HPMC/HPS-kompleksin reologia ja yhteensopivuus

Reologia ja yhteensopivuusHPMC/HPSMonimutkainen

Avainsanat: hydroksipropyylimetyyliselluloosa; hydroksipropyylitärkkelys; reologiset ominaisuudet; yhteensopivuus; kemiallinen modifiointi.

Hydroksipropyylimetyyliselluloosa (HPMC) on polysakkaridipolymeeri, jota käytetään yleisesti syötävien kalvojen valmistuksessa. Sitä käytetään laajasti elintarvikkeiden ja lääketieteen alalla. The film has good transparency, mechanical properties and oil barrier properties. HPMC on kuitenkin termisesti indusoitu geeli, mikä johtaa sen huonoon prosessointisuorituskykyyn matalissa lämpötiloissa ja korkeaan tuotantoenergian kulutukseen; Lisäksi sen kallis raaka-ainehinta rajoittaa sen laajaa käyttöä myös lääkealalla. Hydroksipropyylitärkkelys (HPS) on syötävä materiaali, jota käytetään laajasti elintarvike- ja lääketieteessä. Sillä on laaja valikoima lähteitä ja alhainen hinta. Se on ihanteellinen materiaali HPMC:n kustannusten alentamiseksi. Lisäksi HPS:n kylmägeeliominaisuudet voivat tasapainottaa HPMC:n viskositeettia ja muita reologisia ominaisuuksia. , parantaa sen käsittelytehoa alhaisessa lämpötilassa. Lisäksi HPS: n syötävällä kalvolla on erinomaiset happea esteominaisuudet, joten se voi merkittävästi parantaa HPMC -syötävän kalvon happea esteominaisuuksia.

HPS lisättiin HPMC: hen yhdistämistä varten, ja HPMC/HPS: n kylmä ja kuuma käännetyn faasigeeliyhdistejärjestelmä rakennettiin. Kiinteistöjen vaikutuslakiin keskusteltiin, HPS: n ja HPMC: n välistä vuorovaikutusmekanismia liuoksessa, yhdistejärjestelmän yhteensopivuutta ja vaihesiirtoa ja yhdistejärjestelmän reologisten ominaisuuksien ja rakenteen välistä suhdetta. Tulokset osoittavat, että yhdistejärjestelmällä on kriittinen pitoisuus (8 %), kriittisen pitoisuuden alapuolella, HPMC ja HPS esiintyvät itsenäisissä molekyyliketjuissa ja faasialueilla; kriittisen pitoisuuden yläpuolella HPS-faasi muodostuu liuokseen geelikeskukseksi. Mikrogeelirakenne, joka on yhdistetty HPMC-molekyyliketjujen kietoutumiseen, käyttäytyy samankaltaisesti kuin polymeerisulalla. Yhdistejärjestelmän reologiset ominaisuudet ja yhdistelmäsuhde vastaavat logaritmisen summan sääntöä ja osoittavat tietyn positiivisen ja negatiivisen poikkeaman asteen, mikä osoittaa, että kahdella komponentilla on hyvä yhteensopivuus. Yhdistejärjestelmä on jatkuva faasin hajotettu faasin ”merisaarinen” rakenne matalassa lämpötilassa, ja jatkuva vaihesiirto tapahtuu 4: 6: n lämpötilassa HPMC/HPS-yhdistesuhteen laskun kanssa.

Elintarvikkeiden hyödykkeiden tärkeänä osana elintarvikepakkauksia voi estää ruoan vaurioitumisen ja saastuttamisen ulkoisten tekijöiden avulla kierto- ja varastointiprosessissa, ja pidentää siten elvyttäviä elintarvikkeita ja varastointiaikaa. Uuden tyyppisenä elintarvikepakkausmateriaalina, joka on turvallinen ja syötävä, ja sillä on jopa tietty ravitsemusarvo, syötävällä elokuvalla on laajat sovellusnäkymät elintarvikepakkauksissa ja säilyttämisessä, pikaruokassa ja lääkekapseleissa, ja siitä on tullut tutkimuskeskus nykyisessä elintarvikkeessa pakkauksiin liittyvillä aloilla.

HPMC/HPS-komposiittikalvo valmistettiin valumenetelmällä. Komposiittijärjestelmän yhteensopivuutta ja faasierottelua tutkittiin edelleen pyyhkäisyelektronimikroskoopilla, dynaamisella termomekaanisella ominaisuusanalyysillä ja termogravimetrisella analyysillä sekä komposiittikalvon mekaanisia ominaisuuksia. ja hapenläpäisevyys ja muut kalvon ominaisuudet. The results show that no obvious two-phase interface is found in the SEM images of all composite films, there is only one glass transition point in the DMA results of most of the composite films, and only one thermal degradation peak appears in the DTG curves useimmista yhdistelmäelokuvista. HPMC:llä on tietty yhteensopivuus HPS:n kanssa. HPS:n lisääminen HPMC:hen parantaa merkittävästi komposiittikalvon happisulkuominaisuuksia. Komposiittikalvon mekaaniset ominaisuudet vaihtelevat suuresti seossuhteen ja ympäristön suhteellisen kosteuden mukaan ja muodostavat risteyskohdan, joka voi tarjota referenssin tuotteen optimointiin erilaisiin käyttötarpeisiin.

HPMC/HPS-yhdistejärjestelmän mikroskooppista morfologiaa, faasijakaumaa, faasimuutosta ja muita mikrorakenteita tutkittiin yksinkertaisella jodivärjäysoptisella mikroskoopilla ja yhdistejärjestelmän läpinäkyvyyttä ja mekaanisia ominaisuuksia ultraviolettispektrofotometrillä ja mekaanisten ominaisuuksien testaajalla. Suhde mikroskooppisen morfologisen rakenteen ja HPMC/HPS-yhdistejärjestelmän makroskooppisen kattavan suorituskyvyn välillä vahvistettiin. Tulokset osoittavat, että yhdistejärjestelmässä, jonka yhteensopivuus on hyvä, on suuri määrä mesofaaseja. Yhdistejärjestelmässä on faasisiirtymäpiste, ja tällä faasisiirtymäpisteellä on tietty yhdistesuhde ja liuoskonsentraatioriippuvuus. Yhdistejärjestelmän läpinäkyvyyden alin piste on yhdenmukainen HPMC:n faasisiirtymäpisteen kanssa jatkuvasta faasista dispergoituneeseen faasiin ja vetomoduulin minimipisteen kanssa. Youngin moduuli ja murtovenymä pienenivät liuospitoisuuden kasvaessa, millä oli syy-yhteys HPMC:n siirtymiseen jatkuvasta faasista dispergoituneeseen faasiin.

Rheometriä käytettiin tutkimaan HPS: n kemiallisen modifioinnin vaikutusta HPMC/HPS: n kylmän ja kuuman käänteisen faasigeeliyhdistejärjestelmän HPMC/HPS: n reologisiin ominaisuuksiin ja geeliominaisuuksiin. Kapasiteetteja ja vaihesiirtymiä tutkittiin, ja mikrorakenteen ja reologisten ja geeliominaisuuksien välinen suhde muodostettiin. Tutkimustulokset osoittavat, että HPS:n hydroksipropylointi voi alentaa yhdistejärjestelmän viskositeettia alhaisessa lämpötilassa, parantaa yhdisteliuoksen juoksevuutta ja vähentää leikkausohenemisen ilmiötä; HPS:n hydroksipropylointi voi kaventaa yhdistejärjestelmän lineaarista viskositeettia. Elastisella alueella HPMC/HPS-yhdistejärjestelmän faasisiirtymälämpötila alenee ja yhdistejärjestelmän kiintoainemainen käyttäytyminen alhaisessa lämpötilassa ja juoksevuus korkeassa lämpötilassa paranevat. HPMC ja HPS muodostavat jatkuvia faaseja alhaisissa ja korkeissa lämpötiloissa, ja dispergoituneet faasit määrittävät komposiittijärjestelmän reologiset ominaisuudet ja geeliominaisuudet korkeissa ja matalissa lämpötiloissa. Sekä äkillinen muutos yhdistetyn järjestelmän viskositeettikäyrässä että ruskeanruskean delta-huippu häviökerroinkäyrässä näkyvät 45 °C:ssa, mikä toistaa jodivärjätyissä mikrokuvissa 45 °C:ssa havaitun samanaikaisen faasin ilmiön.

HPS:n kemiallisen muuntamisen vaikutusta komposiittikalvon kiderakenteeseen ja mikrojakorakenteeseen tutkittiin synkrotronisäteilyn pienikulmaröntgensirontatekniikalla ja komposiittikalvon mekaanisia ominaisuuksia, happisulkuominaisuuksia ja lämpöstabiilisuutta. systemaattisesti tutkinut yhdistekomponenttien kemiallisten rakennemuutosten vaikutusta yhdistejärjestelmien mikrorakenteeseen ja makroskooppisiin ominaisuuksiin. Synkrotronisäteilyn tulokset osoittivat, että HPS:n hydroksipropylaatio ja näiden kahden komponentin yhteensopivuuden parantaminen voisivat merkittävästi estää tärkkelyksen uudelleenkiteytymistä kalvossa ja edistää löysemmän itsekaltaisen rakenteen muodostumista komposiittikalvoon. HPMC/HPS-komposiittikalvon makroskooppiset ominaisuudet, kuten mekaaniset ominaisuudet, lämpöstabiilisuus ja hapenläpäisevyys, liittyvät läheisesti sen sisäiseen kiderakenteeseen ja amorfisen alueen rakenteeseen. Kahden vaikutuksen yhteisvaikutus.

Luku 1 Johdanto

Elintarvikehyödykkeiden tärkeänä osana elintarvikepakkausmateriaalit voivat suojata ruokaa fyysisiltä, ​​kemiallisilta ja biologisilta vaurioilta ja saastumiselta kierron ja varastoinnin aikana, ylläpitää itse ruoan laatua, helpottaa ruoan kulutusta ja varmistaa ruoan. Pitkäaikainen varastointi ja säilöntä sekä antaa ruoalle ulkonäköä kulutuksen houkuttelemiseksi ja materiaalikustannusten ylittävän arvon saamiseksi [1-4]. Uudentyyppisenä elintarvikepakkausmateriaalina, joka on turvallinen ja syötävä ja jolla on jopa tietty ravintoarvo, syötävällä kalvolla on laajat käyttömahdollisuudet elintarvikkeiden pakkaamisessa ja säilönnässä, pikaruoka- ja lääkekapseleissa, ja siitä on tullut nykyisen ruoan tutkimuskohde. pakkauksiin liittyvillä aloilla.

Syötävät elokuvat ovat elokuvia, joissa on huokoinen verkkorakenne, jotka yleensä saadaan käsittelemällä luonnollisia syötäviä polymeerejä. Monilla luonnossa olevilla luonnollisilla polymeereillä on geeliominaisuuksia, ja niiden vesiliuokset voivat muodostaa hydrogeelejä tietyissä olosuhteissa, kuten jotkut luonnolliset polysakkaridit, proteiinit, lipidit jne.. Luonnollisia rakenteellisia polysakkarideja, kuten tärkkelystä ja selluloosaa, koska niiden erityinen molekyylirakenne on pitkä ketjuinen kierre ja stabiilit kemialliset ominaisuudet, voivat olla sopivia pitkäaikaisissa ja erilaisissa säilytysympäristöissä, ja niitä on tutkittu laajasti syötävinä kalvonmuodostusmateriaaleina. Edible films made from a single polysaccharide often have certain limitations in performance. Siksi yksittäisten polysakkaridien syötävien kalvojen rajoitusten poistamiseksi, erityisominaisuuksien hankkimiseksi tai uusien toimintojen kehittämiseksi, tuotteiden hintojen alentamiseksi ja niiden sovellusten laajentamiseksi käytetään yleensä kahden tyyppisiä polysakkarideja. Tai yllä olevat luonnolliset polysakkaridit yhdistetään komplementaaristen ominaisuuksien vaikutuksen saavuttamiseksi. Eri polymeerien välisen molekyylirakenteen erojen vuoksi on kuitenkin tietty konformaatio -entropia, ja suurin osa polymeerikomplekseista on osittain yhteensopivia tai yhteensopimattomia. Polymeerikompleksin vaihemorfologia ja yhteensopivuus määrittävät komposiittimateriaalin ominaisuudet. Muodostumisella ja virtaushistorialla prosessoinnin aikana on merkittävä vaikutus rakenteeseen. Siksi tutkitaan makroskooppisia ominaisuuksia, kuten polymeerikompleksijärjestelmän reologisia ominaisuuksia. Mikroskooppisten morfologisten rakenteiden, kuten vaihemorfologian ja yhteensopivuuden, väliset suhteet ovat tärkeitä komposiittimateriaalien suorituskyvyn, analysoinnin ja modifioinnin, käsittelytekniikan, kaavan suunnittelu- ja prosessointikoneiden suunnittelun ohjaamiseksi sekä tuotannon arviointia. Tuotteen prosessointi suorituskyky ja uusien polymeerimateriaalien kehittäminen ja soveltaminen ovat erittäin merkittäviä.

Tässä luvussa syötävien elokuvamateriaalien tutkimustila ja sovellusten eteneminen tarkastellaan yksityiskohtaisesti; luonnollisten hydrogeelien tutkimustilanne; Polymeerisidoksen tarkoitus ja menetelmä sekä polysakkaridien yhdistämisen tutkimuksen edistyminen; sekoitusjärjestelmän reologinen tutkimusmenetelmä; The rheological properties and model construction of the cold and hot reverse gel system are analyzed and discussed, as well as the research significance, research purpose and research of this paper content.

1.1 Syötävä elokuva

Syötävä kalvo viittaa luonnollisten syötävien aineiden (kuten rakenteellisten polysakkaridien, lipidien, proteiinien) perustuvien pehmittimien ja silloitusaineiden lisäämiseen erilaisten molekyylien välisten vuorovaikutusten kautta yhdistämisen, lämmityksen, päällysteen, kuivauksen jne. Kalvoa huokoisella verkolla käsittelyn muodostama rakenne. Se voi tarjota erilaisia ​​toimintoja, kuten valittavissa olevia esteominaisuuksia kaasulle, kosteudelle, sisältölle ja ulkoisille haitallisille aineille, jotta voidaan parantaa ruoan aistien laatua ja sisäistä rakennetta ja pidentää elintarvikkeiden säilytysjaksoa tai säilyvyyttä.

1.1.1 Syötävien kalvojen kehityshistoria

Syötävien kalvojen kehitys voidaan jäljittää 1100- ja 1300-luvuille. Tuolloin kiinalaiset käyttivät yksinkertaista vahausmenetelmää sitrushedelmien ja sitruunoiden peittämiseen, mikä vähensi tehokkaasti veden menetystä hedelmissä ja vihanneksissa, joten hedelmät ja vihannekset säilyttivät alkuperäisen kiiltonsa, pidentäen siten hedelmien ja hedelmien säilyvyyttä vihannekset, mutta estävät liian paljon hedelmien ja vihannesten aerobista hengitystä, mikä johtaa hedelmien fermentointiin. 1500 -luvulla aasialaiset olivat jo alkaneet tehdä soijamaitoa syötävää elokuvaa ja käyttäneet sitä ruoan suojelemiseen ja ruoan ulkonäön lisäämiseen [20]. 1500 -luvulla britit käyttivät rasvaa ruokapintojen peittämiseen ruoan kosteuden menetyksen vähentämiseksi. 1800-luvulla sakkaroosia käytettiin ensimmäisen kerran syötäväksi päällysteeksi pähkinöissä, manteleissa ja hasselpähkinöissä hapettumisen ja eltaantumisen estämiseksi varastoinnin aikana. 1830-luvulla kaupalliset kuuman sulan parafiinikalvot ilmestyivät hedelmille, kuten omenoille ja päärynöille. 1800-luvun lopulla gelatiinikalvoja ruiskutetaan lihatuotteiden ja muiden elintarvikkeiden pinnalle elintarvikkeiden säilöntätarkoituksessa. 1950-luvun alkupuolella Carnauban vaha jne. Oli tehty öljy-vedessä olevina emulsioina tuoreiden hedelmien ja vihannesten päällystämistä ja säilyttämistä varten. 1950 -luvun lopulla lihatuotteisiin sovellettavia syötäviä elokuvia alkoi kehittyä, ja laajin ja menestyvä esimerkki on eläinten ohutsuolista käsiteltyjen peräruisketuotteiden koteloihin.

1950 -luvulta lähtien voidaan sanoa, että syötävän elokuvan käsitettä on vain todella ehdotettu. Siitä lähtien monet tutkijat ovat kehittäneet voimakkaan kiinnostuksen syötäviin elokuviin. Vuonna 1991 nisperes levitti karboksimetyyliselluloosaa (CMC) banaanien ja muiden hedelmien päällystettä ja säilyttämistä, hedelmien hengitys väheni ja klorofyllihäviö viivästyi. Park et ai. raportoivat vuonna 1994 zeiiniproteiinikalvon tehokkaista sulkuominaisuuksista O2:lle ja CO2:lle, mikä paransi tomaattien veden häviämistä, kuihtumista ja värimuutoksia. Vuonna 1995 Lourdin käytti laimennettua emäksistä liuosta tärkkelyksen hoitamiseen ja lisäsi glyseriiniä mansikoiden peittämiseen tuoreuden vuoksi, mikä vähensi mansikoiden veden menetyksen määrää ja viivästyneen pilaantumisen. Baberjee paransi syötäviä kalvoominaisuuksia vuonna 1996 kalvojen muodostavan nesteen mikro-nestefaktiolla ja ultraäänikäsittelyllä, joten kalvojen muodostavan nesteen hiukkaskoko väheni merkittävästi ja emulsion homogeeninen stabiilisuus parani. Vuonna 1998 Padegett et ai. Lisätty lysotsyymi tai nisiini soijaproteiinin syötävään kalvoon ja käytti sitä ruoan käärimiseen ja havaitsi, että maitohappobakteerien kasvua ruoassa estettiin tehokkaasti [30]. Vuonna 1999 Yin Qinghong et ai. Käytettiin mehiläisvahaa kalvon pinnoiteainetta omenoiden ja muiden hedelmien säilyttämiseksi ja varastointiin, jotka voivat estää hengitystä, estää kutistumista ja painonpudotusta ja estää mikrobien tunkeutumista.

Monien vuosien ajan maissin leipomoiden dekantterit jäätelöpakkauksiin, glutiinin riisipaperiin karkkipakkauksiin ja tofu-nahat liharuokia varten ovat tyypillisiä syötäviä pakkauksia. Mutta syötävien elokuvien kaupallisia sovelluksia ei käytännössä ollut vuonna 1967, ja jopa vahapäällystetyn hedelmän säilyttämisellä oli hyvin rajallinen kaupallinen käyttö. Vuoteen 1986 saakka muutama yritys alkoi tarjota syötäviä elokuvatuotteita, ja vuoteen 1996 mennessä syötävien elokuvayhtiöiden määrä oli kasvanut yli 600: een. Tällä hetkellä syötävän elokuvan soveltaminen elintarvikepakkausten säilyttämisessä on lisääntynyt, ja se on saavuttanut ja saavuttanut yli 100 miljoonan dollarin vuotuinen liikevaihto.

1.1.2 Syötävien kalvojen ominaisuudet ja tyypit

Asiaankuuluvien tutkimusten mukaan syötävällä kalvolla on seuraavat huomattavat edut: syötävä kalvo voi estää ruoan laadun heikkenemisen ja heikkenemisen, joka johtuu eri ruoka-aineiden keskinäisestä kulkeutumisesta; Joillakin syötävien elokuvakomponenteilla on erityinen ravitsemusarvo ja terveydenhuollon funktio; Syötävällä kalvolla on valinnaiset esteominaisuudet hiilidioksidille, O2: lle ja muille kaasuille; Syötävää elokuvaa voidaan käyttää mikroaaltouuniin, leivontaan, paistettuihin ruokia ja lääketieteellisiä kalvoja ja pinnoitteita; Syötävää elokuvaa voidaan käyttää antioksidantteina ja säilöntäaineena ja muina operaattoreina, mikä pidentää ruoan säilyvyyttä; syötävää kalvoa voidaan käyttää väriaineiden ja ravitsemuksellisten lisäaineiden jne. kantajana ruoan laadun parantamiseksi ja ruoan aistiominaisuuksien parantamiseksi; syötävä kalvo on turvallinen ja syötävä, ja sitä voidaan käyttää ruoan kanssa; Edible packaging films can be used for the packaging of small quantities or units of food, and form multi-layer composite packaging with traditional packaging materials, which improves the overall barrier performance of packaging materials .

Syy siihen, miksi syötävistä pakkauskalvoista on yllä olevat funktionaaliset ominaisuudet, perustuu pääasiassa tietyn kolmiulotteisen verkkorakenteen muodostumiseen niiden sisällä, mikä osoittaa tietyt lujuus- ja esteominaisuudet. Syötävän pakkauskalvon funktionaalisiin ominaisuuksiin vaikuttavat merkittävästi sen komponenttien ominaisuudet ja sisäisen polymeerien silloittumisen asteeseen, verkkorakenteen yhdenmukaisuuteen ja tiheyteen vaikuttavat myös erilaiset kalvonmuodostusprosessit. Suorituskyvyssä on ilmeisiä eroja [15, 35]. Syötävillä kalvoilla on myös joitain muita ominaisuuksia, kuten liukoisuus, väri, läpinäkyvyys jne. Sopivat syötäväksi kelpaavat pakkausmateriaalit voidaan valita eri käyttöympäristöjen ja pakattavien tuotekohteiden erojen mukaan.

Syötävän elokuvan muotoilumenetelmän mukaan se voidaan jakaa elokuviin ja pinnoitteisiin: (1) Ennalta valmistettuja riippumattomia elokuvia kutsutaan yleensä elokuviksi. (2) The thin layer formed on the food surface by means of coating, dipping, and spraying is called coating . Elokuvia käytetään pääasiassa elintarvikkeissa, joissa on erilaisia ​​ainesosia, jotka on pakattava yksilöllisesti (kuten maustepaketit ja öljypaketit mukavuusruoissa), ruokia, joilla on sama ainesosa jne.), ja lääkkeet tai terveydenhuoltotuotteet. Kapselimateriaali; Pinnoitetta käytetään pääasiassa tuoreiden ruokien, kuten hedelmien ja vihannesten, lihatuotteiden, lääkkeiden päällysteen ja kontrolloidun vapauden mikrokapselien kokoonpanon säilyttämiseen.

Syötävän pakkauskalvon kalvoa muodostavien materiaalien mukaan se voidaan jakaa: syötäväksi kelpaavaksi polysakkaridikalvoksi, syötäväksi proteiinikalvoksi, syötäväksi lipidikalvoksi, mikrobiseksi syötäväksi kalvoksi ja syötäväksi komposiittikalvoksi.

1.1.3 Syötävän kalvon levitys

Uuden tyyppisenä elintarvikepakkausmateriaalina, joka on turvallinen ja syötävä, ja sillä on jopa tietty ravintoarvo, syötävää kalvoa käytetään laajasti elintarvikepakkausteollisuudessa, lääkekentässä, hedelmien ja vihannesten varastoinnissa ja säilyttämisessä, prosessointi ja säilyttäminen liha- ja vesituotteiden tuotanto, pikaruoan tuotanto ja öljyn tuotanto. Sillä on laajat käyttömahdollisuudet elintarvikkeiden, kuten paistettujen leivottujen karkkien, säilönnässä.

1.1.3.1 Käyttö elintarvikepakkauksissa

Kalvonmuodostusliuos on peitetty pakattavalla ruoalla suihkuttamalla, harjaamalla, upottamalla jne. Kosteuden, hapen ja aromaattisten aineiden tunkeutumisen estämiseksi, mikä voi tehokkaasti vähentää pakkauksen menetystä ja vähentää pakkauskerrosten määrää ; Vähennä merkittävästi elintarvikkeiden ulkokerrosta. Muovipakkauksen komponenttien monimutkaisuus helpottaa sen kierrätystä ja prosessointia ja vähentää ympäristön pilaantumista; Sitä sovelletaan eri komponenttien kompleksiruoan joidenkin komponenttien erilliseen pakkaukseen eri komponenttien välisen keskinäisen muuttoliikkeen vähentämiseksi vähentäen siten ympäristön pilaantumista. Vähennä ruoan pilaantumista tai ruoan laadun heikkenemistä. Syötävä kalvo on suoraan käsitelty pakkauspaperiin tai pakkauslaukkuihin elintarvikepakkauksia varten, mikä ei vain saavuta turvallisuutta, puhtautta ja mukavuutta, vaan myös vähentää valkoisen pilaantumisen painetta ympäristössä.

Pää raaka-aineina käyttämällä maissia, soijapapuja ja vehnää, paperimaisia ​​viljakalvoja voidaan valmistaa ja käyttää makkaran ja muiden elintarvikkeiden pakkaamiseen. Käytön jälkeen, vaikka ne hylätään luonnollisessa ympäristössä, ne ovat biohajoavia ja ne voidaan muuttaa maaperän lannoitteiksi maaperän parantamiseksi. . Päämateriaalina käyttämällä tärkkelystä, kitosaania ja papuja, syötävää käärepaperia voidaan valmistaa pikaruoan, kuten pikaruokinnuudelien ja ranskalaisten perunoiden, pakkaamiseen, joka on kätevä, turvallinen ja erittäin suosittu; Pakettien maustamiseen, kiinteiden keittojen maustamiseen, mukavuusruokien, kuten raaka -aineiden, pakkaamiseen, jotka voidaan suoraan keittää potissa käytettäessä, voi estää ruoan saastumista, lisätä ruokaravinteita ja helpottaa puhdistusta. Kuivatuilla avokadoilla, perunoilla ja rikkoutuneilla riisillä käydään ja muunnetaan polysakkarideiksi, joita voidaan käyttää uusien syötävien sisäpakkausmateriaalien valmistukseen, jotka ovat värittömiä ja läpinäkyviä, ja niissä on hyvät happea esteominaisuudet ja mekaaniset ominaisuudet, ja niitä käytetään maitojauheen pakkaamiseen , salaattiöljy ja muut tuotteet [19]. Sotilasruoan kannalta tuotteen käytön jälkeen perinteinen muovipakkausmateriaali hylätään ympäristössä ja siitä tulee vihollisen seurannan merkki, mikä on helppo paljastaa sijainti. Monikomponenttisia erityisruokia, kuten pizzaa, leivonnaisia, ketsuppia, jäätelöä, jogurttia, kakkuja ja jälkiruokia, muovipakkausmateriaaleja ei voida suoraan lisätä käytettäväksi, ja syötävä pakkauskalvo näyttää sen ainutlaatuiset edut, jotka voivat vähentää ryhmien lukumäärää osuuksia Maku -aineiden siirtyminen parantaa tuotteen laatua ja estetiikkaa [21]. Edible packaging film can be used in microwave food processing of batter system. Lihatuotteet, vihannekset, juusto ja hedelmät on pakattu suihkuttamalla, upottamalla tai harjaamalla jne.

Vaikka on saatavana vähän kaupallisia syötäviä pakkauspapereita ja laukkuja, potentiaalisten syötävien pakkausmateriaalien formulaatioon ja soveltamiseen on rekisteröity monia patentteja. Ranskan elintarvikevalvontaviranomaiset ovat hyväksyneet teollistetun syötävän SOLUPAN-nimisen pakkauspussin, joka koostuu hydroksipropyylimetyyliselluloosasta, tärkkelyksestä ja natriumsorbaatista ja on kaupallisesti saatavilla.

1.1.3.2 Soveltaminen lääketieteessä

Gelatiinia, selluloosajohdannaisia, tärkkelystä ja syötävää ikeniä voidaan käyttää pehmeiden ja kovien lääkkeiden ja terveystuotteiden kuorien valmistamiseen, mikä voi tehokkaasti varmistaa lääkkeiden ja terveystuotteiden tehokkuuden ja ovat turvallisia ja syötäviä; Joillakin lääkkeillä on luontainen katkera maku, jota potilaat ovat vaikeaa käyttää. Hyväksyttyjä, syötäviä elokuvia voidaan käyttää maun peittävinä pinnoitteina tällaisille lääkkeille; Jotkut enteeriset polymeeripolymeerit eivät liukene mahalaukun ympäristöön (pH 1,2), mutta ne ovat liukoisia suoliston (pH 6,8) ympäristöön, ja niitä voidaan käyttää suoliston jatkuvan vapautumisen lääkekannon pinnoitteessa; Voidaan käyttää myös kantajana kohdennettuihin lääkkeisiin.

Blanco-Fernandez et ai. Valmistettu kitosaaniaseloidun monoglyseridikomposiittikalvon ja käytti sitä E -vitamiinin antioksidanttisen vaikutuksen jatkumiseen, ja vaikutus oli huomattava. Pitkäaikaiset antioksidanttipakkausmateriaalit. Zhang et ai. Sekoitettu tärkkelys gelatiinilla, lisäsi polyetyleeniglykolimpukoin ja käytetty perinteinen. Onttoja kovia kapseleita valmistettiin komposiittikalvon upotusprosessin avulla, ja yhdistelmäkalvon läpinäkyvyyttä, mekaanisia ominaisuuksia, hydrofiilisiä ominaisuuksia ja vaihemorfologiaa. Hyvä kapselimateriaali [52]. Lal et ai. Tehtiin Kafirin syötäväksi pinnoitteeksi parasetamolikapselien enteeristä päällystettä varten ja tutkittiin syötävän kalvon mekaanisia ominaisuuksia, lämpöominaisuuksia, esteominaisuuksia ja lääkkeiden vapautumisominaisuuksia. Tulokset osoittivat, että durran pinnoite erilaisia ​​gliadiinikalvon kovia kapseleita ei rikki vatsassa, vaan vapautti lääkkeen suolistossa pH: n pH: ssa. Paik et ai. Valmistetut HPMC-ftalaattihiukkaset, jotka oli päällystetty indometasiinilla, ja ruiskutti HPMC: n syötävää kalvoa muodostavaa nestettä lääkehiukkasten pinnalla ja tutkittiin lääkehiukkasten keskimääräistä hiukkaskokoa, syötävää kalvoa Tulokset osoittivat, että HPMCN-kopiointialue Indometasiinin suun kautta annettava lääke voisi saavuttaa lääkkeen katkeran maun peittäminen ja lääkkeen toimittamisen kohdentamisen. Oladzadabbasabadi et ai. Sekoitettu modifioitu saago -tärkkelys karrageenilla valmistetaan syötävä komposiittikalvo, joka korvaa perinteiset gelatiinikapselit, ja tutkittiin sen kuivauskinetiikkaa, termomekaanisia ominaisuuksia, fysikaalis -kemiallisia ominaisuuksia ja esteominaisuuksiaan, tulokset osoittavat, että komposiitti syötävällä kalvolla on samanlaiset ominaisuudet gelatiinille ja voi voi olla käytetään farmaseuttisten kapselien tuotannossa.

1.1.3.3 Käyttö hedelmien ja vihannesten säilönnässä

Tuoreissa hedelmissä ja vihanneksissa poiminnan jälkeen tapahtuu edelleen voimakkaasti biokemiallisia reaktioita ja hengitystä, mikä kiihdyttää hedelmien ja vihannesten kudosvaurioita, ja hedelmissä ja vihanneksissa on helppo aiheuttaa kosteuden menetystä huoneenlämmössä, mikä johtaa hedelmien ja vihannesten sisäisten kudosten laatu ja aistinvaraiset ominaisuudet. lasku. Siksi säilönnästä on tullut tärkein kysymys hedelmien ja vihannesten varastoinnissa ja kuljetuksessa; perinteisillä säilöntämenetelmillä on huono säilöntävaikutus ja korkeat kustannukset. Hedelmien ja vihannesten päällystesäilöntä on tällä hetkellä tehokkain tapa huoneenlämmössä. Syötävä kalvoa muodostava neste on päällystetty hedelmien ja vihannesten pinnalle, mikä voi tehokkaasti estää mikro-organismien tunkeutumisen, vähentää hedelmä- ja vihanneskudosten hengitystä, veden menetystä ja ravinteiden menetystä, viivyttää hedelmä- ja vihanneskudosten fysiologista ikääntymistä, ja pitää hedelmä- ja vihanneskudokset Alkuperäinen pullea ja sileä. Kiiltävä ulkonäkö, jotta saavutetaan tarkoitus pitää tuoreena ja pidentää säilytysaikaa. Americans use acetyl monoglyceride and cheese extracted from vegetable oil as the main raw materials to prepare edible film, and use it to cut fruits and vegetables to keep fresh, prevent dehydration, browning and the invasion of microorganisms, so that it can be maintained for a pitkään aikaan. Tuore tila. Japani käyttää silkkijätettä raaka-aineena perunoiden tuoreen säilytyskalvon valmistukseen, jolla voidaan saavuttaa kylmävarastointiin verrattava tuoreena säilytysvaikutus. Amerikkalaiset käyttävät kasviöljyä ja hedelmiä pääraaka-aineina päällystysnesteen valmistamiseen ja leikattujen hedelmien pitämiseen tuoreina. He havaitsivat, että säilyvyys on hyvä.

Marquez et ai. Käytettiin heraproteiinia ja pektiiniä raaka-aineina ja lisäsi silloittumisen glutaminaasia komposiitti syötävän kalvon valmistamiseksi, jota käytettiin tuoreiden omenoiden, tomaattien ja porkkanoiden peittämiseen, mikä voi merkittävästi vähentää painonpudotusta. , estä mikro-organismien kasvua tuoreiden hedelmien ja vihannesten pinnalla ja pidentää säilyvyyttä tuoreiden hedelmien ja vihannesten maun ja maun ylläpitämisen olettaessa. Shi Lei et ai. Päällystetyt punaiset maapallon rypäleet kitosaanilla syötävällä kalvolla, mikä voisi vähentää viinirypäleiden painonpudotusta ja mädännystä, ylläpitää viinirypäleiden väriä ja kirkkautta ja viivästyttää liukoisten kiinteiden aineiden hajoamista. Raaka -aineina käyttämällä kitosaania, natriumalginaattia, natriumkarboksimetyyliselluloosaa ja polyakrylaattia, Liu et ai. Valmistettuja syötäviä kalvoja monikerroksisella pinnoitteella hedelmien ja vihannesten tuoretta säilyttämistä varten ja tutkivat niiden morfologiaa, veden liukoisuutta jne. Tulokset osoittivat, että natriumkarboksimetyyliselluloosa-kitosaan-glyserolikomposiittikalvoilla oli paras säilyttämisvaikutus. Sun Qingshen et ai. tutkittiin soijaproteiinisolaatin yhdistelmäkalvoa, jota käytetään mansikoiden säilyttämiseen, mikä voi merkittävästi vähentää mansikoiden transpiraatiota, estää niiden hengitystä ja vähentää mätä hedelmää. Ferreira et ai. Käytettiin hedelmä- ja vihannesjäännösjauhetta ja perunankuorijauhetta komposiitti syötävän kalvon valmistukseen, tutki komposiittikalvon veden liukoisuutta ja mekaanisia ominaisuuksia ja käytti pinnoittimenetelmää Hawthorn -säilyttämiseen. Tulokset osoittivat, että Hawthornin säilyvyys oli pidentynyt. 50%painonpudotusaste laski 30-57%, ja orgaaninen happo ja kosteus eivät muuttuneet merkittävästi. Fu Xiaowei et ai. tutkittiin tuoreiden paprikoiden säilyttämistä kitosaanin syötävällä kalvolla, ja tulokset osoittivat, että se voisi merkittävästi vähentää tuoreiden paprikoiden hengityksen voimakkuutta varastoinnin aikana ja viivästyttää paprikoiden ikääntymistä. Navarro-Tarzaga et ai. Käytetty mehiläisvaha-modifioitu HPMC-syötävä kalvo luumujen säilyttämiseksi. Tulokset osoittivat, että mehiläisvaha voisi parantaa HPMC -kalvojen happi- ja kosteuden esteominaisuuksia ja mekaanisia ominaisuuksia. Luumujen painonpudotusaste laski merkittävästi, hedelmien pehmenemistä ja verenvuotoa varastoinnin aikana paranivat ja luumujen säilytysjakso jatkui. Tang Liing et ai. used shellac alkali solution in starch modification, prepared edible packaging film, and studied its film properties; Samanaikaisesti sen kalvoa muodostavan nesteen käyttäminen mangoiden peittämiseen tuoreuteen voi vähentää hengitystä tehokkaasti, että se voi estää ruskistusilmiötä varastoinnin aikana, vähentää painonpudotusta ja pidentää varastointiaikaa.

1.1.3.4 Käyttö lihavalmisteiden jalostuksessa ja säilönnässä

Lihavalmisteet, joissa on runsaasti ravinteita ja joissa on korkea vesiaktiivisuus, joutuvat helposti mikro-organismien tunkeutumaan käsittelyn, kuljetuksen, varastoinnin ja kulutuksen aikana, mikä johtaa värin tummumiseen ja rasvan hapettumista ja muuta pilaantumista. Lihatuotteiden säilyvyyden ja säilyvyyden pidentämiseksi on pyrittävä estämään lihavalmisteiden entsyymien toimintaa ja pinnalla olevien mikro-organismien tunkeutumista sekä estämään rasvan hapettumisen aiheuttama värin ja hajun huononeminen. Tällä hetkellä syötävä kalvon säilyttäminen on yksi yleisimmistä menetelmistä, joita käytetään laajasti lihan säilyttämisessä kotona ja ulkomailla. Perinteiseen menetelmään verrattuna on havaittu, että syötäväksi kelpaaviin lihavalmisteisiin pakatuissa lihavalmisteissa on parantunut merkittävästi ulkoisten mikro-organismien tunkeutuminen, rasvan hapettumisherkkyys ja mehun menetys ja lihavalmisteiden laatu on parantunut merkittävästi. Säilyvyys pidennetään.

Lihatuotteiden syötävää elokuvaa koskeva tutkimus alkoi 1950 -luvun lopulla, ja menestynein sovellustapaus oli kollageenin syötävä elokuva, jota on käytetty laajasti makkaratuotannossa ja prosessoinnissa. Emiroglu et ai. Lisätty seesamiöljy soijaproteiinin syötävään kalvoon antibakteerisen kalvon valmistamiseksi ja tutki sen antibakteerista vaikutusta jäädytettyyn naudanlihaan. Tulokset osoittivat, että antibakteerinen kalvo voi merkittävästi estää Staphylococcus aureuksen lisääntymistä ja kasvua. Wook et ai. Valmistettu proantosyanidiinin syötävä kalvo ja käytti sitä jäähdytetyn sianlihan peittämiseen tuoreuden vuoksi. Tutkittiin väriä, pH-, TVB-N-arvoa, tiobarbituurihappoa ja sianlihankyljen mikrobimäärää 14 päivän ajan varastoinnin jälkeen. Tulokset osoittivat, että proantosyanidiinien syötävä kalvo voi vähentää tehokkaasti tiobarbituurihapon muodostumista, estää rasvahappojen pilautumista, vähentää mikro -organismien hyökkäystä ja lisääntymistä lihatuotteiden pinnalla, parantaa lihatuotteiden laatua ja pidentää varastointiaikaa ja säilyvyys. Jiang Shaotong et ai. Lisätty teetä polyfenoleja ja allisiinia tärkkelysadium-alginaattikomposiittimembraaniliuokseen ja käytti niitä jäähdytetyn sianlihan tuoreuden säilyttämiseen, joita voitaisiin varastoida 0-4 ° C: ssa yli 19 päivän ajan. Cartagena et ai. raportoi Nisin -antimikrobisen aineen antibakteerisesta vaikutuksesta sianlihan viipaleiden säilyttämiseen, mikä osoittaa, että kollageenin syötävä kalvo voi vähentää jäähdytettyjen sianlihan viipaleiden kosteuden siirtymistä, viivästyttää lihatuotteiden rangaistusta ja lisätä 2 kollageenikalvoa prosentilla Nisinillä oli paras säilyttämisvaikutus. Wang Rui et ai. tutkittiin natriumalginaatin, kitosaanin ja karboksimetyylikuitujen muutoksia pH: n, haihtuvan emäksen typen, punoituksen ja naudanlihan pesäkkeiden kokonaismäärän vertailevalla analyysillä 16 päivän kuluessa varastoinnista. The three kinds of edible films of sodium vitamin were used to preserve the freshness of chilled beef. Tulokset osoittivat, että natriumalginaatin syötävällä kalvolla oli ihanteellinen tuoreuden säilyttämisvaikutus. Caprioli et ai. kääritty keitetyt kalkkunanrinta natriumkaseetinaalilla syötävällä kalvolla ja jäähdytettiin sitten 4 ° C: ssa. Tutkimukset ovat osoittaneet, että natriumkaseetinaali syötävä kalvo voi hidastaa kalkkunan lihaa jäähdytyksen aikana. Rancity.

1.1.3.5 Käyttö vesituotteiden säilönnässä

Vesituotteiden laadun heikkeneminen ilmenee pääasiassa vapaan kosteuden vähentämisessä, maun heikkenemisessä ja vesituotteiden tekstuurin heikkenemisessä. The decomposition of aquatic products, oxidation, denaturation and dry consumption caused by microbial invasion are all important factors affecting the shelf life of aquatic products . Frozen storage is a common method for the preservation of aquatic products, but there will also be a certain degree of quality degradation in the process, which is especially serious for freshwater fish.

Vesituotteiden syötävä elokuvan säilyttäminen alkoi 1970 -luvun lopulla, ja sitä on nyt käytetty laajasti. Syötävä kalvo voi tehokkaasti säilyttää jäädytetyt vesituotteet, vähentää veden menetystä ja voidaan yhdistää myös antioksidantteihin rasvan hapettumisen estämiseksi, mikä saavuttaa tarkoituksen pidentämiseen säilyvyysajan ja säilyvyysajan pidentämiseksi. Meenatchisundaram et ai. Valmistettu tärkkelyspohjainen komposiitti syötävä kalvo, jossa käytetään tärkkelystä matriisina ja lisättyjä mausteita, kuten neilikka ja kaneli, ja käytti sitä valkoisten katkarapujen säilyttämiseen. Tulokset osoittivat, että syötävä tärkkelyskalvo voi tehokkaasti estää mikro -organismien kasvua, hidastaa rasvan hapettumista, pidentää jäähdytettyjen valkoisten katkarapujen säilyvyyttä 10 ° C: ssa ja 4 ° C: ssa oli yhtä pitkä kuin 14 ja 12 päivää. Cheng Yuanyuan ja muut tutkivat Pullulan -liuoksen säilöntäainetta ja suorittivat makean veden kalat. Säilytys voi tehokkaasti estää mikro -organismien kasvua, hidastaa kalaproteiinien ja rasvan hapettumista ja sillä on erinomainen säilyvyysvaikutus. Yunus et ai. Pinnoitettu sateenkaaren taimen, jossa lisättiin gelatiinin syötävä kalvo, johon lisättiin laakerinlehden eteeristä öljyä, ja tutkittiin jäähdytetyn säilyttämisen vaikutusta 4 ° C: ssa. Tulokset osoittivat, että gelatiininen syötävä kalvo säilytti tehokkaasti kirjolohen laadun jopa 22 päivän ajan. pitkään. Wang Siwei et ai. Päämateriaalina käytettiin natriumalginaattia, kitosaania ja CMC: tä, lisäsi steariinihappoa syötävän kalvon nesteen valmistamiseksi ja käytti sitä Penaeus vannamein peittämiseen tuoreuden vuoksi. Tutkimus osoitti, että CMC: n ja kitosaanin yhdistelmäkalvolla nesteellä on hyvä säilyttämisvaikutus ja se voi pidentää säilyvyyttä noin 2 päivällä. Yang Shengping ja muut käyttivät kitosaan-tea-polyfenolin syötävää kalvoa tuoreen hiuksentailun jäähdytykseen ja säilyttämiseen, mikä voi tehokkaasti estää bakteerien lisääntymistä hiustailin pinnalla, viivästyttää haihtuvan hydroklojahapon muodostumista ja pidentävät hiustapin säilyvyyttä siihen noin 12 päivää.

1.1.3.6 Paistetun ruoan levitys

Friteerattu ruoka on laajalti suosittu valmisruoka, jolla on suuri teho. Se on kääritty syötävällä polysakkaridi- ja proteiinikalvolla, joka voi estää ruoan värin muuttumisen paistoprosessin aikana ja vähentää öljyn kulutusta. hapen ja kosteuden sisäänpääsy [80]. Paistettujen ruokien päällystäminen gellaanikumilla voi vähentää öljyn kulutusta 35–63%, kuten sashimia paistaessa, se voi vähentää öljyn kulutusta 63%; perunalastuja paistettaessa se voi vähentää öljyn kulutusta 35–63 %. Polttoaineen kulutus 60 % pienempi jne. [81].

