bakarrik eragiten dutenak, baizik. konplexuaren arabera ere. Ligando-sistemen bi osagaien bateragarritasunaren eragina.
Ondorioa eta aurreikuspenak
- Ondorioa
Artikulu honetan, HPMC gel termikoa eta HPS gel hotza konposatzen dira, eta HPMC/HPS alderantzizko gel konposatuen sistema hotza eta beroa eraikitzen da. Soluzio-kontzentrazioa, konposaketa-erlazioa eta zizaila-efektua sistema konposatuan sistematikoki aztertzen dira propietate erreologikoen eragina, hala nola biskositatea, fluxu-indizea eta tixotropia, propietate mekanikoak, propietate termomekaniko dinamikoak, oxigenoaren iragazkortasuna, argi-transmisioaren propietateak eta egonkortasun termikoa. Galdaketa metodoaren bidez prestatutako film konposatuak. Propietate integralak, eta iodo-ardoaren tindaketa sistema konposatuaren bateragarritasuna, fase-trantsizioa eta fase-morfologia aztertu ziren mikroskopia optikoaren bidez, eta HPMC/HPS-en mikroegituraren eta propietate makroskopikoen arteko erlazioa ezarri zen. Konpositeen propietateak kontrolatzeko HPMC/HPS sistema konposatuaren fase-egitura eta bateragarritasuna kontrolatuz, propietate makroskopikoen eta HPMC/HPS sistema konposatuaren egitura mikromorfologikoaren arteko erlazioaren arabera. Kimikoki eraldatutako HPS maila ezberdinekin mintzen propietate erreologikoetan, gelen propietateetan, mikroegituran eta propietate makroskopikoetan dituen ondorioak aztertuta, gehiago ikertu zen HPMC/HPS hotz eta beroaren alderantzizko gel sistemaren mikroegituraren eta propietate makroskopikoen arteko erlazioa. Bien arteko erlazioa, eta eredu fisiko bat ezarri zen gelifikazio-mekanismoa eta bere eragin-faktoreak eta gel hotzaren eta beroaren sistema konposatuaren legeak argitzeko. Dagokion ikerketek ondorio hauek atera dituzte.
- HPMC/HPS sistema konposatuaren konposaketa-erlazioa aldatzeak tenperatura baxuan HPMCren likatasuna, jariakortasuna eta tixotropia bezalako propietate erreologikoak nabarmen hobetu ditzake. Propietate erreologikoen eta sistema konposatuaren mikroegituraren arteko erlazioa gehiago aztertu zen. Emaitza zehatzak hauek dira:
(1) Tenperatura baxuan, sistema konposatua fase-sakabanatutako fase etengabeko "itsas-uharte" egitura da, eta fase jarraitua trantsizioa 4:6an gertatzen da HPMC/HPS konposatu erlazioaren jaitsierarekin. Konposaketa-erlazioa handia denean (HPMC eduki gehiago), biskositate baxuko HPMC fase jarraitua da eta HPS fase sakabanatua. HPMC/HPS sistema konposatuarentzat, biskositate baxuko osagaia fase jarraitua denean eta biskositate handiko osagaia fase jarraitua denean, fase jarraituaren biskositateak sistema konposatuaren biskositateari egindako ekarpena nabarmen desberdina da. Likatasun baxuko HPMC fase jarraitua denean, sistema konposatuaren biskositateak batez ere fase jarraituaren biskositatearen ekarpena islatzen du; likatasun handiko HPS fase jarraitua denean, HPMCk fase sakabanatua den heinean, biskositate handiko HPSaren biskositatea murriztuko du. efektua. Sistema konposatuan HPS edukia eta disoluzioaren kontzentrazioa handitu zenean, sistema konposatuaren biskositatea eta zizaila-mehetzearen fenomenoa pixkanaka handitu zen, jariakortasuna murriztu zen eta sistema konposatuaren solido antzeko portaera hobetu zen. HPMC-ren biskositatea eta tixotropia HPSrekin formulatuta orekatzen dira.