Singthong et ai. Valmistettu polysakkaridien, kuten natriumalginaatin, karboksimetyyliselluloosan ja pektiinin, syötäviä kalvoja, joita käytettiin paistettujen banaaninauhojen päällystämiseen, ja tutkittiin öljyn imeytymisnopeutta paistamisen jälkeen. Tulokset osoittivat, että pektiinillä ja karboksyylillä metyyliselluloosalla päällystetyt paistetut banaaninauhat osoittivat parempaa aistien laatua, joista pektiinin syötävä kalvolla oli paras vaikutus öljyn imeytymisen vähentämiseen [82]. HOLOWNIA et ai. Palatut HPMC- ja MC -kalvot paistettujen kanafileiden pinnalla öljynkulutuksen, vapaan rasvahappopitoisuuden ja paistamisöljyn väriarvon tutkimiseksi. Esipäällystys voi vähentää öljyn imeytymistä ja parantaa öljyn käyttöikää [83]. Sheng Meixiang et ai. Valmistettu CMC-, kitosaani- ja soijaproteiinien erisaatin syötäviä kalvoja, päällystettyjä perunalastuja ja paisti ne korkeassa lämpötilassa öljyn imeytymisen, vesipitoisuuden, värin, akryyliamidipitoisuuden ja perunalastujen aistien laadun tutkimiseksi. , tulokset osoittivat, että soijaproteiini -isolaatti -syötävä kalvo on merkittävä vaikutus paistettujen perunalastujen öljynkulutuksen vähentämiseen, ja kitosaanin syötävä kalvo on parempi vaikutus akryyliamidipitoisuuden vähentämiseen [84]. Salvador et ai. Pinnoitettu paistettujen kalmarirenkaiden pinta vehnä tärkkelyksellä, modifioitulla maissitärkkelyksellä, dekstriinillä ja gluteenilla, mikä voisi parantaa kalmarirenkaiden rapeautta ja vähentää öljyn imeytymisnopeutta [85].

1.1.3.7 Käyttö leivonnaisissa

Syötävää kalvoa voidaan käyttää sileänä pinnoitteena leivonnaisten ulkonäön parantamiseksi; voidaan käyttää kosteuden, hapen, rasvan jne. esteenä leivonnaisten säilyvyyden parantamiseksi, esimerkiksi kitosaania käytetään leivän päällystämiseen. Sitä voidaan käyttää myös rappujen välipalojen ja välipalojen liimana, esimerkiksi paahdetut maapähkinät päällystetään usein liimalla suolan ja mausteiden päällystämiseksi [87].

Christos et ai. made edible films of sodium alginate and whey protein and coated them on the surface of Lactobacillus rhamnosus probiotic bread. Tutkimus osoitti, että probioottien eloonjäämisnopeus parani merkittävästi, mutta kaksi leipätyyppiä osoittivat ruoansulatusmekanismit hyvin samankaltaiset, joten syötävän kalvon pinnoite ei muuta leivän tekstuuria, makua ja termofysikaalisia ominaisuuksia [88]. Panuwat et ai. Lisätty intialainen karviaisulaute metyyliselluloosamatriisiin syötävän komposiittikalvon valmistukseen ja käytti sitä paahdettujen cashewien tuoreuden säilyttämiseen. Tulokset osoittivat, että komposiitti syötävä kalvo pystyi tehokkaasti estää paahdettuja casheweja varastoinnin aikana. Laatua heikkeni ja paahdettujen cashewien säilyvyysaikaa pidennettiin jopa 90 päivään [89]. Schou et ai. Valmistettu läpinäkyvä ja joustava syötävä kalvo, jossa on natriumkaseitiinaali ja glyseriini, ja tutkittiin sen mekaanisia ominaisuuksia, veden läpäisevyyttä ja sen pakkausvaikutusta leivonnaisiin. Tulokset osoittivat, että natriumkaseetinaatin syötävä kalvo käärittiin leipään. Levyn jälkeen sen kovuutta voidaan vähentää 6 tunnin sisällä varastosta huoneenlämpötilassa [90]. Du et ai. Käytettyjä omenapohjaisia ​​syötäviä kalvoja ja tomaattipohjaista syötävää kalvoa, joka on lisätty kasvien eteerisillä öljyillä paahtokanan käärittämiseen, mikä ei vain estänyt mikro-organismien kasvua ennen kanan paistamista, vaan myös paransi kanan makua paistamisen jälkeen [91]. Javanmard et ai. Valmistettu syötävä kalvo vehnä tärkkelyksestä ja käytti sitä käärittyjen pistaasipähkinän ytimien käärittämiseen. Tulokset osoittivat, että syötävä tärkkelyskalvo voisi estää pähkinöiden oksidatiivisen rangaistuksen, parantaa pähkinöiden laatua ja pidentää niiden säilyvyyttä [92]. Majid et ai. Käytettiin heraproteiinin syötävää kalvoa paahdettujen maapähkinöiden peittämiseen, jotka voivat lisätä happea esteitä, vähentää maapähkinätiteettiä, parantaa paahdettua maapähkinän haureaa ja pidentää sen säilytysjaksoa [93].

1.1.3.8 Käyttö makeistuotteissa

Karkkiteollisuudessa on korkeat vaatimukset haihtuvien komponenttien diffuusiolle, joten suklaassa ja kiillotetuissa karkeissa on tarpeen käyttää vesiliukoisia syötäviä kalvoja korvaamaan haihtuvia komponentteja sisältävä päällysteneste. Syötävä pakkauskalvo voi muodostaa sileän suojakalvon karkin pinnalle vähentämään hapen ja kosteuden kulkeutumista [19]. Heraproteiinikalvojen käyttö makeisissa voi vähentää merkittävästi sen haihtuvien komponenttien diffuusiota. Kun suklaata käytetään öljyisten ruokien, kuten keksien ja maapähkinävoin, kapseloimiseen, öljy siirtyy suklaan ulkokerrokseen, jolloin suklaa tahmeaa ja aiheuttaa "käänteisen huurteen" ilmiön, mutta sisämateriaali kuivuu, mikä johtaa suklaan ulompaan kerrokseen. sen maun muutos. Tämän ongelman voi ratkaista lisäämällä kerros syötävää kalvopakkausmateriaalia, jossa on rasvasulkutoiminto [94].

Nelson et ai. Käytettiin metyyliselluloosan syötävää kalvoa maalien peittämiseen, jotka sisälsivät useita lipidejä ja osoittivat erittäin matalaa lipidien läpäisevyyttä, estäen siten suklaan kuorrutusilmiötä [95]. Meyers levitti purukumiin hydrogeeli-vaha-kaksikerroksisen syötävän kalvon, mikä saattoi parantaa sen tarttuvuutta, vähentää veden haihtumista ja pidentää sen säilyvyyttä [21]. Fadini et ai. Dekollageeni-kaakaovoista syötävää komposiittikalvoa tutkittiin sen mekaanisten ominaisuuksien ja vedenläpäisevyyden suhteen, ja sitä käytettiin suklaatuotteiden pinnoitteena hyvillä tuloksilla [96].

1.1.4 Selluloosapohjaiset syötävät kalvot

Selluloosapohjainen syötävä kalvo on eräänlainen syötävä elokuva, joka on valmistettu runsaimmasta selluloosasta ja sen johdannaisista tärkeimmistä raaka-aineista. Selluloosapohjainen syötävä kalvo on hajuton ja mauton, ja sillä on hyvä mekaaninen lujuus, öljyesteominaisuudet, läpinäkyvyys, joustavuus ja hyvät kaasun esteominaisuudet. Selluloosan hydrofiilisen luonteen vuoksi selluloosapohjaisen syötävän kalvon vastus on kuitenkin veden suorituskyky on yleensä suhteellisen heikko [82, 97-99].

Elintarviketeollisuuden jätemateriaaleista valmistetulla selluloosapohjaisella syötävällä kalvolla voidaan saada erinomaisia ​​syötäviä pakkauskalvoja ja kierrättää jätemateriaaleja tuotteiden lisäarvon kasvattamiseksi. Ferreira et ai. Sekoitettuja hedelmä- ja vihannesjäännösjauhetta perunankuorijauheella selluloosapohjaisen syötävän komposiittikalvon valmistukseen ja levitti sen Hawthornin pinnoitteeseen tuoreuden säilyttämiseksi ja saavutti hyviä tuloksia [62]. Tan Huizi et al. Käytettiin pohjamateriaalina papujen DREG: stä uutettua ruokavaliokuitua ja lisäsi tietyn määrän sakeutusainetta, jotta valmistetaan soijapapukuidun syötävä kalvo, jolla on hyvät mekaaniset ominaisuudet ja esteominaisuudet [100], jota käytetään pääasiassa pikaruokinnuudelien maustamisen pakkaamiseen , on kätevää ja ravitsevaa liuottaa materiaalipaketti suoraan kuumaan veteen.

Vesiliukoiset selluloosajohdannaiset, kuten metyyliselluloosa (MC), karboksimetyyliselluloosa (CMC) ja hydroksipropyylimetyyliselluloosa (HPMC), voivat muodostaa jatkuvan matriisin, ja niitä käytetään yleisesti syötävien kalvojen kehittämisessä ja tutkimuksessa. Xiao Naiyu et ai. käytti MC:tä pääkalvon muodostavana substraattina, lisäsi polyetyleeniglykolia ja kalsiumkloridia ja muita apumateriaaleja, valmisti MC-syötävän kalvon valumenetelmällä ja käytti sitä olecranonin säilönnässä, mikä voi pidentää olecranonin suuta. Persikan säilyvyysaika on 4,5 päivää [101]. Esmaeili et ai. Valmistettu MC -syötävä kalvo valustamalla ja levitti sen kasvien eteeristen öljy -mikrokapselien päällysteelle. Tulokset osoittivat, että MC-kalvolla on hyvä öljyä estävä vaikutus ja sitä voidaan käyttää elintarvikepakkauksissa estämään rasvahappojen pilaantumista [102]. Tian et ai. modifioidut MC-syötävät kalvot steariinihapolla ja tyydyttymättömillä rasvahapoilla, mikä voisi parantaa MC-syötävien kalvojen vettä estäviä ominaisuuksia [103]. Lai Fengying et ai. tutki liuotintyypin vaikutusta MC-syötävän kalvon kalvonmuodostusprosessiin sekä syötävän kalvon sulku- ja mekaanisia ominaisuuksia [104].

CMC -kalvoilla on hyvät esteominaisuudet O2: lle, hiilidioksidille ja öljyille, ja niitä käytetään laajasti elintarvikkeiden ja lääketieteen alalla [99]. Bifani et ai. Valmistettu CMC -kalvot ja tutkittiin kalvojen vesiesteominaisuuksien ja kaasuesteominaisuuksien lehtiuutteiden vaikutusta. Tulokset osoittivat, että lehtiuutteiden lisääminen voisi parantaa merkittävästi membraanien kosteutta ja happea esteominaisuuksia, mutta ei hiilidioksidia. Esteen ominaisuudet liittyvät uutteen pitoisuuteen [105]. De Moura et ai. valmistettujen kitosaaninanohiukkasten vahvistavat CMC -kalvot ja tutkivat yhdistelmäkalvojen lämpöstabiilisuutta, mekaanisia ominaisuuksia ja veden liukoisuutta. Tulokset osoittavat, että kitosaaninanohiukkaset voivat tehokkaasti parantaa CMC -kalvojen mekaanisia ominaisuuksia ja lämpöstabiilisuutta. Sukupuoli [98]. Ghanbarzadeh et ai. valmistettu CMC -syötäviä kalvoja ja tutkittiin glyserolin ja öljyhapon vaikutuksia CMC -kalvojen fysikaalis -kemiallisiin ominaisuuksiin. Tulokset osoittivat, että kalvojen esteominaisuudet paranivat merkittävästi, mutta mekaaniset ominaisuudet ja läpinäkyvyys vähenivät [99]. Cheng et ai. Valmistettu karboksimetyyliselluloosa-Konjac-glucomannan Edible Composite -kalvo ja tutki palmuöljyn vaikutusta komposiittikalvon fysikaalis-kemiallisiin ominaisuuksiin. Tulokset osoittivat, että pienemmät lipidimikrofäärit voivat lisätä komposiittikalvoa merkittävästi. Vesimolekyylin läpäisykanavan pintahydrofobisuus ja kaarevuus voivat parantaa kalvon kosteusesteen suorituskykyä [106].

HPMC: llä on hyvät kalvonmuodostusominaisuudet, ja sen kalvo on joustava, läpinäkyvä, väritön ja hajuton, ja sillä on hyvät öljypalan ominaisuudet, mutta sen mekaanisia ominaisuuksia ja veden estämisominaisuuksia on parannettava. Zuniga et ai. osoitti elokuva. Agentin lisääminen voi parantaa kalvojen muodostamisliuoksen stabiilisuutta, mikä puolestaan ​​vaikuttaa kalvon pintarakenteeseen ja optisiin ominaisuuksiin, mutta mekaaniset ominaisuudet ja ilman läpäisevyys eivät vähene [107]. Klangmuang et ai. Käytettiin orgaanisesti muokattua savea ja mehiläisvahaa HPMC -syötävän kalvon parantamiseksi ja muokkaamiseksi HPMC -kalvon mekaanisten ominaisuuksien ja esteen ominaisuuksien parantamiseksi. Tutkimus osoitti, että mehiläisvaha- ja savimodifikaation jälkeen HPMC -syötävän kalvon mekaaniset ominaisuudet olivat verrattavissa syötävän kalvon ominaisuuksiin. Kosteuskomponenttien suorituskyky parani [108]. Dogan et ai. Valmistettu HPMC -syötävä kalvo ja käytti mikrokiteistä selluloosaa HPMC -kalvon parantamiseksi ja modifioimiseksi ja tutki kalvon veden läpäisevyyttä ja mekaanisia ominaisuuksia. Tulokset osoittivat, että modifioidun kalvon kosteuden esteominaisuudet eivät muuttuneet merkittävästi. , mutta sen mekaanisia ominaisuuksia on parantunut merkittävästi [109]. Choi et ai. Lisätty oregano -lehti ja bergamot -eteerinen öljy HPMC -matriisiin syötävän komposiittikalvon valmistamiseksi ja levittäen sitä tuoreiden luumujen päällysteen säilyttämiseen. Tutkimus osoitti, että syötävä komposiittikalvo voi tehokkaasti estää luumujen hengitystä, vähentää eteenin tuotantoa, vähentää painonpudotuksen nopeutta ja parantaa luumujen laatua [110]. Esteghlal et ai. Sekoitettua HPMC: tä gelatiinin kanssa syötävien komposiittikalvojen valmistelemiseksi ja syötävien komposiittikalvojen tutkimiseksi. HPMC -gelatiinin fysikaalis -kemialliset ominaisuudet, mekaaniset ominaisuudet ja yhteensopivuus osoittivat, että HPMC -gelatiinikomposiittikalvojen vetolujuudet eivät muuttuneet merkittävästi, mitä voitaisiin käyttää lääkekapselien valmistuksessa [111]. Villacres et ai. tutkittiin HPMC-kassava-tärkkelys syötävien komposiittikalvojen mekaanisia ominaisuuksia, kaasun esteominaisuuksia ja antibakteerisia ominaisuuksia. Tulokset osoittivat, että komposiittikalvoilla oli hyvät hapen esteen ominaisuudet ja antibakteeriset vaikutukset [112]. Byun et ai. Valmistettu Sellac-HPMC-komposiittikalvot ja tutki emulgointioiden tyyppien ja sekoittajien pitoisuuden vaikutuksia komposiittikalvoihin. Emulgoija vähensi komposiittikalvon veden estäviä ominaisuuksia, mutta sen mekaaniset ominaisuudet eivät vähentyneet merkittävästi; Sellacin lisääminen paransi huomattavasti HPMC -kalvon lämpöstabiilisuutta ja sen vaikutus kasvoi sellaisen pienen pitoisuuden lisääntyessä [113].

1.1.5 tärkkelyspohjaiset syötävät elokuvat

Tärkkelys on luonnollinen polymeeri syötävien kalvojen valmistukseen. Sillä on laajan lähteen, alhaisen hinnan, biologisen yhteensopivuuden ja ravitsemusarvon etuja, ja sitä käytetään laajasti elintarvike- ja lääketeollisuudessa [114-117]. Äskettäin puhtaan tärkkelys syötävien elokuvien ja tärkkelyspohjaisten syötävien komposiittielokuvien tutkimukset elintarvikkeiden varastointiin ja säilyttämiseen ovat syntyneet peräkkäin [118]. Korkea amyloosi tärkkelys ja sen hydroksipropyloitu modifioitu tärkkelys ovat pääaineita tärkkelyspohjaisten syötävien kalvojen valmistukseen [119]. Tärkkelyksen retrogradaatio on tärkein syy sen kyvylle muodostaa elokuvan. Mitä korkeampi amyloosipitoisuus, sitä tiukempi molekyylien välinen sitoutuminen, sitä helpompaa on tuottaa taaksepäin ja sitä parempi kalvojen muodostava ominaisuus ja elokuvan lopullinen vetolujuus. suurempi. Amyloosi voi tehdä vesiliukoisia kalvoja, joilla on alhainen hapen läpäisevyys, ja korkean amyloosikalvojen esteominaisuudet eivät vähene korkean lämpötilan ympäristöissä, mikä voi tehokkaasti suojata pakattua ruokaa [120].

Tärkkelyksen syötävä kalvo, väritön ja hajuton, on hyvä läpinäkyvyys, veden liukoisuus ja kaasun esteominaisuudet, mutta se osoittaa suhteellisen voimakasta hydrofiilisyyttä ja huonoja kosteusesteominaisuuksia, joten sitä käytetään pääasiassa elintarvikkeiden happi- ja öljyestepakkauksissa [121-123]. Lisäksi tärkkelyspohjaiset kalvot ovat alttiita ikääntymiselle ja taaksepäin, ja niiden mekaaniset ominaisuudet ovat suhteellisen heikkoja [124]. Yllä olevien puutteiden voittamiseksi tärkkelystä voidaan modifioida fysikaalisilla, kemiallisilla, entsymaattisilla, geneettisillä ja lisäaineilla, jotta voidaan parantaa tärkkelyspohjaisten syötävien kalvojen ominaisuuksia [114].

Zhang Zhengmao et ai. used ultra-fine starch edible film to coat strawberries and found that it can effectively reduce water loss, delay the reduction of soluble sugar content, and effectively prolong the storage period of strawberries [125]. Garcia et ai. Modifioitu tärkkelys, jolla on erilaiset ketjusuhteet modifioidun tärkkelyskalvon muodostavan nesteen saamiseksi, jota käytettiin tuoreen mansikan päällystyskalvon säilyttämiseen. Nopeus ja rappeutumisaste olivat parempia kuin päällystämättömän ryhmän [126]. Ghanbarzadeh et ai. Modifioitu tärkkelys sitruunahappo-silloittamalla ja saatiin kemiallisesti silloitettua modifioidun tärkkelyskalvon. Tutkimukset ovat osoittaneet, että silloittumisen modifioinnin jälkeen tärkkelyskalvojen kosteuden esteen ominaisuudet ja mekaaniset ominaisuudet paranivat [127]. Gao Qunyu et ai. Suoritettu tärkkelys- ja tärkkelys syötävä kalvojen entsymaattinen hydrolyysikäsittely, ja sen mekaaniset ominaisuudet, kuten vetolujuus, pidennys ja taittumisen resistenssi, lisääntyivät, ja kosteuden esteen suorituskyky lisääntyi entsyymin toiminta -ajan lisääntyessä. parantunut merkittävästi [128]. Parra et ai. Lisätty silloitusaine tapioka-tärkkelykseen valmistellaksesi syötävää kalvoa, jolla on hyvät mekaaniset ominaisuudet ja alhainen vesihöyryn läpäisyaste [129]. Fonseca et ai. Käytetty natriumhypokloriitti peruna tärkkelyksen hapettamiseksi ja hapetetun tärkkelyksen syötävä kalvo. Tutkimus osoitti, että sen vesihöyryn tartunnanopeus ja veden liukoisuus vähenivät merkittävästi, mikä voidaan soveltaa korkean veden aktiivisuuden pakkaukseen [130].

Tärkkelyksen yhdistäminen muiden syötävien polymeerien ja pehmittimien kanssa on tärkeä menetelmä tärkkelyspohjaisten syötävien kalvojen ominaisuuksien parantamiseksi. Tällä hetkellä yleisesti käytetyt kompleksiset polymeerit ovat enimmäkseen hydrofiilisiä kolloideja, kuten pektiiniä, selluloosia, merileväpolysakkaridia, kitosaania, karrageenia ja ksantaanikumia [131].

Maria Rodriguez et ai. Käytetyt peruna tärkkelys ja pehmittimet tai pinta-aktiiviset aineet päämateriaaleina tärkkelyspohjaisten syötävien kalvojen valmistamiseksi osoittaen, että pehmittimet voivat lisätä kalvon joustavuutta ja pinta-aktiiviset aineet voivat vähentää kalvon venytettavuutta [132]. Santana et al. Käytettyjä nanokuituja kassava-tärkkelyksen syötävien kalvojen parantamiseksi ja muokkaamiseksi ja saavutettujen tärkkelyspohjaisten syötävien komposiittikalvojen saavuttamiseksi, joilla on parempia mekaanisia ominaisuuksia, esteominaisuuksia ja lämpöstabiilisuutta [133]. Azevedo et al. Yhdistetty heraproteiini, jolla on kestomuovinen tärkkelys tasaisen kalvomateriaalin valmistelemiseksi, osoittaen, että heraproteiinilla ja kestomuovisilla tärkkelys on vahva rajapinta -tarttuvuus ja heraproteiini voivat parantaa merkittävästi tärkkelystä. Syötävien kalvojen veden estäminen ja mekaaniset ominaisuudet [134]. Edhirej et al. Valmistettiin tapioka-tärkkelyspohjainen syötävä kalvo ja tutkittiin pehmittimen vaikutusta kalvon fysikaaliseen ja kemialliseen rakenteeseen, mekaanisiin ominaisuuksiin ja lämpöominaisuuksiin. Tulokset osoittavat, että pehmittimen tyyppi ja pitoisuus voivat vaikuttaa merkittävästi Tapioca -tärkkelyskalvoon. Verrattuna muihin pehmittimiin, kuten ureaan ja trietyleeniglykoliin, pektiinillä on paras plastisoiva vaikutus, ja pektiiniplastisoidulla tärkkelyskalvolla on hyvät veden estämisominaisuudet [135]. Saberi et ai. used pea starch, guar gum and glycerin for the preparation of edible composite films. Tulokset osoittivat, että PEA -tärkkelys oli tärkeä rooli kalvon paksuudessa, tiheydessä, koheesiossa, veden läpäisevyydessä ja vetolujuudessa. Guarkumi se voi vaikuttaa kalvon vetolujuuteen ja joustavaan moduuliin, ja glyseroli voi parantaa kalvon joustavuutta [136]. Ji et ai. Yhdistetyt kitosaani- ja maissitärkkelys ja lisäsi kalsiumkarbonaatin nanohiukkasia tärkkelyspohjaisen antibakteerisen kalvon valmistamiseksi. Tutkimus osoitti, että tärkkelys ja kitosaanin väliin muodostuivat molekyylien väliset vety sidokset ja kalvon mekaaniset ominaisuudet olivat ja antibakteeriset ominaisuudet parannettiin [137]. Meira et ai. Koliinin nanohiukkasten parannettuja ja modifioituja maissitärkkelys syötäviä antibakteerikalvoja, ja komposiittikalvon mekaaniset ja lämpöominaisuudet paranivat, ja antibakteerinen vaikutus ei vaikuttanut [138]. Ortega-Toro et ai. Lisätty HPMC tärkkelykseen ja lisäsi sitruunahappoa syötävän kalvon valmistamiseksi. Tutkimus osoitti, että HPMC: n ja sitruunahapon lisääminen voi tehokkaasti estää tärkkelyksen ikääntymistä ja vähentää syötävän kalvon veden läpäisevyyttä, mutta happea esteominaisuudet putoavat [139].

1.2 Polymeerihydrogeelit

Hydrogeelit ovat luokka hydrofiilisiä polymeerejä, joilla on kolmiulotteinen verkkorakenne ja jotka ovat veteen liukenemattomia, mutta jotka voivat turvota vedessä. Makroskooppisesti hydrogeelillä on määrätty muoto, se ei voi valua ja se on kiinteä aine. Mikroskooppisesti vesiliukoiset molekyylit voivat jakaantua eri muotoihin ja kokoihin hydrogeelissä ja diffundoitua eri diffuusionopeuksilla, joten hydrogeelillä on liuoksen ominaisuuksia. Hydrogeelien sisäisellä rakenteella on rajoitettu lujuus ja se tuhoutuu helposti. Se on kiinteän ja nesteen välissä. Sillä on samanlainen elastisuus kuin kiinteällä aineella ja se eroaa selvästi todellisesta kiinteästä aineesta.

1.2.1 Yleiskatsaus polymeerihydrogeeleistä

1.2.1.1 Polymeerihydrogeelien luokitus

Polymeerihydrogeeli on kolmiulotteinen verkkorakenne, joka muodostuu fysikaalisesta tai kemiallisesta silloituksesta polymeerimolekyylien välillä [143-146]. Se imee suuren määrän vettä vedessä itsensä turpoamiseksi, ja samalla se voi säilyttää kolmiulotteisen rakenteensa ja olla liukenematon veteen. vettä.

Hydrogeelien luokitteluun on monia tapoja. Siirtoominaisuuksien erojen perusteella ne voidaan jakaa fysikaalisiin geeleihin ja kemiallisiin geeleihin. Fysikaaliset geelit muodostuvat suhteellisen heikoilla vety sidoksilla, ionisilla sidoksilla, hydrofobisilla vuorovaikutuksilla, van der waals -voimilla ja fysikaalisella takertumisella polymeerimolekyyliketjujen ja muiden fysikaalisten voimien välillä, ja ne voidaan muuntaa liuoksiksi eri ulkoisissa ympäristöissä. Sitä kutsutaan palautuvaksi geeliksi; Kemiallinen geeli on yleensä pysyvä kolmiulotteinen verkkorakenne, joka on muodostettu silloittumalla kemiallisiin sidoksiin, kuten kovalenttisiin sidoksiin lämmön, valon, aloittajan jne. Kun geeli on muodostettu, se on peruuttamaton ja pysyvä, tunnetaan myös nimellä Todelliselle kondensaattille [147-149]. Fysikaaliset geelit eivät yleensä vaadi kemiallista modifiointia, ja niiden myrkyllisyys on alhainen, mutta niiden mekaaniset ominaisuudet ovat suhteellisen huonot ja on vaikea kestää suurta ulkoista jännitystä; Kemiallisilla geeleillä on yleensä parempi stabiilisuus ja mekaaniset ominaisuudet.

Eri lähteiden perusteella hydrogeelit voidaan jakaa synteettisiin polymeerihydrogeeleihin ja luonnollisiin polymeerihydrogeeleihin. Synteettiset polymeerihydrogeelit ovat hydrogeelejä, jotka on muodostettu synteettisten polymeerien kemiallisella polymeroinnilla, mukaan lukien pääasiassa polyakryylihappo, polyvinyyliasetaatti, polyakryyliamidi, polyeteenioksidi jne.; Luonnolliset polymeerihydrogeelit ovat polymeerihydrogeelejä muodostettuna luonnon polymeerien, kuten polysakkaridien ja proteiinien, silloittamalla, mukaan lukien selluloosa, alginaatti, tärkkelys, agaroosi, hyaluronihappo, gelatiini ja kollageeni [6, 7, 150], 151]. Luonnollisilla polymeerihydrogeeleillä on yleensä laaja lähde, alhainen hinta ja alhainen toksisuus, ja synteettiset polymeerihydrogeelit ovat yleensä helppo käsitellä ja niillä on suuret saannot.

Erilaisten reaktioiden perusteella ulkoiseen ympäristöön hydrogeelit voidaan jakaa myös perinteisiin hydrogeeleihin ja älykkäisiin hydrogeeleihin. Perinteiset hydrogeelit ovat suhteellisen epäherkkiä ulkoisen ympäristön muutoksille; Älykkäät hydrogeelit voivat havaita pienet muutokset ulkoisessa ympäristössä ja tuottaa vastaavia muutoksia fysikaalisessa rakenteessa ja kemiallisissa ominaisuuksissa [152-156]. Lämpötilaherkissä hydrogeeleissä tilavuus muuttuu ympäristön lämpötilan mukaan. Yleensä sellaiset polymeerihydrogeelit sisältävät hydrofiilisiä ryhmiä, kuten hydroksyyli-, eetteri- ja amidi- tai hydrofobisia ryhmiä, kuten metyyli, etyyli ja propyyli. Ulkoisen ympäristön lämpötila voi vaikuttaa hydrofiiliseen tai hydrofobiseen vuorovaikutukseen geelimolekyylien, vedyn sidoksen ja vesimolekyylien ja polymeeriketjujen väliseen vuorovaikutukseen, mikä vaikuttaa siten geelijärjestelmän tasapainoon. PH-herkille hydrogeeleille järjestelmä sisältää yleensä happo-emäs modifiointiryhmiä, kuten karboksyyliryhmiä, sulfonihapporyhmiä tai aminohuryhmiä. In a changing pH environment, these groups can absorb or release protons, changing the hydrogen bonding in the gel and the difference between the internal and external ion concentrations, resulting in a volume change of the gel. Sähkökentän, magneettikentän ja valoherkät hydrogeelit sisältävät funktionaalisia ryhmiä, kuten polyelektrolyyttejä, metallioksideja ja valoherkkiä ryhmiä. Erilaisissa ulkoisissa ärsykkeissä järjestelmän lämpötila- tai ionisaatioaste muuttuu, ja sitten geelitilavuutta muuttuu lämpötilan tai pH-herkkä hydrogeelin kaltaisella periaatteella.

Eri geelikäyttäytymiseen perustuen hydrogeelit voidaan jakaa kylmän aiheuttamiin geeleihin ja lämmön aiheuttamiin geeleihin [157]. Kylmägeeli, jota kutsutaan lyhyeksi kylmägeeliksi, on makromolekyyli, joka esiintyy satunnaisten kelojen muodossa korkeassa lämpötilassa. Jäähdytysprosessin aikana molekyylien välisten vety sidosten vaikutuksen vuoksi muodostetaan vähitellen kierteisiä fragmentteja, jolloin prosessi täydentää liuoksesta. Siirtyminen geeliin [158]; Lämpö-indusoima geeli, jota kutsutaan lämpögeeliksi, on makromolekyyli liuostilassa matalassa lämpötilassa. Lämmitysprosessin aikana muodostuu kolmiulotteinen verkkorakenne hydrofobisen vuorovaikutuksen jne. Avulla, jolloin geeliytymissiirto täydentää [159], 160].

Hydrogeelit voidaan jakaa myös homopolymeerisiin hydrogeeleihin, kopolymeroiduihin hydrogeeleihin ja internetroiviin verkon hydrogeeleihin, jotka perustuvat erilaisiin verkkoominaisuuksiin, mikroskooppisiin hydrogeeleihin ja makroskooppisiin hydrogeeleihin, jotka perustuvat erilaisiin geelikokoihin ja biomedahajoaviin ominaisuuksiin. Jaettu eri tavalla hajoaviin hydrogeeleihin ja hajoamattomiin hydrogeeleihin.

1.2.1.2 Luonnonpolymeerihydrogeelien käyttö

Luonnollisilla polymeerihydrogeeleillä on hyvä biologinen yhteensopivuus, korkea joustavuus, runsaat lähteet, herkkyys ympäristölle, korkea vedenpidätyskyky ja alhainen myrkyllisyys, ja niitä käytetään laajalti biolääketieteessä, elintarvikkeiden jalostuksessa, ympäristönsuojelussa, maataloudessa ja metsätaloudessa, ja se on ollut laajalti käytetään teollisuudessa ja muilla aloilla [142, 161-165].

Application of natural polymer hydrogels in biomedical related fields. Luonnollisilla polymeerihydrogeeleillä on hyvä biologinen yhteensopivuus, biohajoavuus ja ei myrkyllisiä sivuvaikutuksia, joten niitä voidaan käyttää haavasidoksina ja suoraan koskettaa ihmisen kudoksia, jotka voivat tehokkaasti vähentää mikro -organismien tunkeutumista in vitro, estää kehon nesteiden menetykset ja sallia happea kulkea läpi. Edistää haavan paranemista; Voidaan käyttää piilolinssien valmistukseen mukavan käytön, hyvän hapen läpäisevyyden ja silmäsairauksien apukäsittelyn eduilla [166, 167]. Luonnolliset polymeerit ovat samanlaisia ​​kuin elävien kudosten rakenne ja voivat osallistua ihmiskehon normaaliin aineenvaihduntaan, joten sellaisia ​​hydrogeelejä voidaan käyttää kudostekniikan telineiden materiaalina, kudostekniikan rustojen korjaamiseksi jne. Kudostekniikan telineitä voidaan luokitella ennakkomaksuiksi Muotoiset ja injektiomuotoiset telineet. Esikäsitellyt stentit hyödyntävät vettä geelin erityisellä kolmiulotteisella verkkorakenteella mahdollistaa sille tietyn tukevan roolin biologisissa kudoksissa samalla kun se tarjoaa soluille erityisen ja riittävän kasvutilan, ja ne voivat myös indusoida solujen kasvua, erilaistumista ja hajoamista ja hajoamista ja hajoamista ja hajoamista ja hajoamista ja hajoamista ja hajoamista Ihmiskehon imeytyminen [168]. Injektiotavoitetut stentit hyödyntävät hydrogeelien vaihesiirtymiskäyttäytymistä geeleiden nopeasti muodostumiseksi sen jälkeen, kun ne on injektoitu virtaavassa liuostilassa, mikä voi minimoida potilaiden kivun [169]. Jotkut luonnolliset polymeerihydrogeelit ovat ympäristöystävällisiä, joten niitä käytetään laajasti lääkekontrolloiduina vapautumismateriaaleina, joten niihin kapseloidut lääkkeet voidaan vapauttaa ihmiskehon vaadituille osille ajoitetulla ja kvantitatiivisella tavalla, vähentämällä myrkyllistä ja sivua Lääkkeiden vaikutukset ihmiskehoon [170].

Luonnollisten polymeerihydrogeelien käyttö ruokaan liittyvillä aloilla. Luonnolliset polymeerihydrogeelit ovat tärkeä osa ihmisten kolmea ateriaa päivässä, kuten joitain jälkiruokia, karkkeja, lihakorvikkeita, jogurttia ja jäätelöä. Sitä käytetään usein elintarvikelisäaineena elintarvikkeiden hyödykkeissä, mikä voi parantaa sen fyysisiä ominaisuuksia ja antaa sille sujuvan maun. Esimerkiksi sitä käytetään sakeutusaineena keittoissa ja kastikkeissa, mehun emulgoijana ja ripustettavana aineena. Maitojuomissa vankien ja asplien geeliytymisaineena oluessa selkeyttävänä aineena ja vaahtovakaineena, syneresien estäjänä juustona, sideaineena makkarassa, kuten tärkkelyksen taaksepäin-estäjiä käytetään leivässä ja voissa [171-174 ]. Elintarvikkeiden lisäaineiden käsikirjasta voidaan nähdä, että suuri joukko luonnollisia polymeerihydrogeelejä on hyväksytty elintarvikkeiden lisäaineena elintarvikkeiden jalostukseen [175]. Luonnollisia polymeerihydrogeelejä käytetään ravitsemuksellisina vahvistajina terveystuotteiden ja funktionaalisten elintarvikkeiden, kuten ruokavaliokuitujen, kehityksessä, joita käytetään painonpudotustuotteissa ja anti-konstipaatiotuotteissa [176, 177]; as prebiotics, they are used in colonic Health care products and products for preventing colon cancer [178]; Luonnolliset polymeerihydrogeelit voidaan valmistaa syötäviksi tai hajoaviksi pinnoitteiksi tai kalvoiksi, joita voidaan käyttää elintarvikepakkausmateriaalien, kuten hedelmien ja vihannesten säilyttämisen alalla, pinnoittamalla ne hedelmille ja vihanneksille pinnalla, se voi pidentää säilyvyyttä hedelmiä ja vihanneksia ja pitävät hedelmiä ja vihanneksia tuoreina ja hellä; Sitä voidaan käyttää myös pakkausmateriaaleina mukavuusruokia, kuten makkaroita ja mausteita puhdistuksen helpottamiseksi [179, 180].

Luonnollisten polymeerihydrogeelien sovellukset muilla aloilla. Päivittäisten tarpeiden kannalta se voidaan lisätä kermaiseen ihonhoitoon tai kosmetiikkaan, mikä ei vain estä tuotteen kuivumista varastossa, vaan myös kestävän kosteuttavan ja kosteuttavan ihoa; Sitä voidaan käyttää kauneusmeikin tuoksujen muotoiluun, kosteuttamiseen ja hitaasti vapauttamiseen; Sitä voidaan käyttää päivittäisissä tarpeissa, kuten paperipyyhkeissä ja vaipoissa [181]. Maataloudessa sitä voidaan käyttää kuivuuden vastustamiseen ja taimien suojaamiseen ja työvoiman voimakkuuden vähentämiseen; Kasvien siementen pinnoiteaineena se voi merkittävästi lisätä siementen itämisastetta; Kun sitä käytetään taimensiirtoon, se voi lisätä taimien eloonjäämisastetta; Torjunta -aineet, parantaa käyttöä ja vähentää pilaantumista [182, 183]. Ympäristön kannalta sitä käytetään flokkulanttina ja adsorbenttina jätevesikäsittelyyn, joka sisältää usein raskasmetalli -ioneja, aromaattisia yhdisteitä ja väriaineita vesivarojen suojelemiseksi ja ympäristön parantamiseksi [184]. Teollisuudessa sitä käytetään kuivausaineena, porausvoiteluaineena, kaapelin käärimateriaaliin, tiivistysmateriaaliin ja kylmävarastointiaineen jne. [185].

1.2.2 Hydroksipropyylimetyyliselluloosan thermogeeli

Selluloosa on luonnollinen makromolekyyliyhdiste, jota on tutkittu aikaisintaan, jolla on läheisin suhde ihmisiin ja jota esiintyy luonnossa runsain. Sitä esiintyy laajalti korkeammissa kasveissa, levissä ja mikro-organismeissa [186, 187]. Selluloosa on vähitellen herättänyt laajaa huomiota laajan lähteensä, alhaisen hinnan, uusiutuvan, biohajoavan, turvallisen, myrkyttömän ja hyvän biologisen yhteensopivuuden ansiosta [188].

1.2.2.1 Selluloosa ja sen eetterijohdannaiset

Selluloosa on lineaarinen pitkäketjuinen polymeeri, joka muodostuu D-anhydroglukoosin rakenneyksiköiden kytkemällä β-1,4 glykosidisidosten avulla [189-191]. Liukenematon. Lukuun ottamatta yhtä pääteryhmää molekyyliketjun kummassakin päässä, kussakin glukoosiyksikössä on kolme polaarista hydroksyyliryhmää, jotka voivat tietyissä olosuhteissa muodostaa suuren määrän molekyylinsisäisiä ja molekyylien välisiä vetysidoksia; ja selluloosa on polysyklinen rakenne, ja molekyyliketju on puolijäykkä. Ketju, korkea kiteisyys ja erittäin säännöllinen rakenne, joten sillä on korkea polymeroitumisaste, hyvä molekyyliorientaatio ja kemiallinen stabiilisuus [83, 187]. Koska selluloosaketju sisältää suuren määrän hydroksyyliryhmiä, sitä voidaan modifioida kemiallisesti erilaisilla menetelmillä, kuten esteröimällä, hapettamalla ja eetteröimällä, jolloin saadaan selluloosajohdannaisia, joilla on erinomaiset käyttöominaisuudet [192, 193].

Selluloosajohdannaiset ovat yksi varhaisimmista tutkituista ja valmistetuista tuotteista polymeerikemian alalla. Ne ovat polymeerien hienoja kemiallisia materiaaleja, joilla on laaja käyttötarkoituksia, joita on kemiallisesti modifioitu luonnollisesta polymeeriselluloosasta. Niistä selluloosaeettereitä käytetään laajalti. Se on yksi tärkeimmistä kemiallisista raaka-aineista teollisissa sovelluksissa [194].

Selluloosaeettereitä on monia lajikkeita, joilla kaikilla on yleensä ainutlaatuiset ja erinomaiset ominaisuutensa, ja niitä on käytetty laajasti monilla aloilla, kuten elintarvikkeissa ja lääketieteessä [195]. MC on yksinkertaisin selluloosaeetteri, jossa on metyyliryhmä. Korvausasteen kasvaessa se voidaan liuottaa laimeaan alkaliseen liuokseen, veteen, alkoholiin ja aromaattiseen hiilivetyliuottimeen, mikä osoittaa ainutlaatuisia lämpögeeliominaisuuksia. [196]. CMC on anioninen selluloosaeetteri, joka saadaan luonnollisesta selluloosasta alkalisoimalla ja happamoittamalla.

Se on laajimmin käytetty ja käytetty veteen liukeneva selluloosaeetteri [197]. HPC, a hydroxyalkyl cellulose ether obtained by alkalizing and etherifying cellulose, has good thermoplasticity and also exhibits thermal gel properties, and its gel temperature is significantly affected by the degree of hydroxypropyl substitution [198]. HPMC, an important mixed ether, also has thermal gel properties, and its gel properties are related to the two substituents and their ratios [199].

1.2.2.2 Hydroksipropyylimetyyliselluloosan rakenne

Hydroksipropyylimetyyliselluloosa (HPMC), molekyylirakenne on esitetty kuviossa 1-3, on tyypillinen ei-ioninen vesiliukoinen selluloosan sekoitettu eetteri. Metyylikloridin ja propeenioksidin eetterireaktio suoritetaan [200,201] saamiseksi, ja kemiallinen reaktioyhtälö on esitetty kuviossa 1-4.

HPMC:n rakenneyksikössä on samanaikaisesti hydroksipropoksi- (-[OCH2CH(CH3)]nOH), metoksi- (-OCH3) ja reagoimattomia hydroksyyliryhmiä, ja sen suorituskyky heijastaa eri ryhmien yhteistoimintaa. [202]. Kahden substituentin välinen suhde määräytyy kahden eetteröivän aineen massasuhteen, natriumhydroksidin pitoisuuden ja massan sekä eetteröintiaineiden massasuhteen selluloosan massayksikköä kohti [203]. Hydroksipropoksi on aktiivinen ryhmä, joka voidaan edelleen alkyloida ja hydroksialkyloida; tämä ryhmä on hydrofiilinen ryhmä, jolla on pitkähaarainen ketju, jolla on tietty rooli ketjun sisällä pehmitetyssä. Metoksi on päätteen sulkeva ryhmä, joka johtaa tämän reaktiokohdan inaktivoitumiseen reaktion jälkeen; tämä ryhmä on hydrofobinen ryhmä ja sillä on suhteellisen lyhyt rakenne [204, 205]. Reagoimattomia ja äskettäin lisättyjä hydroksyyliryhmiä voidaan edelleen substituoida, jolloin tuloksena on melko monimutkainen lopullinen kemiallinen rakenne, ja HPMC-ominaisuudet vaihtelevat tietyllä alueella. HPMC:lle pieni määrä substituutiota voi tehdä sen fysikaaliskemiallisista ominaisuuksista aivan erilaisia ​​[206], esimerkiksi korkean metoksi- ja matalan hydroksipropyylipitoisuuden HPMC:n fysikaaliskemialliset ominaisuudet ovat lähellä MC:tä; HPMC: n suorituskyky on lähellä HPC: tä.

1.2.2.3 Hydroksipropyylimetyyliselluloosan ominaisuudet

(1) HPMC:n lämpögeeliytyminen

The HPMC chain has unique hydration-dehydration characteristics due to the introduction of hydrophobic-methyl and hydrophilic-hydroxypropyl groups. Se läpikäy asteittain geeliytymisen muuntamisen lämmitettäessä ja palaa liuostilaan jäähdytyksen jälkeen. Toisin sanoen sillä on lämpöä aiheuttamat geeliominaisuudet, ja geeliytymisilmiö on palautuva, mutta ei identtinen prosessi.

Mitä tulee HPMC:n geeliytymismekanismiin, on yleisesti hyväksyttyä, että alemmissa lämpötiloissa (geeliytymislämpötilan alapuolella) liuoksessa olevat HPMC- ja polaariset vesimolekyylit sitoutuvat yhteen vetysidoksilla muodostaen niin kutsutun "lintuhäkin" kaltaisen supramolekyylirakenteen. Hydratoidun HPMC:n molekyyliketjujen välillä on joitain yksinkertaisia ​​takertumia, paitsi että muita vuorovaikutuksia on vähän. Kun lämpötila nousee, HPMC absorboi ensin energiaa rikkoakseen molekyylien väliset vety sidokset vesimolekyylien ja HPMC-molekyylien välillä, tuhoamalla häkin kaltaisen molekyylirakenteen, menettäen vähitellen sitoutuneen veden molekyyliketjuun ja paljastaen hydroksipropyyli- ja metoksiryhmät. Kun lämpötila kasvaa edelleen (geelin lämpötilan saavuttamiseksi), HPMC-molekyylit muodostavat vähitellen kolmiulotteisen verkkorakenteen hydrofobisen assosiaation kautta, HPMC-geelit muodostuvat lopulta [160, 207, 208].

Epäorgaanisten suolojen lisäämisellä on jonkin verran vaikutusta HPMC: n geelilämpötilaan, toiset vähentävät geelin lämpötilaa, joka johtuu ilmiöstä, ja toiset lisäävät geelin lämpötilaa suolan liukenemisilmiön vuoksi [209]. Lisäämällä suolat, kuten NaCl, tapahtuu suolauksen ilmiö ja HPMC: n geelin lämpötila laskee [210, 211]. Kun suolat on lisätty HPMC: hen, vesimolekyylit ovat taipuvaisempia yhdistämään suola -ionien kanssa siten, että vesimolekyylien ja HPMC: n välinen vety sidos tuhoutuu, HPMC -molekyylien ympärillä oleva vesikerros voidaan kuluttaa ja HPMC -molekyylit voidaan vapauttaa nopeasti hydrophobicity. Assosiaatio, geelien muodostumisen lämpötila laskee vähitellen. Päinvastoin, kun NASCN: n kaltaisia ​​suoloja lisätään, suolan liukenemisen ilmiö tapahtuu ja HPMC: n geelin lämpötila nousee [212]. Anionien vähenevän vaikutuksen järjestys geelilämpötilaan on: SO42−> S2O32−> H2PO4−> F−> Cl−> Br−> NO3−> I−> Clo4−> Scn−, kationien järjestys on Geelin lämpötilan nousu on: li+> na+> k+> mg2+> ca2+> ba2+ [213].

Kun joitain orgaanisia pienimolekyylejä, kuten monohydrisiä alkoholeja, jotka sisältävät hydroksyyliryhmiä, geelin lämpötila nousee lisäysmäärän noustessa, osoittaa maksimiarvon ja laskee sitten, kunnes vaiheen erottaminen tapahtuu [214, 215]. Tämä johtuu pääasiassa sen pienestä molekyylipainosta, joka on verrattavissa vesimolekyylien suuruusluokkaan ja voi saavuttaa molekyylitason sekoittuvuuden yhdistymisen jälkeen.

(2) HPMC: n liukoisuus

HPMC: llä on kuuma vettä liukenematon ja kylmävesi liukoiset ominaisuudet, jotka ovat samanlaisia ​​kuin MC, mutta se voidaan jakaa kylmän dispersiotyyppiin ja kuumaan dispersiotyyppiin erilaisen veden liukoisuuden mukaan [203]. Kylmä hajotettu HPMC voi nopeasti levittää veteen kylmässä vedessä, ja sen viskositeetti kasvaa tietyn ajan kuluttua, ja se on todella liuennut veteen; lämpödispergoitu HPMC sitä vastoin osoittaa agglomeroitumista, kun vettä lisätään alemmassa lämpötilassa, mutta sitä on vaikeampi lisätä. Korkean lämpötilan veteen HPMC voi dispergoitua nopeasti, ja viskositeetti kasvaa lämpötilan laskun jälkeen, jolloin siitä tulee todellinen HPMC-vesiliuos. HPMC:n liukoisuus veteen liittyy metoksiryhmien pitoisuuteen, jotka ovat liukenemattomia kuumaan veteen yli 85 °C, 65 °C ja 60 °C korkeasta matalaan. Yleisesti ottaen HPMC on liukenematon orgaanisiin liuottimiin, kuten asetoniin ja kloroformiin, mutta liukenee etanolin vesiliuokseen ja sekoitettuihin orgaanisiin liuoksiin.

(3) HPMC:n suolansietokyky

HPMC:n ei-ioninen luonne estää sen ionisoitumisen vedessä, joten se ei reagoi metalli-ionien kanssa saostuakseen. Suolan lisääminen vaikuttaa kuitenkin lämpötilaan, jossa HPMC -geeli muodostuu. Kun suolapitoisuus kasvaa, HPMC: n geelin lämpötila laskee; Kun suolapitoisuus on alhaisempi kuin flokkulaatiopiste, HPMC -liuoksen viskositeetti voidaan lisätä, joten levityksessä sakeutumisen tarkoitus voidaan saavuttaa lisäämällä sopiva määrä suolaa [210, 216].

(4) HPMC:n happo- ja alkalinkestävyys

Yleensä HPMC: llä on vahva happo-emässtabiilisuus, eikä pH: n pH: lla vaikuta siihen. PH 2-12. HPMC osoittaa vastustuskykyä tietylle määrälle laimeaa happoa, mutta sillä on taipumus laskea viskositeettia väkevällä hapolla; emäksillä on vähän vaikutusta siihen, mutta ne voivat hieman lisätä ja sitten hitaasti laskea liuoksen viskositeettia [217, 218].

(5) HPMC -viskositeetin vaikutustekijä

HPMC on pseudoplastinen, sen liuos on stabiili huoneenlämpötilassa ja sen viskositeetti vaikuttaa molekyylipaino, pitoisuus ja lämpötila. Samassa konsentraatiossa, mitä suurempi HPMC -molekyylipaino, sitä suurempi viskositeetti; Saman molekyylipainotuotteen suhteen mitä suurempi HPMC -pitoisuus, sitä suurempi viskositeetti on; HPMC -tuotteen viskositeetti vähenee lämpötilan noustessa ja saavuttaa geelien muodostumisen lämpötilan, kun viskositeetti nousee äkillisesti geeliytymisestä [9, 219, 220].

(6) HPMC:n muut ominaisuudet

HPMC: llä on voimakas resistenssi entsyymeille, ja sen resistenssi entsyymeille kasvaa korvausasteen kanssa. Siksi tuotteella on vakaampi laatu varastossa kuin muut sokerituotteet [189, 212]. HPMC: llä on tiettyjä emulgoivia ominaisuuksia. Hydrophobic methoxy groups can be adsorbed on the surface of the oil phase in the emulsion to form a thick adsorption layer, which can act as a protective layer; water-soluble hydroxyl groups can be combined with water to improve the continuous phase. Viskositeetti estää dispergoituneen vaiheen yhdistymisen, vähentää pintajännitystä ja stabiloi emulsiota [221]. HPMC: tä voidaan sekoittaa vesiliukoisten polymeerien, kuten gelatiinin, metyyliselluloosan, johanneksenpapukumin, karrageenin ja kumi-arabian kanssa tasaisen ja läpinäkyvän liuoksen muodostamiseksi, ja se voidaan myös sekoittaa pehmittimien, kuten glyseriinin ja polyetyleeniglykolin, kanssa. [200, 201, 214].

1.2.2.4 Hydroksipropyylimetyyliselluloosan käyttöön liittyvät ongelmat

Ensinnäkin korkea hinta rajoittaa HPMC:n laajaa käyttöä. Vaikka HPMC-kalvolla on hyvä läpinäkyvyys, rasvasulkuominaisuudet ja mekaaniset ominaisuudet. Sen korkea hinta (noin 100 000/tonni) kuitenkin rajoittaa sen laajaa käyttöä jopa arvokkaissa lääkesovelluksissa, kuten kapseleissa. Syy siihen, miksi HPMC on niin kallis, johtuu ensinnäkin siitä, että HPMC:n valmistukseen käytettävä raaka-aine selluloosa on suhteellisen kallista. Lisäksi HPMC:hen oksastetaan samanaikaisesti kaksi substituenttiryhmää, hydroksipropyyliryhmä ja metoksiryhmä, mikä tekee sen valmistusprosessista erittäin vaikean. Monimutkainen, joten HPMC-tuotteet ovat kalliimpia.

Toiseksi HPMC: n matala viskositeetti ja alhaiset geellujuusominaisuudet alhaisissa lämpötiloissa vähentävät sen prosessoitavuutta eri sovelluksissa. HPMC on lämpögeeli, joka esiintyy liuostilassa, jolla on erittäin alhainen viskositeetti matalassa lämpötilassa, ja jotka voivat muodostaa viskoosisen kiinteän tyyppisen geelin korkeassa lämpötilassa, joten prosessointiprosessit, kuten päällyste, ruiskutus ja upotus, on suoritettava korkeassa lämpötilassa korkeassa lämpötilassa . Muutoin ratkaisu virtaa helposti alas, mikä johtaa epäyhtenäisen kalvomateriaalin muodostumiseen, mikä vaikuttaa tuotteen laatuun ja suorituskykyyn. Tällainen korkean lämpötilan leikkaus lisää vaikeuskerrointa, mikä johtaa korkean tuotannon energiankulutukseen ja korkean tuotantokustannuksen.

1.2.3 Hydroksipropyylitärkkelyskylmägeeli

Tärkkelys on luonnollinen polymeeriyhdiste, joka on syntetisoitu kasvien fotosynteesillä luonnollisessa ympäristössä. Sen ainesosan polysakkaridit varastoidaan yleensä kasvien siemeniin ja mukuloihin rakeiden muodossa yhdessä proteiinien, kuitujen, öljyjen, sokerien ja mineraalien kanssa. tai juuressa [222]. Tärkkelys ei ole vain tärkein energian saanti lähde ihmisille, vaan myös tärkeä teollisuusrakaateria. Laajan lähteensä, alhaisen hinnan, vihreän, luonnollisen ja uusiutuvan vuoksi, sitä on käytetty laajasti elintarvikkeissa ja lääketieteessä, käymisessä, paperinvalmistuksessa, tekstiilitekniikassa ja öljyteollisuudessa [223].

1.2.3.1 Tärkkelys ja sen johdannaiset

Tärkkelys on luonnollinen korkea polymeeri, jonka rakenneyksikkö on α-d-anhydroglukoosiyksikkö. Eri yksiköt on kytketty glykosidisidoksilla, ja sen molekyyl kaava on (C6H10O5) n. Osa tärkkelysrakeissa molekyyliketjusta on kytketty a-1,4-glykosidisidoksilla, jotka ovat lineaarisia amyloosia; Toinen osa molekyyliketjusta on kytketty a-1,6-glykosidisidoksilla tällä pohjalla, joka on haarautunut amylopektiini [224]. Tärkkelysrakeissa on kiteisiä alueita, joilla molekyylit on järjestetty järjestetyllä järjestelyllä ja amorfisilla alueilla, joilla molekyylit on järjestetty epäjärjestyksessä. osa koostumus. Kiteisen alueen ja amorfisen alueen välillä ei ole kirkasta rajaa, ja amylopektiinimolekyylit voivat kulkea useiden kiteisten alueiden ja amorfisten alueiden läpi. Tärkkelyssynteesin luonnollisen luonteen perusteella tärkkelyksen polysakkaridirakenne vaihtelee kasvilajien ja lähdekohtien mukaan [225].

Vaikka tärkkelyksestä on tullut yksi tärkeimmistä teollisen tuotannon raaka-aineista laajan lähteen ja uusiutuvien ominaisuuksiensa vuoksi, luonnollisella tärkkelyksellä on yleensä haittoja, kuten huono vesiliukoisuus ja kalvonmuodostusominaisuudet, alhainen emulgointi- ja hyytelöimiskyky sekä riittämätön stabiilisuus. Käyttöalueen laajentamiseksi tärkkelystä yleensä modifioidaan fysikaalis-kemiallisesti sopeuttamaan se erilaisiin käyttötarpeisiin [38, 114]. Tärkkelysmolekyyleissä jokaisessa glukoosin rakenneyksikössä on kolme vapaata hydroksyyliryhmää. Nämä hydroksyyliryhmät ovat erittäin aktiivisia ja antavat tärkkelykselle polyolien kaltaisia ​​ominaisuuksia, jotka tarjoavat mahdollisuuden tärkkelyksen denaturaatioreaktioon.

Modifioinnin jälkeen joitain natiivi tärkkelyksen ominaisuuksia on parannettu suuressa määrin natiivi tärkkelyksen käyttövirheiden voittamisessa, joten muokatulla tärkkelyksellä on keskeinen rooli nykyisessä teollisuudessa [226]. Hapetettu tärkkelys on yksi yleisimmin käytetyistä modifioiduista tärkkelyksistä, joilla on suhteellisen kypsä tekniikka. Verrattuna alkuperäiseen tärkkelykseen, hapettua tärkkelystä on helpompi gelatinisoida. Korkean tarttumisen edut. Esteroitu tärkkelys on tärkkelysjohdannainen, joka muodostuu hydroksyyliryhmien esteröimällä tärkkelysmolekyyleissä. Erittäin pieni korvausaste voi muuttaa merkittävästi natiivi tärkkelyksen ominaisuuksia. Tärkkelyspastan läpinäkyvyys ja kalvojen muodostavat ominaisuudet ovat selvästi parannettuja. Eetterisoitu tärkkelys on hydroksyyliryhmien eetterireaktio tärkkelysmolekyyleissä polystarkkisen eetterin tuottamiseksi, ja sen taaksepäin on heikentynyt. Vahvoissa alkalisissa olosuhteissa, joita hapetetut tärkkelys ja esteröity tärkkelys ei voida käyttää, eetterisidos voi myös pysyä suhteellisen vakaana. taipumus hydrolyysille. Haponmuutos tärkkelys, tärkkelys käsitellään hapolla amyloosipitoisuuden lisäämiseksi, mikä johtaa parantuneeseen retrogradaatioon ja tärkkelyspastaan. Se on suhteellisen läpinäkyvä ja muodostaa kiinteän geelin jäähdytyksen yhteydessä [114].

1.2.3.2 Hydroksipropyylitärkkelyksen rakenne

Hydroksipropyylitärkkelys (HPS), jonka molekyylirakenne on esitetty kuvissa 1-4, on ioniton tärkkelyseetteri, joka valmistetaan propyleenioksidin eetteröintireaktiolla tärkkelyksen kanssa alkalisissa olosuhteissa [223, 227, 228] ja sen kemiallinen reaktioyhtälö on esitetty kuvassa 1-6.

HPS: n synteesin aikana, sen lisäksi, että reagoi tärkkelyksellä hydroksipropyylitärkkelyksen tuottamiseksi, propeenioksidi voi myös reagoida generoitujen hydroksipropyylitärkkelyksen kanssa polyoksipropyylisivuketjujen tuottamiseksi. korvausaste. Substituutioaste (DS) viittaa substituoitujen hydroksyyliryhmien keskimääräiseen lukumäärään glukosyyliryhmää kohti. Suurin osa tärkkelyksen glukosyyliryhmistä sisältää 3 hydroksyyliryhmää, jotka voidaan korvata, joten suurin DS on 3. Molaarinen substituutioaste (MS) viittaa substituenttien keskimääräiseen massaan glukosyyliryhmän moolia kohti [223, 229]. Hydroksipropylaatioreaktion, tärkkelysrakeiden morfologian ja amyloosin suhde amylopektiiniin natiivissa tärkkelystä vaikuttavat kaikki MS: n kokoon.

1.2.3.3 Hydroksipropyylitärkkelyksen ominaisuudet

(1) HPS:n kylmägeelitys

Kuumassa HPS-tärkkelyspastassa, erityisesti järjestelmässä, jossa on korkea amyloosipitoisuus, tärkkelyspastan amyloosin molekyyliketjut kietoutuvat toisiinsa jäähdytysprosessin aikana muodostaen kolmiulotteisen verkostorakenteen ja osoittavat ilmeistä kiinteän aineen kaltaista käyttäytymistä. Siitä tulee elastomeeri, se muodostaa geelin ja voi palata liuostilaan uudelleenkuumentamisen jälkeen, eli sillä on kylmägeeliominaisuuksia, ja tällä geeliilmiöllä on palautuvia ominaisuuksia [228].

Gelatinisoitu amyloosi kelataan jatkuvasti koaksiaalisen yhden kierteisen rakenteen muodostamiseksi. Näiden yksittäisten kierteisten rakenteiden ulkopinta on hydrofiilinen ryhmä, ja sisäpuoli on hydrofobinen onkalo. Korkeassa lämpötilassa HPS esiintyy vesiliuoksessa satunnaiskeloina, joista jotkut yksittäiset kierteiset segmentit ulottuvat. Kun lämpötila lasketaan, HPS: n ja veden väliset vety sidokset rikkoutuvat, rakennevesi menetetään ja muodostuu jatkuvasti vety sidoksia molekyyliketjujen välillä, mikä muodostaa lopulta kolmiulotteisen verkkogeelirakenteen. Tärkkelyksen geeliverkon täyttövaihe on jäännös tärkkelysrakeet tai fragmentit gelatinisoinnin jälkeen, ja joidenkin amylopektiinin kietoaminen myötävaikuttaa myös geelin muodostumiseen [230-232].

(2) HPS: n hydrofiilisyys

Hydroksiproksipropyyliryhmien lisääntyminen heikentää tärkkelysmolekyylien välisten vety sidosten voimakkuutta, edistää tärkkelysmolekyylien tai segmenttien liikettä ja vähentää tärkkelysrekiteiden sulamislämpötilaa; Tärkkelysrakeiden rakenne muuttuu ja tärkkelysrakeiden pinta on karkea lämpötilan noustessa, jotkut halkeamat tai reiät ilmestyvät, jotta vesimolekyylit voivat helposti päästä tärkkelysrakeiden sisäpuolelle, mikä helpottaa tärkkelyksen turvotusta ja gelatinisoitua, gelatinisoitua, Joten tärkkelyksen gelatinisaatiolämpötila laskee. Substituution asteen kasvaessa hydroksipropyylitärkkelyksen gelatinisaatiolämpötila laskee ja lopulta se voi turvota kylmässä vedessä. Hydroksipropylaation jälkeen tärkkelyspastan virtaus, läpinäkyvyys, liukoisuus ja kalvojen muodostavat ominaisuudet paranivat [233–235].

(3) HPS: n vakaus

HPS on ei-ioninen tärkkelyseetteri, jolla on korkea stabiilisuus. Kemiallisten reaktioiden, kuten hydrolyysin, hapettumisen ja silloittumisen aikana, eetterisidos ei rikkoudu ja substituentit eivät pudota. Siksi elektrolyyttit ja pH vaikuttavat suhteellisen vähemmän HPS: n ominaisuuksiin, mikä varmistaa, että sitä voidaan käyttää laajalla happo-emäspH-alueella [236-238].

1.2.3.4 HPS:n soveltaminen elintarvike- ja lääketieteessä

HPS on myrkytön ja mauton, ja siinä on hyvä ruuansulatussuorituskyky ja suhteellisen matala hydrolysaatti-viskositeetti. Se tunnustetaan turvallisen syötäväksi muokattuksi tärkkelykseksi kotona ja ulkomailla. Jo 1950 -luvulla Yhdysvallat hyväksyi hydroksipropyylitärkkelyksen elintarvikkeissa suoraa käyttöön [223, 229, 238]. HPS on modifioitu tärkkelys, jota käytetään laajasti elintarvikekentällä, jota käytetään pääasiassa sakeutusaineena, jousitusaineena ja stabilointiainetta.

Sitä voidaan käyttää valmisruoissa ja pakasteruoissa, kuten juomissa, jäätelössä ja hilloissa; se voi osittain korvata kalliita syötäviä kumeja, kuten gelatiinia; siitä voidaan tehdä syötäviä kalvoja ja käyttää elintarvikkeiden päällysteinä ja pakkauksissa [229, 236].

HPS: ää käytetään yleisesti lääketieteen alalla täyteaineita, lääkekasvien sideaineita, tablettien hajoaja, farmaseuttisten pehmeiden ja kovien kapselien materiaaleja, lääkekäytöksiä, anti-kondensointiainetta keinotekoisille punasoluille ja plasman sakeuttajille jne. [239] .

Polymeerimateriaaleja käytetään laajasti kaikilla elämän osa -alueilla ja ovat välttämättömiä ja tärkeitä materiaaleja. Tieteen ja tekniikan jatkuva kehitys monipuolistaa ihmisten vaatimuksia, ja yksikomponenttisten polymeerimateriaalien on yleensä vaikea vastata ihmisten erilaisiin käyttötarpeisiin. Kahden tai useamman polymeerin yhdistäminen on taloudellisin ja tehokkain menetelmä polymeerimateriaalien hankkimiseksi, jolla on alhainen hinta, erinomainen suorituskyky, kätevä käsittely ja laaja sovellus, mikä on herättänyt monien tutkijoiden huomion ja että siihen on kiinnitetty enemmän ja enemmän huomiota [240–242] .

1.3.1 Polymeerin yhdistämisen tarkoitus ja menetelmä

Polymeerin yhdistämisen päätarkoitus: (l) materiaalien kattavien ominaisuuksien optimoimiseksi. Eri polymeerit yhdistetään, joten lopullinen yhdiste säilyttää yhden makromolekyylin erinomaiset ominaisuudet, oppii toistensa vahvuuksista ja täydentää sen heikkouksiaan ja optimoi polymeerimateriaalien kattavat ominaisuudet. (2) Vähennä materiaalikustannuksia. Joillakin polymeerimateriaaleilla on erinomaiset ominaisuudet, mutta ne ovat kalliita. Siksi niitä voidaan yhdistää muiden edullisten polymeerien kanssa kustannusten vähentämiseksi vaikuttamatta käyttöön. (3) Paranna materiaalinkäsittelyominaisuuksia. Joillakin materiaaleilla on erinomaiset ominaisuudet, mutta niitä on vaikea käsitellä, ja sopivia muita polymeerejä voidaan lisätä niiden käsittelyominaisuuksien parantamiseksi. (4) Vahvistaa materiaalin tiettyä ominaisuutta. Materiaalin suorituskyvyn parantamiseksi tietyssä näkökulmassa sitä käytetään toista polymeeriä sen modifiointiin. (5) Kehitä uusia materiaalien toimintoja.

Yleiset polymeerien sekoitusmenetelmät: (l) Sulavasekoitus. Seostuslaitteiston leikkausvaikutuksen alaisena eri polymeerit kuumennetaan viskoosin virtauslämpötilan yläpuolelle seostamista varten, minkä jälkeen jäähdytetään ja rakeistetaan seostuksen jälkeen. (2) Ratkaisun rekonstituointi. Näitä kahta komponenttia sekoitetaan ja sekoitetaan käyttämällä yhteistä liuotinta tai liuenneita eri polymeeriliuoksia sekoitetaan tasaisesti, minkä jälkeen liuotin poistetaan polymeeriyhdisteen saamiseksi. (3) Emulsio yhdistyvät. Kun on sekoitettu ja sekoitettu erilaisia ​​saman emulgointiainetyypin polymeeriemulsioita, lisätään koagulanttia polymeerin yhteissaostamiseksi polymeeriyhdisteen saamiseksi. (4) kopolymerointi ja yhdistäminen. Mukaan lukien oksaskopolymerointi, lohkokopolymerointi ja reaktiivinen kopolymerointi, sekoitusprosessiin liittyy kemiallinen reaktio. (5) läpinäkyvä verkko [10].

1.3.2 Luonnollisten polysakkaridien muodostaminen

Luonnolliset polysakkaridit ovat luonnossa yleinen polymeerimateriaalien luokka, jotka ovat yleensä kemiallisesti modifioituja ja joilla on useita erinomaisia ​​ominaisuuksia. Yksittäisillä polysakkaridimateriaaleilla on kuitenkin usein tiettyjä suorituskykyrajoituksia, joten erilaisia ​​polysakkarideja yhdistetään usein, jotta saavutetaan tarkoitus täydentää kunkin komponentin suorituskykyetuja ja laajentaa käyttöaluetta. Jo 1980-luvulla tutkimus erilaisten luonnollisten polysakkaridien yhdistelystä on lisääntynyt huomattavasti [243]. Luonnollisen polysakkaridiyhdistejärjestelmän tutkimus kotimaassa ja ulkomailla keskittyy enimmäkseen curdlanin ja ei-curdlanin yhdistejärjestelmään sekä kahden tyyppisen ei-curd-polysakkaridin yhdistejärjestelmään.

1.3.2.1 Luonnollisten polysakkaridihydrogeelien luokitus

Luonnolliset polysakkaridit voidaan jakaa curdlaniin ja ei-curdlaniin niiden kyvyn mukaan muodostaa geeliä. Jotkut polysakkaridit voivat muodostaa geelejä itsestään, joten niitä kutsutaan curdlaniksi, kuten karrageeniksi jne.; toisilla ei itsellään ole hyytelöimisominaisuuksia, ja niitä kutsutaan ei-juustoainepolysakkarideiksi, kuten ksantaanikumi.

Hydrogeelit voidaan saada liuottamalla luonnollinen juustovesiliuokseen. Tuloksena olevan geelin lämpöä ja sen moduulin lämpötilariippuvuutta voidaan jakaa seuraaviin neljään eri tyyppiin [244]:

(1) Kryogeeli, polysakkaridiliuos voi saada geeliä vain alhaisessa lämpötilassa, kuten karrageeni.

(2) Termisesti indusoitu geeli, polysakkaridiliuos voi saada geeliä vain korkeassa lämpötilassa, kuten glukomannaani.

(3) Polysakkaridiliuos ei voi vain saada geeliä alhaisemmassa lämpötilassa, vaan myös saada geeliä korkeammassa lämpötilassa, vaan siinä on liuostila välilämpötilassa.

(4) Liuos voi saada geeliä vain tietyssä lämpötilassa keskellä. Erilaisilla luonnonkurdlanilla on oma kriittinen (minimi)pitoisuutensa, jonka yläpuolella voidaan saada geeliä. Geelin kriittinen pitoisuus liittyy polysakkaridimolekyyliketjun jatkuvaan pituuteen; geelin vahvuuteen vaikuttaa suuresti liuoksen pitoisuus ja molekyylipaino, ja yleensä geelin vahvuus kasvaa pitoisuuden kasvaessa [245].

Ei-curdlanin yhdistäminen curdlaniin parantaa yleensä polysakkaridien geelin lujuutta [246]. Konjac-kumin ja karrageenin sekoitus parantaa komposiittigeeliverkoston rakenteen vakautta ja geelijoustavuutta ja parantaa merkittävästi sen geelin lujuutta. Wei Yu et ai. yhdistettiin karrageenia ja konjac-kumia, ja keskusteltiin geelirakenteesta sekoittamisen jälkeen. Tutkimuksessa havaittiin, että karrageenin ja konjac-kumin yhdistämisen jälkeen syntyi synergistinen vaikutus ja muodostui karrageenin hallitsema verkostorakenne, johon on dispergoitunut konjac-kumi ja sen geeliverkosto on tiheämpi kuin puhtaan karrageenin [247]. Kohyama et ai. tutki karrageeni/konjac-kumin yhdistejärjestelmää, ja tulokset osoittivat, että konjac-kumin molekyylipainon jatkuvan kasvaessa komposiittigeelin murtumisjännitys jatkoi lisääntymistä; konjac-kumi, jolla on eri molekyylipainot, osoitti samanlaista geelin muodostumista. lämpötila. Tässä yhdistejärjestelmässä geeliverkoston muodostaa karrageeni, ja kahden curdlan-molekyylin välinen vuorovaikutus johtaa heikkojen silloittuneiden alueiden muodostumiseen [248]. Nishinari et ai. tutki gellaanikumi/konjac-kumiyhdistejärjestelmää, ja tulokset osoittivat, että yksiarvoisten kationien vaikutus yhdistegeeliin oli selvempi. Se voi nostaa järjestelmän moduulia ja geelin muodostumislämpötilaa. Kaksiarvoiset kationit voivat edistää komposiittigeelien muodostumista jossain määrin, mutta liialliset määrät aiheuttavat faasien erottumista ja vähentävät järjestelmän moduulia [246]. Breneer et ai. tutki karrageenin, johanneksenleipäpuun ja konjac-kumin sekoittumista ja havaitsi, että karrageeni, johanneksenleipäpuukumi ja konjackumi voivat tuottaa synergistisiä vaikutuksia ja optimaalinen suhde on johanneksenleipäpuukumi/karrageeni 1:5,5, konjackumi/karrageeni 1:7 , ja kun nämä kolme yhdistetään, synergistinen vaikutus on sama kuin karrageeni/konjac-kumilla, mikä osoittaa, että näillä kolmella ei ole erityistä seostumista. vuorovaikutus [249].

1.3.2.2 Kaksi ei-curdlan-yhdistejärjestelmää

Kaksi luonnollista polysakkaridia, joilla ei ole geeliominaisuuksia, voi olla geeliominaisuuksia yhdistämisen kautta, mikä johtaa geelituotteisiin [250]. Locust Bean -kumin yhdistäminen ksantaanin ikenen kanssa tuottaa synergistisen vaikutuksen, joka indusoi uusien geelien muodostumisen [251]. Uusi geelituote voidaan saada myös lisäämällä ksantaani -kumi Konjac Glucomannaniin yhdistämiseen [252]. Wei Yanxia et ai. tutkittiin johanneksiläisen papukumin ja ksantaanien purukumin kompleksin reologisia ominaisuuksia. Tulokset osoittavat, että Locust Bean -kumin ja ksantaanien yhdiste tuottaa synergistisen vaikutuksen. Kun yhdisteen tilavuussuhde on 4: 6, voimakkain synergistinen vaikutus [253]. Fitzsimons et ai. Yhdistetty Konjac -glucomannan ksantaanin kumilla huoneenlämpötilassa ja lämmityksen alla. Tulokset osoittivat, että kaikilla yhdisteillä oli geeliominaisuuksia, mikä heijastaa näiden kahden synergististä vaikutusta. Ksantaanin ikenen yhdistelmälämpötila ja rakennetila eivät vaikuttaneet näiden kahden väliseen vuorovaikutukseen [254]. Guo Shoujun ja muut tutkivat alkuperäistä sekoitusta sian ulosteita papukumi ja ksantaani -kumi, ja tulokset osoittivat, että sian ulostepapukumilla ja ksantaanikumilla on vahva synergistinen vaikutus. Sian ulosteen optimaalinen yhdistelmäsuhde papukumi ja ksantaani -kumiyhdisteinen liima on 6/4 (paino/paino). It is 102 times that of the single solution of soybean gum, and the gel is formed when the concentration of the compound gum reaches 0.4%. Yhdistelmäliimalla on korkea viskositeetti, hyvä stabiilisuus ja reologiset ominaisuudet, ja se on erinomainen ruokakumi [255].

1.3.3 Polymeerikomposiittien yhteensopivuus

Yhteensopivuus termodynaamisesta näkökulmasta viittaa molekyylitason yhteensopivuuden saavuttamiseen, joka tunnetaan myös nimellä keskinäinen liukoisuus. Flory-Hugginsin malliteorian mukaan polymeeriyhdistejärjestelmän vapaan energian muutos seostusprosessin aikana vastaa Gibbsin vapaan energian kaavaa:

△���= △���—TS (1-1)

Heidän joukossaan △���on kompleksinen vapaa energia, △���on kompleksinen lämpö, ​​on kompleksinen entropia; on absoluuttinen lämpötila; monimutkainen järjestelmä on yhteensopiva järjestelmä vain, kun vapaa energia muuttuu △���monimutkaisen prosessin aikana [256].

Sekoituksen käsite johtuu siitä, että hyvin harvat järjestelmät voivat saavuttaa termodynaamisen yhteensopivuuden. Sekoituvuus viittaa eri komponenttien kykyyn muodostaa homogeenisia komplekseja, ja yleisesti käytetty kriteeri on, että komplekseilla on yksi lasisiirtymäpiste.

Toisin kuin termodynaaminen yhteensopivuus, yleinen yhteensopivuus viittaa yhdistejärjestelmän kunkin komponentin kykyyn mukautua toisiinsa, mitä ehdotetaan käytännön näkökulmasta [257].

Yleisen yhteensopivuuden perusteella polymeeriyhdistejärjestelmät voidaan jakaa täysin yhteensopiviin, osittain yhteensopiviin ja täysin yhteensopimattomiin järjestelmiin. Täysin yhteensopiva järjestelmä tarkoittaa, että yhdiste on termodynaamisesti sekoittuva molekyylitasolla; osittain yhteensopiva järjestelmä tarkoittaa, että yhdiste on yhteensopiva tietyllä lämpötila- tai koostumusalueella; täysin yhteensopimaton järjestelmä tarkoittaa, että yhdiste on molekyylitason sekoittuvuutta ei voida saavuttaa missään lämpötilassa tai koostumuksessa.

Tietyistä rakenteellisista eroista ja konformaatio entropiasta eri polymeerien välillä, suurin osa polymeerikompleksijärjestelmistä on osittain yhteensopivia tai yhteensopimattomia [11, 12]. Yhdistejärjestelmän faasierottelusta ja sekoittumisen tasosta riippuen myös osittain yhteensopivan järjestelmän yhteensopivuus vaihtelee suuresti [11]. Polymeerikomposiittien makroskooppiset ominaisuudet liittyvät läheisesti niiden sisäiseen mikroskooppiseen morfologiaan ja kunkin komponentin fysikaalisiin ja kemiallisiin ominaisuuksiin. 240], joten yhdistejärjestelmän mikroskooppisen morfologian ja yhteensopivuuden tutkiminen on suuri merkitys.

Binääriyhdisteiden yhteensopivuuden tutkimus- ja karakterisointimenetelmät:

(1) Lasittumislämpötila T���vertailumenetelmä. Vertaamalla T���yhdisteestä T: n kanssa���sen komponenteista, jos vain yksi t���appears in the compound, the compound system is a compatible system; Jos T: tä on kaksi���ja kaksi T���yhdisteen paikat ovat kahdessa ryhmässä Pisteiden T keskellä���osoittaa, että yhdistejärjestelmä on osittain yhteensopiva järjestelmä; jos on kaksi T���, ja ne sijaitsevat kahden komponentin T kohdissa���, se osoittaa, että yhdistejärjestelmä on yhteensopimaton järjestelmä.

T���Vertailumenetelmässä usein käytetyt testilaitteet ovat dynaaminen termomekaaninen analysaattori (DMA) ja differentiaalikalorimetri (DSC). Tällä menetelmällä voidaan nopeasti arvioida yhdistejärjestelmän yhteensopivuus, mutta jos T���kahdesta komponentista on samanlainen, yksi T���ilmestyy myös yhdistämisen jälkeen, joten tässä menetelmässä on tiettyjä puutteita [10].

(2) morfologinen havaintomenetelmä. Tarkkaile ensin yhdisteen makroskooppista morfologiaa. Jos yhdisteessä on ilmeinen faasierottuminen, voidaan alustavasti päätellä, että yhdistejärjestelmä on yhteensopimaton järjestelmä. Toiseksi yhdisteen mikroskooppinen morfologia ja faasirakenne tarkkaillaan mikroskoopilla. Kaksi täysin yhteensopivaa komponenttia muodostavat homogeenisen tilan. Siksi yhdiste, jolla on hyvä yhteensopivuus, voi havaita tasaisen faasijakauman ja pienen dispergoituneen faasin hiukkaskoon. ja epäselvä käyttöliittymä.

Topografian havainnointimenetelmässä usein käytetyt testilaitteet ovat optinen mikroskooppi ja pyyhkäisyelektronimikroskooppi (SEM). Topografiahavaintomenetelmää voidaan käyttää apumenetelmänä yhdessä muiden karakterisointimenetelmien kanssa.

(3) Läpinäkyvyysmenetelmä. Osittain yhteensopivassa yhdistejärjestelmässä nämä kaksi komponenttia voivat olla yhteensopivia tietyssä lämpötila- ja koostumusalueella, ja faasin erottaminen tapahtuu tämän alueen ulkopuolella. Yhdistejärjestelmän muuntamisprosessissa homogeenisesta järjestelmästä kaksivaiheiseen järjestelmään sen valon läpäisy muuttuu, joten sen yhteensopivuutta voidaan tutkia tutkimalla yhdisteen läpinäkyvyyttä.

Tätä menetelmää voidaan käyttää vain apumenetelmänä, koska kun kahden polymeerin taitekerrokset ovat samat, yhdiste, joka saadaan yhdistämällä kaksi yhteensopimattomia polymeerejä, on myös läpinäkyvä.

(4) Reologinen menetelmä. Tässä menetelmässä yhdisteen viskoelastisten parametrien äkillistä muutosta käytetään faasierottumisen merkkinä, esimerkiksi viskositeetti-lämpötilakäyrän äkillistä muutosta käytetään merkitsemään faasierottelua ja äkillistä näennäisen Leikkausjännitys-lämpötilakäyrää käytetään faasierotuksen merkkinä. Yhdistelmäjärjestelmällä, jolla ei ole faasierottelua yhdistämisen jälkeen, on hyvä yhteensopivuus, ja niiden, joilla on faasierottelu, ovat yhteensopimattomia tai osittain yhteensopivia järjestelmiä [258].

(5) Hanin käyrämenetelmä. Hanin käyrä on lg���'(���) lg G”, jos yhdistejärjestelmän Han-käyrällä ei ole lämpötilariippuvuutta ja Han-käyrä eri lämpötiloissa muodostaa pääkäyrän, yhdistejärjestelmä on yhteensopiva; Jos yhdistelmäjärjestelmä on yhteensopiva, HAN: n käyrä on lämpötilasta riippuvainen. Jos Hanin käyrä on erotettu toisistaan ​​eri lämpötiloissa eivätkä ne voi muodostaa pääkäyrää, yhdistejärjestelmä on yhteensopimaton tai osittain yhteensopiva. Siksi yhdistejärjestelmän yhteensopivuus voidaan arvioida Hanin käyrän erotuksen mukaan.

(6) Liuoksen viskositeettimenetelmä. This method uses the change of solution viscosity to characterize the compatibility of the compound system. Under different solution concentrations, the viscosity of the compound is plotted against the composition. Jos se on lineaarinen suhde, se tarkoittaa, että yhdistelmäjärjestelmä on täysin yhteensopiva; if it is a nonlinear relationship, it means that the compound system is partially compatible; jos se on S-muotoinen käyrä, niin se osoittaa, että yhdistejärjestelmä on täysin yhteensopimaton [10].

(7) infrapunaspektroskopia. Kun nämä kaksi polymeeriä on yhdistetty, jos yhteensopivuus on hyvä, syntyy vuorovaikutuksia, kuten vetysidoksia, ja ominaisryhmien vyöhykepaikat polymeeriketjun kunkin ryhmän infrapunaspektrissä siirtyvät. Kompleksin ja kunkin komponentin ominaisryhmien kaistan poikkeama voi arvioida kompleksisen järjestelmän yhteensopivuuden.

Lisäksi kompleksien yhteensopivuutta voidaan tutkia myös termogravimetrisillä analysaattoreilla, röntgendiffraktiolla, pienikulmaisella röntgensironnalla, valonsironnalla, neutronielektronisironnalla, ydinmagneettiresonanssilla ja ultraäänitekniikoilla [10].

1.3.4 Hydroksipropyylimetyyliselluloosan/hydroksipropyylitärkkelyssekoituksen tutkimuksen edistyminen

1.3.4.1 Hydroksipropyylimetyyliselluloosan ja muiden aineiden sekoitus

Compounds of HPMC and other substances are mainly used in drug-controlled release systems and edible or degradable film packaging materials. Lääkekontrolloidun vapautumisen levittämisessä polymeereihin, joita usein yhdistetään HPMC: llä polysakkaridit. Abdel-Zaher et ai. tutki HPMC/PVA-komposiittien rakenteellista koostumusta, lämpöstabiilisuutta ja niiden suhdetta suorituskykyyn, ja tulokset osoittivat, että näiden kahden polymeerin läsnä ollessa on jonkin verran sekoittumista [259]. Zabihi et ai. Käytettiin HPMC/PLGA -kompleksia mikrokapselien valmistamiseksi insuliinin kontrolloidulle ja jatkuvalle vapautumiseksi, jotka voivat saavuttaa jatkuvan vapautumisen mahassa ja suolistossa [260]. Javed et ai. yhdistettiin hydrofiilistä HPMC:tä ja hydrofobista PCL:ää ja käytettiin HPMC/PCL-komplekseja mikrokapselimateriaaleina lääkkeiden kontrolloituun ja pitkäkestoiseen vapautumiseen, joita voitaisiin vapauttaa ihmiskehon eri osissa sekoitussuhdetta säätämällä [261]. Ding et ai. tutkii kontrolloidun lääkkeen vapautumisen alalla käytettävien HPMC/kollageenikompleksien reologisia ominaisuuksia, kuten viskositeettia, dynaamista viskoelastisuutta, virumisen palautumista ja tiksotropiaa, tarjoten teoreettisia ohjeita teollisiin sovelluksiin [262]. Arthanari, Cai ja Rai et ai. [263-265] HPMC:n ja polysakkaridien, kuten kitosaanin, ksantaanikumin ja natriumalginaatin, komplekseja käytettiin rokotteen ja lääkkeen pitkittyneen vapautumisen prosessissa, ja tulokset osoittivat kontrolloitavan lääkkeen vapautumisvaikutuksen [263-265].

Syötäviä tai hajoavia kalvopakkausmateriaaleja kehitettäessä usein HPMC:hen yhdistetyt polymeerit ovat pääasiassa luonnollisia polymeerejä, kuten lipidejä, proteiineja ja polysakkarideja. Karaca, Fagundes ja Contreras-Oliva et ai. Valmistettuja syötäviä komposiittikalvoja HPMC/lipidikomplekseilla ja käytti niitä luumujen, kirsikkatomaattien ja sitrushedelmien säilyttämisessä. Tulokset osoittivat, että HPMC/lipidikompleksikalvoilla oli hyvä tuoreen pitämisen antibakteerinen vaikutus [266-268]. Shetty, Rubilar ja Ding et ai. tutkittiin mekaanisia ominaisuuksia, lämpöstabiilisuutta, mikrorakenteita ja vuorovaikutuksia HPMC: stä, silkkiproteiinista, heraproteiini-isolaatista ja vastaavasti valmistettujen syötävien komposiittikalvojen ja kollageenista valmistettujen komponenttien välillä [269-271]. Esteghlal et ai. formuloi HPMC gelatiinin kanssa syötävien kalvojen valmistamiseksi käytettäväksi biopohjaisissa pakkausmateriaaleissa [111]. Priya, Kondaveeti, Sakata ja Ortega-Toro et ai. Valmistettu HPMC/kitosaani HPMC/ksyloglukaani, HPMC/etyyliselluloosa ja HPMC/Starch-syötävät komposiittikalvot, ja tutkittiin niiden lämpöstabiilisuutta, mekaanisia ominaisuuksia, mikrorakenteita ja antibakteerisia ominaisuuksia [139, 272-274]. HPMC/PLA -yhdistettä voidaan käyttää myös pakkausmateriaalina elintarvikkeiden hyödykkeille, yleensä suulakepuristuksella [275].

Syötäviä tai hajoavia kalvopakkausmateriaaleja kehitettäessä usein HPMC:hen yhdistetyt polymeerit ovat pääasiassa luonnollisia polymeerejä, kuten lipidejä, proteiineja ja polysakkarideja. Karaca, Fagundes ja Contreras-Oliva et ai. Valmistettuja syötäviä komposiittikalvoja HPMC/lipidikomplekseilla ja käytti niitä luumujen, kirsikkatomaattien ja sitrushedelmien säilyttämisessä. Tulokset osoittivat, että HPMC/lipidikompleksikalvoilla oli hyvä tuoreen pitämisen antibakteerinen vaikutus [266-268]. Shetty, Rubilar ja Ding et ai. tutkittiin mekaanisia ominaisuuksia, lämpöstabiilisuutta, mikrorakenteita ja vuorovaikutuksia HPMC: stä, silkkiproteiinista, heraproteiini-isolaatista ja vastaavasti valmistettujen syötävien komposiittikalvojen ja kollageenista valmistettujen komponenttien välillä [269-271]. Esteghlal et ai. formuloi HPMC gelatiinin kanssa syötävien kalvojen valmistamiseksi käytettäväksi biopohjaisissa pakkausmateriaaleissa [111]. Priya, Kondaveeti, Sakata ja Ortega-Toro et ai. Valmistettu HPMC/kitosaani HPMC/ksyloglukaani, HPMC/etyyliselluloosa ja HPMC/Starch-syötävät komposiittikalvot, ja tutkittiin niiden lämpöstabiilisuutta, mekaanisia ominaisuuksia, mikrorakenteita ja antibakteerisia ominaisuuksia [139, 272-274]. HPMC/PLA -yhdistettä voidaan käyttää myös pakkausmateriaalina elintarvikkeiden hyödykkeille, yleensä suulakepuristuksella [275].