(2) 5:5 konposaketa-sistema baterako, HPMC eta HPS-k fase jarraituak sor ditzakete tenperatura baxuetan eta altuetan, hurrenez hurren. Fase-egituraren aldaketa honek nabarmen eragin dezake gel konplexuaren biskositate konplexuan, propietate biskoelastikoetan, maiztasun-menpekotasunean eta gel-propietateetan. Fase sakabanatu gisa, HPMC eta HPS-k HPMC/HPS konposatu-sistemen propietate erreologikoak eta gel-propietateak zehaztu ditzakete tenperatura altuetan eta baxuetan, hurrenez hurren. HPMC/HPS lagin konposatuen kurba biskoelastikoak koherenteak ziren tenperatura baxuan HPSrekin eta tenperatura altuan HPMCrekin.
(3) HPMC/HPS sistema konposatuaren mikroegituraren, propietate erreologikoen eta gelen propietateen arteko erlazioa ezarri zen. Bai sistema konposatuaren biskositate-kurbaren aldaketa bortitza bai galera faktorearen kurban tan delta gailurra 45 °C-tan agertzen da, eta hori bat dator mikrografian ikusitako fase ko-etengabeko fenomenoarekin (45 °C-tan).
- Mikroegitura eta propietate mekanikoak, propietate termomekaniko dinamikoak, argiaren transmisioa, oxigenoaren iragazkortasuna eta egonkortasun termikoa konposaketa proportzio eta disoluzio-kontzentrazio desberdinetan prestatutako mintz konposatuen arabera, iodo tindaketa mikroskopia optikoko teknologiarekin konbinatuta, faseen morfologia, faseen trantsizioa eta bateragarritasuna ikertuz. konplexuak ikertu ziren, eta mikroegituraren eta konplexuen propietate makroskopikoen arteko erlazioa ezarri zen. Emaitza zehatzak hauek dira:
(1) Film konposatuen SEM irudietan ez dago bi faseko interfaze nabaririk konposaketa-ratio desberdinekin. Film konposatu gehienek beira trantsizio puntu bakarra dute DMA emaitzetan, eta film konposatu gehienek degradazio termiko gailur bakarra dute DTG kurban. Hauek batera adierazten dute HPMC-k HPSrekin nolabaiteko bateragarritasuna duela.
(2) Hezetasun erlatiboak eragin handia du HPMC/HPS film konposatuen propietate mekanikoetan, eta haren efektu-maila handitzen da HPS edukia handitzean. Hezetasun erlatibo baxuagoan, film konposatuen modulu elastikoa eta trakzio-erresistentzia handitu egin ziren HPS edukia handitzean, eta film konposatuen hausturako luzapena osagai puruen filma baino nabarmen txikiagoa izan zen. Hezetasun erlatiboa handitzean, film konposatuaren modulu elastikoa eta trakzio-erresistentzia gutxitu egin ziren, eta hausturako luzapena nabarmen handitu zen, eta film konposatuaren propietate mekanikoen eta konposaketa-erlazioaren arteko erlazioak guztiz kontrako aldaketa-eredua erakutsi zuen desberdinetan. hezetasun erlatiboa. Konposaketa-erlazio desberdinak dituzten mintz konposatuen propietate mekanikoek elkargune bat erakusten dute hezetasun erlatiboko baldintza desberdinetan, eta horrek produktuaren errendimendua optimizatzeko aukera ematen du aplikazio-eskakizun desberdinen arabera.
(3) HPMC/HPS sistema konposatuaren mikroegituraren, faseen trantsizioaren, gardentasunaren eta propietate mekanikoen arteko erlazioa ezarri zen. a. Sistema konposatuaren gardentasun-punturik baxuena bat dator HPMCren fase-trantsizio-puntuarekin fase jarraitutik fase sakabanatzera eta trakzio-moduluaren gutxieneko puntuarekin. b. Young-en modulua eta elongazioa hausturan murrizten dira disoluzioaren kontzentrazioa handitzean, HPMCren aldaketa morfologikoarekin erlazionatuta dagoen sistema konposatuan fase jarraitutik fase barreiatzera.
(4) HPS gehitzeak oxigenoaren iragazkortasun-kanalaren tortuositatea handitzen du mintz konposatuan, mintzaren oxigenoaren iragazkortasuna nabarmen murrizten du eta HPMC mintzaren oxigeno-hesiaren errendimendua hobetzen du.