1.3.4.2 Tärkkelyksen ja muiden aineiden sekoitus

Tärkkelyksen ja muiden aineiden seostamista koskeva tutkimus keskittyi aluksi erilaisiin hydrofobisiin alifaattisiin polyesteriaineisiin, mukaan lukien polymaitohappo (PLA), polykaprolaktoni (PCL), polybuteenimeripihkahappo (PBSA) jne. 276]. Muller et ai. tutki tärkkelys/PLA -komposiittien rakennetta ja ominaisuuksia ja näiden kahden välistä vuorovaikutusta, ja tulokset osoittivat, että näiden kahden välinen vuorovaikutus oli heikko ja komposiittien mekaaniset ominaisuudet olivat heikko [277]. Correa, Komur ja Diaz-Gomez et ai. Tutki tärkkelys/PCL-kompleksin kahden komponentin mekaanisia ominaisuuksia, reologisia ominaisuuksia, geeliominaisuuksia ja yhteensopivuutta, joita käytettiin biohajoavien materiaalien, biolääketieteellisten materiaalien ja kudostekniikan telineiden rakennusmateriaalien [278-280] kehittämiseen. Ohkika et ai. havaitsi, että maissitärran ja PBSA: n sekoitus on erittäin lupaava. Kun tärkkelyspitoisuus on 5-30%, tärkkelysrakeiden sisällön lisääminen voi lisätä moduulia ja vähentää vetolujuutta ja pidentymistä tauolla [281 282]. Hydrofobinen alifaattinen polyesteri on termodynaamisesti yhteensopimattomia hydrofiilisen tärkkelyksen kanssa, ja erilaisia ​​yhteensopivia aineita ja lisäaineita lisätään yleensä tärkkelyksen ja polyesterin välisen vaihesajapinnan parantamiseksi. Szadkowska, Ferri ja Li et ai. tutkittiin silanolipohjaisten pehmittimien, maleiinihydridi-pellavaöljyn ja funktionalisoitujen kasviöljyjohdannaisten vaikutuksia tärkkelys/PLA-kompleksien rakenteeseen ja ominaisuuksiin [283-285]. Ortega-TORO, Yu et ai. Käytetty sitruunahappo- ja difenyylimetaani -diisosyanaattia tärkkelys/PCL -yhdisteen ja tärkkelys/PBSA -yhdisteen yhteensopimiseksi materiaalien ominaisuuksien ja stabiilisuuden parantamiseksi [286, 287].

Viime vuosina tärkkelyksen yhdistelmästä on tehty yhä enemmän tutkimuksia luonnollisten polymeerien, kuten proteiinien, polysakkaridien ja lipidien kanssa. Teklehaimanot, Sahin-Nadeen ja Zhang et ai. Tutkivat tärkkelys/zeinin, tärkkelys/heraproteiinin ja tärkkelys/gelatiinikompleksien fysikaalis-kemiallisia ominaisuuksia, ja tulokset saavuttivat kaikki hyvät tulokset, joita voidaan soveltaa elintarvikkeiden biomateriaaleihin ja kapseliin [52,, 52 288, 289]. Lozanno-Navarro, Talon ja Ren et ai. Tutki valonlähetystä, mekaanisia ominaisuuksia, antibakteerisia ominaisuuksia ja kitosaanipitoisuutta tärkkelys/kitosaanikomposiittikalvojen vastaavasti ja lisäsi luonnollisia uutteita, teepolyfenoleja ja muita luonnollisia antibakteerisia aineita komposiittikalvon antibakteeristen vaikutuksen parantamiseksi. Tutkimustulokset osoittavat, että tärkkelys/kitosaanikomposiittikalvolla on suuri potentiaali ruoan ja lääketieteen aktiivisessa pakkauksessa [290-292]. Kaushik, Ghanbarzadeh, Arvanitoyannis ja Zhang et ai. Tutki tärkkelyksen/selluloosan nanokiteiden, tärkkelys/karboksimetyyliselluloosan, tärkkelyksen/metyyliselluloosan ja tärkkelys/hydroksipropyylimetyyliselluloosakomposiittikalvojen ominaisuuksia ja päärakenteita syötävissä/biodeiduissa hajoavissa pakkausmateriaaleissa [293-295]. Dafe, Jumaidin ja Lascombes et ai. tutkitut tärkkelys/ruokakumiyhdisteet, kuten tärkkelys/pektiini, tärkkelys/agar ja tärkkelys/karrageenia Perez, De et ai. Tutki Tapioca -tärkkelys/maissiöljyn fysikaalis -kemiallisia ominaisuuksia, tärkkelys/lipidikomplekseja, pääasiassa suulakepuristettujen elintarvikkeiden tuotantoprosessin ohjaamiseksi [299, 300].

1.3.4.3 Hydroksipropyylimetyyliselluloosan ja tärkkelyksen yhdistäminen

Tällä hetkellä ei ole paljon tutkimuksia HPMC: n ja tärkkelyksen yhdistelmäjärjestelmästä kotona ja ulkomailla, ja suurin osa niistä lisää pienen määrän HPMC: tä tärkkelysmatriisiin, jotta parannetaan tärkkelyksen ikääntyvää ilmiötä. Jimenez et ai. Käytetty HPMC vähentämään alkuperäisen tärkkelyksen ikääntymistä tärkkelyskalvojen läpäisevyyden parantamiseksi. The results showed that the addition of HPMC reduced the aging of starch and increased the flexibility of the composite membrane. Komposiittikalvon hapenläpäisevyys parani merkittävästi, mutta vedenpitävyys ei. Kuinka paljon on muuttunut [301]. Villacres, Basch et ai. Yhdistetyt HPMC- ja Tapioca -tärkkelys HPMC/tärkkelyskomposiittikalvojen pakkausmateriaalien valmistamiseksi ja glyseriinin plastisointivaikutusta komposiittikalvoon ja kaliumsorbaatin ja nisiinin vaikutuksiin komposiittikalvon antibakteerisiin ominaisuuksiin. Tulokset Se osoittaa, että HPMC-pitoisuuden kasvaessa komposiittikalvon kimmomoduuli ja vetolujuus kasvavat, murtovenymä vähenee ja vesihöyryn läpäisevyydellä on vain vähän vaikutusta; Kaliumsorbaatti ja nisiini voivat molemmat parantaa komposiittikalvoa. Kahden antibakteerisen aineen antibakteerinen vaikutus on parempi, kun niitä käytetään yhdessä [112, 302]. Ortega-Toro et ai. tutki HPMC/tärkkelyskuumapuristettujen komposiittikalvojen ominaisuuksia ja tutki sitruunahapon vaikutusta komposiittikalvojen ominaisuuksiin. Tulokset osoittivat, että HPMC dispergoitiin tärkkelyksen jatkuvassa vaiheessa ja sekä sitruunahapolla että HPMC: llä oli vaikutusta tärkkelyksen ikääntymiseen. tietyssä estämisessä [139]. Ayorinde et ai. Käytetty HPMC/Starch -komposiittikalvo oraalisen amlodipiinin päällysteelle, ja tulokset osoittivat, että komposiittikalvon hajoamisaika ja vapautumisnopeus olivat erittäin hyviä [303].

Zhao Ming et ai. Tutki tärkkelyksen vaikutusta HPMC -kalvojen vedenpidätysasteeseen, ja tulokset osoittivat, että tärkkelyksellä ja HPMC: llä oli tietty synergistinen vaikutus, mikä johti vedenpidätysasteen yleiseen nousuun [304]. Zhang et ai. tutki HPMC/HPS -yhdisteen kalvoominaisuuksia ja liuoksen reologisia ominaisuuksia. Tulokset osoittavat, että HPMC/HPS -yhdistelmäjärjestelmällä on tietty yhteensopivuus, yhdistelmäkalvon suorituskyky on hyvä ja HPS: n reologisilla ominaisuuksilla HPMC: lle on hyvä tasapainotusvaikutus [305, 306]. HPMC/tärkkelysyhdistejärjestelmästä on vähän tutkimuksia, joissa on korkea HPMC-pitoisuus, ja suurin osa niistä on matalassa suorituskyvyn tutkimuksessa, ja yhdistelmäjärjestelmää koskevasta teoreettisesta tutkimuksesta puuttuu suhteellisen, etenkin HPMC/HPS-kylmälämmitysten geeli -vaihekomposiittigeeli. Mekanistiset tutkimukset ovat edelleen tyhjässä tilassa.

1.4 Polymeerikompleksien reologia

Polymeerimateriaalien käsittelyprosessissa tapahtuu väistämättä virtausta ja muodonmuutoksia, ja reologia on tiede, joka tutkii materiaalien virtaus- ja muodonmuutoslakeja [307]. Flow is a property of liquid materials, while deformation is a property of solid (crystalline) materials. Nesteen virtauksen ja kiinteän aineen muodonmuutoksen yleinen vertailu on seuraava:

Polymeerimateriaalien käytännöllisissä teollisissa sovelluksissa niiden viskositeetti ja viskoelastisuus määrittävät niiden prosessointitehokkuuden. Prosessointi- ja muovausprosessissa leikkausnopeuden muuttuessa polymeerimateriaalien viskositeetti voi olla suuri suuruusluokka. Muutos [308]. Reologiset ominaisuudet, kuten viskositeetti ja leikkaus oheneminen, vaikuttavat suoraan pumppauksen, perfuusion, dispersion ja ruiskuttamisen hallintaan polymeerimateriaalien käsittelyn aikana, ja ovat polymeerimateriaalien tärkeimmät ominaisuudet.

1.4.1 Polymeerien viskoelastisuus

Ulkoisen voiman alaisena polymeerineste ei voi vain virrata, vaan myös osoittaa muodonmuutoksia, mikä osoittaa eräänlaista "viskoelastisuus" -suorituskykyä, ja sen olemus on "kiinteä-neste-kaksifaasi" [309]. Tämä viskoelastisuus ei kuitenkaan ole lineaarista viskoelastisuutta pienissä muodonmuutoksissa, vaan epälineaarista viskoelastisuutta, jossa materiaalilla on suuria muodonmuutoksia ja pitkittynyt jännitys [310].

Luonnollista polysakkaridin vesiliuosta kutsutaan myös hydrosoliksi. In the dilute solution, the polysaccharide macromolecules are in the form of coils separated from each other. Kun pitoisuus nousee tiettyyn arvoon, makromolekyyliset käämit tunkeutuvat toisiinsa ja menevät päällekkäin. Arvoa kutsutaan kriittiseksi pitoisuudeksi [311]. Kriittisen pitoisuuden alapuolella liuoksen viskositeetti on suhteellisen alhainen, eikä leikkausnopeus vaikuta siihen, mikä osoittaa nesteen newtonilaista käyttäytymistä; Kun kriittinen konsentraatio saavutetaan, alun perin eristyksessä liikkuvat makromolekyylit alkavat takertua toisiinsa, ja liuosviskositeetti kasvaa merkittävästi. lisäys [312]; kun taas pitoisuus ylittää kriittisen pitoisuuden, havaitaan leikkausohenemista ja liuoksella on ei-newtonilainen nestekäyttäytyminen [245].

Jotkut hydrosolit voivat muodostaa geelejä tietyissä olosuhteissa, ja niiden viskoelastisille ominaisuuksille on yleensä ominaista säilytysmoduuli G ', häviömoduuli G ”ja niiden taajuuksien riippuvuus. Säilytysmoduuli vastaa järjestelmän joustavuutta, kun taas häviömoduuli vastaa järjestelmän viskositeettia [311]. Laimennetuissa liuoksissa molekyylien välillä ei ole takertumista, joten monilla taajuusalueilla G 'on paljon pienempi kuin G ″ ja osoitti voimakasta taajuuden riippuvuutta. Koska g 'ja g ″ ovat verrannollisia vastaavasti taajuuteen ω ja sen neliöön, kun taajuus on korkeampi, g'> g ″. Kun konsentraatio on korkeampi kuin kriittinen konsentraatio, G ': llä ja G: llä on edelleen taajuusriippuvuus. Kun taajuus on alhaisempi, g '<g ″ ja taajuus vähitellen kasvaa, nämä kaksi ylittävät ja kääntyvät arvoon g ′> korkealla taajuusalueella G ”.

Kriittistä kohtaa, jossa luonnollinen polysakkaridihydrosoli muuttuu geeliksi, kutsutaan geelipisteeksi. Geelipisteellä on monia määritelmiä, ja yleisimmin käytetty on dynaamisen viskoelastisuuden määritelmä reologiassa. Kun järjestelmän varastointimoduuli G′ on yhtä suuri kuin häviömoduuli G″, se on geeliytymispiste ja G′ > G″ Geelin muodostuminen [312, 313].

Jotkut luonnolliset polysakkaridimolekyylit muodostavat heikkoja assosiaatioita ja niiden geelirakenne tuhoutuu helposti, ja G' on hieman suurempi kuin G", mikä osoittaa pienempää taajuusriippuvuutta; kun taas jotkin luonnolliset polysakkaridimolekyylit voivat muodostaa stabiileja silloittuvia alueita, jotka Geelirakenne on vahvempi, G′ on paljon suurempi kuin G″, eikä sillä ole taajuusriippuvuutta [311].

1.4.2 Polymeerikompleksien reologinen käyttäytyminen

Täysin yhteensopivalle polymeeriyhdistejärjestelmälle yhdiste on homogeeninen järjestelmä, ja sen viskoelastisuus on yleensä yksittäisen polymeerin ominaisuuksien summa, ja sen viskoelastisuus voidaan kuvata yksinkertaisilla empiirisilla säännöillä [314]. Käytäntö on osoittanut, että homogeeninen järjestelmä ei edistä sen mekaanisten ominaisuuksien paranemista. Päinvastoin, joillakin monimutkaisilla järjestelmillä, joissa on vaiheerotetut rakenteet, on erinomainen suorituskyky [315].

Osittain yhteensopivan yhdistejärjestelmän yhteensopivuuteen vaikuttavat tekijät, kuten järjestelmäyhdisteen suhde, leikkausnopeus, lämpötila ja komponenttien rakenne, jotka osoittavat yhteensopivuuden tai vaiheen erottelun, ja siirtyminen yhteensopivuudesta vaiheen erotukseen on väistämätöntä. mikä johtaa merkittäviin muutoksiin järjestelmän viskoelastisuudessa [316, 317]. Viime vuosina on tehty lukuisia tutkimuksia osittain yhteensopivien polymeerikompleksijärjestelmien viskoelastisesta käyttäytymisestä. Tutkimus osoittaa, että yhteensopivuusvyöhykkeen yhdistelmäjärjestelmän reologinen käyttäytyminen esittelee homogeenisen järjestelmän ominaisuudet. Faasierotusvyöhykkeellä reologinen käyttäytyminen on täysin erilaista kuin homogeeninen ja erittäin monimutkainen.

Yhdistelmäjärjestelmän reologisten ominaisuuksien ymmärtäminen erilaisissa pitoisuuksissa, yhdistelmäsuhteissa, leikkausnopeuksissa, lämpötiloissa jne. On suuri merkitys oikean prosessointitekniikan valinnalle, kaavojen rationaaliselle suunnittelulle, tuotteen laadun tiukalle hallinnalle ja asianmukaiselle tuotannon vähentämiselle energy consumption. [309]. Esimerkiksi lämpötilaherkät materiaalit materiaalin viskositeettia voidaan muuttaa säätämällä lämpötilaa. Ja parantaa prosessoinnin suorituskykyä; Ymmärrä materiaalin leikkaus ohenemisvyöhyke, valitse sopiva leikkausnopeus materiaalin prosessointi suorituskyvyn hallitsemiseksi ja tuotannon tehokkuuden parantamiseksi.

1.4.3 Yhdisteen reologisiin ominaisuuksiin vaikuttavat tekijät

1.4.3.1 Koostumus

Yhdistejärjestelmän fysikaaliset ja kemialliset ominaisuudet ja sisäinen rakenne ovat kattava heijastus kunkin komponentin ominaisuuksien yhdistetyistä vaikutuksista ja komponenttien välisestä vuorovaikutuksesta. Siksi kunkin komponentin fysikaalisilla ja kemiallisilla ominaisuuksilla on ratkaiseva rooli yhdistejärjestelmässä. Eri polymeerien yhteensopivuusaste vaihtelee suuresti, jotkut ovat hyvin yhteensopivia ja jotkut ovat lähes täysin yhteensopimattomia.

1.4.3.2 Yhdistelmäjärjestelmän suhde

Polymeeriyhdistejärjestelmän viskoelastisuus ja mekaaniset ominaisuudet muuttuvat merkittävästi seossuhteen muuttuessa. Tämä johtuu siitä, että yhdisteen suhde määrittää kunkin komponentin osuuden yhdistejärjestelmään ja vaikuttaa myös jokaiseen komponenttiin. vuorovaikutus ja vaihejakauma. Xie Yajie et al. tutki kitosaani/hydroksipropyyliselluloosa ja havaitsi, että yhdisteen viskositeetti lisääntyi merkittävästi hydroksipropyyliselluloosapitoisuuden lisääntyessä [318]. Zhang Yayuan et al. tutki ksantaanien ja maissitärkkelyksen kompleksia ja havaitsi, että kun ksantaanien kumi oli 10%, kompleksijärjestelmän konsistenssikerroin, saannon stressi ja nesteindeksi lisääntyi merkittävästi. Ilmeisesti [319].

1.4.3.3 Leikkausnopeus

Useimmat polymeerinesteet ovat pseudoplastisia nesteitä, jotka eivät noudata Newtonin virtauslakia. Pääominaisuus on, että viskositeetti on periaatteessa muuttumaton alhaisella leikkausvoimalla ja viskositeetti pienenee jyrkästi leikkausnopeuden kasvaessa [308, 320]. Polymeerinesteen virtauskäyrä voidaan karkeasti jakaa kolmeen alueeseen: matalan leikkausvoiman Newtonin alue, leikkausohenemisen alue ja korkean leikkausstabiilisuuden alue. Kun leikkausnopeus pyrkii nollaan, jännitys ja venymä muuttuvat lineaariseksi ja nesteen virtauskäyttäytyminen on samanlainen kuin Newtonin nesteen. Tällä hetkellä viskositeetti pyrkii tiettyyn arvoon, jota kutsutaan nolla-leikkausviskositeetiksi η0. η0 heijastaa materiaalin maksimirelaksaatioaikaa ja on polymeerimateriaalien tärkeä parametri, joka liittyy polymeerin keskimääräiseen molekyylipainoon ja viskoosin virtauksen aktivaatioenergiaan. Leikkaus ohenemisvyöhykkeellä viskositeetti vähenee vähitellen leikkausnopeuden noustessa, ja ”leikkaus ohenemisen” ilmiö tapahtuu. Tämä vyöhyke on tyypillinen virtausvyöhyke polymeerimateriaalien käsittelyssä. Korkealla leikkausstabiilisuusalueella, kun leikkausnopeus kasvaa edelleen, viskositeetti pyrkii toiseen vakioon, äärettömän leikkausviskositeetin η∞, mutta tätä aluetta on yleensä vaikea saavuttaa.

1.4.3.4 Lämpötila

Lämpötila vaikuttaa suoraan molekyylien satunnaisen lämpöliikkeen voimakkuuteen, mikä voi vaikuttaa merkittävästi molekyylien välisiin vuorovaikutuksiin, kuten diffuusioon, molekyyliketjun suuntaan ja takertumiseen. Yleensä polymeerimateriaalien virtauksen aikana molekyyliketjujen liike tapahtuu segmenteissä; Lämpötilan noustessa vapaa tilavuus kasvaa ja segmenttien virtausvastus vähenee, joten viskositeetti pienenee. Joillekin polymeereille lämpötilan noustessa hydrofobinen assosiaatio tapahtuu kuitenkin ketjujen välillä, joten viskositeetti kasvaa sen sijaan.

Eri polymeereillä on eriasteinen herkkyys lämpötilalle, ja samalla korkealla polymeerillä on erilaisia ​​vaikutuksia sen mekanismin toimintaan eri lämpötila-alueilla.

1.5 Tämän aiheen tutkimusmerkitys, tutkimuksen tarkoitus ja tutkimussisältö

1.5.1 Tutkimusmerkitys

Vaikka HPMC on turvallinen ja syötävä materiaali, jota käytetään laajalti elintarvike- ja lääketeollisuudessa, sillä on hyvät kalvonmuodostus-, dispergointi-, sakeuttamis- ja stabilointiominaisuudet. HPMC-kalvolla on myös hyvä läpinäkyvyys, öljysulkuominaisuudet ja mekaaniset ominaisuudet. Sen korkea hinta (noin 100 000/tonni) kuitenkin rajoittaa sen laajaa käyttöä jopa arvokkaissa lääkesovelluksissa, kuten kapseleissa. Lisäksi HPMC on termisesti indusoitu geeli, joka esiintyy liuostilassa, jonka viskositeetti on alhainen alhaisessa lämpötilassa ja joka voi muodostaa viskoosin kiinteän geelin korkeassa lämpötilassa, joten prosessointiprosessit, kuten päällystys, ruiskutus ja kastaminen, on suoritettava. korkeassa lämpötilassa, mikä johtaa korkeaan tuotannon energiankulutukseen ja korkeisiin tuotantokustannuksiin. HPMC:n alhaisempi viskositeetti ja geelilujuus alhaisissa lämpötiloissa heikentävät HPMC:n prosessoitavuutta monissa sovelluksissa.

Sitä vastoin HPS on halpa (noin 20 000/tonni) syötävä materiaali, jota käytetään myös laajalti ruoan ja lääkkeen alalla. The reason why HPMC is so expensive is that the raw material cellulose used to prepare HPMC is more expensive than the raw material starch used to prepare HPS. Lisäksi HPMC on oksastettu kahdella substituentilla, hydroksipropyylillä ja metoksilla. Seurauksena on, että valmisteluprosessi on erittäin monimutkainen, joten HPMC: n hinta on paljon korkeampi kuin HPS: n. This project hopes to replace some of the expensive HPMCs with low-priced HPS, and reduce the product price on the basis of maintaining similar functions.

Lisäksi HPS on kylmägeeli, joka on viskoelastisessa geelitilassa matalassa lämpötilassa ja muodostaa virtaavan liuoksen korkeassa lämpötilassa. Siksi HPS:n lisääminen HPMC:hen voi alentaa HPMC:n geelilämpötilaa ja lisätä sen viskositeettia alhaisessa lämpötilassa. ja geelin vahvuus, mikä parantaa sen prosessoitavuutta alhaisissa lämpötiloissa. Lisäksi syötävällä HPS-kalvolla on hyvät happisulkuominaisuudet, joten HPS:n lisääminen HPMC:hen voi parantaa syötävän kalvon happisulkuominaisuuksia.

Yhteenvetona HPMC:n ja HPS:n yhdistelmä: Ensinnäkin sillä on tärkeä teoreettinen merkitys. HPMC on kuuma geeli ja HPS on kylmägeeli. Yhdistämällä nämä kaksi on teoreettisesti siirtymäpiste kuumien ja kylmien geelien välillä. HPMC/HPS-kylmän ja kuumageeliyhdistejärjestelmän ja sen mekanismitutkimuksen perustaminen voivat tarjota uuden tavan tällaisen kylmän ja kuuman käänteisen faasigeeliyhdistejärjestelmän tutkimukselle ， teoreettisen ohjauksen. Secondly, it can reduce production costs and improve product profits. HPS:n ja HPMC:n yhdistämisellä voidaan alentaa tuotantokustannuksia raaka-aineiden ja tuotannon energiankulutuksen osalta sekä parantaa tuotteen voittoa huomattavasti. Kolmanneksi se voi parantaa käsittelyn suorituskykyä ja laajentaa sovellusta. HPS: n lisääminen voi lisätä HPMC: n konsentraatiota ja geelivoimakkuutta matalassa lämpötilassa ja parantaa sen prosessointiosoitusta matalassa lämpötilassa. Lisäksi tuotteen suorituskykyä voidaan parantaa. Lisäämällä HPS:ää syötävän HPMC/HPS-komposiittikalvon valmistamiseksi syötävän kalvon happisulkuominaisuuksia voidaan parantaa.

Polymeeriyhdistejärjestelmän yhteensopivuus voi suoraan määrittää yhdisteen mikroskooppisen morfologian ja kattavat ominaisuudet, erityisesti mekaaniset ominaisuudet. Siksi on erittäin tärkeää tutkia HPMC/HPS-yhdistejärjestelmän yhteensopivuutta. Sekä HPMC että HPS ovat hydrofiilisiä polysakkarideja, joilla on sama rakenneyksikkö - glukoosi ja joita on modifioitu samalla funktionaalisella ryhmällä hydroksipropyyli, mikä parantaa huomattavasti HPMC/HPS-yhdistejärjestelmän yhteensopivuutta. HPMC on kuitenkin kylmägeeli ja HPS on kuuma geeli, ja näiden kahden geelikäyttäytyminen johtaa HPMC/HPS-yhdistejärjestelmän faasierotteluilmiöön. Yhteenvetona voidaan todeta, että HPMC/HPS kylmä-kuuma geelikomposiittijärjestelmän faasimorfologia ja faasisiirtymä ovat melko monimutkaisia, joten tämän järjestelmän yhteensopivuus ja faasien erottelu on erittäin mielenkiintoista.

Polymeerikompleksijärjestelmien morfologinen rakenne ja reologinen käyttäytyminen liittyvät toisiinsa. Toisaalta käsittelyn aikana tapahtuvalla reologisella käyttäytymisellä on suuri vaikutus järjestelmän morfologiseen rakenteeseen; toisaalta järjestelmän reologinen käyttäytyminen voi heijastaa tarkasti järjestelmän morfologisen rakenteen muutoksia. Siksi on erittäin tärkeää tutkia HPMC/HPS-yhdistejärjestelmän reologisia ominaisuuksia tuotannon, käsittelyn ja laadunvalvonnan ohjaamiseksi.

HPMC/HPS kylmä- ja kuumageeliyhdistejärjestelmän makroskooppiset ominaisuudet, kuten morfologinen rakenne, yhteensopivuus ja reologia, ovat dynaamisia, ja niihin vaikuttavat useat tekijät, kuten liuoksen pitoisuus, seostussuhde, leikkausnopeus ja lämpötila. Komposiittijärjestelmän mikroskooppisen morfologisen rakenteen ja makroskooppisten ominaisuuksien välistä suhdetta voidaan säädellä säätelemällä komposiittijärjestelmän morfologista rakennetta ja yhteensopivuutta.

1.5.2 Tutkimustarkoitus

HPMC/HPS kylmä- ja kuuma käänteisfaasigeeliyhdistejärjestelmä rakennettiin, sen reologisia ominaisuuksia tutkittiin sekä komponenttien fysikaalisen ja kemiallisen rakenteen, seostussuhteen ja prosessointiolosuhteiden vaikutuksia järjestelmän reologisiin ominaisuuksiin. Valmistettiin syötävä HPMC/HPS-komposiittikalvo ja tutkittiin kalvon makroskooppisia ominaisuuksia, kuten mekaanisia ominaisuuksia, ilmanläpäisevyyttä ja optisia ominaisuuksia sekä vaikuttavia tekijöitä ja lakeja. Tutkia systemaattisesti HPMC/HPS kylmän ja kuuman käänteisfaasigeelikompleksijärjestelmän faasimuutosta, yhteensopivuutta ja faasierottelua, tutkia sen vaikuttavia tekijöitä ja mekanismeja sekä selvittää mikroskooppisen morfologisen rakenteen ja makroskooppisten ominaisuuksien välinen suhde. Komposiittijärjestelmän morfologista rakennetta ja yhteensopivuutta käytetään komposiittimateriaalien ominaisuuksien säätelyyn.

1.5.3 Tutkimussisältö

Odotetun tutkimustavoitteen saavuttamiseksi tässä artikkelissa tehdään seuraava tutkimus:

(1) Rakenna HPMC/HPS kylmä- ja kuuma käänteisfaasigeeliyhdistejärjestelmä ja käytä reometriä yhdisteliuoksen reologisten ominaisuuksien tutkimiseen, erityisesti pitoisuuden, seostussuhteen ja leikkausnopeuden vaikutukset viskositeettiin ja virtausindeksiin. yhdistejärjestelmä. Reologisten ominaisuuksien, kuten tiksotropian ja tiksotropian vaikutusta ja lakia tutkittiin sekä kylmän ja kuuman komposiittigeelin muodostumismekanismia alustavasti.

(2) Valmistettiin syötävä HPMC/HPS-komposiittikalvo, ja pyyhkäisyelektronimikroskooppia käytettiin tutkimaan kunkin komponentin luontaisten ominaisuuksien ja koostumussuhteen vaikutusta komposiittikalvon mikroskooppiseen morfologiaan; mekaanisten ominaisuuksien testaajalla tutkittiin kunkin komponentin luontaisia ​​ominaisuuksia, komposiittikalvon koostumusta. Suhteen ja ympäristön suhteellisen kosteuden vaikutusta komposiittikalvon mekaanisiin ominaisuuksiin; hapen läpäisynopeuden testerin ja UV-Vis-spektrofotometrin käyttö tutkittaessa komponenttien luontaisten ominaisuuksien ja yhdistesuhteen vaikutuksia komposiittikalvon hapen ja valon läpäisyominaisuuksiin. HPMC/HPS:n yhteensopivuus ja faasierottelu kylmä- Kuuma käänteisgeelikomposiittijärjestelmää tutkittiin pyyhkäisyelektronimikroskoopilla, termogravimetrisella analyysillä ja dynaamisella termomekaanisella analyysillä.

(3) HPMC/HPS-kylmän kuuman käänteisen geelikomposiittijärjestelmän mikroskooppisen morfologian ja mekaanisten ominaisuuksien välinen suhde. HPMC/HPS: n syötävää komposiittikalvoa valmistettiin, ja yhdisteen konsentraation ja yhdisteisuhteen vaikutusta näytteen faasin jakautumiseen ja faasin siirtymiseen tutkittiin optisella mikroskoopilla ja jodien värjäysmenetelmällä; Yhdisteiden konsentraation ja yhdistesuhteen vaikutussääntö näytteiden mekaanisiin ominaisuuksiin ja valonpäästöominaisuuksiin määritettiin. HPMC/HPS-kylmän kuuman käänteisen geelikomposiittijärjestelmän mikrorakenteen ja mekaanisten ominaisuuksien välistä suhdetta tutkittiin.

(4) HPS-substituutioasteen vaikutukset HPMC/HPS kylmä-kuuma käänteisfaasigeelikomposiittijärjestelmän reologisiin ominaisuuksiin ja geeliominaisuuksiin. HPS-substituutioasteen, leikkausnopeuden ja lämpötilan vaikutuksia yhdistejärjestelmän viskositeettiin ja muihin reologisiin ominaisuuksiin sekä geelin siirtymäkohtaan, moduulitaajuusriippuvuutta ja muita geelin ominaisuuksia ja niiden lakeja tutkittiin reometrin avulla. Lämpötilariippuvaista faasijakaumaa ja näytteiden faasimuutosta tutkittiin jodivärjäyksellä ja kuvattiin HPMC/HPS kylmä-kuuma käänteisfaasigeelikompleksijärjestelmän geeliytymismekanismi.

(5) HPS:n kemiallisen rakenteen muutoksen vaikutukset makroskooppisiin ominaisuuksiin ja HPMC/HPS kylmä-kuuma käänteisfaasigeelikomposiittijärjestelmän yhteensopivuuteen. HPMC/HPS:n syötävä komposiittikalvo valmistettiin ja HPS-hydroksipropyylisubstituutioasteen vaikutusta komposiittikalvon kiderakenteeseen ja mikrodomeenirakenteeseen tutkittiin synkrotronisäteilyn pienikulmaröntgensirontatekniikalla. HPS-hydroksipropyylisubstituutioasteen vaikutuslakia komposiittikalvon mekaanisiin ominaisuuksiin tutkittiin mekaanisella ominaisuuksien testaajalla; HPS-substituutioasteen vaikutuslakia komposiittikalvon hapenläpäisevyyteen tutkittiin hapenläpäisevyyden testerillä; HPS-hydroksipropyyli Ryhmäkorvausasteen vaikutus HPMC/HPS-komposiittikalvojen lämpöstabiilisuuteen.

Luku 2 HPMC/HPS-yhdistejärjestelmän reologinen tutkimus

Luonnonpolymeeripohjaisia ​​syötäviä kalvoja voidaan valmistaa suhteellisen yksinkertaisella märkämenetelmällä [321]. Ensin polymeeri liuotetaan tai dispergoidaan nestefaasiin syötävän kalvon muodostavan nesteen tai kalvon muodostavan suspension valmistamiseksi, ja sitten väkevöidään poistamalla liuotin. Tässä toimenpide suoritetaan yleensä kuivaamalla hieman korkeammassa lämpötilassa. Tätä prosessia käytetään tyypillisesti valmiiksi pakattujen syötävien kalvojen valmistukseen tai tuotteen päällystämiseen suoraan kalvon muodostavalla liuoksella kastamalla, siveltämällä tai ruiskuttamalla. Syötävien kalvojen käsittelyn suunnittelu edellyttää kalvon muodostavan nesteen tarkan reologisen tiedon hankkimista, millä on suuri merkitys syötävien pakkauskalvojen ja päällysteiden tuotteiden laadunvalvonnassa [322].

HPMC on lämpöliima, joka muodostaa geelin korkeassa lämpötilassa ja on liuostilassa matalassa lämpötilassa. Tämä lämpögeeliominaisuus tekee sen viskositeetista alhaisessa lämpötilassa erittäin alhaisen, mikä ei edistä tiettyjä tuotantoprosesseja, kuten kastamista, harjaamista ja upottamista. toiminta, mikä johtaa huonoon prosessoitavuuteen matalissa lämpötiloissa. Sitä vastoin HPS on kylmägeeli, viskoosi geelitila alhaisessa lämpötilassa ja korkeassa lämpötilassa. Matala viskositeettiliuostila. Siksi näiden kahden yhdistelmän avulla HPMC:n reologiset ominaisuudet, kuten viskositeetti alhaisessa lämpötilassa, voidaan tasapainottaa jossain määrin.

Tämä luku keskittyy liuoksen konsentraation, seostussuhteen ja lämpötilan vaikutuksiin HPMC/HPS kylmä-kuuma käänteisgeeliyhdistejärjestelmän reologisiin ominaisuuksiin, kuten nolla-leikkausviskositeettiin, virtausindeksiin ja tiksotropiaan. Lisäyssääntöä käytetään alustavaan keskusteluun yhdistejärjestelmän yhteensopivuudesta.

2.2 Kokeellinen menetelmä

2.2.1 HPMC/HPS-yhdisteliuoksen valmistaminen

First weigh HPMC and HPS dry powder, and mix according to 15% (w/w) concentration and different ratios of 10:0, 7:3, 5:5, 3:7, 0:10; lisää sitten 70 °C:ssa vesi, sekoita nopeasti 30 minuuttia nopeudella 120 rpm/min HPMC:n dispergoimiseksi täysin; then heat the solution to above 95 °C, stir rapidly for 1 h at the same speed to completely gelatinize HPS; gelatinoituminen on valmis. Sen jälkeen liuoksen lämpötila laskettiin nopeasti 70 °C:seen ja HPMC liukeni täysin sekoittamalla hitaalla nopeudella 80 rpm/min 40 minuutin ajan. (Kaikki paino/paino tässä artikkelissa ovat: näytteen kuiva perusmassa / liuoksen kokonaismassa).

2.2.2 HPMC/HPS-yhdistejärjestelmän reologiset ominaisuudet

2.2.2.1 Reologisen analyysin periaate

Kiertoreometri on varustettu parilla ylös ja alas yhdensuuntaisten puristimien kanssa, ja yksinkertainen leikkausvirta voidaan toteuttaa kiinnittimien välisen suhteellisen liikkeen kautta. Rheometri voidaan testata vaihetilassa, virtausmoodissa ja värähtelytilassa: Vaihetilassa reometri voi kohdistaa näytteen ohimenevää jännitystä, jota käytetään pääasiassa näytteen ohimenevän ominaisvasteen ja vakaan tilan ajan testaamiseen. Arviointi ja viskoelastinen vaste, kuten stressin rentoutuminen, hiipivä ja toipuminen; Virtausmoodissa reometri voi kohdistaa näytteen lineaarista jännitystä, jota käytetään pääasiassa näytteen viskositeetin riippuvuuden testaamiseen leikkausnopeudesta ja viskositeetin riippuvuudesta lämpötilasta ja thiksotropiasta; Värähtelytilassa reometri voi tuottaa sinimuotoista vuorottelevaa värähtelyjännitystä, jota käytetään pääasiassa lineaarisen viskoelastisen alueen, lämpöstabiilisuuden arvioinnin ja näytteen geeliytymislämpötilan määrittämiseen.

2.2.2.2 Virtausmoodin testausmenetelmä

Käytettiin yhdensuuntaista levykiinnitystä, jonka halkaisija oli 40 mm, ja levyväli asetettiin 0,5 mm:iin.

1. Viskositeetti muuttuu ajan myötä. Testilämpötila oli 25 °C, leikkausnopeus 800 s-1 ja testiaika 2500 s.

2. Viskositeetti vaihtelee leikkausnopeuden mukaan. Testilämpötila 25 °C, esileikkausnopeus 800 s-1, esileikkausaika 1000 s; leikkausnopeus 10²-10³s.

Leikkausjännitys (τ) ja leikkausnopeus (γ) noudattavat Ostwald-de Waelen teholakia:

̇τ=K.γ n (2-1)

missä τ on leikkausjännitys, Pa;

γ on leikkausnopeus, s-1;

n on likviditeettiindeksi;

K on viskositeettikerroin, Pa·sn.

Viskositeetin välinen suhde (ŋ) polymeeriliuoksesta ja leikkausnopeus (γ) voidaan sovittaa Carren-moduulilla:

Heidän joukossaanŋ0leikkausviskositeetti, pa s;

ŋ∞on ääretön leikkausviskositeetti, Pa s;

λ on rentoutumisaika, s;

n on leikkaus ohenemisindeksi ；

3. Kolmivaiheinen tiksotropian testimenetelmä. Testilämpötila on 25 ° C, a. Kiinteä vaihe, leikkausnopeus on 1 s-1 ja testiaika on 50 s; b. Leikkausvaihe, leikkausnopeus on 1000 s-1, ja testiaika on 20 s; c. Rakenteen palautumisprosessi, leikkausnopeus on 1 s-1 ja testiaika on 250 s.

Rakenteen palautumisprosessissa rakenteen palautumisaste eri palautumisajan jälkeen ilmaistaan ​​viskositeetin palautumisnopeudella:

DSR=ŋt ⁄ ŋ╳100 %

Heidän joukossaanŋt on viskositeetti rakenteellisella palautumisajalla ts, Pa s;

hŋon viskositeetti ensimmäisen vaiheen lopussa, Pa s.

2.3 Tulokset ja keskustelu

2.3.1 Leikkausajan vaikutus yhdistejärjestelmän reologisiin ominaisuuksiin

Jatkuvalla leikkausnopeudella näennäinen viskositeetti voi osoittaa erilaisia ​​suuntauksia leikkausajan myötä. Kuva 2-1 esittää tyypillisen viskositeetin käyrän ajan funktiona HPMC/HPS-yhdistejärjestelmässä. Kuvasta voidaan nähdä, että leikkausajan pidentyessä näennäinen viskositeetti pienenee jatkuvasti. Kun leikkausaika saavuttaa noin 500 s, viskositeetti saavuttaa stabiilin tilan, mikä osoittaa, että yhdistejärjestelmän viskositeetti nopealla leikkauksella on tietty arvo. Tiksotropian aikariippuvuus näkyy tietyllä aikavälillä.

Siksi tutkittaessa yhdistejärjestelmän viskositeetin variaatiolakia leikkausnopeudella, ennen todellista vakaan tilan leikkaustestiä tarvitaan tietty nopeuden esiopetuksen ajanjakso thiksotropian vaikutuksen poistamiseksi yhdistejärjestelmään . Siten saadaan viskositeetin vaihtelun laki leikkausnopeudella yhtenä tekijänä. Tässä kokeessa kaikkien näytteiden viskositeetti saavutti vakaan tilan ennen 1000 s korkealla leikkausnopeudella 800 1/s ajan myötä, jota ei ole piirretty tähän. Siksi tulevassa kokeellisessa suunnittelussa hyväksyttiin 1000 s korkealla leikkausnopeudella 800 1/s kaikkien näytteiden tiksotropian vaikutuksen poistamiseksi.

2.3.2 Konsentraation vaikutus yhdistejärjestelmän reologisiin ominaisuuksiin

Polymeeriliuoksen viskositeetti kasvaa yleensä liuoskonsentraation lisääntyessä. Kuvio 2-2 esittää pitoisuuden vaikutuksen HPMC/HPS-formulaatioiden viskositeetin leikkausnopeuden riippuvuuteen. Kuvasta nähdään, että samalla leikkausnopeudella yhdistejärjestelmän viskositeetti kasvaa vähitellen liuospitoisuuden kasvaessa. Eri pitoisuuksilla olevien HPMC/HPS-yhdisteliuosten viskositeetti pieneni asteittain leikkausnopeuden kasvaessa, mikä osoitti selvää leikkausohenemisilmiötä, joka osoitti, että eri konsentraatioilla olevat yhdisteliuokset kuuluivat pseudoplastisiin nesteisiin. Kuitenkin viskositeetin leikkausnopeusriippuvuus osoitti erilaista suuntausta liuoskonsentraation muutoksen myötä. Kun liuospitoisuus on alhainen, komposiittiliuoksen leikkausohenemisilmiö on pieni; liuoskonsentraation kasvaessa komposiittiliuoksen leikkausohenemisilmiö on ilmeisempi.

2.3.2.1 Konsentraation vaikutus yhdistejärjestelmän nollaleikkausviskositeettiin

Yhdistejärjestelmän viskositeetti-leikkausnopeuskäyrät eri pitoisuuksilla sovitettiin Carrenin mallilla ja yhdisteliuoksen nolla-leikkausviskositeetti ekstrapoloitiin (0,9960 < R2 < 0,9997). Konsentroinnin vaikutusta yhdisteliuoksen viskositeettiin voidaan tutkia edelleen tutkimalla nollaleikkausviskositeetin ja pitoisuuden välistä suhdetta. Kuvasta 2-3 voidaan nähdä, että nollaleikkausviskositeetin ja yhdisteliuoksen pitoisuuden välinen suhde noudattaa teholakia:

missä k ja m ovat vakioita.

Kaksoislogaritmisessa koordinaatissa kaltevuuden m suuruudesta riippuen voidaan nähdä, että riippuvuus pitoisuudesta esittää kaksi erilaista trendiä. Dio-Edwardsin teorian mukaan pienellä pitoisuudella jyrkkyys on suurempi (m = 11,9, R2 = 0,9942), mikä kuuluu laimeaan liuokseen; kun taas korkealla pitoisuudella kaltevuus on suhteellisen pieni (m = 2,8, R2 = 0,9822), mikä kuuluu aliväkevöityyn liuokseen. Siksi yhdistejärjestelmän kriittinen konsentraatio C* voidaan määrittää 8 %:ksi näiden kahden alueen risteyksen kautta. Liuoksessa olevien polymeerien eri tilojen ja pitoisuuksien välisen yhteisen suhteen mukaan ehdotetaan HPMC/HPS-yhdistejärjestelmän molekyylitilamallia matalan lämpötilan liuoksessa, kuten kuvassa 2-3.

HPS on kylmägeeli, se on geelitila alhaisessa lämpötilassa ja se on liuostila korkeassa lämpötilassa. Testilämpötilassa (25 °C) HPS on geelimäinen, kuten kuvassa näkyy sinisellä verkkoalueella; päinvastoin, HPMC on kuuma geeli. Testilämpötilassa se on liuostilassa, kuten punaisen viivan molekyyli osoittaa.

C < C*:n laimeassa liuoksessa HPMC-molekyyliketjut esiintyvät pääasiassa itsenäisinä ketjurakenteina, ja poissuljettu tilavuus erottaa ketjut toisistaan; lisäksi HPS-geelifaasi on vuorovaikutuksessa muutaman HPMC-molekyylin kanssa muodostaen kokonaisuuden. Muodosta ja HPMC:stä riippumattomat molekyyliketjut ovat erillään toisistaan, kuten kuvassa 2-2a esitetään.

Konsentraation kasvaessa itsenäisten molekyyliketjujen ja faasialueiden välinen etäisyys pieneni vähitellen. Kun kriittinen konsentraatio C* saavutetaan, HPMC -molekyylit, jotka ovat vuorovaikutuksessa HPS -geelifaasin kanssa, lisääntyvät vähitellen ja riippumattomat HPMC -molekyyliketjut alkavat olla yhteydessä toisiinsa, muodostaen HPS -faasin geelikeskukseksi ja HPMC -molekyyliketjut ovat kietoutuneet toisiinsa ja yhdistetty toisiinsa. Mikrogeelin tila on esitetty kuvassa 2-2b.

Konsentraation edelleen lisääntyessä c> c*HPS -geelifaasien välinen etäisyys vähenee edelleen, ja takertuneet HPMC -polymeeriketjut ja HPS -faasialue muuttuu monimutkaisemmaksi ja vuorovaikutus on voimakkaampaa, joten liuos osoittaa käyttäytymistä samanlainen kuin polymeerisulat, kuten on esitetty kuvioissa 2-2c.