- HPS aldaketa kimikoaren eragina sistema konposatuaren propietate erreologikoetan eta mintz konposatuaren propietate integraletan, hala nola kristalaren egitura, eskualde amorfoaren egitura, propietate mekanikoak, oxigenoaren iragazkortasuna eta egonkortasun termikoa aztertu ziren. Emaitza zehatzak hauek dira:
(1) HPS-ren hidroxipropilazioa sistema konposatuaren biskositatea murriztu dezake tenperatura baxuan, konposatuaren soluzioaren jariakortasuna hobetu eta zizaila-mehetzearen fenomenoa murrizten du; HPS-ren hidroxipropilazioa sistema konposatuaren eskualde biskoelastiko lineala murriztu dezake, HPMC/HPS sistema konposatuaren fase-trantsizio-tenperatura murriztu eta sistema konposatuaren solido antzeko portaera hobetu dezake tenperatura baxuan eta jariakortasuna tenperatura altuetan.
(2) HPS-ren hidroxipropilazioa eta bi osagaien bateragarritasuna hobetzeak mintzean almidoiaren birkristalizazioa nabarmen galarazi dezakete eta mintz konposatuan antzeko egitura solteagoa sortzea susta dezakete. Almidoiaren kate molekularrean hidroxipropilo talde handiak sartzeak HPS segmentu molekularren elkarren arteko lotura eta berrantolaketa ordenatua mugatzen du, eta ondorioz, HPSren egitura auto-antzeko laxoagoa eratzen da. Sistema konplexurako, hidroxipropilaren ordezkapen-maila handitzeak HPMC kate-itxurako molekulak HPS-ren barrunbe soltearen eskualdean sartzea ahalbidetzen du, eta horrek sistema konplexuaren bateragarritasuna hobetzen du eta HPS-ren egitura auto-antzekoaren dentsitatea hobetzen du. Sistema konposatuaren bateragarritasuna handitzen da hidroxipropil taldearen ordezkapen-maila handitzean, propietate erreologikoen emaitzekin bat datorrena.
(3) HPMC/HPS mintz konposatuaren propietate makroskopikoak, hala nola, propietate mekanikoak, egonkortasun termikoa eta oxigenoaren iragazkortasuna bere barne egitura kristalinoarekin eta eskualde amorfoaren egiturarekin oso lotuta daude. Bi osagaien bateragarritasunaren bi ondorioen efektu konbinatua.
- HPS-ren disoluzio-kontzentrazioa, tenperatura eta aldaketa kimikoak sistema konposatuaren propietate erreologikoetan dituen ondorioak aztertuz, HPMC/HPS hotz-bero alderantzizko gel-konposatuen sistemaren gelifikazio-mekanismoa eztabaidatu zen. Emaitza zehatzak hauek dira:
(1) Sistema konposatuan kontzentrazio kritikoa (%8) dago, kontzentrazio kritikoaren azpitik, HPMC eta HPS kate molekular independenteetan eta fase-eskualdeetan daude; kontzentrazio kritikoa lortzen denean, HPS fasea kondentsatu gisa sortzen da disoluzioan. Gel-zentroa HPMC kate molekularren elkarri loturiko mikrogel-egitura bat da; kontzentrazio kritikoaren gainetik, korapilaketa konplexuagoa da eta elkarrekintza indartsuagoa da, eta disoluzioak polimero urtu baten antzeko portaera erakusten du.
(2) Sistema konplexuak fase etengabeko trantsizio-puntu bat du tenperatura-aldaketarekin, HPMC eta HPS-ren gel-portaerarekin erlazionatuta dagoena sistema konplexuan. Tenperatura baxuetan, HPMC-ren biskositatea HPSrena baino nabarmen txikiagoa da, beraz, HPMC-k fase jarraitu bat osatzen du likatasun handiko HPS gel-fasearen inguruan. Bi faseen ertzetan, HPMC kateko hidroxilo taldeek lotura-uraren zati bat galtzen dute eta molekularteko hidrogeno-loturak sortzen dituzte HPS kate molekularrarekin. Berotze-prozesuan, HPS kate molekularrak mugitu egin ziren nahikoa energia xurgatzeagatik eta hidrogeno-loturak sortu zituzten ur-molekularekin, gelaren egituraren hausturaren ondorioz. Aldi berean, HPMC kateetako ur-kaiola eta ur-oskolaren egiturak suntsitu ziren, eta pixkanaka apurtu ziren talde hidrofiloak eta multzo hidrofoboak agerian utziz. Tenperatura altuan, HPMC-k gel-sare-egitura bat eratzen du molekularteko hidrogeno-loturen eta elkartze hidrofobikoen ondorioz, eta horrela biskositate handiko fase sakabanatua bihurtzen da ausazko bobinetako HPS etengabeko fasean barreiatuta.
(3) HPS-ren hidroxipropil ordezkapen-maila handitzean, HPMC/HPS sistema konposatuaren bateragarritasuna hobetzen da eta sistema konposatuaren fase-trantsizio-tenperatura tenperatura baxura mugitzen da. Hidroxipropilaren ordezkapen-graduaren gehikuntzarekin, HPS disoluzioan zati helikoide hedatu gehiago daude, eta hidrogeno-lotura intermolekular gehiago sor ditzakete HPMC kate molekularrarekin bi faseen mugan, horrela egitura uniformeagoa osatuz. Hidroxipropilazioak almidoiaren biskositatea murrizten du, konposatuan HPMC eta HPSren arteko biskositate aldea murrizten da, eta horrek konposatu homogeneoago bat sortzeko lagungarria da, eta bi osagaien arteko biskositate-diferentziaren balio minimoa baxura mugitzen da. tenperatura eskualdea.
2. Berrikuntza puntuak
1. Diseinatu eta eraiki HPMC/HPS alderantzizko faseko gel-konposatu sistema hotza eta beroa, eta sistema honen propietate erreologiko bereziak sistematikoki aztertzea, batez ere konposatuen disoluzioaren kontzentrazioa, konposatuen erlazioa, tenperatura eta osagaien aldaketa kimikoa. Propietate erreologikoen, gelen propietateen eta sistema konposatuaren bateragarritasunaren eragin-legeak gehiago aztertu ziren, eta sistema konposatuaren fase-morfologia eta fase-trantsizioa gehiago aztertu ziren, iodoa tindatzeko mikroskopio optikoaren behaketarekin eta mikromorfologikoarekin batera. sistema konposatuaren egitura ezarri zen- Propietate erreologikoak-gel propietate erlazioa. Lehen aldiz, Arrhenius eredua erabili zen tenperatura-tarte desberdinetan fase alderantzizko gel konposatuen gelaren eraketa-legea egokitzeko.
2. HPMC/HPS sistema konposatuaren fase-banaketa, fase-trantsizioa eta bateragarritasuna iodo-tindaketa-mikroskopio optikoko analisi-teknologiaren bidez ikusi ziren, eta gardentasun-propietate mekanikoak konposite-filmen propietate optikoak eta propietate mekanikoak konbinatuz ezarri ziren. Mikroegituraren eta propietate makroskopikoen arteko erlazioa, hala nola propietate-fasearen morfologia eta kontzentrazio-propietate mekanikoak-fasearen morfologia. Sistema konposatu honen fase-morfologiaren aldaketa-legea zuzenean behatzen den lehen aldia da konposaketa-erlazioarekin, tenperaturarekin eta kontzentrazioarekin, batez ere fase-trantsizioaren baldintzak eta fase-trantsizioaren eragina sistema konposatuaren propietateetan.
3. HPS hidroxipropil ordezkapen gradu desberdinak dituzten mintz konposatuen egitura kristalinoa eta egitura amorfoa aztertu ziren SAXS-ek, eta gel konposatuen gelifikazio-mekanismoa eta eragina aztertu ziren emaitza erreologikoekin eta propietate makroskopikoekin, hala nola mintz konposatuen oxigeno-iragazkortasunarekin. Faktoreak eta legeak, lehenengo aldiz aurkitu zen sistema konposatuaren biskositatea mintz konposatuaren egitura auto-antzekoaren dentsitatearekin lotuta dagoela eta zuzenean zehazten ditu propietate makroskopikoak, hala nola oxigenoaren iragazkortasuna eta konposatuaren propietate mekanikoak. mintza, eta propietate erreologikoak-mikroegitura-mintz erlazioa ezartzen du materialaren propietateen artean.