2.3.2.2 Pitoisuuden vaikutus yhdistejärjestelmän nesteen käyttäytymiseen

Ostwald-de Waele -voimalaki (katso kaava (2-1)) käytetään yhdistejärjestelmän leikkausjännityksen ja leikkausnopeuden käyrien (ei esitetty tekstissä) sovittamiseen erilaisilla pitoisuuksilla sekä virtausindeksi N ja viskositeettikerroin K voidaan saada. , sovitustulos on taulukon 2-1 mukainen.

Newtonin nesteen virtaus eksponentti on n = 1, pseudoplastisen nesteen virtauksen eksponentti on n <1, ja mitä kauempana N poikkeaa yhdestä, sitä vahvempi nesteen pseudoplastisuus ja dilatantin nesteen virtauksen eksponentti on n> 1. Taulukosta 2-1 voidaan nähdä, että eri pitoisuuksilla olevien yhdisteliuosten n-arvot ovat kaikki pienempiä kuin 1, mikä osoittaa, että yhdisteliuokset ovat kaikki pseudoplastisia nesteitä. Pienissä pitoisuuksissa rekonstituoidun liuoksen N-arvo on lähellä 0: ta, mikä osoittaa, että matalan kestävyysyhdisteiden liuos on lähellä Newtonin nestettä, koska pienikokoisen yhdistelmän liuoksessa polymeeriketjut esiintyvät toisistaan ​​riippumattomasti. Liuoskonsentraation lisääntyessä yhdistejärjestelmän N -arvo laski vähitellen, mikä osoitti, että pitoisuuden lisääntyminen paransi yhdistyksen liuoksen pseudoplastista käyttäytymistä. Vuorovaikutukset, kuten takertuminen, tapahtui HPS -vaiheen välillä ja sen kanssa, ja sen virtauskäyttäytyminen oli lähempänä polymeerin sulamisen.

Pienellä pitoisuudella yhdistejärjestelmän viskositeettikerroin K on pieni (C < 8 %, K < 1 Pa·sn), ja pitoisuuden kasvaessa yhdistejärjestelmän K-arvo nousee vähitellen, mikä osoittaa, että yhdistejärjestelmä pieneni, mikä on yhdenmukainen nollaleikkausviskositeetin pitoisuusriippuvuuden kanssa.

2.3.3 Sekoitussuhteen vaikutus seostusjärjestelmän reologisiin ominaisuuksiin

Taulukko 2-2 HPS/HPMC-liuoksen virtauskäyttäytymisindeksi (n) ja nesteen sakeusindeksi (K) eri sekoitussuhteilla 25 °:ssa

Kuviot 2-4 esittävät yhdistelmäsuhteen vaikutuksen HPMC/HPS-yhdistämisliuoksen viskositeetin leikkausnopeusriippuvuuteen. Kuvasta voidaan nähdä, että yhdistelmäjärjestelmän viskositeetti, jolla on alhainen HPS -pitoisuus (HPS <20%) alhaisessa lämpötilassa on jatkuva faasi; Yhdistejärjestelmän viskositeetti, jolla on korkea HPS -pitoisuus, vähenee vähitellen leikkausnopeuden noustessa, mikä osoittaa ilmeisen leikkausten ohenemisen ilmiön, mikä osoittaa, että yhdistysliuos on pseudoplastinen neste. Samalla leikkausnopeudella yhdistysliuoksen viskositeetti kasvaa HPS -pitoisuuden lisääntyessä, mikä johtuu pääasiassa siksi, että HPS on viskoosimmassa geelitilassa matalassa lämpötilassa.

Käyttämällä Ostwald-de Waelen teholakia (katso kaava (2-1)) sovittamaan leikkausjännitys-leikkausnopeuskäyrät (ei näy tekstissä) yhdistejärjestelmissä, joissa on erilaiset seossuhteet, virtauseksponentti n ja viskositeettikerroin K, sovitustulokset on esitetty taulukossa 2-2. Taulukosta näkyy, että 0,9869 < R2 < 0,9999, sovitustulos on parempi. Yhdistelmäjärjestelmän virtausindeksi n pienenee vähitellen HPS-pitoisuuden kasvaessa, kun taas viskositeettikerroin K osoittaa vähitellen kasvavaa trendiä HPS-pitoisuuden kasvaessa, mikä osoittaa, että HPS:n lisääminen tekee yhdisteliuoksesta viskoosisemman ja vaikeasti virtaavan . Tämä suuntaus on yhdenmukainen Zhangin tutkimustulosten kanssa, mutta samalla sekoitussuhteella seostetun liuoksen n-arvo on suurempi kuin Zhangin tulos [305], mikä johtuu pääasiassa siitä, että tässä kokeessa suoritettiin esileikkaus tiksotropian vaikutuksen eliminoimiseksi. poistetaan; Zhang -tulos on tulos tiksotropian ja leikkausnopeuden yhdistetystä vaikutuksesta; Näiden kahden menetelmän erottamisesta keskustellaan yksityiskohtaisesti luvussa 5.

2.3.3.1 Sekoitussuhteen vaikutus sekoitusjärjestelmän nollaleikkausviskositeettiin

Homogeenisen polymeeriyhdistejärjestelmän reologisten ominaisuuksien ja järjestelmän komponenttien reologisten ominaisuuksien välinen suhde on logaritmisen summaussäännön mukainen. Kaksikomponenttisessa yhdistejärjestelmässä yhdistejärjestelmän ja kunkin komponentin välinen suhde voidaan ilmaista seuraavalla yhtälöllä:

F1, F2 ovat komponentin 1 ja komponentin 2 reologiset parametrit, vastaavasti;

∅1 ja ∅2 ovat komponentin 1 ja komponentin 2 massaosuudet, vastaavasti, ja ∅1 ∅2.

Siksi yhdistelmäjärjestelmän nolla-leikkausviskositeetti eri sekoitussuhteilla sekoittamisen jälkeen voidaan laskea logaritmisen summausperiaatteen mukaisesti vastaavan ennustetun arvon laskemiseksi. Yhdistelmäliuosten kokeelliset arvot, joissa oli eri seossuhteet, ekstrapoloitiin edelleen viskositeetti-leikkausnopeuskäyrän carren-sovituksella. HPMC/HPS-yhdistejärjestelmän nollaleikkausviskositeetin ennustettua arvoa eri yhdistesuhteilla verrataan kokeelliseen arvoon, kuten kuvassa 2-5 on esitetty.

Kuvan katkoviivaosa on logaritmisella summasäännöllä saatu yhdisteliuoksen nollaleikkausviskositeetin ennustettu arvo ja katkoviivakaavio on yhdistejärjestelmän kokeellinen arvo erilaisilla seostussuhteilla. Kuvasta voidaan nähdä, että yhdisteliuoksen kokeellisella arvolla on tietty positiivinen negatiivinen poikkeama suhteessa seostussääntöön, mikä osoittaa, että yhdistejärjestelmä ei voi saavuttaa termodynaamista yhteensopivuutta ja yhdistejärjestelmä on jatkuva faasidispersio matala lämpötila Kaksivaiheisen järjestelmän "meri-saari" -rakenne; ja HPMC/HPS-sekoitussuhteen jatkuvalla pienentämisellä seostusjärjestelmän jatkuva faasi muuttui, kun seostussuhde oli 4:6. Luvussa käsitellään tutkimusta yksityiskohtaisesti.

Kuvasta näkyy selvästi, että kun HPMC/HPS-yhdistesuhde on suuri, yhdistejärjestelmässä on negatiivinen poikkeama, mikä voi johtua siitä, että korkeaviskositeettinen HPS jakautuu dispergoituneeseen faasiin alhaisemman viskositeetin HPMC:n jatkuvan faasin keskivaiheessa. . HPS-pitoisuuden kasvaessa yhdistejärjestelmässä on positiivinen poikkeama, mikä osoittaa, että yhdistejärjestelmässä tapahtuu tällä hetkellä jatkuva faasimuutos. Korkeaviskositeettinen HPS tulee yhdistejärjestelmän jatkuvaksi faasiksi, kun taas HPMC dispergoituu HPS:n jatkuvaan faasiin tasaisemmassa tilassa.

2.3.3.2 Sekoitussuhteen vaikutus seostusjärjestelmän nestekäyttäytymiseen

Kuvat 2-6 esittävät yhdistetyn järjestelmän virtausindeksin n HPS-pitoisuuden funktiona. Koska virtausindeksi n sovitetaan log-logaritmisesta koordinaatista, n tässä on lineaarinen summa. Kuvasta nähdään, että HPS-pitoisuuden kasvaessa yhdistejärjestelmän virtausindeksi n asteittain laskee, mikä osoittaa, että HPS vähentää yhdisteliuoksen newtonilaisia ​​nesteominaisuuksia ja parantaa sen pseudoplastisen nesteen käyttäytymistä. Alaosa on geelimäinen, jonka viskositeetti on korkeampi. Kuvasta voidaan myös nähdä, että yhdistelmäjärjestelmän virtausindeksin ja HPS-pitoisuuden välinen suhde noudattaa lineaarista suhdetta (R2 on 0,98062), mikä osoittaa, että yhdistejärjestelmän yhteensopivuus on hyvä.

2.3.3.3 Sekoitussuhteen vaikutus seostusjärjestelmän viskositeettikerroin

Kuvassa 2-7 on esitetty seostetun liuoksen viskositeettikerroin K HPS-pitoisuuden funktiona. Kuvasta voidaan nähdä, että puhtaan HPMC:n K-arvo on hyvin pieni, kun taas puhtaan HPS:n K-arvo on suurin, mikä liittyy HPMC:n ja HPS:n geeliominaisuuksiin, jotka ovat liuoksessa ja geelitilassa vastaavasti klo. matala lämpötila. Kun alhaisen viskositeetin komponentin pitoisuus on korkea, eli kun HPS-pitoisuus on alhainen, yhdisteliuoksen viskositeettikerroin on lähellä matalaviskositeettisen komponentin HPMC:n viskositeettikerrointa; kun taas korkean viskositeetin komponentin pitoisuus on korkea, yhdisteliuoksen K-arvo kasvaa HPS-pitoisuuden kasvaessa merkittävästi, mikä osoitti, että HPS lisäsi HPMC:n viskositeettia alhaisessa lämpötilassa. Tämä heijastaa pääasiassa jatkuvan vaiheen viskositeetin vaikutusta yhdistejärjestelmän viskositeettiin. Eri tapauksissa, joissa alhaisen viskositeetin komponentti on jatkuva faasi ja korkean viskositeetin komponentti on jatkuva faasi, jatkuvan faasin viskositeetin osuus yhdistejärjestelmän viskositeetista on selvästi erilainen. Kun matalaviskositeettinen HPMC on jatkuva faasi, yhdistejärjestelmän viskositeetti heijastaa pääasiassa jatkuvan faasin viskositeetin osuutta; ja kun korkeaviskositeettinen HPS on jatkuva faasi, HPMC dispergoituneena faasina vähentää korkeaviskositeettisen HPS:n viskositeettia. vaikutus.

2.3.4 Tiksotropia

Thixotropiaa voidaan käyttää arvioimaan aineiden tai useiden järjestelmien stabiilisuutta, koska tiksotropia voi saada tietoja sisäisestä rakenteesta ja vaurioasteesta leikkausvoiman alla [323-325]. Thixotropy voidaan korreloida ajallisten vaikutusten ja leikkaushistorian kanssa, joka johtaa mikrorakenteellisiin muutoksiin [324, 326]. Kolmivaiheista tiksotrooppista menetelmää käytettiin tutkimaan erilaisten yhdistelmäsuhteiden vaikutusta yhdistelmäjärjestelmän tiksotrooppisiin ominaisuuksiin. Kuten kuvioista 2-5 voidaan nähdä, kaikilla näytteillä oli eri astetta tiksotropiaa. Alhaisella leikkausnopeudella yhdistysliuoksen viskositeetti kasvoi merkittävästi HPS-pitoisuuden lisääntyessä, mikä oli yhdenmukainen nolla-leikkausviskositeetin muutoksen kanssa HPS-pitoisuudella.

Yhdistelmänäytteiden rakenteellisen talteenottoasteen DSR eri talteenottoaikana lasketaan kaavalla (2-3), kuten taulukossa 2-1 esitetään. Jos DSR <1, näytteellä on alhainen leikkauskestävyys ja näyte on tiksotrooppinen; Päinvastoin, jos DSR> 1, näytteessä on anti-thiksotropia. Taulukosta voimme nähdä, että puhtaan HPMC: n DSR -arvo on erittäin korkea, melkein 1, tämä johtuu siitä, että HPMC -molekyyli on jäykkä ketju ja sen rentoutumisaika on lyhyt ja rakenne talteen otetaan nopeasti korkean leikkausvoiman alla. HPS: n DSR -arvo on suhteellisen alhainen, mikä vahvistaa sen vahvat thiksotrooppiset ominaisuudet, pääasiassa siksi, että HPS on joustava ketju ja sen rentoutumisaika on pitkä. Rakenne ei toipunut täysin testausajan kuluessa.

Yhdistelmäliuokselle, kun HPMC -pitoisuus on suurempi kuin 70%, DSR laskee nopeasti HPS -pitoisuuden lisääntyessä, koska HPS -molekyyliketju on joustava ketju ja jäykkien molekyyliketjujen lukumäärä Yhdistejärjestelmässä kasvaa HPS: n lisäämisen myötä. Jos sitä vähennetään, yhdistejärjestelmän yleisen molekyylisegmentin relaksaatioaika on pidentynyt, ja yhdistejärjestelmän tikixopia ei voida palauttaa nopeasti korkean leikkauksen vaikutuksesta. Kun HPMC: n pitoisuus on alle 70%, DSR kasvaa HPS: n pitoisuuden lisääntyessä, mikä osoittaa, että HPS: n ja HPMC: n molekyyliketjujen välillä on vuorovaikutus yhdistejärjestelmässä, mikä parantaa molekyylin yleistä jäykkyyttä Yhdistejärjestelmän segmentit ja lyhenee yhdistejärjestelmän rentoutumisaikaa vähenee ja tikitsotropia vähenee.

Lisäksi yhdistetyn järjestelmän DSR -arvo oli merkittävästi alhaisempi kuin puhtaan HPMC: n, mikä osoitti, että HPMC: n tikiksia parani merkittävästi yhdistämällä. Useimpien yhdistejärjestelmän näytteiden DSR-arvot olivat suurempia kuin puhtaan HPS:n, mikä viittaa siihen, että HPS:n stabiilisuus parani jossain määrin.

Taulukosta voidaan myös nähdä, että eri palautumisaikoina DSR -arvot osoittavat kaikki alhaisimman pisteen, kun HPMC -pitoisuus on 70%ja kun tärkkelyspitoisuus on yli 60%, kompleksin DSR -arvo on korkeampi kuin Pure HPS. 10 sekunnin sisällä olevat DSR -arvot kaikista näytteistä ovat hyvin lähellä lopullisia DSR -arvoja, mikä osoittaa, että komposiittijärjestelmän rakenne suoritti periaatteessa suurimman osan rakenteen palautumistehtävistä 10 sekunnin sisällä. On syytä huomata, että komposiittinäytteet, joilla oli korkea HPS -pitoisuus, osoittivat aluksi kasvaa suuntaus ja laskivat sitten palautumisajan pidentymisen myötä, mikä osoitti, että komposiittinäytteet osoittivat myös tiettyjä theksotropiaasteen alhaisen leikkauksen vaikutuksen alla ja heidän rakenteensa epävakaampi.

Kolmivaiheisen tiksotropian kvalitatiivinen analyysi on yhdenmukainen raportoitujen tiksotrooppisen rengastestin tulosten kanssa, mutta kvantitatiiviset analyysitulokset ovat ristiriidassa tiksotrooppisen rengastestin tulosten kanssa. HPMC/HPS-yhdistejärjestelmän tiksotropia mitattiin tiksotrooppisella rengasmenetelmällä HPS-pitoisuuden kasvaessa [305]. Degeneraatio ensin väheni ja sitten lisääntyi. Tiksotrooppinen rengastesti voi vain spekuloida tiksotrooppisen ilmiön olemassaolon, mutta ei voi vahvistaa sitä, koska tiksotrooppinen rengas on seurausta leikkausajan ja leikkausnopeuden samanaikaisesta vaikutuksesta [325-327].

2.4 Tämän luvun tiivistelmä

Tässä luvussa käytettiin lämpögeeliä HPMC: tä ja kylmägeeliä HPS: ää pää raaka-aineina kahden vaiheen komposiittijärjestelmän rakentamiseksi kylmän ja kuuman geelin. Reologisten ominaisuuksien, kuten viskositeetin, virtauskuvion ja tiksotropian, vaikutus. Liuoksessa olevien polymeerien eri tilojen ja pitoisuuksien välisen yhteisen suhteen mukaan ehdotetaan HPMC/HPS-yhdistejärjestelmän molekyylitilamallia matalan lämpötilan liuoksessa. Yhdistejärjestelmän eri komponenttien ominaisuuksien logaritmisen summausperiaatteen mukaisesti tutkittiin yhdistejärjestelmän yhteensopivuutta. Tärkeimmät havainnot ovat seuraavat:

1. Eri pitoisuuksilla olevat yhdistenäytteet osoittivat kaikissa tietynasteista leikkausohennemista ja leikkausohenemisen aste kasvoi pitoisuuden kasvaessa.
2. Konsentraation lisääntymisen myötä yhdistejärjestelmän virtausindeksi laski ja nolla-leikkausviskositeetti ja viskositeettikerroin lisääntyi, mikä osoittaa, että yhdistejärjestelmän kiinteän tyyppinen käyttäytyminen parani.
3. HPMC/HPS-yhdistejärjestelmässä on kriittinen pitoisuus (8 %), kriittisen pitoisuuden alapuolella, HPMC-molekyyliketjut ja HPS-geelifaasialue yhdisteliuoksessa ovat erotettu toisistaan ​​ja olemassa itsenäisesti; kun kriittinen pitoisuus saavutetaan, yhdisteliuoksessa muodostuu mikrogeelitila, jossa HPS-faasi on geelikeskuksena, ja HPMC-molekyyliketjut kietoutuvat toisiinsa ja liittyvät toisiinsa; above the critical concentration, the crowded HPMC macromolecular chains and their intertwining with the HPS phase region are more complex, and the interaction is more complex. intensiivisempi, joten liuos käyttäytyy kuin polymeerisula.
4. Yhdistelmäsuhteella on merkittävä vaikutus HPMC/HPS -yhdisteliuoksen reologisiin ominaisuuksiin. HPS-pitoisuuden kasvaessa yhdistelmäjärjestelmän leikkausohenemisilmiö on ilmeisempi, virtausindeksi pienenee vähitellen ja nollaleikkausviskositeetti ja viskositeettikerroin kasvavat vähitellen. kasvaa, mikä osoittaa, että kompleksin kiinteä kaltainen käyttäytyminen paranee merkittävästi.
5. Yhdistejärjestelmän nolla-leikkausviskositeetti osoittaa tietyn positiivisen negatiivisen devition suhteessa logaritmiseen summaussääntöön. Yhdisteysjärjestelmä on kaksivaiheinen järjestelmä, jolla on jatkuva faasidisarjainen faasin ”merisaarinen” rakenne matalassa lämpötilassa, ja kun HPMC/HPS-yhdistelmäsuhde laski 4: 6: n jälkeen, yhdistelmäjärjestelmän jatkuva vaihe muuttui.
6. Virtausindeksin ja sekoitussuhteen välillä on lineaarinen suhde eri sekoitussuhteilla varustettujen liuosten sekoitussuhteen välillä, mikä osoittaa, että seostusjärjestelmän yhteensopivuus on hyvä.
7. HPMC/HPS-yhdistejärjestelmässä, kun matalan viskositeetin komponentti on jatkuva vaihe ja korkea viskositeettikomponentti on jatkuva vaihe, jatkuvan faasin viskositeetin vaikutus yhdistejärjestelmän viskositeettiin on merkittävästi erilainen. Kun matala viskositeetti HPMC on jatkuva faasi, yhdistejärjestelmän viskositeetti heijastaa pääasiassa jatkuvan faasin viskositeetin vaikutusta; Vaikka korkean viskositeetin HPS on jatkuva faasi, HPMC: n dispersiofaasina vähentää korkean viskositeetin HPS: n viskositeettia. vaikutus.
8. Kolmivaiheisella tiksotropialla tutkittiin seostussuhteen vaikutusta yhdistetyn järjestelmän tiksotropiaan. Sekoitetun järjestelmän tiksotropia osoitti suuntausta, jossa se ensin laski ja sitten lisääntyi HPMC/HPS-seostussuhteen pienentyessä.
9. Yllä olevat koetulokset osoittavat, että HPMC:n ja HPS:n yhdistämisen kautta näiden kahden komponentin reologiset ominaisuudet, kuten viskositeetti, leikkausohenemisilmiö ja tiksotropia, ovat jossain määrin tasapainottuneet.

Luku 3 Syötävien HPMC/HPS-komposiittikalvojen valmistelu ja ominaisuudet

Polymeerin yhdistäminen on tehokkain tapa saavuttaa monikomponenttinen suorituskyvyn komplementaarisuus, kehittää uusia materiaaleja, joilla on erinomainen suorituskyky, vähentää tuotesuhteita ja laajentaa materiaalien käyttöaluetta [240–242, 328]. Sitten, tietyistä molekyylirakenteen eroista ja konformaatio -entropiasta eri polymeerien välillä, suurin osa polymeerien yhdistämisjärjestelmistä on yhteensopimattomia tai osittain yhteensopivia [11, 12]. Polymeeriyhdistejärjestelmän mekaaniset ominaisuudet ja muut makroskooppiset ominaisuudet liittyvät läheisesti kunkin komponentin fysikaalis -kemiallisiin ominaisuuksiin, kunkin komponentin yhdistelmäsuhteeseen, komponenttien yhteensopivuuteen ja sisäiseen mikroskooppiseen rakenteeseen ja muihin tekijöihin [240, 329].

Kemiallisen rakenteen näkökulmasta sekä HPMC että HPS ovat hydrofiilisiä curdlaania, niillä on sama rakenneyksikkö – glukoosi, ja niitä modifioi sama funktionaalinen ryhmä – hydroksipropyyliryhmä, joten HPMC:llä ja HPS:llä tulisi olla hyvä faasi. Kapasitanssi. HPMC on kuitenkin termisesti indusoitu geeli, joka on liuostilassa, jonka viskositeetti on erittäin alhainen alhaisessa lämpötilassa, ja muodostaa kolloidin korkeassa lämpötilassa; HPS on kylmän aiheuttama geeli, joka on matalan lämpötilan geeli ja on liuostilassa korkeassa lämpötilassa; the gel conditions and behavior are completely opposite. The compounding of HPMC and HPS is not conducive to the formation of a homogeneous system with good compatibility. Kun otetaan huomioon sekä kemiallinen rakenne että termodynamiikka, on suuri teoreettinen merkitys ja käytännön arvo yhdistää HPMC HPS:n kanssa kylmä-kuuma geeliyhdistejärjestelmän muodostamiseksi.

Tämä luku keskittyy HPMC/HPS kylmä- ja kuumageeliyhdistejärjestelmän komponenttien luontaisten ominaisuuksien, sekoitussuhteen ja ympäristön suhteellisen kosteuden mikroskooppiseen morfologiaan, yhteensopivuuteen ja faasierotteluun, mekaanisiin ominaisuuksiin, optisiin ominaisuuksiin. ja yhdistejärjestelmän lämpöpudotusominaisuudet. Ja makroskooppisten ominaisuuksien, kuten happisulkuominaisuuksien, vaikutus.

3.1 Materiaalit ja laitteet

3.1.1 Tärkeimmät koemateriaalit

3.1.2 Päävälineet ja laitteet

3.2 Kokeellinen menetelmä

3.2.1 HPMC/HPS syötävän komposiittikalvon valmistus

HPMC: n ja HPS: n 15% (paino/paino) kuivajauhe sekoitettiin 3%: n (paino/paino) kanssa. Polyetyleeniglykolimpukoin yhdistettiin deionisoidussa vedessä yhdistetyn kalvoa muodostavan nesteen saamiseksi ja HPMC/syötävä komposiittikalvo/HPMC/ HPS valmistettiin valumenetelmällä.

Valmistusmenetelmä: punnitaan ensin HPMC ja HPS kuivajauhe ja sekoitetaan eri suhteilla; lisää sitten 70 °C veteen ja sekoita nopeasti nopeudella 120 rpm/min 30 minuuttia HPMC:n dispergoimiseksi täydellisesti; sitten liuos kuumennetaan yli 95 °C:seen, sekoitetaan nopeasti samalla nopeudella 1 tunti HPS:n täydelliseksi hyytelöimiseksi; after gelatinization is completed, the temperature of the solution is rapidly reduced to 70 °C, and the solution is stirred at a slow speed of 80 rpm/min for 40 min. Liuota HPMC kokonaan. Kaada 20 g sekoitettua kalvon muodostavaa liuosta polystyreenipetrimaljaan, jonka halkaisija on 15 cm, valuta se litteäksi ja kuivaa 37 °C:ssa. Kuivattu kalvo kuoritaan pois kiekosta syötäväksi kelpaavan komposiittikalvon saamiseksi.

Kaikki syötävät kalvot tasapainotettiin 57 %:n kosteudessa yli 3 päivää ennen testausta, ja mekaanisten ominaisuuksien testaamiseen käytetty syötävä kalvoosa tasapainotettiin 75 %:n kosteudessa yli 3 päivää.

3.2.2 HPMC/HPS:n syötävän komposiittikalvon mikromorfologia

3.2.2.1 Pyyhkäisyelektronimikroskoopin analyysiperiaate

Squing -elektronimikroskopian (SEM) yläosassa oleva elektronipistooli voi lähettää suuren määrän elektroneja. Sen jälkeen kun se on vähennetty ja keskittynyt, se voi muodostaa elektronisäteen tietyllä energialla ja voimakkuudella. Skannauskelan magneettikentän ohjaama tietyn ajan ja avaruusjärjestyksen mukaan skannaa näytepisteen pinta pisteellä. Pinta-mikroalueen ominaisuuksien eroista johtuen näytteen ja elektronisäteen välinen vuorovaikutus tuottaa sekundaarisia elektronisignaaleja, joilla on erilaiset intensiteetit, jotka ilmaisimella kerätään ja muunnetaan sähkösignaaleiksi, jotka monistetaan videolla ja syöttö kuvaputken ruudukkoon, kuvaputken kirkkauden säätämisen jälkeen voidaan saada toissijainen elektronikuva, joka voi heijastaa näytteen pinnalla olevan mikro-alueen morfologiaa ja ominaisuuksia. Verrattuna perinteisiin optisiin mikroskooppeihin, SEM: n resoluutio on suhteellisen korkea, näytteen pintakerroksen noin 3 nm-6nm, joka sopii paremmin materiaalien pinnalla olevien mikrorakenteiden piirteiden havaitsemiseksi.

3.2.2.2 Testausmenetelmä

Syötävä kalvo asetettiin eksikkaattoriin kuivausta varten ja sopivan kokoinen syötävä kalvo valittiin, liimattiin SEM-erikoisnäytealustaan ​​johtavalla liimalla ja kullattiin sitten tyhjiöpäällystimellä. Testin aikana näyte laitettiin SEM: ään, ja näytteen mikroskooppinen morfologia havaittiin ja valokuvattiin 300 kertaa ja 1000 -kertainen suurennettuna elektronisäteen kiihtyvyysjännitteessä 5 kV.

3.2.3 HPMC/HPS syötävän komposiittikalvon valonläpäisevyys

UV-Vis-spektrofotometri voi lähettää valoa aallonpituudella 200-800 nm ja säteilyttää sitä kohteeseen. Materiaali absorboi tietyt valon tietyt aallonpituudet tulevassa valossa, jolloin tapahtuu molekyylivärähtelyn energiatason muutosta ja elektronisen energiatason muutosta. Koska jokaisella aineella on erilaiset molekyyli-, atomi- ja molekyylirakenteet, jokaisella aineella on oma erityinen absorptiospektrinsä ja aineen pitoisuus voidaan määrittää tai määrittää absorbanssitason mukaan tietyillä absorptiospektrin tietyillä aallonpituuksilla. Siksi UV-Vis-spektrofotometrinen analyysi on yksi tehokkaista tavoista tutkia aineiden koostumusta, rakennetta ja vuorovaikutusta.

Kun valonsäde osuu esineeseen, osa tulevasta valosta absorboituu esineeseen ja toinen osa tulevasta valosta välittyy kohteen läpi; läpäisevän valon intensiteetin suhde tulevan valon intensiteettiin on läpäisykyky.

Absorbanssin ja läpäisyn välisen suhteen kaava on:

Niiden joukossa A on absorbanssi;

T on läpäisy, %.

Lopullinen absorbanssi korjattiin tasaisesti absorbanssilla × 0,25 mm/paksuus.

3.2.3.2 Testausmenetelmä

Valmista 5 % HPMC- ja HPS-liuokset, sekoita ne eri suhteissa, kaada 10 g kalvon muodostavaa liuosta polystyreenipetrimaljaan, jonka halkaisija on 15 cm, ja kuivaa ne 37 °C:ssa kalvon muodostamiseksi. Leikkaa syötävä kalvo 1 mm × 3 mm:n suorakaiteen muotoiseksi nauhaksi, laita se kyvettiin ja tee syötävä kalvo lähelle kyvetin sisäseinää. WFZ UV-3802 UV-vis -spektrofotometriä käytettiin näytteiden skannaamiseen täydellä aallonpituudella 200-800 nm, ja jokainen näyte testattiin 5 kertaa.

3.2.4 HPMC/HPS syötävien komposiittikalvojen dynaamiset termomekaaniset ominaisuudet

3.2.4.1 Dynaamisen termomekaanisen analyysin periaate

Dynaaminen termomekaaninen analyysi (DMA) on instrumentti, joka voi mitata näytteen massan ja lämpötilan välistä suhdetta tietyn iskukuorman ja ohjelmoidun lämpötilan alla ja voi testata näytteen mekaanisia ominaisuuksia jaksollisen vuorottelevan stressin ja ajan vaikutuksesta, Lämpötila ja lämpötila. taajuussuhde.

Suurimolekyylipolymeereillä on viskoelastisia ominaisuuksia, jotka voivat varastoida mekaanista energiaa kuin toisaalta elastomeeri, ja kuluttaa energiaa kuten limaa toisaalta. Kun jaksollista vuorottelevaa voimaa käytetään, joustava osa muuntaa energian potentiaaliseksi energiaksi ja varastoi sen; kun taas viskoosinen osa muuntaa energian lämpöenergiaksi ja menettää sen. Polymeerimateriaaleilla on yleensä kaksi tilaa matalan lämpötilan lasin ja korkean lämpötilan kumitilassa, ja kahden tilan välinen siirtymälämpötila on lasinsiirtolämpötila. Lassiirtymälämpötila vaikuttaa suoraan materiaalien rakenteeseen ja ominaisuuksiin, ja se on yksi polymeerien tärkeimmistä ominaislämpötiloista.

Polymeerien dynaamisia termomekaanisia ominaisuuksia analysoimalla voidaan tarkkailla polymeerien viskoelastisuutta ja saada tärkeitä polymeerien suorituskykyä määrittäviä parametreja, jotta niitä voidaan soveltaa paremmin todelliseen käyttöympäristöön. Lisäksi dynaaminen termomekaaninen analyysi on erittäin herkkä lasinsiirtymiselle, faasin erotukselle, silloittumiselle, kiteytymiselle ja molekyylin liikkeelle kaikilla molekyylisegmenttien tasoilla, ja voi saada paljon tietoa polymeerien rakenteesta ja ominaisuuksista. Sitä käytetään usein polymeerien molekyylien tutkimiseen. liikekäyttäytymistä. DMA:n lämpötilapyyhkäisymoodilla voidaan testata faasisiirtymien, kuten lasisiirtymän, esiintymistä. DMA:lla on DSC:hen verrattuna suurempi herkkyys ja se soveltuu paremmin todellista käyttöä simuloivien materiaalien analysointiin.

3.2.4.2 Testausmenetelmä

Valitse puhtaat, tasaiset, tasaiset ja vahingoittumattomat näytteet ja leikkaa ne 10 mm × 20 mm:n suorakaiteen muotoisiksi nauhoiksi. Näytteet testattiin vetotilassa käyttämällä Pydris Diamond dynaamista termomekaanista analysaattoria PerkinElmer, USA. Testilämpötila-alue oli 25-150 °C, kuumennusnopeus 2 °C/min, taajuus oli 1 Hz ja testi toistettiin kahdesti kullekin näytteelle. Kokeen aikana tallennettiin näytteen varastointimoduuli (E') ja häviömoduuli (E) sekä laskettiin myös häviömoduulin suhde varastointimoduuliin eli tangenttikulma tan δ.

3.2.5 Syötävien HPMC/HPS-komposiittikalvojen lämpöstabiilisuus

3.2.5.1 Thermogravimetrisen analyysin periaate

Terminen gravimetrinen analysaattori (TGA) voi mitata näytteen massamuutoksen lämpötilassa tai ajanjaksossa ohjelmoidussa lämpötilassa, ja sitä voidaan käyttää tutkimaan mahdollisen haihtumisen, sulamisen, sublimaation, kuivumisen, aineiden hapettumisen lämmitysprosessin aikana . ja muut fysikaaliset ja kemialliset ilmiöt. Aineen massan ja lämpötilan (tai ajan) välistä suhdetta, joka saadaan heti näytteen testaamisen jälkeen, kutsutaan termogravimetriseksi (TGA -käyrä). Painonpudotus ja muut tiedot. Johdannainen termogravimetrinen käyrä (DTG-käyrä) voidaan saada TGA-käyrän ensimmäisen asteen johdannaisen jälkeen, mikä heijastaa testatun näytteen painonpudotuksen muutosta lämpötilan tai ajan myötä, ja piikkipiste on vakion maksimipiste korko.

3.2.5.2 Testimenetelmä

Valitse syötävä kalvo, jolla on tasainen paksuus, leikkaa se ympyräksi, jonka halkaisija on sama kuin termogravimetrinen analysaattorin testikierta . Lämpötila -alue oli 30–700 ° C, lämmitysnopeus oli 10 ° C/min, ja jokainen näyte testattiin kahdesti.

3.2.6.1 Vetoominaisuuden analyysin periaate

3.2.6 Syötävien HPMC/HPS-komposiittikalvojen vetoominaisuudet

Mekaanisen ominaisuuksien testaaja voi soveltaa staattista vetolujuutta spliniin pitkittäistusakselia pitkin tietyllä lämpötila-, kosteudella ja nopeusolosuhteilla, kunnes spline on rikki. Testin aikana mekaaninen ominaisuuksien testaaja rekisteröitiin Spline: lle ja sen muodonmuutoksen määrään, ja stressi-venymäkäyrä vedettiin Spline: n vetolujuuden muodonmuutoksen aikana. From the stress-strain curve, the tensile strength (ζt), elongation at break (εb) and elastic modulus (E) can be calculated to evaluate the tensile properties of the film.

Materiaalien jännitys-venymäsuhde voidaan yleensä jakaa kahteen osaan: elastinen muodonmuutosalue ja plastinen muodonmuutosalue. Elastisella muodonmuutosvyöhykkeellä materiaalin jännityksillä ja venymillä on lineaarinen suhde, ja muodonmuutos voidaan tällä hetkellä palauttaa kokonaan, mikä on Cookin lain mukaista; Muovisen muodonmuutosvyöhykkeellä materiaalin jännitys ja kanta eivät ole enää lineaarisia, ja tällä hetkellä tapahtuva muodonmuutos on peruuttamattomasti, lopulta materiaali rikkoutuu.

Vetolujuuden laskentakaava:

Missä: on vetolujuus, MPa;

p on suurin kuorma tai murtokuorma, N;

b on näytteen leveys, mm;

d on näytteen paksuus, mm.

Kaava pidentymisen laskemiseksi tauolla:

jossa: εb on murtovenymä, %;

L on merkintäviivojen välinen etäisyys, kun näyte katkeaa, mm;

L0 on näytteen alkuperäinen mittapituus, mm.

Joustava moduulin laskentakaava:

Niistä: E on kimmomoduuli MPa;

ζ on stressi, MPA;

ε on kanta.

3.2.6.2 Testausmenetelmä

Valitse puhdas, tasainen, litteä ja vahingoittumattomat näytteet, katso kansalliset standardit GB13022-91 ja leikkaa ne käsipainon muotoisiksi ulottuneiksi, joiden kokonaispituus on 120 mm, alkuperäinen etäisyys 86 mm: n välisistä etäisyyksistä, etäisyys 40 mm: n ja 40 mm leveys 10 mm. Ulkot asetettiin 75%: iin ja 57%: iin (tyydyttyneen natriumkloridin ja natriumbromidiliuoksen ilmakehään) kosteuden ja tasapainotettiin yli 3 päivän ajan ennen mittaamista. Tässä kokeessa Yhdysvaltojen ASTM D638, 5566 mekaanisen ominaisuuden testaaja ja sen 2712-003 pneumaattista puristamista käytetään testaamiseen. Vetolujuus oli 10 mm/min, ja näyte toistettiin seitsemän kertaa ja keskiarvo laskettiin.

3.2.7 HPMC/HPS -syötävä komposiittikalvon happea läpäisevyys

3.2.7.1 Hapen läpäisevyysanalyysin periaate

After the test sample is installed, the test cavity is divided into two parts, A and B; Hiukkas happivirtaus tietyllä virtausnopeudella kulkee A-onkaloon, ja typpivirtaus tietyllä virtausnopeudella siirretään B-onkaloon; Testiprosessin aikana A -onkalo, jonka happi läpäisee näytteen läpi B -onteloon, ja B -onkaloon tunkeutuneen happi kulkee typpivirtauksella ja jättää B -onkalon saavuttaakseen happeaanturin. Happianturi mittaa typpivirtauksen happipitoisuuden ja tuottaa vastaavan sähköisen signaalin, laskemalla siten näytteen happi. läpäisevyys.

3.2.7.2 Testimenetelmä

Poimi vahingoittumattomat syötävät komposiittikalvot, leikkaa ne 10,16 x 10,16 cm:n vinoneliön muotoisiksi näytteiksi, sivele puristimien reunapinnat tyhjiörasvalla ja kiinnitä näytteet testikappaleeseen. Testattu ASTM D-3985:n mukaisesti, jokaisen näytteen testiala on 50 cm2.

3.3 Tulokset ja keskustelu

3.3.1 Syötävien komposiittikalvojen mikrorakenneanalyysi

Kalvon muodostavan nesteen komponenttien ja kuivausolosuhteiden välinen vuorovaikutus määrittää kalvon lopullisen rakenteen ja vaikuttaa vakavasti kalvon erilaisiin fysikaalisiin ja kemiallisiin ominaisuuksiin [330, 331]. Kunkin komponentin luontaiset geeliominaisuudet ja seostussuhde voivat vaikuttaa yhdisteen morfologiaan, mikä edelleen vaikuttaa kalvon pintarakenteeseen ja lopullisiin ominaisuuksiin [301, 332]. Siksi kalvojen mikrorakenneanalyysi voi tarjota olennaista tietoa kunkin komponentin molekyylien uudelleenjärjestelystä, mikä puolestaan ​​voi auttaa meitä ymmärtämään paremmin kalvojen sulkuominaisuuksia, mekaanisia ominaisuuksia ja optisia ominaisuuksia.

Pintapyyhkäisyelektronimikroskoopilla otetut mikrokuvat syötävistä HPS/HPMC-kalvoista eri suhteilla on esitetty kuvassa 3-1. Kuten kuvasta 3-1 voidaan nähdä, joidenkin näytteiden pinnalla oli mikrohalkeamia, jotka voivat johtua näytteen kosteuden vähenemisestä testin aikana tai elektronisäteen hyökkäyksestä mikroskoopin ontelossa [122 , 139]. Kuvassa puhdas HPS -kalvo ja puhdas HPMC. Kalvoilla oli suhteellisen sileät mikroskooppiset pinnat, ja puhtaiden HPS-kalvojen mikrorakenne oli homogeenisempi ja sileämpi kuin puhtaiden HPMC-kalvojen, mikä voi johtua pääasiassa tärkkelyksen makromolekyylistä (amyloosimolekyylit ja amylopektiinimolekyylit) jäähdytysprosessin aikana.) saavutti paremman molekyylin uudelleenjärjestelyn. vesiliuoksessa. Monet tutkimukset ovat osoittaneet, että amyloosi-amylopektiini-vesi-järjestelmä jäähdytysprosessissa

Geelinmuodostuksen ja faasien erottumisen välillä voi olla kilpaileva mekanismi. Jos faasien erotusnopeus on pienempi kuin geelin muodostumisnopeus, faasien erottuminen ei tapahdu järjestelmässä, muuten järjestelmässä tapahtuu faasierottumista [333, 334]. Lisäksi, kun amyloosin pitoisuus ylittää 25 %, amyloosin gelatinisoituminen ja jatkuva amyloosiverkostorakenne voivat merkittävästi estää faasierottumisen ilmaantumista [334]. Tässä paperissa käytetyn HPS:n amyloosipitoisuus on 80 %, paljon korkeampi kuin 25 %, mikä kuvaa paremmin ilmiötä, että puhtaat HPS-kalvot ovat homogeenisempia ja sileämpiä kuin puhtaat HPMC-kalvot.

Kuvien vertailusta voidaan nähdä, että kaikkien komposiittikalvojen pinnat ovat suhteellisen karkeita ja joitain epäsäännöllisiä kuoppia on hajallaan, mikä osoittaa, että HPMC:n ja HPS:n välillä on tietty sekoittumattomuus. Lisäksi komposiittikalvoilla, joissa oli korkea HPMC-pitoisuus, oli homogeenisempi rakenne kuin korkean HPS-pitoisuuden omaavilla kalvoilla. HPS-pohjainen kondensaatio 37 °C:n kalvonmuodostuslämpötilassa

Geelin ominaisuuksien perusteella HPS esitti viskoosin geelitilan; HPMC:n lämpögeeliominaisuuksien perusteella HPMC esitti vesimäisen liuostilan. Komposiittikalvossa, jolla on korkea HPS-pitoisuus (7: 3 HPS/HPMC), viskoosinen HPS on jatkuva vaihe ja vesimainen HPMC dispergoituu korkean viskositeetin HPS: n jatkuvassa vaiheessa dispergoituna faasina, jota ei voida myöntää hajautetun vaiheen tasaiseen jakautumiseen; Yhdistelmäkalvossa, jolla on korkea HPMC-pitoisuus (3: 7 HPS/HPMC), matala viskositeetti HPMC muuttuu jatkuvaan vaiheeseen ja viskoosiset HP: t dispergoituvat matalassa viskositeettisessa HPMC-vaiheessa dispergoituna faasina, joka on edullinen homogeenisen vaiheen muodostuminen. yhdistelmäjärjestelmä.

Kuvasta voidaan nähdä, että vaikka kaikissa komposiittikalvoissa on karkeita ja epähomogeenisiä pintarakenteita, ilmeistä faasirajapintaa ei löydy, mikä viittaa siihen, että HPMC:n ja HPS:n yhteensopivuus on hyvä. HPMC/tärkkelys-komposiittikalvot, joissa ei ollut pehmittimiä, kuten PEG, osoittivat ilmeistä faasierottelua [301], mikä osoittaa, että sekä tärkkelyksen hydroksipropyylimuunnos että PEG-pehmittimet voivat parantaa komposiittijärjestelmän yhteensopivuutta.

3.3.2 Syötävien komposiittikalvojen optisten ominaisuuksien analyysi

Syötävien HPMC/HPS-komposiittikalvojen valonläpäisyominaisuudet eri suhteilla testattiin UV-vis-spektrofotometrillä ja UV-spektrit on esitetty kuvassa 3-2. Mitä suurempi valonläpäisyarvo on, sitä tasaisempi ja läpinäkyvämpi kalvo on; päinvastoin, mitä pienempi valonläpäisyarvo, sitä epätasaisempi ja himmeämpi kalvo on. Kuvasta 3-2(a) voidaan nähdä, että kaikilla komposiittikalvoilla on samanlainen suuntaus pyyhkäisyn aallonpituuden kasvaessa koko aallonpituuden pyyhkäisyalueella, ja valonläpäisykyky kasvaa vähitellen aallonpituuden kasvaessa. 350 nm:ssä käyrät pyrkivät tasanteelle.

Valitse vertailua varten läpäisykyky aallonpituudella 500 nm, kuten kuvassa 3-2(b), puhtaan HPS-kalvon läpäisykyky on alhaisempi kuin puhtaan HPMC-kalvon, ja HPMC-sisällön kasvaessa läpäisykyky pienenee ensin, ja kasvaa sitten minimiarvon saavuttamisen jälkeen. Kun HPMC-pitoisuus nousi 70 prosenttiin, komposiittikalvon valonläpäisykyky oli suurempi kuin puhtaan HPS:n. On hyvin tunnettua, että homogeenisella järjestelmällä on parempi valonläpäisykyky, ja sen UV-mittattu läpäisyarvo on yleensä korkeampi; epähomogeeniset materiaalit ovat yleensä läpinäkymättömämpiä ja niillä on alhaisemmat UV-läpäisyarvot. Komposiittikalvojen läpäisyarvot (7:3, 5:5) olivat alhaisemmat kuin puhtaiden HPS- ja HPMC-kalvojen, mikä osoittaa, että HPS:n ja HPMC:n kahden komponentin välillä oli tietty faasierottelu.

Kuva 3-2 UV-spektrit kaikilla aallonpituuksilla (a) ja 500 nm:ssä (b) HPS/HPMC-sekoituskalvoille. Pylväs edustaa keskiarvoa ± standardipoikkeamia. ac: eri kirjaimet eroavat merkittävästi erilaisilla sekoitussuhteilla (p < 0,05), sovellettu koko väitöskirjassa

3.3.3 Syötävien komposiittikalvojen dynaaminen termomekaaninen analyysi

Kuva 3-3 esittää syötävien HPMC/HPS-kalvojen dynaamisia termomekaanisia ominaisuuksia eri formulaatioilla. Kuviosta 3-3(a) voidaan nähdä, että tallennusmoduuli (E') pienenee HPMC-sisällön kasvaessa. Lisäksi kaikkien näytteiden varastointimoduuli pieneni asteittain lämpötilan noustessa, paitsi että puhtaan HPS-kalvon (10:0) varastointimoduuli nousi hieman lämpötilan nostamisen jälkeen 70 °C:seen. Korkeassa lämpötilassa korkean HPMC-pitoisuuden omaavien komposiittikalvojen osalta komposiittikalvon varastointimoduulilla on ilmeinen laskusuuntaus lämpötilan noustessa; kun taas korkean HPS-pitoisuuden omaavalla näytteellä varastointimoduuli pienenee vain hieman lämpötilan noustessa.

Kuva 3-3 HPS/HPMC-sekoituskalvojen tallennusmoduuli (E′) (a) ja häviötangentti (tan δ) (b)

Kuvasta 3-3(b) voidaan nähdä, että näytteet, joiden HPMC-pitoisuus on yli 30 % (5:5, 3:7, 0:10), osoittavat lasittumishuippua, ja HPMC-pitoisuuden kasvaessa lasittumisvaiheessa siirtymälämpötila siirtyi korkeaan lämpötilaan, mikä osoittaa, että HPMC-polymeeriketjun joustavuus väheni. Toisaalta puhtaalla HPS-kalvolla on suuri vaippahuippu noin 67 °C:ssa, kun taas komposiittikalvolla, jonka HPS-pitoisuus on 70 %, ei ole ilmeistä lasisiirtymää. Tämä voi johtua siitä, että HPMC:n ja HPS:n välillä on tietty vuorovaikutus, mikä rajoittaa HPMC:n ja HPS:n molekyylisegmenttien liikettä.

3.3.4 Syötävien komposiittikalvojen lämpöstabiilisuusanalyysi

Kuva 3-4 HPS/HPMC-sekoituskalvojen TGA-käyrät (a) ja niiden johdannaiskäyrät (DTG) (b)

HPMC/HPS:n syötävän komposiittikalvon lämpöstabiilisuus testattiin termogravimetrisella analysaattorilla. Kuvassa 3-4 on esitetty komposiittikalvon termogravimetrinen käyrä (TGA) ja sen painonpudotusnopeuskäyrä (DTG). Kuvion 3-4 (a) TGA-käyrän perusteella voidaan nähdä, että komposiittimembraaninäytteillä, joilla on eri suhteet Polysakkaridimakromolekyylin adsorboiman veden haihtuminen johtaa pieneen painonpudotukseen 30–180 °C:ssa ennen varsinaista lämpöhajoamista. Tämän jälkeen tapahtuu suurempi painonpudotuksen vaihe 300–450 °C:ssa, tässä HPMC:n ja HPS:n lämpöhajoamisvaihe.

Kuvan 3-4(b) DTG-käyristä voidaan nähdä, että puhtaan HPS:n ja puhtaan HPMC:n lämpöhajoamisen huippulämpötilat ovat 338 °C ja 400 °C, ja puhtaan HPMC:n lämpöhajoamisen huippulämpötila on korkeampi kuin HPS: n, mikä osoittaa, että HPMC paremman lämpöstabiilisuuden kuin HPS. Kun HPMC-pitoisuus oli 30 % (7:3), yksi piikki ilmestyi 347 °C:ssa, mikä vastaa HPS:n ominaista huippua, mutta lämpötila oli korkeampi kuin HPS:n lämpöhajoamisen huippu; Kun HPMC -pitoisuus oli 70% (3: 7), vain HPMC: n ominaispiikki esiintyi 400 ° C: ssa; Kun HPMC: n pitoisuus oli 50%, DTG -käyrä, vastaavasti 345 ° C ja 396 ° C, ilmestyi kaksi lämmön hajoamishuippua. Piikit vastaavat vastaavasti HPS: n ja HPMC: n ominaisia ​​piikkejä, mutta HPS: tä vastaava lämmön hajoamispiikki on pienempi, ja molemmilla piikillä on tietty muutos. Voidaan nähdä, että useimmat komposiittikalvot osoittavat vain tyypillistä yksittäistä tiettyä komponenttia vastaavaa piikkiä, ja ne ovat offset verrattuna puhdaskomponenttikalvoon, mikä osoittaa, että HPMC- ja HPS-komponenttien välillä on tietty ero. Yhteensopivuusaste. Komposiittimembraanin lämmön hajoamisen piikin lämpötila oli korkeampi kuin puhtaiden HP: ien lämpötila, mikä osoittaa, että HPMC voisi parantaa HPS -kalvon lämpöstabiilisuutta tietyssä määrin.

3.3.5 Syötävän komposiittikalvon mekaanisten ominaisuuksien analyysi

HPMC/HPS -komposiittikalvojen vetolujuudet mitattiin mekaanisella ominaisuuksien analysaattorilla 25 ° C: ssa, suhteellinen kosteus 57% ja 75%. Kuvassa 3-5 on esitetty HPMC/HPS-komposiittikalvojen kimmokerroin (a), murtovenymä (b) ja vetolujuus (c) eri suhteilla eri suhteellisessa kosteudessa. Kuvasta voidaan nähdä, että kun suhteellinen kosteus on 57%, puhtaan HPS -kalvon elastinen moduuli ja vetolujuus ovat suurin ja puhdas HPMC on pienin. HPS -pitoisuuden lisääntyessä komposiittikalvojen elastinen moduuli ja vetolujuus lisääntyivät jatkuvasti. Puhtaan HPMC -kalvon murtamisessa on paljon suurempi kuin puhtaan HPS -kalvon, ja molemmat ovat suurempia kuin komposiittikalvo.

Kun suhteellinen kosteus oli korkeampi (75 %) verrattuna 57 % suhteelliseen kosteuteen, kaikkien näytteiden kimmomoduuli ja vetolujuus pienenivät, kun taas murtovenymä kasvoi merkittävästi. Tämä johtuu pääasiassa siitä, että vesi yleistyneenä pehmittimenä voi laimentaa HPMC- ja HPS-matriisia, vähentää polymeeriketjujen välistä voimaa ja parantaa polymeerisegmenttien liikkuvuutta. Korkeassa suhteellisessa kosteudessa puhtaiden HPMC-kalvojen kimmomoduuli ja vetolujuus olivat korkeammat kuin puhtaiden HPS-kalvojen, mutta murtovenymä oli pienempi, mikä oli täysin erilainen kuin alhaisessa kosteudessa saadut tulokset. On syytä huomata, että komposiittikalvojen mekaanisten ominaisuuksien vaihtelu komponenttisuhteilla korkeassa 75 % kosteudessa on täysin päinvastainen kuin alhaisessa kosteudessa verrattuna tapaukseen, jossa suhteellinen kosteus on 57 %. Korkeassa kosteudessa kalvon kosteuspitoisuus kasvaa, ja vedellä ei ole vain tietty pehmittävä vaikutus polymeerimatriisiin, vaan se edistää myös tärkkelyksen uudelleenkiteytymistä. HPMC:hen verrattuna HPS:llä on voimakkaampi taipumus uudelleenkiteytyä, joten suhteellisen kosteuden vaikutus HPS:ään on paljon suurempi kuin HPMC:n.

Kuvio 3-5 HPS/HPMC-kalvojen vetolujuudet, joilla on erilaiset HPS/HPMC-suhteet, jotka ovat tasapainotettuja erilaisissa suhteellisissa nöyryyden (RH) olosuhteissa. *: Eri numeromurjeet ovat huomattavasti erilaisia ​​erilaisilla RH: lla, jota käytetään koko väitöskirjassa

3.3.6 Syötävien komposiittikalvojen hapenläpäisevyyden analyysi

Ruokapakkausmateriaalina käytetään syötävää komposiittikalvoa ruoan säilyvyyden pidentämiseksi, ja sen happierän suorituskyky on yksi tärkeimmistä indikaattoreista. Siksi syötävien kalvojen happea siirtonopeudet, joilla on erilaiset HPMC/HP: n suhteet, mitattiin lämpötilassa 23 ° C, ja tulokset esitetään kuviossa 3-6. Kuvasta voidaan nähdä, että puhtaan HPS -kalvon happea läpäisevyys on huomattavasti pienempi kuin puhtaan HPMC -kalvon, mikä osoittaa, että HPS -kalvolla on parempia happea esteominaisuuksia kuin HPMC -kalvo. Amorfisten alueiden pienen viskositeetin ja olemassaolon vuoksi HPMC on helppo muodostaa suhteellisen löysä matalatiheys verkkorakenne kalvossa; HPS: ään verrattuna sillä on suurempi taipumus kiteyttää uudelleen, ja kalvossa on helppo muodostaa tiheä rakenne. Monet tutkimukset ovat osoittaneet, että tärkkelyskalvoilla on hyvät hapenesteominaisuudet verrattuna muihin polymeereihin [139, 301, 335, 336].

HPS:n lisääminen voi merkittävästi vähentää HPMC-kalvojen hapenläpäisevyyttä ja komposiittikalvojen hapenläpäisevyys heikkenee jyrkästi HPS-pitoisuuden kasvaessa. Happi-tärkeiden HP: ien lisääminen voi lisätä happikanavan tortuositeettia komposiittikalvossa, mikä puolestaan ​​johtaa hapen läpäisynopeuden vähentymiseen ja lopulta alhaisempaan hapen läpäisevyyteen. Samanlaisia ​​tuloksia on raportoitu muille natiiville tärkkelyksille [139,301].

3.4 Tämän luvun tiivistelmä

Tässä luvussa HPMC: n ja HPS: n käyttäminen pää raaka -aineina ja lisäämällä polyeteeniglykolia pehmittimeksi, HPMC/HPS: n syötävät komposiittikalvot valmistettiin valuhumenetelmällä. Komponenttien luontaisten ominaisuuksien vaikutusta ja yhdistelmäsuhde komposiittikalvon mikroskooppiseen morfologiaan tutkittiin skannaavalla elektronimikroskopialla; Komposiittikalvon mekaanisia ominaisuuksia tutkittiin mekaanisten Properties-testaaja. Komponenttien luontaisten ominaisuuksien vaikutusta ja yhdistelmäsuhde happea esteominaisuuksiin ja komposiittikalvon valon läpäisyyn tutkittiin happea läpäisytesteri ja UV-VIS-spektrofotometri. Käytettiin skannauselektronimikroskopiaa, termogravimetristä analyysiä ja dynaamista lämpöanalyysiä. Mekaanista analyysiä ja muita analyyttisiä menetelmiä käytettiin kylmän geeliyhdistejärjestelmän yhteensopivuuden ja faasin erottamisen tutkimiseen. Tärkeimmät havainnot ovat seuraavat:

1. Puhtaan HPMC: hen verrattuna puhdasta HPS: tä on helpompi muodostaa homogeeninen ja sileä mikroskooppinen pintamorfologia. Tämä johtuu pääasiassa tärkkelyksen makromolekyylien (amyloosimolekyylien ja amylopektiinimolekyylien) paremmasta molekyylin uudelleenjärjestelystä tärkkelyksen vesipitoisessa liuoksessa jäähdytysprosessin aikana.
2. Yhdisteet, joilla on korkea HPMC -pitoisuus, muodostavat todennäköisemmin homogeenisia kalvorakenteita. Tämä perustuu pääasiassa HPMC: n ja HPS: n geeliominaisuuksiin. Kalvonmuodostuslämpötilassa HPMC ja HPS osoittavat vastaavasti matalan viskositeettiliuostilan ja korkean viskositeetin geelitilan. Korkean viskositeetin dispergoitu vaihe on dispergoituna alhaisen viskositeetin jatkuvassa vaiheessa. , homogeenisen järjestelmän muodostaminen on helpompaa.
3. Suhteellisella kosteudella on merkittävä vaikutus HPMC/HPS-komposiittikalvojen mekaanisiin ominaisuuksiin ja sen vaikutusaste kasvaa HPS-pitoisuuden kasvaessa. Alhaisemmassa suhteellisessa kosteudessa sekä komposiittikalvojen elastinen moduuli että vetolujuus lisääntyivät HPS -pitoisuuden lisääntyessä, ja komposiittikalvojen murtumisen pidentyminen oli huomattavasti alhaisempi kuin puhtaiden komponenttikalvojen. Suhteellisen kosteuden lisääntyessä komposiittikalvon kimmomoduuli ja vetolujuus pienenivät ja murtovenymä kasvoi merkittävästi, ja komposiittikalvon mekaanisten ominaisuuksien ja seostussuhteen välinen suhde osoitti täysin päinvastaista muutoskuviota erilaisissa olosuhteissa. suhteellinen kosteus. Eri sekoitussuhteilla olevien komposiittikalvojen mekaaniset ominaisuudet osoittavat risteyksen erilaisissa suhteellisissa kosteusolosuhteissa, mikä antaa mahdollisuuden optimoida tuotteen suorituskykyä erilaisten käyttövaatimusten mukaan.
4. HPS: n lisääminen paransi merkittävästi komposiittikalvon happeasuojeluominaisuuksia. Komposiittimembraanin happea läpäisevyys laski voimakkaasti HPS -pitoisuuden lisääntyessä.
5. HPMC/HPS kylmä- ja kuumageeliyhdistejärjestelmässä näiden kahden komponentin välillä on tietty yhteensopivuus. Kaikkien komposiittikalvojen SEM-kuvista ei löytynyt selvää kaksivaiheista rajapintaa, useimmilla komposiittikalvoilla oli vain yksi lasittumispiste DMA-tuloksissa ja vain yksi lämpöhajoamishuippu esiintyi useimpien komposiittikalvojen DTG-käyrissä. elokuvia. Se osoittaa, että HPMC: n ja HPS: n välillä on tietty kuvaus.

Yllä olevat kokeelliset tulokset osoittavat, että HPS:n ja HPMC:n yhdistäminen ei voi pelkästään vähentää syötävän HPMC-kalvon tuotantokustannuksia, vaan myös parantaa sen suorituskykyä. Syötävän komposiittikalvon mekaaniset ominaisuudet, happisulkuominaisuudet ja optiset ominaisuudet voidaan saavuttaa säätämällä kahden komponentin seossuhdetta ja ulkoympäristön suhteellista kosteutta.

Luku 4 Mikromorfologian ja HPMC/HPS-yhdistejärjestelmän mekaanisten ominaisuuksien välinen suhde

Verrattuna korkeampaan sekoitus entropiaan metalliseos sekoittumisen aikana, sekoittuminen entropia polymeerisilmutuksen aikana on yleensä hyvin pieni ja yhdistymisen lämpö yhdistymisen aikana on yleensä positiivinen, mikä johtaa polymeerien yhdistämisprosesseihin. Gibbsin vapaan energian muutos on positiivinen (���>), siksi polymeeriformulaatioilla on taipumus muodostaa faasieroteltuja kaksifaasijärjestelmiä, ja täysin yhteensopivat polymeeriformulaatiot ovat hyvin harvinaisia ​​[242].

Sekoittuvat yhdistejärjestelmät voivat yleensä saavuttaa molekyylitason sekoittuvuuden termodynamiikassa ja muodostaa homogeenisia yhdisteitä, joten useimmat polymeeriyhdistejärjestelmät ovat sekoittumattomia. Monet polymeeriyhdistejärjestelmät voivat kuitenkin saavuttaa yhteensopivan tilan tietyissä olosuhteissa ja niistä voi tulla yhdistelmäjärjestelmiä, joilla on tietty yhteensopivuus [257].

Polymeerikomposiittijärjestelmien makroskooppiset ominaisuudet, kuten mekaaniset ominaisuudet, riippuvat suurelta osin niiden komponenttien vuorovaikutuksesta ja faasimorfologiasta, erityisesti komponenttien yhteensopivuudesta ja jatkuvien ja hajaantuneiden faasien koostumuksesta [301]. Siksi on erittäin tärkeää tutkia komposiittijärjestelmän mikroskooppista morfologiaa ja makroskooppisia ominaisuuksia ja selvittää niiden välinen suhde, millä on suuri merkitys komposiittimateriaalien ominaisuuksien hallinnassa säätelemällä komposiittijärjestelmän faasirakennetta ja yhteensopivuutta.

Kompleksin järjestelmän morfologiaa ja vaihekaaviota tutkittaessa on erittäin tärkeää valita sopivat keinot eri komponenttien erottamiseksi. HPMC: n ja HPS: n välinen ero on kuitenkin melko vaikeaa, koska molemmilla on hyvä läpinäkyvyys ja vastaava taitekerroin, joten on vaikea erottaa kahta komponenttia optisella mikroskopialla; Lisäksi, koska molemmat ovat orgaanista hiilipohjaista materiaalia, niin kahdella on samanlainen energian imeytyminen, joten elektronimikroskopian skannaaminen on myös vaikeaa komponenttiparin tarkkaan erottamiseksi. Fourier-muunnosinfrapunaspektroskopia voi heijastaa proteiinitalliokompleksijärjestelmän morfologian ja vaihekaavion muutoksia polysakkaridikaistan pinta-alan suhteessa numeroon 1180-953 cm-1 ja amidikaistalla 1750-1483 cm-1 [52, 52, 337], mutta tämä tekniikka on erittäin monimutkainen ja vaatii tyypillisesti synkrotronisäteilyn Fourier -muunnosinfrapunatekniikoita, jotta saadaan riittävä kontrasti HPMC/HPS -hybridijärjestelmille. On myös tekniikoita tämän komponenttien, kuten siirtoelektronimikroskopian ja pienikulman röntgensironnan, saavuttamiseksi, mutta nämä tekniikat ovat yleensä monimutkaisia ​​[338]. Tässä aiheessa käytetään yksinkertaista jodivärjäystä koskevaa optisen mikroskooppianalyysimenetelmää, ja periaatetta, jonka mukaan amyloosin kierteisen rakenteen päätyryhmää voi reagoida jodin kanssa inkluusiokompleksien muodostamiseksi HPMC/HPS -yhdistejärjestelmän väristämiseen jodien värjäytymisellä, joten niin että HPS: n komponentit erotettiin HPMC -komponenteista niiden eri väreillä valomikroskoopin alla. Siksi jodin värjäys optisen mikroskooppianalyysimenetelmä on yksinkertainen ja tehokas tutkimusmenetelmä tärkkelyspohjaisten kompleksijärjestelmien morfologialle ja vaihekaaviolle.

Tässä luvussa tutkittiin HPMC/HPS -yhdistejärjestelmän mikroskooppista morfologiaa, vaiheen jakautumista, vaihesiirtoa ja muita mikrostruktuureja jodinvärittämisellä optisen mikroskooppianalyysin avulla; ja mekaaniset ominaisuudet ja muut makroskooppiset ominaisuudet; ja eri liuoskonsentraatioiden ja yhdistelmäsuhteiden mikroskooppisen morfologian ja makroskooppisten ominaisuuksien korrelaatioanalyysin avulla vahvistettiin HPMC/HPS -yhdistejärjestelmän mikrorakenteen ja makroskooppisten ominaisuuksien välinen suhde HPMC/HPS: n hallitsemiseksi. Tarjoa perusta komposiittimateriaalien ominaisuuksille.

4.1 Materiaalit ja laitteet

4.1.1 Tärkeimmät koemateriaalit

4.2 Kokeellinen menetelmä

4.2.1 HPMC/HPS -yhdisteiden liuoksen valmistus

Valmista HPMC-liuos ja HPS-liuos pitoisuuksina 3 %, 5 %, 7 % ja 9 %, ks. valmistusmenetelmä kohdasta 2.2.1. Sekoita HPMC-liuos ja HPS-liuos suhteessa 100:0, 90:10, 80:20, 70:30, 60:40, 50:50, 45:55, 40:60, 30:70, 20:80, 0: 100 Eri suhdetta sekoitettiin nopeudella 250 rp/min 21 °C:ssa 30 minuutin ajan, ja saatiin sekoitettuja liuoksia eri pitoisuuksilla ja suhteilla.

4.2.2 HPMC/HPS -komposiittikalvon valmistus

Katso 3.2.1.

4.2.3 HPMC/HPS-komposiittikapseleiden valmistus

Katso 2.2.1 kohdan menetelmällä valmistettu liuos, käytä kastamiseen ruostumattomasta teräksestä valmistettua muottia ja kuivaa se 37 °C:ssa. Vedä kuivuneet kapselit pois, leikkaa ylimääräiset ja yhdistä ne muodostamaan pari.

4.2.4 HPMC/HPS-komposiittikalvooptinen mikroskooppi

4.2.4.1 Optisen mikroskopian analyysin periaatteet

Optinen mikroskooppi käyttää kuperan linssin suurennuskuvauksen optista periaatetta ja käyttää kahta konvergoivaa linssiä laajentamaan läheisten pienten aineiden avauskulmaa silmiin ja suurentamaan pienten aineiden kokoa, joita ihmisen silmä ei havaitse kunnes ihmissilmä pystyy havaitsemaan aineiden koon.

4.2.4.2 Testimenetelmä

HPMC/HPS-yhdisteliuokset eri pitoisuuksilla ja seossuhteilla otettiin pois 21 °C:ssa, tiputettiin lasilevylle, valettiin ohueksi kerrokseksi ja kuivattiin samassa lämpötilassa. Kalvot värjättiin 1-prosenttisella jodiliuoksella (1 g jodia ja 10 g kaliumjodidia laitettiin 100 ml:n mittapulloon ja liuotettiin etanoliin), asetettiin valomikroskoopin kentälle tarkkailua varten ja valokuvattiin.

4.2.5.1 UV-vis-spektrofotometrian analyysiperiaate

Sama kuin 3.2.3.1.

4.2.5.1 Testausmenetelmä

Katso 3.2.3.2.

4.2.6 HPMC/HPS-komposiittikalvojen vetoominaisuudet

4.2.6.1 Vetolujuuden analyysin periaate

Sama kuin 3.2.3.1.

4.2.6.1 Testausmenetelmä

The samples were tested after equilibrating at 73% humidity for 48 h. Katso testimenetelmä 3.2.3.2.

4.3 Tulokset ja keskustelu

4.3.1 Tuotteiden läpinäkyvyyshavainto

Kuvio 4-1 esittää syötäviä kalvoja ja kapseleita, jotka on valmistettu sekoittamalla HPMC:tä ja HPS:ää seossuhteessa 70:30. Kuten kuvasta näkyy, tuotteilla on hyvä läpinäkyvyys, mikä osoittaa, että HPMC:llä ja HPS:llä on samanlaiset taitekertoimet, ja näiden kahden yhdistämisen jälkeen voidaan saada homogeeninen yhdiste.

4.3.2 Optiset mikroskoopin kuvat HPMC/HPS-komplekseista ennen ja jälkeen värjäyksen

Kuvio 4-2 esittää tyypillisen morfologian ennen HPMC/HPS-kompleksien värjäystä ja sen jälkeen, joilla on erilaiset yhdistelmäsuhteet, jotka on havaittu optisen mikroskoopin alla. Kuten kuviosta voidaan nähdä, HPMC -vaihe ja HPS -vaihetta värjäytymättömässä kuvassa on vaikea erottaa; Värjätty puhdas HPMC ja puhtaat HP: t osoittavat omat ainutlaatuiset värit, mikä johtuu siitä, että HPS: n ja jodin reaktio jodin värjäyksellä sen väri tummuu. Siksi HPMC/HPS -yhdistejärjestelmän kaksi vaihetta erotetaan yksinkertaisesti ja selvästi, mikä todistaa edelleen, että HPMC ja HPS eivät ole sekoittavia eivätkä pysty muodostamaan homogeenista yhdistettä. Kuten kuvasta voidaan nähdä, kun HPS-pitoisuus kasvaa, kuvion pimeän alueen (HPS-vaihe) pinta-ala kasvaa odotetusti, mikä vahvistaa, että kaksivaiheinen uudelleenjärjestely tapahtuu tämän prosessin aikana. Kun HPMC: n pitoisuus on yli 40%, HPMC esittelee jatkuvan vaiheen tilan ja HPS on dispergoitu HPMC: n jatkuvassa vaiheessa dispergoituna faasina. In contrast, when the content of HPMC is lower than 40%, HPS presents a state of continuous phase, and HPMC is dispersed in the continuous phase of HPS as a dispersed phase. Therefore, in the 5% HPMC/HPS compound solution, with the increasing HPS content, the opposite happened when the compound ratio was HPMC/HPS 40:60. The continuous phase changes from the initial HPMC phase to the later HPS phase. By observing the phase shape, it can be seen that the HPMC phase in the HPS matrix is ​​spherical after dispersion, while the dispersed shape of the HPS phase in the HPMC matrix is ​​more irregular.

Lisäksi laskemalla vaaleanvärisen alueen (HPMC) ja tummavärisen alueen (HPS) suhde HPMC/HPS-kompleksissa värjäyksen jälkeen (ottamatta huomioon mesofaasitilannetta), havaittiin, että pinta-ala HPMC (vaalea väri)/HPS (tumma väri) kuvassa Suhde on aina suurempi kuin todellinen HPMC/HPS-yhdistesuhde. Esimerkiksi HPMC/HPS-yhdisteen värjäyskaaviossa, jonka yhdistesuhde on 50:50, HPS:n pinta-alaa faasien välisellä alueella ei lasketa, ja vaalean/pimeän alueen suhde on 71/29. Tämä tulos vahvistaa suuren määrän mesofaasien olemassaolon HPMC/HPS-komposiittijärjestelmässä.

On hyvin tunnettua, että täysin yhteensopivat polymeeriseosjärjestelmät ovat melko harvinaisia, koska polymeerien sekoitusprosessin aikana seostuslämpö on yleensä positiivinen ja seostuksen entropia yleensä muuttuu vain vähän, jolloin seoksen aikana vapaa energia muuttuu positiiviseksi. HPMC/HPS-yhdistejärjestelmässä HPMC ja HPS lupaavat kuitenkin edelleen osoittaa suurempaa yhteensopivuutta, koska HPMC ja HPS ovat molemmat hydrofiilisiä polysakkarideja, niillä on sama rakenneyksikkö – glukoosi ja ne läpäisevät saman funktionaalisen ryhmän, joka on modifioitu hydroksipropyyli. Useiden mesofaasien ilmiö HPMC/HPS-yhdistejärjestelmässä osoittaa myös, että HPMC:llä ja HPS:llä yhdisteessä on tietty yhteensopivuusaste, ja samanlainen ilmiö esiintyy tärkkelys-polyvinyylialkoholi-seosjärjestelmässä, johon on lisätty pehmitintä. ilmestyi myös [339].

4.3.3 Mikroskooppisen morfologian ja yhdistejärjestelmän makroskooppisten ominaisuuksien välinen suhde

HPMC/HPS -komposiittijärjestelmän morfologian, faasin erotusilmiön, läpinäkyvyyden ja mekaanisten ominaisuuksien välistä suhdetta tutkittiin yksityiskohtaisesti. Figure 4-3 shows the effect of HPS content on the macroscopic properties such as transparency and tensile modulus of HPMC/HPS compound system. Kuvasta voidaan nähdä, että puhtaan HPMC: n läpinäkyvyys on suurempi kuin puhtaiden HP: ien, pääasiassa siksi, että tärkkelyksen uudelleenkiteytys vähentää HPS: n läpinäkyvyyttä ja tärkkelyksen hydroksipropyylimodifikaatio on myös tärkeä syy läpinäkyvyyden vähentämiselle HPS [340, 341]. Kuviosta voidaan löytää, että HPMC/HPS -yhdistejärjestelmän läpäisemällä on minimiarvo HPS -pitoisuuden erolla. Yhdistejärjestelmän läpäisy, HPS -pitoisuuden alueella alle 70%, kasvaait vähenee HPS -pitoisuuden lisääntyessä; Kun HPS -pitoisuus ylittää 70%, se kasvaa HPS -pitoisuuden lisääntyessä. Tämä ilmiö tarkoittaa, että HPMC/HPS -yhdistejärjestelmä on selkeä, koska järjestelmän faasin erotusilmiö johtaa valon läpäisyn vähentymiseen. Päinvastoin, yhdistelmäjärjestelmän nuoren moduuli näytti myös vähimmäispisteeltä eri osuuksilla, ja Youngin moduuli jatkoi vähenevänsä HPS -pitoisuuden lisääntyessä ja saavutti alimman pisteen, kun HPS -pitoisuus oli 60%. Moduuli jatkoi kasvuaan, ja moduuli kasvoi hieman. Youngin HPMC/HPS -yhdistejärjestelmän moduuli osoitti minimiarvon, mikä myös osoitti, että yhdistelmäjärjestelmä oli sekoittumaton järjestelmä. HPMC/HPS-yhdistejärjestelmän alin valon läpäisevyyspiste on yhdenmukainen HPMC: n jatkuvan vaiheen vaihesiirtopisteen kanssa dispergoituneeseen vaiheeseen ja Youngin moduulin arvon alimpaan pisteeseen kuviossa 4-2.

4.3.4 Liuoskonsentraation vaikutus yhdistejärjestelmän mikroskooppiseen morfologiaan

Kuva 4-4 esittää liuoksen konsentraation vaikutusta HPMC/HPS-yhdistejärjestelmän morfologiaan ja faasimuutokseen. Kuten kuviosta voidaan nähdä, 3 % HPMC/HPS-yhdistejärjestelmän alhainen pitoisuus HPMC/HPS-yhdistesuhteessa on 40:60, voidaan havaita samanaikaisen rakenteen ilmaantumista; kun taas korkeassa 7-prosenttisessa liuoksessa tämä samanaikainen rakenne havaitaan kuvassa seossuhteella 50:50. Tämä tulos osoittaa, että HPMC/HPS-yhdistejärjestelmän faasisiirtymäpisteellä on tietty konsentraatioriippuvuus, ja faasisiirtymän HPMC/HPS-yhdistesuhde kasvaa yhdisteliuoksen pitoisuuden kasvaessa ja HPS:llä on taipumus muodostaa jatkuva faasi. . . Lisäksi jatkuvaan HPMC-faasiin dispergoituneet HPS-domeenit osoittivat samanlaisia ​​muotoja ja morfologioita konsentraation muutoksen myötä; kun taas jatkuvaan HPS-faasiin dispergoidut HPMC-faasit osoittivat erilaisia ​​muotoja ja morfologioita eri pitoisuuksilla. ja liuospitoisuuden kasvaessa HPMC:n dispersioalue muuttui yhä epäsäännöllisemmäksi. Pääsyy tähän ilmiöön on, että HPS-liuoksen viskositeetti on paljon korkeampi kuin HPMC-liuoksen huoneenlämpötilassa, ja HPMC-faasin taipumus muodostaa puhdas pallomainen tila vaimenee pintajännityksen vuoksi.

4.3.5 Liuospitoisuuden vaikutus yhdistejärjestelmän mekaanisiin ominaisuuksiin

Vastaamalla kuvioiden 4-4 morfologioita, kuva 4-5 esittää eri konsentraatioliuoksissa muodostettujen komposiittikalvojen veto-ominaisuudet. Kuvasta voidaan nähdä, että HPMC/HPS-komposiittijärjestelmän Youngin moduuli ja murtovenymä pyrkivät pienenemään liuospitoisuuden kasvaessa, mikä on yhdenmukainen HPMC:n asteittaisen muuttumisen kanssa jatkuvasta faasista dispergoituneeseen faasiin kuvassa 4. -4. Mikroskooppinen morfologia on johdonmukainen. Koska Youngin HPMC-homopolymeerin moduuli on korkeampi kuin HPS:n, ennustetaan, että Youngin HPMC/HPS-komposiittijärjestelmän moduuli paranee, kun HPMC on jatkuva faasi.

4.4 Tämän luvun tiivistelmä

Tässä luvussa valmistettiin HPMC/HPS-yhdisteliuoksia ja syötäviä komposiittikalvoja eri pitoisuuksilla ja sekoitussuhteilla, ja HPMC/HPS-yhdistejärjestelmän mikroskooppista morfologiaa ja faasimuutosta tarkkailtiin jodivärjäyksen optisella mikroskoopilla tärkkelysfaasien erottamiseksi. Syötävän HPMC/HPS-komposiittikalvon valonläpäisykykyä ja mekaanisia ominaisuuksia tutkittiin UV-vis-spektrofotometrillä ja mekaanisten ominaisuuksien testerillä sekä eri pitoisuuksien ja seostussuhteiden vaikutuksia seostusjärjestelmän optisiin ja mekaanisiin ominaisuuksiin. HPMC/HPS -yhdistejärjestelmän mikrorakenteen ja makroskooppisten ominaisuuksien välinen suhde yhdistettiin yhdistämällä komposiittijärjestelmän mikrorakenne, kuten mikrorakenne, vaihesiirto ja vaiheen erottaminen sekä makroskooppiset ominaisuudet, kuten optiset ominaisuudet ja mekaaniset ominaisuudet. Tärkeimmät havainnot ovat seuraavat:

1. The optical microscope analysis method to distinguish starch phases by iodine staining is the most simple, direct and effective method for studying the morphology and phase transition of starch-based compound systems. Jodivärjäyksellä tärkkelysvaihe näyttää tummemmalta ja tummemmalta valomikroskopialla, kun taas HPMC ei ole värjätty ja siksi se näyttää vaaleammalta.
2. HPMC/HPS-yhdistejärjestelmä ei ole sekoittuva, ja yhdistejärjestelmässä on faasisiirtymäpiste, ja tällä faasisiirtymäpisteellä on tietty yhdistesuhderiippuvuus ja liuoskonsentraatioriippuvuus.
3. HPMC/HPS -yhdistejärjestelmässä on hyvä yhteensopivuus, ja yhdistejärjestelmässä on suuri määrä mesofaaseja. In the intermediate phase, the continuous phase is dispersed in the dispersed phase in the state of particles.
4. HPS:n dispergoitu faasi HPMC-matriisissa osoitti samanlaista pallomaista muotoa eri pitoisuuksilla; HPMC osoitti epäsäännöllistä morfologiaa HPS-matriisissa, ja morfologian epäsäännöllisyys lisääntyi pitoisuuden kasvaessa.
5. HPMC/HPS-komposiittijärjestelmän mikrorakenteen, faasisiirtymän, läpinäkyvyyden ja mekaanisten ominaisuuksien välinen suhde selvitettiin. a. Yhdistejärjestelmän läpinäkyvyyden alin kohta on yhdenmukainen HPMC:n faasisiirtymäpisteen kanssa jatkuvasta faasista dispergoituneeseen faasiin ja vetomoduulin laskun minimipisteen kanssa. b. Youngin moduuli ja murtovenymä pienenevät liuospitoisuuden kasvaessa, mikä on kausaalisesti yhteydessä HPMC:n morfologiseen muutokseen jatkuvasta faasista dispergoituneeseen faasiin yhdistejärjestelmässä.

Yhteenvetona voidaan todeta, että HPMC/HPS-komposiittijärjestelmän makroskooppiset ominaisuudet liittyvät läheisesti sen mikroskooppiseen morfologiseen rakenteeseen, faasimuutokseen, faasien erottumiseen ja muihin ilmiöihin, ja komposiittien ominaisuuksia voidaan säädellä ohjaamalla komposiitin faasirakennetta ja yhteensopivuutta. järjestelmä.

Luku 5 HPS-hydroksipropyylisubstituutioasteen vaikutus HPMC/HPS-yhdistejärjestelmän reologisiin ominaisuuksiin

On hyvin tunnettua, että pienet muutokset tärkkelyksen kemiallisessa rakenteessa voivat johtaa dramaattisiin muutoksiin sen reologisissa ominaisuuksissa. Siksi kemiallinen modifiointi tarjoaa mahdollisuuden parantaa ja kontrolloida tärkkelyspohjaisten tuotteiden reologisia ominaisuuksia [342]. Tärkkelyskemiallisen rakenteen vaikutuksen hallitseminen sen reologisiin ominaisuuksiin puolestaan ​​ymmärtää paremmin tärkkelyspohjaisten tuotteiden rakenteellisia ominaisuuksia ja tarjota perustan modifioitujen tärkkelysten suunnittelulle, joilla on parannettuja tärkkelysfunktionaalisia ominaisuuksia [235]. Hydroksipropyylitärkkelys on ammattimainen muunnettu tärkkelys, jota käytetään laajasti ruoan ja lääketieteen alalla. Se valmistetaan tavallisesti luontaisen tärkkelyksen eetteröintireaktiolla propyleenioksidin kanssa alkalisissa olosuhteissa. Hydroksipropyyli on hydrofiilinen ryhmä. Näiden ryhmien lisääminen tärkkelyksen molekyyliketjuun voi rikkoa tai heikentää molekyylinsisäisiä vetysidoksia, jotka ylläpitävät tärkkelysrakeiden rakennetta. Siksi hydroksipropyylitärkkelyksen fysikaalis-kemialliset ominaisuudet liittyvät sen molekyyliketjun hydroksipropyyliryhmien substituutioasteeseen [233, 235, 343, 344].

Monissa tutkimuksissa on tutkittu hydroksipropyylisubstituutioasteen vaikutusta hydroksipropyylitärkkelyksen fysikaalis -kemiallisiin ominaisuuksiin. Han et ai. tutkittiin hydroksipropyylivaha -tärkkelyksen ja hydroksipropyylimaissitärran vaikutuksia korealaisten glutiinin riisikakkujen rakenteeseen ja retrogradaatioominaisuuksiin. Tutkimuksessa havaittiin, että hydroksipropylaatio voi vähentää tärkkelyksen gelatinisointilämpötilaa ja parantaa tärkkelyksen vedenpitokykyä. Suorituskyky ja esti merkittävästi tärkkelyksen ikääntyvää ilmiötä korealaisissa glutinoisissa riisikakkuissa [345]. Kaur et ai. tutkittiin hydroksipropyylisubstituution vaikutusta perunatärkkelyn eri lajikkeiden fysikaalis -kemiallisiin ominaisuuksiin ja havaitsi, että peruna tärkkelyksen hydroksipropyylisubstituutio vaihteli eri lajikkeiden kanssa ja sen vaikutusta tärkkelyksen ominaisuuksiin, joilla on suuri hiukkaskoko; Hydroksipropylaatioreaktio aiheuttaa monia fragmentteja ja uria tärkkelysrakeiden pinnalla; Hydroksipropyylisubstituutio voi parantaa merkittävästi tärkkelyksen turvotusominaisuuksia, veden liukoisuutta ja liukoisuutta dimetyylisulfoksidissa ja parantaa tahnan läpinäkyvyyttä [346]. Lawal et ai. tutki hydroksipropyylisubstituution vaikutusta bataatti -tärkkelyksen ominaisuuksiin. Tutkimus osoitti, että hydroksipropyylimodifikaation jälkeen tärkkelyksen vapaa turvotuskyky ja veden liukoisuus paranivat; Alkuperäisen tärkkelyksen uudelleenkiteyttäminen ja retrogradaatio estettiin; Sulavuutta paranee [347]. Schmitz et ai. Valmistettu hydroksipropyyli-tapioka-tärkkelys ja havaitsi sen olevan suurempi turvotuskyky ja viskositeetti, pienempi ikääntymisnopeus ja korkeampi jäätymisvaiheen stabiilisuus [344].

Hydroksipropyylitärkkelyksen reologisista ominaisuuksista on kuitenkin vähän tutkimuksia, ja hydroksipropyylimodifikaatioiden vaikutukset tärkkelyspohjaisten yhdistelmäjärjestelmien reologisiin ominaisuuksiin ja geeliominaisuuksiin on toistaiseksi harvoin ilmoitettu. Chun et ai. tutkittiin vähähenkilöstöä (5%) hydroksipropyyliriisi tärkkelysliuosta. Tulokset osoittivat, että hydroksipropyylimodifioinnin vaikutus tärkkelysliuoksen vakaan tilan ja dynaamiseen viskoelastisuuteen liittyi substituutioasteeseen ja pieni määrä hydroksipropyylipropyyli-substituutiota voi muuttaa merkittävästi tärkkelysliuoksen reologisia ominaisuuksia; Tärkkelysliuosten viskositeettikerroin vähenee substituutioasteen noustessa, ja sen reologisten ominaisuuksien lämpötilariippuvuus kasvaa hydroksipropyylisubstituutioasteen lisääntyessä. Määrä pienenee korvaavan asteen kasvaessa [342]. Lee et ai. tutkittiin hydroksipropyylisubstituution vaikutusta bataatti -tärkkelyksen fysikaalisiin ominaisuuksiin ja reologisiin ominaisuuksiin, ja tulokset osoittivat, että tärkkelyksen turvotuskyky ja vesiliukoisuus lisääntyivät hydroksipropyylisubstituutin asteen lisääntyessä; Entalpian arvo laskee hydroksipropyylisubstituutioasteen noustessa; Viskositeettikerroin, monimutkainen viskositeetti, saannon stressi, monimutkainen viskositeetti ja tärkkelysliuoksen dynaaminen moduuli vähenevät kaikki hydroksipropyylisubstituutioasteen, nesteindeksin ja häviökertoimen lisääntyessä se kasvaa hydroksipropyylisubstituution asteen kanssa; Tärkkelysliiman geelin lujuus vähenee, jäätymis- ja sulatusstabiilisuus kasvaa ja syneresivaikutus vähenee [235].

Tässä luvussa tutkittiin HPS -hydroksipropyylisubstituutioasteen vaikutusta HPMC/HPS: n kylmän ja kuuman geeliyhdistejärjestelmän reologisiin ominaisuuksiin ja geeliominaisuuksiin. The transition situation is of great significance for in-depth understanding of the relationship between structure formation and rheological properties. In addition, the gelation mechanism of the HPMC/HPS reverse-cooling compound system was preliminarily discussed, in order to provide some theoretical guidance for other similar reverse-heat-cooling gel systems.

5.1 Materiaalit ja laitteet

5.1.1 Tärkeimmät kokeelliset materiaalit

5.1.2 Tärkeimmät instrumentit ja laitteet

5.2 Kokeellinen menetelmä

5.2.1 Yhdisteiden liuoksen valmistus

Valmistettiin 15% HPMC/HPS -yhdistelmäliuoksia, joilla oli erilaiset yhdistelmäsuhteet (100/0, 50/50, 0/100) ja HPS, joilla oli erilaiset hydroksipropyylisubstituutioasteet (G80, A939, A1081). A1081: n, A939: n, HPMC: n ja niiden yhdistysliuoksen valmistusmenetelmät esitetään kohdassa 2.2.1. G80 ja sen yhdistelmäliuokset HPMC: llä gelatinisoidaan sekoittamalla 1500 psi: n olosuhteissa ja 110 ° C autoklaavissa, koska G80 -natiivi tärkkelys on korkea amyloosi (80%) ja sen gelatinisaatiolämpötila on korkeampi kuin 100 ° C, jota ei voida olla saavutetaan alkuperäisellä vesihautien gelatinisointimenetelmällä [348].

5.2.2 HPMC/HPS-yhdisteliuosten reologiset ominaisuudet eri HPS-hydroksipropyylisubstituutioasteilla

5.2.2.1 Reologisen analyysin periaate

Sama kuin 2.2.2.1

5.2.2.2 Virtaustilan testimenetelmä

Käytettiin yhdensuuntaista levykiinnikettä, jonka halkaisija oli 60 mm, ja levyväli asetettiin 1 mm: iin.

1. Siellä on leikkausta edeltävä virtaustestausmenetelmä ja kolmivaiheinen thiksotropia. Sama kuin 2.2.2.2.
2. Virtaustestimenetelmä ilman leikkausta ja tikixotrooppista rengas thiksotropiaa. Testilämpötila on 25 ° C, a. Leikkaus lisääntyvällä nopeudella, leikkausnopeusalue 0-1000 S-1, leikkausaika 1 min; b. Jatkuva leikkaus, leikkausnopeus 1000 s-1, leikkausaika 1 min; c. Vähentynyt nopeusleikkaus, leikkausnopeusalue on 1000-0S-1 ja leikkausaika on 1 minuutti.