3. Perspektiba
Azken urteotan, lehengai gisa polimero natural berriztagarriak erabiliz elikagaiak ontziratzeko material seguruak eta jangarriak garatzea elikagaien bilgarrien alorrean ikerketa-gune bihurtu da. Artikulu honetan, polisakarido naturala erabiltzen da lehengai nagusi gisa. HPMC eta HPS konbinatuz, lehengaien kostua murrizten da, tenperatura baxuan HPMC prozesatzeko errendimendua hobetzen da eta mintz konposatuaren oxigeno-hesiaren errendimendua hobetzen da. Analisi erreologikoa, iodoa tindatzeko mikroskopio optikoaren analisia eta film konposatuen mikroegituraren eta errendimenduaren analisi integrala konbinatuz, fase morfologia, faseen trantsizioa, faseen bereizketa eta bateragarritasuna aztertu ziren, hotz-bero-fase alderantzizko gel konposatuen sistemaren bateragarritasuna. Sistema konposatuaren mikroegituraren eta propietate makroskopikoen arteko erlazioa ezarri zen. Propietate makroskopikoen eta HPMC/HPS sistema konposatuaren egitura mikromorfologikoaren arteko erlazioaren arabera, fase-egitura eta sistema konposatuaren bateragarritasuna kontrolatu daitezke material konposatua kontrolatzeko. Artikulu honetako ikerketak gida-esangura garrantzitsua du benetako ekoizpen-prozesurako; eraketa-mekanismoa, eragin-faktoreak eta hotzaren eta beroaren alderantzizko gelen legeak eztabaidatzen dira, hotz eta beroaren alderantzizko gelen antzeko sistema konposatua dena. Artikulu honen ikerketak eredu teoriko bat eskaintzen du, tenperatura kontrolatutako material adimendun bereziak garatzeko eta aplikatzeko orientazio teorikoa emateko. Lan honen ikerketaren emaitzek balio teoriko ona dute. Artikulu honen ikerketak elikagaiak, materialak, gelak eta konposaketak eta beste diziplina batzuk elkartzen ditu. Denboraren eta ikerketa metodoen mugak direla eta, gai honen ikerketak oraindik puntu asko ditu amaitu gabe, eta hurrengo alderdietatik sakondu eta hobetu daitezke. zabaldu:
Alderdi teorikoak:
- Kate-adar-erlazio, pisu molekular eta HPS barietate ezberdinek propietate erreologikoetan, mintzaren propietateetan, fase-morfologian eta sistema konposatuaren bateragarritasunean dituzten ondorioak aztertzea eta konposatuaren gelaren eraketa mekanismoan duen eraginari buruzko legea aztertzea. sistema.
- Ikertu HPMC hidroxipropilaren ordezkapen-graduak, metoxilo-ordezkapen-mailak, pisu molekularra eta iturriak propietate erreologikoetan, gel-propietateetan, mintz-propietateetan eta sistema konposatu-sistemaren bateragarritasunean, eta HPMC-ren aldaketa kimikoak konposatuen kondentsazioan duen eragina aztertzea. Eragina gelaren eraketa mekanismoaren araua.
- Gatzaren, pH-aren, plastifikatzaileak, gurutzaketa-agenteak, bakterioen aurkako agenteak eta beste sistema konposatuen eragina propietate erreologikoetan, gelen propietateetan, mintzaren egituran eta propietateetan eta haien legeetan aztertu zen.
Aplikazioa:
- Optimizatu ongailu-paketeen, barazki-paketeen eta zopa solidoen ontziratzeko formula, eta ongailuen, barazkien eta zopen kontserbazio-efektua biltegiratzeko garaian aztertzea, materialen propietate mekanikoak eta produktuaren errendimenduaren aldaketak kanpoko indarren menpe daudenean. , eta Ur-disolbagarritasuna eta materialaren higiene indizea. Kafea eta esne-tea bezalako elikagai pikorretan ere aplika daiteke, baita pastel, gazta, postre eta bestelako elikagaien ontzi jangarrietan ere.
- Optimizatu sendabelar botanikoen kapsulak aplikatzeko formula-diseinua, gehiago aztertu prozesatzeko baldintzak eta agente laguntzaileen aukeraketa optimoa eta prestatu kapsula hutsak. Adierazle fisiko eta kimikoak, hala nola, friagarritasuna, desintegrazio-denbora, metal astunaren edukia eta mikrobioen edukia probatu ziren.
- Fruta eta barazkiak, haragi-produktuak, etab. fresko mantentzeko, ihinztatzeko, murgiltzeko eta margotzeko prozesatzeko metodo ezberdinen arabera, hautatu formula egokia eta aztertu fruitu ustelen tasa, hezetasun-galera, mantenugaien kontsumoa, gogortasuna. biltegiratze-aldian ontziratu ondoren barazkiak, distira eta zaporea eta beste adierazle batzuk; ontziratu ondoren haragi produktuen kolorea, pH, TVB-N balioa, azido tiobarbiturikoa eta mikroorganismo kopurua.
Argitalpenaren ordua: 2022-10-17