5.2.2.3 Oskillaatiomoodin testausmenetelmä

Käytettiin yhdensuuntaista levykiinnitystä, jonka halkaisija oli 60 mm, ja levyväli asetettiin 1 mm:iin.

1. Muodonmuutosmuuttuja pyyhkäisy. Testilämpötila 25 °C, taajuus 1 Hz, muodonmuutos 0,01-100 %.
2. Lämpötilan skannaus. Taajuus 1 Hz, muodonmuutos 0,1 %, a. Lämmitysprosessi, lämpötila 5-85 ° C, lämmitysnopeus 2 ° C/min; b. Jäähdytysprosessi, lämpötila 85-5 ° C, jäähdytysnopeus 2 ° C/min. Näytteen ympärillä käytetään silikoniöljytiivistettä kosteuden menetyksen välttämiseksi testauksen aikana.
3. Taajuuspyyhkäisy. Vaihtelu 0,1 %, taajuus 1-100 rad/s. Testit suoritettiin 5 °C:ssa ja 85 °C:ssa, ja niitä tasapainotettiin testilämpötilassa 5 minuutin ajan ennen testausta.

Polymeeriliuoksen ja kulmataajuus ω tallennusmoduulin G 'ja häviömoduulin g ″ välinen suhde ω noudattaa teholaki:

missä n' ja n' ovat log G'-log ω:n ja log G'-log ω:n kulmakertoimet, vastaavasti;

G0′ ja G0″ ovat log G′-log ω:n ja log G″-log ω:n leikkauspisteet, vastaavasti.

5.2.3 Optinen mikroskooppi

5.2.3.1 instrumentin periaate

Sama kuin 4.2.3.1

5.2.3.2 Testimenetelmä

3% 5: 5 HPMC/HPS -yhdisteliuos otettiin pois eri lämpötiloissa, joiden lämpötila oli 25 ° C, 45 ° C ja 85 ° C, pudotettiin lasioljalle, jota pidetään samassa lämpötilassa ja valettiin ohutkalvoon. Kerrosliuos ja kuivattu samassa lämpötilassa. Kalvot värjättiin 1 -prosenttisella jodiliuoksella, joka asetettiin valomikroskoopin kentälle havainnointia varten ja valokuvattiin.

5.3 Tulokset ja keskustelu

5.3.1 Viskositeetti ja virtauskuvio -analyysi

5.3.1.1 Virtaustestimenetelmä ilman esileikkausta ja tiksotrooppista rengastiksotropiaa

Käyttämällä virtaustestimenetelmää ilman leikkausta ja tiksotrooppista renkaan theksotrooppista menetelmää, tutkittiin HPMC/HPS-yhdisteiden liuoksen viskositeettia hydroksipropyylisubstituution HPS: n eri asteilla. Tulokset on esitetty kuvassa 5-1. Kuviosta voidaan nähdä, että kaikkien näytteiden viskositeetti osoittaa vähenevän suuntauksen leikkausnopeuden noustessa leikkausvoiman vaikutuksesta, mikä osoittaa tietyn leikkaus ohenemisen ilmiön. Suurimmalla osalla korkean kestävyyden polymeeriliuoksia tai sulaa läpikäyvät voimakkaasti leikkauksen alla, mikä osoittaa pseudoplastista nestekäyttäytymistä [305, 349, 350]. HPMC/HPS -yhdistelmäliuokset HPS: n leikkaus ohenevat kuitenkin erilaiset hydroksipropyylisubstituutioasteet ovat kuitenkin erilaisia.

Kuva 5-1 HPS/HPMC-liuoksen viskositeetit vs. leikkausnopeus HPS:n eri hydropropyylisubstituutioasteilla (ilman esileikkausta kiinteät ja ontot symbolit esittävät nousevan ja vastaavasti laskevan nopeuden prosessia)

Kuvasta voidaan nähdä, että puhtaan HPS -näytteen viskositeetti ja leikkaus ohenemisaste ovat korkeammat kuin HPMC/HPS -yhdisteen näytteen, kun taas HPMC -liuoksen leikkaus ohenemisaste on alhaisin, pääasiassa siksi, että HPS: n viskositeetti Matalassa lämpötilassa on huomattavasti korkeampi kuin HPMC: n. Lisäksi HPMC/HPS -yhdisteliuos, jolla on sama yhdistesuhde, viskositeetti kasvaa HPS -hydroksipropyylisubstituutioasteen kanssa. Tämä voi johtua siitä, että hydroksipropyyliryhmien lisääminen tärkkelysmolekyyleihin rikkoo molekyylien välisiä vety sidoksia ja johtaa siten tärkkelysrakeiden hajoamiseen. Hydroksipropylaatio vähensi merkittävästi tärkkelyksen leikkaus ohenemista, ja natiivi tärkkelyksen leikkaus oheneva ilmiö oli ilmeisin. Hydroksipropyylisubstituutioasteen jatkuvan lisääntymisen myötä HPS: n leikkaus ohenemisaste laski vähitellen.

Kaikissa näytteissä on tiksotrooppiset renkaat leikkausjännitysleikkauskäyrässä, mikä osoittaa, että kaikilla näytteillä on tietty tiksotropia. Tiksotrooppista voimaa edustaa tiksotrooppisen rengasalueen koko. Mitä tiksotrooppisempi näyte on [351]. Näyteliuoksen virtausindeksi n ja viskositeettikerroin K voidaan laskea Ostwald-de Waelen teholain avulla (katso yhtälö (2-1)).

Taulukko 5-1 Virtauskäyttäytymisindeksi (n) ja nesteen sakeusindeksi (K) nousevan ja laskevan nopeuden prosessin aikana sekä HPS/HPMC-liuoksen tiksotropiasilmukan pinta-ala, jossa HPS:n hydropropyylisubstituutioaste on erilainen 25 °C:ssa

Taulukko 5-1 näyttää virtausindeksin N, viskositeettikerroin K ja thiksotrooppisen rengaspinta-ala HPMC/HPS-yhdistelmäliuoksissa, joilla on erilaiset hydroksipropyylisubstituutio-HPS-asteet leikkausprosessissa ja vähentävän leikkauksen vähentämisessä. Taulukosta voidaan nähdä, että kaikkien näytteiden virtausindeksi N on vähemmän kuin 1, mikä osoittaa, että kaikki näytteen liuokset ovat pseudoplastisia nesteitä. HPMC/HPS -yhdistejärjestelmässä, jolla on sama HPS -hydroksipropyylisubstituutioaste, virtausindeksi N kasvaa HPMC -pitoisuuden lisääntyessä, mikä osoittaa, että HPMC: n lisääminen tekee yhdistysliuoksesta voimakkaampia Newtonin nesteominaisuuksia. HPMC -pitoisuuden lisääntyessä viskositeettikerroin k kuitenkin laski jatkuvasti, mikä osoittaa, että HPMC: n lisääminen vähensi yhdistyksen liuoksen viskositeettia, koska viskositeettikerroin K oli verrannollinen viskositeettiin. Puhtaan HPS: n N -arvo ja K -arvo, jolla on erilaiset hydroksipropyylisubstituutioasteet nousevassa leikkausvaiheessa, molemmat laskivat hydroksipropyylisubstituutioasteen lisääntyessä, mikä osoittaa, että hydroksipropylaatiomodifikaatio voi parantaa tärkkelyksen pseudoplastisuutta ja vähentää tärkkelysliuotteiden pseudoplastisuutta. Päinvastoin, N: n arvo kasvaa korvaavan asteen noustessa vähenevässä leikkausvaiheessa, mikä osoittaa, että hydroksipropylaatio parantaa liuoksen Newtonin nestemäistä käyttäytymistä nopean leikkauksen jälkeen. HPMC/HPS -yhdistejärjestelmän N -arvoon ja k -arvoon vaikuttivat sekä HPS -hydroksipropylaatio että HPMC, jotka olivat seurausta niiden yhdistetystä vaikutuksesta. Kasvavaan leikkausvaiheeseen verrattuna kaikkien näytteiden N-arvot vähenevässä leikkausvaiheessa lisääntyivät, kun taas K-arvot pienenivät, mikä osoittaa, että yhdistyksen viskositeetti väheni nopean leikkauksen jälkeen ja ja the Yhdisteliuoksen Newtonin nestemäisen käyttäytymisen parannettiin. .

Tiksotrooppisen renkaan pinta-ala pieneni HPMC-pitoisuuden kasvaessa, mikä osoittaa, että HPMC:n lisääminen vähensi yhdisteliuoksen tiksotropiaa ja paransi sen stabiilisuutta. HPMC/HPS -yhdisteliuos, jolla on sama yhdistelmäsuhde, tikiksotrooppisen renkaan pinta -ala laskee HPS -hydroksipropyylisubstituutioasteen lisääntyessä, mikä osoittaa, että hydroksipropylaatio parantaa HPS: n stabiilisuutta.

5.3.1.2 Leikkausmenetelmä esileikkauksella ja kolmivaiheinen tiksotrooppinen menetelmä

Leikkausmenetelmää esikarvalla käytettiin tutkimaan HPMC/HPS-yhdisteiden liuoksen viskositeetin muutosta eri asteilla hydroksipropyylisubstituutio HPS: llä leikkausnopeudella. Tulokset on esitetty kuvassa 5-2. Kuvasta voidaan nähdä, että HPMC -liuos ei näytä melkein mitään leikkauksen ohenemista, kun taas muut näytteet osoittavat leikkaus ohenemisen. Tämä on yhdenmukaista leikkausmenetelmällä saatujen tulosten kanssa ilman leikkausta. Kuviosta voidaan myös nähdä, että alhaisella leikkausnopeudella erittäin hydroksipropyylisubstituoidulla näytteellä on tasangon alue.

Kuva 5-2 HPS/HPMC-liuoksen viskositeetit vs. leikkausnopeus HPS:n eri hydropropyylisubstituutioasteilla (esileikkauksella)

Nollaleikkaus (H0), virtausindeksi (N) ja viskositeettikerroin (K), joka on saatu sovituksella, on esitetty taulukossa 5-2. Taulukosta voimme nähdä, että puhtaiden HPS-näytteiden osalta n molemmilla menetelmillä saadut N-arvot kasvavat substituutioasteen kanssa, mikä osoittaa, että tärkkelysliuoksen kiinteän tyyppinen käyttäytyminen vähenee substituutioasteen kasvaessa. HPMC-pitoisuuden lisääntyessä N-arvot osoittivat alaspäin suuntautuvan suuntauksen, mikä osoittaa, että HPMC vähensi liuoksen kiinteän tyyppistä käyttäytymistä. Tämä osoittaa, että näiden kahden menetelmän laadulliset analyysitulokset ovat johdonmukaisia.

Vertaamalla samalle näytteelle eri testausmenetelmillä saatuja tietoja, havaitaan, että esileikkauksen jälkeen saatu n:n arvo on aina suurempi kuin menetelmällä ilman esileikkausta saatu arvo, mikä osoittaa, että esileikkauksella saatu yhdistelmäjärjestelmä. -leikkausmenetelmä on kiinteän kaltainen käyttäytyminen on pienempi kuin menetelmällä ilman esileikkausta mitattu. Tämä johtuu siitä, että testissä ilman esileikkausta saatu lopullinen tulos on itse asiassa leikkausnopeuden ja leikkausajan yhteisvaikutuksen tulos, kun taas esileikkauksella varustettu testimenetelmä eliminoi ensin tiksotrooppisen vaikutuksen suurella leikkausvoimalla tietyksi ajaksi. aika. Siksi tällä menetelmällä voidaan määrittää tarkemmin leikkausohenemisilmiö ja seosjärjestelmän virtausominaisuudet.

Taulukosta voimme myös nähdä, että samaan yhdistämissuhteeseen (5: 5) yhdistelmäjärjestelmän N-arvo on lähellä 1 ja ennalta leikkaus N kasvaa hydroksipropyylisubstituutioasteen kanssa, että se osoittaa, että HPMC on Jatkuva faasi yhdistelmäjärjestelmässä ja HPMC: llä on voimakkaampi vaikutus tärkkelysnäytteisiin, joilla on alhainen hydroksipropyylisubstituutioaste, mikä on yhdenmukainen tuloksen kanssa, että N-arvo kasvaa korvaavan asteen noustessa ilman ennen leikkaamista päinvastoin. Yhdistejärjestelmien K-arvot, joilla on erilainen substituutioaste kahdessa menetelmässä korko. Luonnollinen viskositeetti voi heijastaa tarkasti itse aineen ominaisuuksia.

Kuva 5-3 HPS/HPMC-seosliuoksen kolmen intervallin tiksotropia, jossa on erilainen HPS:n hydropropyylisubstituutioaste

Kolmivaiheista tiksotrooppista menetelmää käytettiin tutkimaan hydroksipropyylisubstituution eri asteiden vaikutusta hydroksipropyylitärkkelyksen yhdistejärjestelmän tikiksotrooppisiin ominaisuuksiin. Kuvasta 5-3 voidaan nähdä, että matalan leikkausvoiman vaiheessa liuoksen viskositeetti pienenee HPMC-pitoisuuden kasvaessa ja pienenee substituutioasteen kasvaessa, mikä on nollaleikkausviskositeetin lain mukaista.

Rakenteellisen palautumisaste eri ajanjakson jälkeen palautumisvaiheessa ilmaistaan ​​viskositeetin palautumisnopeudella DSR ja laskentamenetelmä on esitetty kohdassa 2.3.2. Taulukosta 5-2 voidaan nähdä, että samassa palautumisajassa puhtaiden HP: ien DSR on huomattavasti pienempi kuin puhtaan HPMC: n, mikä johtuu pääasiassa siitä, että HPMC-molekyyli on jäykkä ketju ja sen rentoutumisaika on lyhyt ja lyhyt Rakenne voidaan palauttaa lyhyessä ajassa. toipua. Vaikka HPS on joustava ketju, sen rentoutumisaika on pitkä ja rakenteen palautus kestää kauan. Substituutioasteen noustessa puhtaiden HP: ien DSR laskee substituutioasteen noustessa, mikä osoittaa, että hydroksipropylaatio parantaa tärkkelysmolekyyliketjun joustavuutta ja tekee HPS: n rentoutumisajan pidempään. Yhdisteliuoksen DSR on alhaisempi kuin puhtaiden HPS- ja puhtaiden HPMC -näytteiden, mutta HPS -hydroksipropyylin substituutioasteen kasvaessa yhdisteenäytteen DSR kasvaa, mikä osoittaa, että yhdistejärjestelmän thiksotropia kasvaa HPS -hydroksipropyylisubstituution lisääntyminen. Se vähenee radikaalin korvaamisen kasvaessa, mikä on yhdenmukainen tulosten kanssa ilman leikkausta.

Taulukko 5-2 Nollaleikkausviskositeetti (h0), virtauskäyttäytymisindeksi (n), nesteen sakeusindeksi (K) nousevan nopeuden aikana ja rakenteen palautumisaste (DSR) tietyn palautumisajan jälkeen HPS/HPMC-liuokselle, jossa on eri hydropropyylit HPS:n substituutioaste 25 °C:ssa

Yhteenvetona voidaan todeta, että vakaan tilan testi ilman leikkausta ja tiksotrooppista rengas thiksotropiatestiä voidaan analysoida laadullisesti näytteitä, joilla on suuria suorituskykyeroja, mutta yhdisteillä, joilla on erilaiset HPS-hydroksipropyylisubstituutioasteet, joilla on pienet suorituskykyerot, ratkaisun tutkimustulokset ovat päinvastaisia Todelliset tulokset, koska mitatut tiedot ovat kattavia tuloksia leikkausnopeuden ja leikkausajan vaikutuksesta, eivätkä ne voi todella heijastaa yhden muuttujan vaikutusta.

5.3.2 Lineaarinen viskoelastinen alue

On hyvin tiedossa, että hydrogeeleille varastointimoduuli G 'määritetään tehokkaiden molekyyliketjujen kovuuden, voimakkuuden ja lukumäärän perusteella ja häviömoduulin G' 'määritetään pienten molekyylien ja funktionaalisten ryhmien kulkeutumisen, liikkeen ja kitkan perusteella . Se määritetään kitkaenergian kulutuksella, kuten värähtely ja kierto. Storausmoduulin G 'ja häviömoduulin G ″ leikkausmerkki (ts. Tan Δ = 1). Siirtymistä liuoksesta geeliin kutsutaan geelipisteeksi. Säilytysmoduulia G 'ja häviömoduulia g ″ käytetään usein geeliverkoston rakenteen geeliytymiskäyttäytymisen, muodostumisnopeuden ja rakenteellisten ominaisuuksien tutkimiseen [352]. Ne voivat myös heijastaa sisäisen rakenteen kehitystä ja molekyylirakennetta geeliverkon rakenteen muodostumisen aikana. vuorovaikutus [353].

Kuvio 5-4 esittää HPMC/HPS-yhdistelmäliuoksen venymälakakäyrät, joilla on erilaiset hydroksipropyylisubstituutio-HPS-asteet 1 Hz: n taajuudella ja kanta-alueella 0,01%-100%. Kuvasta näkyy, että alemmalla muodonmuutosalueella (0,01–1 %) kaikki näytteet HPMC:tä lukuun ottamatta ovat G′ > G″, mikä osoittaa geelimäisen tilan. HPMC: n osalta G 'on koko muodossa, muuttuja -alue on aina pienempi kuin G ”, mikä osoittaa, että HPMC on liuostilassa. Lisäksi eri näytteiden viskoelastisuuden muodonmuutosriippuvuus on erilainen. G80-näytteelle viskoelastisuuden taajuusriippuvuus on selvempi: kun muodonmuutos on suurempi kuin 0,3 %, voidaan nähdä, että G' pienenee asteittain, ja samalla G:n merkittävä kasvu. lisääntyminen sekä merkittävä lisäys tan δ:ssa; ja leikkaavat, kun muodonmuutosmäärä on 1,7 %, mikä osoittaa, että G80:n geeliverkkorakenne on vakavasti vaurioitunut, kun muodonmuutosmäärä ylittää 1,7 %, ja se on liuostilassa.

Kuva 5-4 Storage-moduuli (G ') ja häviömoduuli (G ″) vs. Kanta HPS/HPMC-seoksilla HPS: n erilaisella hydroypropyylisubstituutioasteella (vastaavasti kiinteät ja ontot symbolit) esiintyvät G' ja G ″).

Kuva 5-5 Tan δ vs. Kanta HPMC/HPS-sekoitusliuosta erilaisilla hydropropyylisubstituutioasteella HPS

Kuvasta voidaan nähdä, että puhtaan HPS:n lineaarinen viskoelastinen alue on selvästi kaventunut hydroksipropyylisubstituutioasteen pienentyessä. Toisin sanoen, kun HPS-hydroksipropyylin substituutioaste kasvaa, merkittävät muutokset tan 8 -käyrässä pyrkivät ilmentymään suuremman muodonmuutosmäärän alueella. Erityisesti G80: n lineaarinen viskoelastinen alue on kapein kaikista näytteistä. Siksi G80: n lineaarista viskoelastista aluetta käytetään määrittämään

Kriteerit muodonmuutosmuuttujan arvon määrittämiseksi seuraavissa testisarjoissa. HPMC/HPS -yhdistejärjestelmässä, jolla on sama yhdistelmäsuhde, lineaarinen viskoelastinen alue kapenee myös HPS: n hydroksipropyylisubstituutioasteen vähentyessä, mutta hydroksipropyylisubstituutioasteen kutistuva vaikutus lineaarisella viskoelastisella alueella ei ole niin ilmeistä.

5.3.3 Viskoelastiset ominaisuudet lämmityksen ja jäähdytyksen aikana

HPS: n HPMC/HPS-yhdistelmäliuojen dynaamiset viskoelastiset ominaisuudet, joilla on erilaiset hydroksipropyylisubstituution asteet, esitetään kuviossa 5-6. Kuten kuvasta voidaan nähdä, HPMC: llä on neljä vaihetta lämmitysprosessin aikana: alkuperäinen tasangon alue, kaksi rakenteen muodostavaa vaihetta ja lopullinen tasangon alue. Alkuperäisessä tasangon vaiheessa G '<g ″ G': n ja G: n arvot ovat pieniä, ja yleensä vähenevät hieman lämpötilan noustessa, mikä osoittaa yhteisen nestemäisen viskoelastisen käyttäytymisen. HPMC: n lämpögeeliytymisessä on kaksi erillistä rakenteen muodostumisvaihetta, joita rajoittaa G'- ja G ″: n leikkauspiste (ts. Liuos-geelin siirtymäpiste, noin 49 ° C), mikä on yhdenmukainen aikaisempien raporttien kanssa. Johdonmukainen [160, 354]. Korkeassa lämpötilassa hydrofobisen assosiaation ja hydrofiilisen assosiaation vuoksi HPMC muodostaa vähitellen verkoston rakenteen [344, 355, 356]. Hännän tasangon alueella G ': n ja G: n arvot ovat korkeat, mikä osoittaa, että HPMC -geeliverkon rakenne on täysin muodostettu.

Nämä neljä HPMC: n vaihetta näyttävät peräkkäin käänteisessä järjestyksessä lämpötilan laskiessa. G ': n ja G: n leikkauspiste siirtyy matalan lämpötilan alueelle noin 32 ° C: ssa jäähdytysvaiheen aikana, mikä voi johtua hystereesistä [208] tai ketjun kondensaatiovaikutuksesta alhaisessa lämpötilassa [355]. Samoin kuin HPMC, muut näytteet lämmitysprosessin aikana on myös neljä vaihetta, ja palautuva ilmiö tapahtuu jäähdytysprosessin aikana. Kuvasta voidaan kuitenkin nähdä, että G80 ja A939 osoittavat yksinkertaistetun prosessin ilman, että G: n ja G: n välillä ei ole risteystä, ja G80: n käyrä ei edes näy. Takaosan lava -alue.

Puhtaalle HPS: lle korkeampi hydroksipropyylisubstituutioaste voi siirtää geelien muodostumisen alkuperäisiä että lopullisia lämpötiloja, erityisesti alkuperäistä lämpötilaa, joka on vastaavasti 61 ° C G80: lle, A939 ja A1081. , 62 ° C ja 54 ° C. Lisäksi HPMC/HPS -näytteille, joilla on sama yhdistelmäsuhde, kun substituutioaste kasvaa, G ': n ja G: n arvot molemmat yleensä vähenevät, mikä on yhdenmukainen aiempien tutkimusten tulosten kanssa [357, 358]. Kun korvausasteen aste kasvaa, geelin tekstuuri muuttuu pehmeäksi. Siksi hydroksipropylaatio rikkoo natiivin tärkkelyksen järjestetyn rakenteen ja parantaa sen hydrofiilisyyttä [343].

HPMC/HPS-yhdistenäytteiden osalta sekä G' että G' vähenivät HPS-hydroksipropyylisubstituutioasteen kasvaessa, mikä oli yhdenmukainen puhtaan HPS:n tulosten kanssa. Lisäksi HPMC: n lisäämisen myötä substituutioasteella oli merkittävä vaikutus G ': iin vaikutuksen G: n kanssa ”tulee vähemmän voimakkaasti.

Kaikkien HPMC/HPS -komposiitinäytteiden viskoelastisilla käyrillä oli sama suuntaus, joka vastasi HPS: ää matalassa lämpötilassa ja HPMC korkeassa lämpötilassa. Toisin sanoen matalassa lämpötilassa HPS hallitsee yhdistetyn järjestelmän viskoelastisia ominaisuuksia, kun taas korkeassa lämpötilassa HPMC määrittää yhdistetyn järjestelmän viskoelastiset ominaisuudet. Tämä tulos johtuu pääasiassa HPMC: stä. Erityisesti HPS on kylmägeeli, joka muuttuu geelitilasta liuostilaan lämmitettäessä; Päinvastoin, HPMC on kuuma geeli, joka muodostaa vähitellen geelin, jolla on lämpötilaverkon rakenne. HPMC/HPS -yhdistejärjestelmässä alhaisessa lämpötilassa yhdistejärjestelmän geeliominaisuudet vaikuttavat pääasiassa HPS -kylmägeeliin ja korkeassa lämpötilassa lämpimissä lämpötiloissa HPMC: n geeliytyminen hallitsee yhdistejärjestelmässä.

Kuva 5-6 Storage-moduuli (g '), häviömoduuli (g ″) ja tan δ vs. HPS/HPMC-sekoitusliuos erilaisella hydroypropyylisubstituutioasteella HPS

HPMC/HPS -komposiittijärjestelmän moduuli on odotetusti puhtaan HPMC: n ja puhtaan HPS: n moduulien välillä. Lisäksi kompleksissa on g ′> g ″ koko lämpötilan skannausalueella, mikä osoittaa, että sekä HPMC että HPS voivat muodostaa vastaavasti molekyylien välisiä vety -sidoksia vesimolekyyleillä ja voivat myös muodostaa molekyylien välisiä vety -sidoksia toistensa kanssa. Lisäksi häviökerroinkäyrässä kaikissa kompleksisissa järjestelmissä on Tan δ -piikki noin 45 ° C: ssa, mikä osoittaa, että jatkuva faasin siirtyminen on tapahtunut kompleksisessa järjestelmässä. Tätä vaihemuutosta keskustellaan seuraavassa 5.3.6. Jatka keskustelua.

5.3.4 Lämpötilan vaikutus yhdisteen viskositeettiin

Lämpötilan vaikutuksen ymmärtäminen materiaalien reologisiin ominaisuuksiin on tärkeää, koska prosessoinnin ja varastoinnin aikana voi tapahtua laaja lämpötila -alue [359, 360]. Alueella 5 ° C-85 ° C, lämpötilan vaikutus HPMC/HPS-yhdistelmäliuojen kompleksiseen viskositeettiin, joilla on erilaiset hydroksipropyylisubstituutio-HPS-asteet, on esitetty kuvassa 5-7. Kuviosta 5-7 (a) voidaan nähdä, että puhtaan HPS: n kompleksi viskositeetti pienenee merkittävästi lämpötilan noustessa; Puhtaan HPMC: n viskositeetti vähenee hiukan alkuperäisestä 45 ° C: seen lämpötilan noustessa. parantaa.

Kaikkien yhdisteenäytteiden viskositeettikäyrät osoittivat samanlaisia ​​suuntauksia lämpötilan kanssa, laskivat ensin lämpötilan noustessa ja kasvoivat sitten lämpötilan noustessa. Lisäksi yhdistettyjen näytteiden viskositeetti on lähempänä HPS: n viskositeettia matalassa lämpötilassa ja lähempänä HPMC: tä korkeassa lämpötilassa. Tämä tulos liittyy myös sekä HPMC: n että HPS: n erityiseen geeliytymiskäyttäytymiseen. Yhdistetyn näytteen viskositeettikäyrä osoitti nopeaa siirtymistä 45 ° C: ssa, todennäköisesti johtuen faasimuutoksesta HPMC/HPS -yhdistelmäjärjestelmässä. On kuitenkin syytä huomata, että G80/HPMC 5: 5 -näytteen viskositeetti korkeassa lämpötilassa on korkeampi kuin puhtaan HPMC: n, joka johtuu pääasiassa G80: n korkeammasta sisäisestä viskositeetista korkeassa lämpötilassa [361]. Samassa yhdistelmäsuhteessa yhdistelmäjärjestelmän yhdistelmäviskositeetti pienenee HPS -hydroksipropyylisubstituutioasteen noustessa. Siksi hydroksipropyyliryhmien lisääminen tärkkelysmolekyyleihin voi johtaa tärkkelysmolekyylien molekyylien molekyylien sidosten murtamiseen.

Kuva 5-7 Kompleksin viskositeetti vs. HPS/HPMC-lämpötila sekoittuu HPS: n erilaisilla hydroypropyylisubstituutioasteella

Lämpötilan vaikutus HPMC/HPS -yhdistejärjestelmän kompleksiseen viskositeettiin vastaa Arrhenius -suhdetta tietyllä lämpötila -alueella, ja kompleksisella viskositeetilla on eksponentiaalinen suhde lämpötilaan. Arrhenius -yhtälö on seuraava:

Niiden joukossa η* on monimutkainen viskositeetti, pa s;

A on vakio, Pa s;

T on absoluuttinen lämpötila, k;

R on kaasuvakio, 8,3144 J·mol–1·K–1;

E on aktivaatioenergia, J·mol–1.

Yhdistejärjestelmän viskositeetin lämpötila-käyrä voidaan jakaa kahteen osaan Tan δ-piikin mukaan sovitettuna kaavan (5-3) mukaan 45 ° C: ssa; Yhdisteysjärjestelmä 5 ° C-45 ° C ja 45 ° C-85 ° Aktivointienergian E ja vakio-arvot, jotka on saatu sovittamalla C-alueelle, on esitetty taulukossa 5-3. Aktivaatioenergian E lasketut arvot ovat välillä −174 kJ · mol - 1 ja 124 kJ · mol - 1, ja vakion A arvot ovat välillä 6,24 × 10–11 pa · s ja 1,99 × 1028 pa · s. Asennusalueella sovitetut korrelaatiokertoimet olivat korkeammat (R2 = 0,9071 –0,9892) paitsi G80/HPMC -näyte. G80/HPMC -näytteessä on pienempi korrelaatiokerroin (R2 = 0,4435) lämpötila -alueella 45 ° C - 85 ° C, mikä voi johtua G80: n luonnostaan ​​suuremmasta kovuudesta ja sen nopeammasta painosta verrattuna muihin HPS -kiteytymisnopeuteen [ 362]. Tämä G80: n ominaisuus tekee siitä todennäköisemmin ei-homogeeniset yhdisteet, kun se on yhdistetty HPMC: llä.

Lämpötila -alueella 5 ° C - 45 ° C HPMC/HPS -komposiitinäytteen E -arvo on hiukan alhaisempi kuin puhtaiden HP: ien, mikä voi johtua HPS: n ja HPMC: n välisestä vuorovaikutuksesta. Vähennä viskositeetin lämpötilariippuvuutta. Puhtaan HPMC: n E -arvo on korkeampi kuin muiden näytteiden. Kaikkien tärkkelyspitoisten näytteiden aktivointienergiat olivat alhaiset positiiviset arvot, mikä osoittaa, että alhaisemmissa lämpötiloissa viskositeetin väheneminen lämpötilan kanssa oli vähemmän voimakas ja formulaatioilla oli tärkkelysmainen tekstuuri.

Taulukko 5-3 Arrhenius-yhtälön parametrit (E: aktivaatioenergia; A: vakio; R 2: määrityskerroin) yhtälöstä (1) HPS/HPMC-seoksille, joissa on eri HPS:n hydroksipropylaatioaste

Korkeammalla lämpötila-alueella 45 °C – 85 °C E-arvo kuitenkin muuttui kvalitatiivisesti puhtaiden HPS- ja HPMC/HPS-yhdistelmänäytteiden välillä, ja puhtaiden HPS:ien E-arvo oli 45,6 kJ·mol−1 – alueella 124 kJ·mol−1, kompleksien E-arvot ovat välillä -3,77 kJ·mol−1– -72,2 kJ·mol−1. Tämä muutos osoittaa HPMC:n voimakkaan vaikutuksen kompleksisen järjestelmän aktivaatioenergiaan, koska puhtaan HPMC:n E-arvo on -174 kJ mol−1. Puhtaan HPMC:n ja yhdistetyn järjestelmän E-arvot ovat negatiivisia, mikä osoittaa, että korkeammissa lämpötiloissa viskositeetti kasvaa lämpötilan noustessa ja yhdisteellä on HPMC:n kaltainen käyttäytymisrakenne.

5.3.5 Dynaamiset mekaaniset ominaisuudet

Kuviot 5-8 esittävät HPS: n HPMC/HPS-yhdisteiden 5 ° C: n taajuuskäyrät, joilla on erilaiset hydroksipropyylisubstituutioasteet. Kuvasta voidaan nähdä, että puhtaalla HP: llä on tyypillistä kiinteän tyyppistä käyttäytymistä (g '> g ″), kun taas HPMC on nestekäyttöinen käyttäytyminen (g' <g ″). Kaikilla HPMC/HPS-formulaatioilla oli kiinteä käyttäytyminen. Suurimmassa osassa näytteitä sekä g 'että g ″ nousuvat lisääntyessä taajuutta, mikä osoittaa, että materiaalin kiinteä kaltainen käyttäytyminen on vahva.

Puhtaalla HPMC: llä on selkeä taajuusriippuvuus, jota on vaikea nähdä puhtaissa HPS -näytteissä. Kuten odotettiin, HPMC/HPS -kompleksijärjestelmä osoitti tietyn taajuuden riippuvuutta. Kaikille HPS-sisältäville näytteille N 'on aina alhaisempi kuin N ″ ja G ″: lla on voimakkaampi taajuusriippuvuus kuin G', mikä osoittaa, että nämä näytteet ovat joustavampia kuin viskoosit [352, 359, 363]. Siksi yhdistettyjen näytteiden suorituskyky määritetään pääasiassa HPS: llä, mikä johtuu pääasiassa siitä, että HPMC on alhaisempi viskositeettiliuostila matalassa lämpötilassa.

Taulukko 5-4 N ′, N ″, G0 'ja G0 ″ HPS/HPMC: lle erilaisilla hydropropyylisubstituutioasteella HPS: ää 5 ° C: ssa määritettynä ekvivalentteista. (5-1) ja (5-2)

Kuva 5-8 Varastointimoduuli (G′) ja häviömoduuli (G″) vs. taajuus HPS/HPMC-sekoituksille, joissa on erilainen HPS:n hydroypropyylisubstituutioaste 5 °C:ssa

Puhtaalla HPMC: llä on selkeä taajuusriippuvuus, jota on vaikea nähdä puhtaissa HPS -näytteissä. Kuten HPMC/HPS -kompleksissa odotettiin, ligandijärjestelmä osoitti tietyn taajuuden riippuvuutta. Kaikille HPS-sisältäville näytteille N 'on aina alhaisempi kuin N ″ ja G ″: lla on voimakkaampi taajuusriippuvuus kuin G', mikä osoittaa, että nämä näytteet ovat joustavampia kuin viskoosit [352, 359, 363]. Siksi yhdistettyjen näytteiden suorituskyky määritetään pääasiassa HPS: llä, mikä johtuu pääasiassa siitä, että HPMC on alhaisempi viskositeettiliuostila matalassa lämpötilassa.

Kuviot 5-9 esittävät HPMC/HPS-yhdistelmäliuoksen taajuuskatkaisuja, joilla on erilaiset hydroksipropyylisubstituutioasteet 85 ° C: ssa. Kuten kuviosta voidaan nähdä, kaikilla muilla HPS-näytteillä paitsi A1081: llä oli tyypillinen kiinteän tyyppinen käyttäytyminen. A1081: lle G: n ja G: n arvot ovat hyvin lähellä ja G 'on hiukan pienempi kuin G ”, mikä osoittaa, että A1081 käyttäytyy nesteinä.

Tämä voi johtua siitä, että A1081 on kylmägeeli ja tapahtuu geeli-liuostussiirto korkeassa lämpötilassa. Toisaalta näytteille, joilla on sama yhdistelmäsuhde, N ', N ″, G0' ja G0 ″ (taulukko 5-5) arvot vähenivät kaikki hydroksipropyylisubstituutioasteen lisääntyessä osoittaen, että hydroksipropylaatio vähensi kiinteää kuten tärkkelyksen käyttäytyminen korkeassa lämpötilassa (85 ° C). Erityisesti G80: n n ′ ja n ″ ovat lähellä 0, mikä osoittaa voimakasta kiinteän tyyppistä käyttäytymistä; Sitä vastoin A1081: n n ′ ja n ″ -arvot ovat lähellä 1, mikä osoittaa voimakasta nestekäyttäytymistä. Nämä n 'ja n' arvot ovat yhdenmukaisia ​​G: n ja G: n tietojen kanssa. Lisäksi, kuten kuvioista 5-9 voidaan nähdä, hydroksipropyylisubstituution aste voi parantaa merkittävästi HPS: n taajuusriippuvuutta korkeassa lämpötilassa.

Kuva 5-9 Storage-moduuli (G ') ja häviömoduuli (G ″) vs. HPS/HPMC-sekoitusten taajuus HPS: n erilaisten hydroypropyylisubstituutioasteen kanssa 85 ° C: ssa

Kuviot 5-9 osoittavat, että HPMC: llä on tyypillinen kiinteän tyyppinen käyttäytyminen (g '> g ″) 85 ° C: ssa, mikä johtuu pääasiassa sen thermogeelin ominaisuuksista. Lisäksi HPMC: n g 'ja g ″ "vaihtelevat taajuuden mukaan.

HPMC/HPS-yhdistejärjestelmässä N ': n ja N: n arvot ovat molemmat lähellä 0 ja G0' on huomattavasti korkeampi kuin G0 (taulukko ″ 5-5), mikä vahvistaa sen kiinteän tyyppisen käyttäytymisen. Toisaalta korkeampi hydroksipropyylisubstituutio voi siirtyä HPS: stä kiinteän tyyppisestä nestemäiseen käyttäytymiseen, ilmiöön, jota ei esiinny yhdistetyissä liuoksissa. Lisäksi HPMC: llä lisätyn yhdistejärjestelmän taajuuden lisääntyessä sekä G 'että G ”pysyivät suhteellisen vakina ja n': n ja n: n arvot olivat lähellä HPMC: n arvoja. Kaikki nämä tulokset viittaavat siihen, että HPMC hallitsee yhdistetyn järjestelmän viskoelastisuutta korkeassa lämpötilassa 85 ° C.

Taulukko 5-5 N ', N ″, G0' ja G0 ″ HPS/HPMC: lle erilaisella HPS: n hydropropyylisubstituutiolla 85 ° C: ssa määritettynä ekvivalentteista. (5-1) ja (5-2)

5.3.6 HPMC/HPS -komposiittijärjestelmän morfologia

HPMC/HPS -yhdistejärjestelmän vaihesiirtoa tutkittiin jodivärjäysoptisella mikroskoopilla. HPMC/HPS -yhdistejärjestelmä, jonka yhdistesuhde oli 5: 5, testattiin 25 ° C: ssa, 45 ° C: ssa ja 85 ° C: ssa. Alla olevat värjätyt valon mikroskooppikuvat on esitetty kuvioissa 5-10. Kuvasta voidaan nähdä, että jodilla värjäyksen jälkeen HPS -vaihe on värjätty tummemmaksi väriin ja HPMC -vaihe osoittaa vaaleamman värin, koska jodi ei voi värjätä sitä. Siksi HPMC/HPS: n kaksi vaihetta voidaan erottaa selvästi. Korkeammissa lämpötiloissa tummien alueiden pinta -ala kasvaa ja kirkkaiden alueiden pinta -ala (HPMC -vaihe) pienenee. Erityisesti 25 ° C: ssa HPMC (kirkas väri) on jatkuva vaihe HPMC/HPS -komposiittijärjestelmässä ja pieni pallomainen HPS -faasi (tumma väri) on dispergoitu HPMC: n jatkuvassa vaiheessa. Sitä vastoin 85 ° C: ssa HPMC: stä tuli hyvin pieni ja epäsäännöllisesti muotoiltu dispergoitu vaihe, joka oli dispergoitu HPS: n jatkuvassa vaiheessa.

Kuva 5-8 Värjättyjen 1:1 HPMC/HPS-seosten morfologiat 25 °C:ssa, 45 °C:ssa ja 85 °C:ssa

Lämpötilan noustessa jatkuvan vaiheen vaiheen morfologian siirtymäpiste HPMC: stä HPS: ään HPMC/HPS -yhdistejärjestelmässä. Teoriassa sen pitäisi tapahtua, kun HPMC: n ja HPS: n viskositeetti ovat samat tai hyvin samanlaiset. Kuten kuvioiden 5-10 45 ° C: n mikrokuvista voidaan nähdä, tyypillinen ”merisaarinen” -vaihekaavio ei näy, mutta havaitaan yhteistyötä. Tämä havainto vahvistaa myös tosiasian, että jatkuvan vaiheen vaihesiirto on saattanut tapahtua Tan δ-piikissä häviämiskertoimen lämpötilassa käyrässä, jota käsitellään kohdassa 5.3.3.

Kuvasta näkyy myös, että alhaisessa lämpötilassa (25 °C) joissakin tummassa HPS-dispersion faasissa on tiettyä kirkasta väriä, mikä voi johtua siitä, että osa HPMC-faasista on olemassa HPS-faasissa. dispergoidun faasin muodossa. keskellä. Sattumalta korkeassa lämpötilassa (85 °C) joitain pieniä tummia hiukkasia jakautuu kirkkaanväriseen HPMC-dispersiofaasiin, ja nämä pienet tummat hiukkaset ovat jatkuvan faasin HPS:ää. Nämä havainnot viittaavat siihen, että HPMC-HPS-yhdistejärjestelmässä on tietty mesofaasi, mikä osoittaa myös, että HPMC:llä on tietty yhteensopivuus HPS:n kanssa.

5.3.7 HPMC/HPS-yhdistejärjestelmän faasisiirtymän kaavio

Polymeeriliuosten ja komposiittigeelipisteiden klassiseen reologiseen käyttäytymiseen [216, 232] ja vertailuun artikkelissa käsiteltyihin komplekseihin perustuen, ehdotetaan periaatteellista mallia HPMC/HPS-kompleksien rakenteelliseen muutokseen lämpötilan vaikutuksesta, kuten kuvassa 5-11.

Kuvat 5-11 HPMC:n (a) sooli-geeli-siirtymän kaavamaiset rakenteet; HPS (b); ja HPMC/HPS (C)

HPMC: n geelikäyttäytymistä ja siihen liittyvää ratkaisu-geelin siirtymämekanismia on tutkittu paljon [159, 160, 207, 208]. Yksi laajalti hyväksyttyistä on, että HPMC -ketjut ovat liuoksessa aggregoitujen kimppujen muodossa. Nämä klusterit on kytketty toisiinsa käärittämällä joitain substituoimattomia tai säästeliäästi liukoisia selluloosarakenteita, ja ne on kytketty tiheästi substituoituihin alueisiin metyyliryhmien ja hydroksyyliryhmien hydrofobisella aggregaatiolla. Matalassa lämpötilassa vesimolekyylit muodostavat häkkien kaltaisia ​​rakenteita metyylihydrofobisten ryhmien ja vesikuoren rakenteiden ulkopuolella hydrofiilisten ryhmien, kuten hydroksyyliryhmien ulkopuolella, estäen HPMC: n muodostamasta ketjujen välisiä vety-sidoksia alhaisissa lämpötiloissa. Lämpötilan noustessa HPMC absorboi energiaa ja nämä vesihäkki- ja vesikuoren rakenteet ovat rikki, mikä on liuosgeelimuutoksen kinetiikka. Vesihäkin ja vesikuoren repeämä paljastaa metyyli- ja hydroksipropyyliryhmät vesipitoiselle ympäristölle, mikä johtaa merkittävään ilmaisen määrän kasvuun. Korkeammassa lämpötilassa johtuen hydrofobisesta assosiaatiosta hydrofobisten ryhmien ja hydrofiilisten ryhmien hydrofiilisestä assosiaatiosta, geelin kolmiulotteinen verkkorakenne muodostuu lopulta, kuten kuviossa 5-11 (A) esitetään.

Tärkkelyksen gelatinisaation jälkeen amyloosi liukenee tärkkelysrakeista onton yksittäisen kierteisen rakenteen muodostamiseksi, joka on jatkuvasti haavoittu ja lopulta on satunnaisten kelojen tila. Tämä yksirivinen rakenne muodostaa sisäpuolelle hydrofobisen onkalon ja ulkopuolelta hydrofiilisen pinnan. Tämä tärkkelyksen tiheä rakenne antaa sen paremmalla stabiilisuudella [230-232]. Siksi HP: t esiintyvät muuttuvien satunnaiskelojen muodossa, joissa on joitain venytettyjä kierteisiä segmenttejä vesiliuoksessa korkeassa lämpötilassa. Lämpötilan laskiessa HPS: n ja vesimolekyylien väliset vety sidokset rikkoutuvat ja sidottu vesi menetetään. Lopuksi muodostuu kolmiulotteinen verkkorakenne johtuen vety sidosten muodostumisesta molekyyliketjujen välillä, ja geeli muodostuu, kuten kuvassa 5-11 (b) esitetään.

Yleensä, kun kaksi komponenttia, joilla on hyvin erilaiset viskositeetit, yhdistetään, korkea viskositeettikomponentti on taipumus muodostaa dispergoitu vaihe ja se on dispergoitu alhaisen viskositeettikomponentin jatkuvassa vaiheessa. Matalassa lämpötiloissa HPMC: n viskositeetti on huomattavasti alhaisempi kuin HPS: n. Siksi HPMC muodostaa jatkuvan vaiheen, joka ympäröi korkean viskositeetin HPS-geelifaasin. Kahden vaiheen reunoilla HPMC -ketjujen hydroksyyliryhmät menettävät osan sitoutuneesta vedestä ja muodostavat molekyylien väliset vety sidokset HPS -molekyyliketjujen kanssa. Lämmitysprosessin aikana HPS -molekyyliketjut liikkuivat riittävän energian absorboivan ja muodostivat vety -sidosten kanssa vesimolekyyleillä, mikä johtaa geelirakenteen repeämiseen. Samanaikaisesti HPMC-ketjun vesihäkkien rakenne ja vesikuoren rakenne tuhoutui ja rikkoutuivat vähitellen hydrofiilisten ryhmien ja hydrofobisten klusterien paljastamiseksi. Korkeassa lämpötilassa HPMC muodostaa geeliverkkorakenteen, joka johtuu molekyylien välisistä vety sidoksista ja hydrofobisesta assosiaatiosta, ja siten siitä tulee korkean viskositeetin dispergoitunut faasi, joka on dispergoitu satunnaisten kelojen HPS: n jatkuvassa vaiheessa, kuten kuviossa 5-11 (C) esitetään. Siksi HPS ja HPMC hallitsivat komposiittigeelien reologisia ominaisuuksia, geeliominaisuuksia ja vaihemorfologiaa matalassa ja korkeudessa lämpötiloissa.

Hydroksipropyyliryhmien lisääminen tärkkelysmolekyyleihin rikkoo sen sisäisen järjestetyn molekyylin sisäisen vety sidosrakenteen siten, että gelatinisoidut amyloosimolekyylit ovat turvonneessa ja venytetyssä tilassa, mikä lisää molekyylien tehokasta hydraatiotilavuutta ja estää tärkkelysmolekyylien taipumusta satunnaisesti satunnaisesti vesiliuoksessa [362]. Siksi hydroksipropyylin tilaa vieviä ja hydrofiilisiä ominaisuuksia tekevät amyloosimolekyyliketjujen yhdistelmästä ja silloitusalueiden muodostumisesta vaikeasti [233]. Siksi lämpötilan laskiessa verrattuna natiiviin tärkkelystä, HPS pyrkii muodostamaan löysämmän ja pehmeämmän geeliverkon rakenteen.

Hydroksipropyylisubstituutioasteen lisääntyessä HPS -liuoksessa on enemmän venytettyjä kierteisiä fragmentteja, jotka voivat muodostaa enemmän molekyylien välisiä vety sidoksia HPMC -molekyyliketjun kanssa kahden vaiheen rajalla, muodostaen siten tasaisemman rakenteen. Lisäksi hydroksipropylaatio vähentää tärkkelyksen viskositeettia, mikä vähentää viskositeettieroa HPMC: n ja HPS: n välillä formulaatiossa. Siksi vaihesiirtymäpiste HPMC/HPS -kompleksijärjestelmässä siirtyy matalaan lämpötilaan HPS -hydroksipropyylisubstituutioasteen noustessa. This can be confirmed by the abrupt change in viscosity with temperature of the reconstituted samples in 5.3.4.

5.4 Luku yhteenveto

Tässä luvussa valmistettiin HPMC/HPS -yhdisteiden liuoksia, joilla oli erilaisia ​​HPS -hydroksipropyylisubstituutioasteita, ja HPS -hydroksipropyylisubstituutioasteen vaikutus HPMC/HPS: n kylmän ja kuuman geeliyhdistejärjestelmän geeliominaisuuksiin tutkittiin reometrillä. HPMC/HPS: n kylmän ja kuumageelikomposiittijärjestelmän faasijakaumaa tutkittiin jodivärjäysoptisella mikroskooppianalyysillä. Tärkeimmät havainnot ovat seuraavat:

1. Huoneenlämpötilassa HPMC/HPS -yhdisteliuoksen viskositeetti ja leikkaus oheneminen vähenivät HPS -hydroksipropyylisubstituutioasteen lisäämisen myötä. Tämä johtuu pääasiassa siitä, että hydroksipropyyliryhmän käyttöönotto tärkkelysmolekyyliin tuhoaa sen molekyylinsisäisen vety sidosrakenteen ja parantaa tärkkelyksen hydrofiilisyyttä.
2. Huoneenlämpötilassa nolla-leikkausviskositeetti H0, virtausindeksi N ja HPMC/HPS-yhdistysliuoksiden viskositeettikerroin K vaikuttavat sekä HPMC: n että hydroksipropylaatioon. HPMC -pitoisuuden lisääntyessä nolla leikkausviskositeetti H0 pienenee, virtausindeksi N kasvaa ja viskositeettikerroin k vähenee; Pure -HPS: n nolla leikkausviskositeetti H0, virtausindeksi N ja viskositeettikerroin K kasvavat kaikki hydroksyylillä lisääntyessä propyylisubstituutioastetta, se pienenee; Mutta yhdistelmäjärjestelmässä nollaleikkausviskositeetti H0 pienenee substituutioasteen noustessa, kun taas virtausindeksi N ja viskositeettivakio K kasvavat substituutioasteen noustessa.
4. HPMC/HPS-yhdistejärjestelmän lineaarinen viskoelastinen alue kapenee HPS:n hydroksipropyylisubstituutioasteen pienentyessä.
5. Tässä kylmä-kuuma geeliyhdistejärjestelmässä HPMC ja HPS voivat muodostaa jatkuvia faaseja alhaisissa ja korkeissa lämpötiloissa. Tämä faasirakenteen muutos voi vaikuttaa merkittävästi kompleksisen geelin kompleksiseen viskositeettiin, viskoelastisiin ominaisuuksiin, taajuusriippuvuuteen ja geeliominaisuuksiin.
6. Dispergoituneina faaseina HPMC ja HPS voivat määrittää vastaavasti HPMC/HPS -yhdistejärjestelmien reologiset ominaisuudet ja geeliominaisuudet vastaavasti korkealla ja matalalla lämpötiloissa. HPMC/HPS -komposiittinäytteiden viskoelastiset käyrät olivat yhdenmukaisia ​​HPS: n kanssa matalassa lämpötilassa ja HPMC: ssä korkeassa lämpötilassa.
7. Tärkkelysrakenteen kemiallisen modifikaatioasteen avulla oli myös merkittävä vaikutus geeliominaisuuksiin. Tulokset osoittavat, että kompleksi viskositeetti, varastointimoduuli ja häviömoduuli vähenevät kaikki HPS -hydroksipropyylisubstituutioasteen noustessa. Siksi natiivin tärkkelyksen hydroksipropylaatio voi häiritä sen järjestettyä rakennetta ja lisätä tärkkelyksen hydrofiilisyyttä, mikä johtaa pehmeään geelitekstuuriin.
8. Hydroksipropylointi voi vähentää tärkkelysliuosten kiinteää käyttäytymistä alhaisessa lämpötilassa ja nestemäistä käyttäytymistä korkeassa lämpötilassa. Alhaisessa lämpötilassa n':n ja n':n arvot kasvoivat HPS-hydroksipropyylisubstituutioasteen noustessa; korkeassa lämpötilassa n′- ja n″-arvot pienenivät HPS-hydroksipropyylisubstituutioasteen noustessa.
9. The relationship between the microstructure, rheological properties and gel properties of HPMC/HPS composite system was established. Sekä yhdistelmäjärjestelmän viskositeettikäyrän äkillinen muutos että häviökerroinkäyrän Tan δ -piikki esiintyy 45 ° C: ssa, mikä on yhdenmukainen mikrokuvassa havaittujen samanaikaisen faasi-ilmiön kanssa (45 ° C: ssa).

Yhteenvetona voidaan todeta, että HPMC/HPS-kylmän kuumin geelikomposiittijärjestelmässä on erityinen lämpötilaohjattu faasin morfologia ja ominaisuudet. Through various chemical modifications of starch and cellulose, the HPMC/HPS cold and hot gel compound system can be used for the development and application of high-value smart materials.

Luku 6 HPS-korvausasteen vaikutukset HPMC/HPS-komposiittikalvojen ominaisuuksiin ja järjestelmän yhteensopivuuteen

Luvusta 5 voidaan nähdä, että yhdistejärjestelmän komponenttien kemiallisen rakenteen muutos määrittää eron reologisten ominaisuuksien, geeliominaisuuksien ja muiden yhdistejärjestelmän prosessointiominaisuuksien. Kokonaistutkimuksella on merkittävä vaikutus.

Tässä luvussa keskitytään komponenttien kemiallisen rakenteen vaikutukseen HPMC/HPS -komposiittimembraanin mikrorakenteeseen ja makroskooppisiin ominaisuuksiin. Yhdistettynä luvun 5 vaikutukseen komposiittijärjestelmän reologisiin ominaisuuksiin, HPMC/HPS-komposiittijärjestelmän reologiset ominaisuudet muodostuu kalvojen ominaisuuksien välisistä suhteista.

6.1.1 Tärkeimmät koemateriaalit

6.1.2 Päävälineet ja -laitteet

6.2 Kokeellinen menetelmä

6.2.1 HPMC/HPS-komposiittikalvojen valmistus eri HPS-hydroksipropyylisubstituutioasteilla

Yhdisteliuoksen kokonaiskonsentraatio on 8% (paino/paino), HPMC/HPS -yhdisteen suhde on 10: 0, 5: 5, 0:10, plastieraus on 2,4% (paino/paino) polyetyleeniglykoli, syötävä HPMC/HPS-komposiittikalvo valmistettiin valumenetelmällä. Katso erityinen valmistusmenetelmä 3.2.1.

6.2.2 HPMC/HPS-komposiittikalvojen mikrodomeenirakenne, joissa on eri HPS-hydroksipropyylisubstituutioaste

6.2.2.1 Synkrotronisäteilyn pienikulmaisen röntgensironnan mikrorakenneanalyysin periaate

Small Angel X-ray Scattering (SAXS) refers to the scattering phenomenon caused by the X-ray beam irradiating the sample under test within a small angle close to the X-ray beam. Nanomittakaavan elektronien tiheyseron perusteella sirottimen ja ympäröivän väliaineen välillä, pienikulmion röntgensirontaa käytetään yleisesti kiinteiden, kolloidisten ja nestemäisten polymeerimateriaalien tutkimuksessa nanomittakaavan alueella. Verrattuna laajakulma-röntgendiffraktiotekniikkaan, SAX: t voivat saada rakennetietoa suuremmassa mittakaavassa, jota voidaan käyttää polymeerimolekyyliketjujen, pitkän jakson rakenteiden ja polymeerikompleksijärjestelmien vaiherakenteen ja vaihemäärän konformaation analysointiin . Synkrotroni-röntgenvalonlähde on uuden tyyppinen korkean suorituskyvyn valonlähde, jolla on korkea puhtaus, korkea polarisaatio, kapea pulssi, korkea kirkkaus ja korkea kollimaatio, joten se voi saada materiaalien nanomittakaavan rakennetiedot nopeammin ja tarkasti. Mitatun aineen Saxs-spektrin analysointi voi kvalitatiivisesti saada elektronipilvitiheyden tasaisuuden, yksivaiheisen elektronipilvitiheyden yhdenmukaisuuden (positiivinen poikkeama POROD: sta tai Debyen lauseesta) ja kaksivaiheisen rajapinnan selkeys (negatiivinen poikkeama Porodista tai Debyen lause). ), sirottajan itsemäärä (onko sillä fraktaaliominaisuuksia), sirottimien dispersiointi (monodispersiteetti tai Guinierin määrittämä monodispersiteetti tai polydispersiteetti) ja myös hajotusyksiköiden hajaukon fraktaalimitan, kiireetyksen säde ja keskimääräinen kerros toistuvia yksiköitä. Paksuus, keskimääräinen koko, sirottimen tilavuusosuus, ominaispinta -ala ja muut parametrit.

6.2.2.2 Testausmenetelmä

At the Australian Synchrotron Radiation Center (Clayton, Victoria, Australia), the world's advanced third-generation synchrotron radiation source (flux 1013 photons/s, wavelength 1.47 Å) was used to determine the micro-domain structure and other related information of the composite elokuva. The two-dimensional scattering pattern of the test sample was collected by the Pilatus 1M detector (169 × 172 μm area, 172 × 172 μm pixel size), and the measured sample was in the range of 0.015 < q < 0.15 Å−1 ( q is the scattering vector) The inner one-dimensional small-angle X-ray scattering curve is obtained from the two-dimensional scattering pattern by ScatterBrain software, and the scattering vector q and the scattering angle 2 are converted by the formula i / , missä on röntgensäteilyn aallonpituus. Kaikki tiedot esinormalisoitiin ennen tietojen analysointia.

6.2.3 Eriasteisia HPS-hydroksipropyylisubstituutiota sisältävien HPMC/HPS-komposiittikalvojen termogravimetrinen analyysi

6.2.3.1 Termogravimetrisen analyysin periaate

Sama kuin 3.2.5.1

6.2.3.2 Testimenetelmä

Katso 3.2.5.2

6.2.4 HPMC/HPS-komposiittikalvojen vetoominaisuudet, joissa on eriasteinen HPS-hydroksipropyylisubstituutio

6.2.4.1 Vetoominaisuuksien analyysin periaate

Sama kuin 3.2.6.1

6.2.4.2 Testausmenetelmä

Katso 3.2.6.2

ISO37-standardia käyttäen se leikataan käsipainon muotoisiksi rihuksiksi, joiden kokonaispituus on 35 mm, merkintäviivojen välinen etäisyys 12 mm ja leveys 2 mm. Kaikki testinäytteet tasapainotettiin 75 %:n kosteudessa yli 3 päivää.

6.2.5 HPMC/HPS-komposiittikalvojen hapenläpäisevyys eriasteisilla HPS-hydroksipropyylisubstituutioilla

6.2.5.1 Hapen läpäisevyysanalyysin periaate

Sama kuin 3.2.7.1

6.2.5.2 Testausmenetelmä

Katso 3.2.7.2

6.3 Tulokset ja keskustelu

6.3.1 HPMC/HPS-komposiittikalvojen kiderakenneanalyysi, joissa on eriasteinen HPS-hydroksipropyylisubstituutio

Kuva 6-1 esittää HPMC/HPS-komposiittikalvojen pienikulmaiset röntgensirontaspektrit, joissa on eri HPS-hydroksipropyylisubstituutioaste. Kuviosta voidaan nähdä, että suhteellisen suurella q> 0,3 Å (2> 40) alueella ilmeiset ominaispiikit näkyvät kaikissa kalvonäytteissä. Puhtaan komponenttikalvon röntgensirontakuviosta (kuva 6-1a) puhtaalla HPMC: llä on vahva röntgensirontaominaisuuspiikki 0,569 Å: ssä, mikä osoittaa, että HPMC: llä on röntgensirontapiikki laajakulmassa alue 7,70 (2θ> 50). Crystal characteristic peaks, indicating that HPMC has a certain crystalline structure here. Sekä puhtaat A939- että A1081-tärkkelyskalvonäytteillä oli selkeä röntgensirontapiikki 0,397 Å: lla, mikä osoittaa, että HPS: llä on kiteinen ominainen piikki laajakulma-alueella 5,30, mikä vastaa B-tyypin kiteistä tärkkelyshuippua. Kuviosta voidaan selvästi nähdä, että A939:llä, jolla on pieni hydroksipropyylisubstituutio, on suurempi piikkipinta-ala kuin A1081:llä, jolla on korkea substituutio. Tämä johtuu pääasiassa siitä, että hydroksipropyyliryhmän lisääminen tärkkelysmolekyyliketjuun katkaisee tärkkelysmolekyylien alkuperäisen järjestetyn rakenteen, lisää tärkkelysmolekyyliketjujen välisen uudelleenjärjestelyn ja silloittumisen vaikeuksia ja vähentää tärkkelyksen uudelleenkiteön astetta. Hydroksipropyyliryhmän substituutioasteen lisääntyessä hydroksipropyyliryhmän estävä vaikutus tärkkelyksen uudelleenkiteyttämiseen on ilmeisempi.

Yhdistelmänäytteiden pienen kulman röntgensirontaspektreistä (kuvat 6-1b) voidaan nähdä, että HPMC-HPS-komposiittikalvot osoittivat ilmeisiä ominaispiikkejä kohdilla 0,569 Å ja 0,397 Å, mikä vastaa 7,70 HPMC-kidettä. ominaiset piikit vastaavasti. HPMC/A939 -komposiittikalvon HPS -kiteytymisen huippupinta -ala on huomattavasti suurempi kuin HPMC/A1081 -komposiittikalvo. Uudelleenjärjestely on tukahdutettu, mikä on yhdenmukainen HPS -kiteytymisen piikkien pinta -alan vaihtelun kanssa hydroksipropyylisubstituution asteen kanssa puhtaissa komponenttikalvoissa. The crystalline peak area corresponding to HPMC at 7.70 for the composite membranes with different degrees of HPS hydroxypropyl substitution did not change much. Verrattuna puhtaan komponentinäytteiden spektriin (kuva 5-1a), HPMC-kiteytymispiikkien ja HPS-kiteytymispiikkien alueet vähenivät, mikä osoitti, että näiden kahden yhdistelmän kautta molemmat HPMC: t että HPS voivat olla tehokkaita varten tehokas varten. toinen ryhmä. The recrystallization phenomenon of the film separation material plays a certain inhibitory role.

Kuva 6-1 SAXS-spektrit HPMC/HPS-seoskalvoista, joissa on erilainen HPS:n hydroksipropyylisubstituutioaste

Yhteenvetona voidaan todeta, että HPS-hydroksipropyylisubstituutioasteen kasvu ja näiden kahden komponentin yhdistäminen voivat estää HPMC/HPS-komposiittikalvon uudelleenkiteytysilmiön jossain määrin. HPS:n hydroksipropyylisubstituutioasteen kasvu esti pääasiassa HPS:n uudelleenkiteytymistä komposiittikalvossa, kun taas kaksikomponenttisella yhdisteellä oli tietty estävä rooli HPS:n ja HPMC:n uudelleenkiteytymisessä komposiittikalvossa.

6.3.2 Itsesamanlainen fraktaalirakenneanalyysi HPMC/HPS-komposiittikalvoista, joilla on erilaiset HPS-hydroksipropyylisubstituutioasteet

Polysakkaridimolekyylien, kuten tärkkelysmolekyylien ja selluloosamolekyylien, keskimääräinen ketjun pituus (R) on välillä 1000-1500 nm ja q on välillä 0,01-0,1 Å-1, qR >> 1. Porodin kaava, polysakkaridikalvonäytteet voidaan nähdä Pienen kulman röntgensirontaintensiteetin ja sirontakulman välinen suhde on:

Näistä I(q) on pienen kulman röntgensäteen sirontaintensiteetti;

q on sirontakulma;

α on huokoskallistus.

Porodin kaltevuus α liittyy fraktaalirakenteeseen. Jos α <3, se osoittaa, että materiaalirakenne on suhteellisen löysä, sirottimen pinta on sileä ja se on massa fraktaali ja sen fraktaali -ulottuvuus d = α; Jos 3 <α <4, se osoittaa, että materiaalirakenne on tiheä ja sironta on pinta karkea, mikä on pintafraktaali ja sen fraktaali -ulottuvuus D = 6 - α.

Kuvio 6-2 esittää HPMC/HPS-komposiittimembraanien LNI (Q) -LNQ-kuvaajia, joilla on erilaiset HPS-hydroksipropyylisubstituution asteet. Kuvasta voidaan nähdä, että kaikilla näytteillä on itsekaltainen fraktaalirakenne tietyllä alueella ja Porodin kaltevuus α on pienempi kuin 3, mikä osoittaa, että komposiittikalvossa on massafraktaaleja ja komposiittikalvon pinta on suhteellisen sileä. Taulukossa 6-1 on esitetty HPMC/HPS-komposiittikalvojen massafraktaalimitat, joissa on eriasteinen HPS-hydroksipropyylisubstituutio.

Taulukko 6-1 esittää HPMC/HPS-komposiittikalvojen fraktaalimitan, joissa on eriasteinen HPS-hydroksipropyylisubstituutio. Taulukosta voidaan nähdä, että puhtailla HPS-näytteillä alhaisella hydroksipropyylillä substituoidun A939:n fraktaalimitta on paljon suurempi kuin korkealla hydroksipropyylillä substituoidun A1081:n, mikä osoittaa, että hydroksipropyylisubstituutioasteen kasvaessa kalvossa Itsesamankaltaisen rakenteen tiheys pienenee merkittävästi. Tämä johtuu siitä, että hydroksipropyyliryhmien lisääminen tärkkelyksen molekyyliketjuun estää merkittävästi HPS-segmenttien keskinäistä sitoutumista, mikä johtaa itsekaltaisen rakenteen tiheyden vähenemiseen kalvossa. Hydrofiiliset hydroksipropyyliryhmät voivat muodostaa molekyylien välisiä vetysidoksia vesimolekyylien kanssa, mikä vähentää molekyylisegmenttien välistä vuorovaikutusta; suuremmat hydroksipropyyliryhmät rajoittavat tärkkelyksen molekyylisegmenttien välistä rekombinaatiota ja silloittumista, joten hydroksipropyylisubstituutioasteen kasvaessa HPS muodostaa löysemmän itse-samankaltaisen rakenteen.

HPMC/A939-yhdistejärjestelmässä HPS:n fraktaaliulottuvuus on korkeampi kuin HPMC:n, mikä johtuu siitä, että tärkkelys kiteytyy uudelleen ja molekyyliketjujen väliin muodostuu järjestyneempi rakenne, mikä johtaa itsekaltaiseen rakenteeseen kalvossa. . Korkea tiheys. Yhdistenäytteen fraktaalimitta on pienempi kuin kahdella puhtaalla komponentilla, koska kompaundoinnin kautta näiden kahden komponentin molekyylisegmenttien keskinäinen sitoutuminen estyy toistensa toimesta, jolloin itsenäisten rakenteiden tiheys pienenee. Sitä vastoin HPMC/A1081-yhdistejärjestelmässä HPS:n fraktaaliulottuvuus on paljon pienempi kuin HPMC:n. Tämä johtuu siitä, että hydroksipropyyliryhmien lisääminen tärkkelysmolekyyleihin estää merkittävästi tärkkelyksen uudelleenkiteytymistä. The self-similar structure in the wood is more-loose. Samanaikaisesti HPMC/A1081 -yhdisteen näytteen fraktaalimita on korkeampi kuin puhtaiden HP: ien, mikä on myös merkittävästi erilainen kuin HPMC/A939 -yhdistejärjestelmä. Itse samanlainen rakenne, ketjun kaltaiset HPMC-molekyylit voivat päästä sen löysän rakenteen onkaloon, parantaen siten HPS: n itsemaarisen rakenteen tiheyttä, mikä myös osoittaa, että HP: t, joilla on korkea hydroksipropyylisubstituutio, voi muodostaa yhtenäisemmän kompleksin yhdistämisen jälkeen yhdistämisen jälkeen HPMC:n kanssa. ainesosia. Reologisten ominaisuuksien tiedoista voidaan nähdä, että hydroksipropylointi voi alentaa tärkkelyksen viskositeettia, joten seostusprosessin aikana sekoitusjärjestelmän kahden komponentin viskositeettiero pienenee, mikä edistää homogeenisen aineen muodostumista. yhdiste.

Kuva 6-2 lnI(q)-lnq-kuviot ja sen sovituskäyrät HPMC/HPS-seoskalvoille, joissa on erilainen HPS:n hydroksipropyylisubstituutioaste

Taulukko 6-1 HPS/HPMC-sekoituskalvojen fraktaalirakenteen parametrit erilaisilla hydroksipropyylisubstituutioasteella HPS

For the composite membranes with the same compounding ratio, the fractal dimension also decreases with the increase of the substitution degree of hydroxypropyl group. The introduction of hydroxypropyl into the HPS molecule can reduce the mutual bonding of polymer segments in the compound system, thereby reducing the density of the composite membrane; HPS: llä, jolla on korkea hydroksipropyylisubstituutio, on parempi yhteensopivuus HPMC: n kanssa, mikä on helpompaa muodostaa tasainen ja tiheä yhdiste. Siksi komposiittimembraanin itsemäärä rakenteen tiheys vähenee HPS: n substituutioasteen noustessa, mikä on seurausta HPS-hydroksipropyylin substituutioasteen nivelvaikutuksesta ja kahden komponentin yhteensopivuudesta komposiitissa järjestelmä.

6.3.3 Eri HPS-hydroksipropyylisubstituutioasteiden omaavien HPMC/HPS-komposiittikalvojen lämpöstabiilisuusanalyysi

Thermogravimetristä analysaattoria käytettiin HPMC/HPS: n syötävien komposiittikalvojen lämpöstabiilisuuden testaamiseen, joilla oli erilaiset hydroksipropyylisubstituutioasteet. Kuvio 6-3 esittää komposiittikalvojen termogravimetrisen käyrän (TGA) ja sen painonpudotuksen käyrän (DTG), joilla on eri hydroksipropyylisubstituutio HPS. Kuvion 6-3 (A) TGA-käyrän nähtävyydestä voidaan nähdä, että komposiittimembraaninäytteet, joilla on erilaiset HPS-hydroksipropyylisubstituutioasteet. Lämpötilan noustessa on kaksi ilmeistä lämpögravimetristä muutosvaihetta. Ensinnäkin on pieni painonpudotusvaihe 30 ~ 180 ° C: ssa, mikä johtuu pääasiassa polysakkaridimakromolekyylin adsorboivan veden haihtumisesta. Painonpudotusvaihe on suuri lämpötilassa 300 ~ 450 ° C, mikä on todellinen lämmön hajoamisvaihe, joka johtuu pääasiassa HPMC: n ja HPS: n lämmön hajoamisesta. Kuviosta voidaan myös nähdä, että HPS: n painonpudotuskäyrät, joilla on erilaiset hydroksipropyylisubstituution asteet, ovat samanlaisia ​​ja eroavat merkittävästi HPMC: n. Between the two types of weight loss curves for pure HPMC and pure HPS samples.

Kuvion 6-3 (b) DTG-käyrien perusteella voidaan nähdä, että puhtaan HP: n lämmön hajoamislämpötilat, joilla on erilaiset hydroksipropyylisubstituution asteet, ovat hyvin lähellä, ja A939: n ja A081: n näytteiden lämpöhajoamisen piikin lämpötilan lämpötilat ovat 310 ° C ja 305 ° C, vastaavasti puhtaan HPMC -näytteen lämmön hajoamisen piikin lämpötila on merkittävästi korkeampi kuin HPS: n lämpötila ja sen huipun lämpötila on 365 ° C; HPMC/HPS -komposiittikalvolla on kaksi lämpöhajoamishuippua DTG -käyrässä, mikä vastaa vastaavasti HPS: n ja HPMC: n lämpöhajoamista. Tyypilliset piikit, jotka osoittavat, että komposiittijärjestelmässä on tietty vaihefaasierottelu, jonka komposiittisuhde on 5: 5, mikä on yhdenmukainen komposiittikalvon lämpöhajoamistulosten kanssa komposiittisuhteella 5: 5 luvussa 3, luvussa 3 . HPMC/A1081 -komposiittikalvonäytteiden lämpöhajoamisen piikin lämpötilat olivat vastaavasti 306 ° C ja 363 ° C. Komposiittikalvonäytteiden huippulämpötilat siirrettiin alhaisempiin lämpötiloihin kuin puhtaat komponentinäytteet, jotka osoittivat, että komposiittinäytteiden lämpöstabiilisuus väheni. Näytteille, joilla on sama yhdistelmäsuhde, lämpöhajoamisen piikin lämpötila laski hydroksipropyylisubstituutioasteen noustessa, mikä osoittaa, että komposiittikalvon lämpöstabiilisuus laski hydroksipropyylisubstituutioasteen noustessa. Tämä johtuu siitä, että hydroksipropyyliryhmien lisääminen tärkkelysmolekyyleihin vähentää molekyylisegmenttien välistä vuorovaikutusta ja estää molekyylien järjestämistä uudelleenjärjestelyä. On johdonmukaista tulosten kanssa, että itsemäärä rakenteiden tiheys vähenee hydroksipropyylisubstituution asteen noustessa.

Kuva 6-3 TGA-käyrät (a) ja niiden johdannaiskäyrät (DTG) (b) HPMC/HPS-seoskalvoista, joissa on erilainen HPS:n hydroksipropyylisubstituutioaste

6.3.4 HPMC/HPS-komposiittikalvojen mekaanisten ominaisuuksien analyysi eri HPS-hydroksipropyylisubstituutioasteilla

Kuva 6-5 HPMC/HPS-kalvojen vetoominaisuudet, joissa HPS:n hydroksipropyylisubstituutioaste vaihtelee

HPMC/HPS -komposiittikalvojen vetolujuudet, joilla oli erilaiset HPS -hydroksipropyylisubstituutioasteet, testattiin mekaanisen ominaisuuden analysaattorilla 25 ° C: ssa ja 75% suhteellisen kosteuden. Kuviot 6-5 esittävät komposiittikalvojen elastisen moduulin (A), venyvyyden (b) ja vetolujuus (C), joilla on erilaisia ​​HPS-hydroksipropyylisubstituutioastetta. Kuviosta voidaan nähdä, että HPMC/A1081 -yhdistejärjestelmässä HPS -pitoisuuden lisääntyessä, komposiittikalvon elastisen moduulin ja vetolujuuden lisääntyessä vähitellen ja tauon pidentyminen lisääntyi merkittävästi, mikä oli yhdenmukaista 3,3: n kanssa. 5 Keskikokoinen ja korkea kosteus. Yhdistelmäkalvojen tulokset, joilla oli erilaiset yhdistelmäsuhteet, olivat yhdenmukaiset.

Puhtailla HPS-kalvoilla sekä kimmomoduuli että vetolujuus kasvoivat HPS-hydroksipropyylisubstituutioasteen pienentyessä, mikä viittaa siihen, että hydroksipropylointi vähentää komposiittikalvon jäykkyyttä ja parantaa sen joustavuutta. Tämä johtuu pääasiassa siitä, että hydroksipropyylisubstituutioasteen lisääntymisen myötä HPS: n hydrofiilisyys kasvaa ja kalvorakenne muuttuu enemmän loiviksi, mikä on yhdenmukainen seurauksena, että fraktaalimittaus laskee substituutioasteen noustessa pienessä kulmassa X- säteensirontatesti. Murtovenymä kuitenkin pienenee HPS-hydroksipropyyliryhmän substituutioasteen pienentyessä, mikä johtuu pääasiassa siitä, että hydroksipropyyliryhmän lisääminen tärkkelysmolekyyliin voi estää tärkkelyksen uudelleenkiteytymistä. Tulokset ovat johdonmukaisia ​​kasvun ja laskun kanssa.

HPMC/HPS-komposiittikalvolla, jolla on sama seossuhde, kalvomateriaalin kimmomoduuli kasvaa HPS-hydroksipropyylisubstituutioasteen pienentyessä, ja vetolujuus ja murtovenymä molemmat pienenevät substituutioasteen pienentyessä. On syytä huomata, että komposiittikalvojen mekaaniset ominaisuudet vaihtelevat täysin sekoitussuhteen mukaan eri HPS-hydroksipropyylisubstituutioasteilla. Tämä johtuu pääasiassa siitä, että komposiittikalvon mekaanisiin ominaisuuksiin ei vaikuta pelkästään kalvorakenteen HPS-substituutioaste, vaan myös yhdistejärjestelmän komponenttien yhteensopivuus. HPS:n viskositeetti laskee hydroksipropyylisubstituutioasteen noustessa, on edullisempaa muodostaa yhtenäinen yhdiste sekoittamalla.

6.3.5 HPMC/HPS-komposiittikalvojen hapenläpäisevyysanalyysi eri HPS-hydroksipropyylisubstituutioasteilla

Hapen aiheuttama hapettuminen on alkuvaihe monilla tavoilla aiheuttaa ruoan pilaantumista, joten syötävät komposiittikalvot, joilla on tiettyjä happea esteominaisuuksia, voivat parantaa ruoan laatua ja pidentää elintarvikkeiden säilyvyyttä [108, 364]. Siksi mitattiin HPMC/HPS-komposiittikalvojen hapenläpäisynopeudet eri HPS-hydroksipropyylisubstituutioasteilla, ja tulokset on esitetty kuvassa 5-6. Kuvasta voidaan nähdä, että kaikkien puhtaiden HPS -kalvojen happea läpäisevyys on paljon alhaisempi kuin puhtaiden HPMC -kalvojen, mikä osoittaa, että HPS -kalvoilla on parempia happeaesteominaisuuksia kuin HPMC -kalvoilla, mikä on yhdenmukainen aikaisempien tulosten kanssa. Puhtaille HPS -kalvoille, joilla on erilaiset hydroksipropyylisubstituutioasteet, hapen tarttumisnopeus kasvaa substituutioasteen noustessa, mikä osoittaa, että pinta -ala, jolla happi läpäisee kalvomateriaalissa. Tämä on yhdenmukaista pienen kulman röntgensironnan mikrorakenteen analyysin kanssa, että kalvon rakenne muuttuu löysämmäksi hydroksipropyylisubstituution asteen noustessa, joten hapen läpäisykanava membraanissa kasvaa ja happi kalvossa kalvossa Myös asteittain kasvaa, kun alueen kasvaa, hapensiirronopeus kasvaa vähitellen.

Kuva 6-6 HPS/HPMC-kalvojen hapenläpäisevyys erilaisilla HPS:n hydroksipropyylisubstituutioasteilla

Komposiittikalvoille, joilla on erilaiset HPS -hydroksipropyylisubstituutioasteet, hapen leviämisnopeus laskee hydroksipropyylisubstituutioasteen lisääntyessä. Tämä johtuu pääasiassa siitä, että 5:5 seostusjärjestelmässä HPS esiintyy dispergoituneena faasina matalaviskositeettisessa jatkuvassa HPMC-faasissa ja HPS:n viskositeetti pienenee hydroksipropyylisubstituutioasteen kasvaessa. The smaller the viscosity difference, the more conducive to the formation of a homogeneous compound, the more tortuous the oxygen permeation channel in the membrane material, and the smaller the oxygen transmission rate.

6.4 Luku yhteenveto

Tässä luvussa valmistettiin HPMC/HPS -syötäviä komposiittikalvoja valustamalla HPS ja HPMC, joilla oli erilaisia ​​hydroksipropyylisubstituutioasteita ja lisäämällä polyeteeniglykolia plastimeiksi. Erilaisten HPS-hydroksipropyylisubstituutioasteiden vaikutusta komposiittikalvon kiderakenteeseen ja mikrodomeenirakenteeseen tutkittiin synkrotronisäteilyllä pienen kulman röntgen sirontatekniikalla. Erilaisten HPS -hydroksipropyylisubstituutioasteiden vaikutuksia yhdistelmäkalvojen lämpöstabiilisuuteen, mekaanisiin ominaisuuksiin ja hapen läpäisevyyteen ja niiden lakeja tutkittiin termogravimetrisella analysaattorilla, mekaanisella ominaisuuksien testaajalla ja hapen läpäisevyyden testaajalla. Tärkeimmät havainnot ovat seuraavat:

1. HPMC/HPS-komposiittikalvolle, jolla on sama seostussuhde, hydroksipropyylisubstituutioasteen kasvaessa HPS:ää vastaava kiteytyshuippupinta-ala kohdassa 5,30 pienenee, kun taas HPMC:tä vastaava kiteytyshuipun pinta-ala kohdassa 7,70 ei muutu paljon, mikä osoittaa, että tärkkelyksen hydroksipropylointi voi estää tärkkelyksen uudelleenkiteytymistä komposiittikalvossa.
2. Verrattuna HPMC: n ja HPS: n puhtaisiin komponenttien kalvoihin, komposiittimembraanien HPS: n (5.30) ja HPMC (7,70) kiteytymispiikkien pinta -alat vähenevät, mikä osoittaa, että näiden kahden yhdistelmän kautta molemmat HPMC: t että HPS voivat olla tehokkaita sisällä komposiittikalvot. Toisen komponentin uudelleenkiteytymisellä on tietty estävä rooli.
3. Kaikilla HPMC/HPS-komposiittikalvoilla oli samankaltainen massafraktaalirakenne. For composite membranes with the same compound ratio, the density of the membrane material decreased significantly with the increase of hydroxypropyl substitution degree; low HPS hydroxypropyl substitution The density of the composite membrane material is significantly lower than that of the two-pure component material, while the density of the composite membrane material with high HPS hydroxypropyl substitution degree is higher than that of the pure HPS membrane, which is pääasiassa siksi, että komposiittikalvomateriaalin tiheys vaikuttaa samanaikaisesti. The effect of HPS hydroxypropylation on the reduction of polymer segment binding and the compatibility between the two components of the compound system.
4. HPS:n hydroksipropylointi voi heikentää HPMC/HPS-komposiittikalvojen lämpöstabiilisuutta, ja komposiittikalvojen lämpöhajoamisen huippulämpötila siirtyy matalan lämpötilan alueelle hydroksipropyylisubstituutioasteen kasvaessa, mikä johtuu tärkkelysmolekyyleissä olevasta hydroksipropyyliryhmästä. Käyttöönotto vähentää molekyylisegmenttien välistä vuorovaikutusta ja estää molekyylien järjestäytyneen uudelleenjärjestelyn.
5. The elastic modulus and tensile strength of pure HPS membrane decreased with the increase of HPS hydroxypropyl substitution degree, while the elongation at break increased. Tämä johtuu pääasiassa siitä, että hydroksipropylaatio estää tärkkelyksen uudelleenkiteyttämistä ja tekee komposiittikalvosta löysämmän rakenteen.
6. HPMC/HPS -komposiittikalvon elastinen moduuli väheni HPS -hydroksipropyylisubstituutioasteen lisääntymisen myötä, mutta vetolujuus ja pidentyminen tauon aikana lisääntyivät, koska HPS -hydroksipropyylisubstituutioaste eivät vaikuttaneet komposiittikalvon mekaanisiin ominaisuuksiin. Sen vaikutuksen lisäksi siihen vaikuttaa myös yhdistejärjestelmän kahden komponentin yhteensopivuus.
7. Puhtaiden HP: ien happea läpäisevyys kasvaa hydroksipropyylisubstituutioasteen lisääntymisen myötä, koska hydroksipropylaatio vähentää HPS -amorfisen alueen tiheyttä ja lisää kalvon happea läpäisemisen pinta -alaa; HPMC/HPS -komposiittimembraani Hapen läpäisevyys vähenee hydroksipropyylisubstituutioasteen noustessa, mikä johtuu pääasiassa siksi, että hyperhydroksipropyloituneella HPS: llä on parempi yhteensopivuus HPMC: n kanssa, mikä johtaa happea läpäisykanavan lisääntyneeseen tortuositeettiin yhdistelmamembraanissa. Vähentynyt hapenläpäisevyys.

Yllä olevat kokeelliset tulokset osoittavat, että HPMC/HPS-komposiittikalvojen makroskooppiset ominaisuudet, kuten mekaaniset ominaisuudet, lämpöstabiilisuus ja hapenläpäisevyys liittyvät läheisesti niiden sisäiseen kiderakenteeseen ja amorfisen alueen rakenteeseen, joihin ei vaikuta ainoastaan ​​HPS-hydroksipropyylisubstituutio, vaan myös kompleksin kautta. Ligandijärjestelmien kahden komponentin yhteensopivuuden vaikutus.

Päätelmät ja näkymät

1. Johtopäätös

In this paper, the thermal gel HPMC and the cold gel HPS are compounded, and the HPMC/HPS cold and hot reverse gel compound system is constructed. The solution concentration, compounding ratio and shearing effect on the compound system are systematically studied the influence of rheological properties such as viscosity, flow index and thixotropy, combined with the mechanical properties, dynamic thermomechanical properties, oxygen permeability, light transmission properties and thermal stability of komposiittikalvot, jotka on valmistettu valumenetelmällä. Comprehensive properties, and iodine wine dyeing the compatibility, phase transition and phase morphology of the composite system were studied by optical microscopy, and the relationship between the microstructure and macroscopic properties of HPMC/HPS was established. In order to control the properties of the composites by controlling the phase structure and compatibility of the HPMC/HPS composite system according to the relationship between the macroscopic properties and the micromorphological structure of the HPMC/HPS composite system. Tutkimalla eriasteisen kemiallisesti modifioidun HPS:n vaikutuksia kalvojen reologisiin ominaisuuksiin, geeliominaisuuksiin, mikrorakenteeseen ja makroskooppisiin ominaisuuksiin, tutkittiin edelleen HPMC/HPS kylmä- ja kuuma käänteisgeelijärjestelmän mikrorakenteen ja makroskooppisten ominaisuuksien välistä suhdetta. Näiden kahden välinen suhde ja fysikaalinen malli luotiin selventämään geeliytymismekanismia ja siihen vaikuttavia tekijöitä sekä kylmän ja kuuman geelin lakeja yhdistejärjestelmässä. Asiaankuuluvat tutkimukset ovat tehneet seuraavat johtopäätökset.

1. HPMC/HPS-yhdistejärjestelmän seostussuhteen muuttaminen voi parantaa merkittävästi HPMC:n reologisia ominaisuuksia, kuten viskositeettia, juoksevuutta ja tiksotropiaa alhaisessa lämpötilassa. Reologisten ominaisuuksien ja yhdistejärjestelmän mikrorakenteen välistä suhdetta tutkittiin edelleen. Erityiset tulokset ovat seuraavat:

(1) Matalassa lämpötilassa yhdistejärjestelmä on jatkuva faasisidottu faasin ”merisaarin” rakenne, ja jatkuva faasinsiirtymä tapahtuu 4: 6: n lämpötilassa HPMC/HPS-yhdisteiden suhdetta. Kun seostussuhde on korkea (enemmän HPMC-pitoisuutta), alhaisen viskositeetin omaava HPMC on jatkuva faasi ja HPS on dispergoitu faasi. HPMC/HPS-yhdistejärjestelmässä, kun matalan viskositeetin komponentti on jatkuva vaihe ja korkea viskositeettikomponentti on jatkuva vaihe, jatkuvan faasin viskositeetin vaikutus yhdistejärjestelmän viskositeettiin on merkittävästi erilainen. Kun matalaviskositeettinen HPMC on jatkuva faasi, yhdistejärjestelmän viskositeetti heijastaa pääasiassa jatkuvan faasin viskositeetin osuutta; kun korkeaviskositeettinen HPS on jatkuva faasi, HPMC dispergoituneena faasina vähentää korkeaviskositeettisen HPS:n viskositeettia. vaikutus. Yhdistejärjestelmän viskositeetin ja leikkauksen ohenemisen ilmiön lisääntyessä HPS-pitoisuus ja liuoskonsentraatio kasvoi vähitellen, sujuvuus laski ja yhdistejärjestelmän kiinteän tyyppinen käyttäytyminen parani. HPMC:n viskositeetti ja tiksotropia tasapainotetaan formulaatiolla HPS:llä.

(2) 5: 5 -yhdistelmäjärjestelmässä HPMC ja HPS voivat muodostaa jatkuvia faaseja vastaavasti matalassa ja korkeissa lämpötiloissa. Tämä vaiherakenteen muutos voi vaikuttaa merkittävästi kompleksin viskositeettiin, viskoelastisiin ominaisuuksiin, taajuusriippuvuuteen ja kompleksin geelin geeliominaisuuksiin. Dispergoituneina faaseina HPMC ja HPS voivat määrittää vastaavasti HPMC/HPS -yhdistejärjestelmien reologiset ominaisuudet ja geeliominaisuudet vastaavasti korkealla ja matalalla lämpötiloissa. HPMC/HPS -komposiittinäytteiden viskoelastiset käyrät olivat yhdenmukaisia ​​HPS: n kanssa matalassa lämpötilassa ja HPMC: ssä korkeassa lämpötilassa.

(3) HPMC/HPS-komposiittijärjestelmän mikrorakenteen, reologisten ominaisuuksien ja geeliominaisuuksien välinen suhde määritettiin. Sekä äkillinen muutos yhdistetyn järjestelmän viskositeettikäyrässä että ruskeanruskean delta-huippu häviötekijäkäyrässä näkyvät 45 °C:ssa, mikä on yhdenmukainen mikrokuvassa havaitun samanaikaisen faasin ilmiön kanssa (45 °C:ssa).

1. Tutkimalla eri sekoitussuhteilla ja liuoskonsentraatioilla valmistettujen komposiittikalvojen mikrorakennetta ja mekaanisia ominaisuuksia, dynaamisia termomekaanisia ominaisuuksia, valonläpäisevyyttä, hapenläpäisevyyttä ja lämpöstabiilisuutta yhdistettynä jodivärjäysoptiseen mikroskopiatekniikkaan, tutkitaan Faasimorfologiaa, faasimuutosta ja yhteensopivuutta Komplekseista tutkittiin, ja mikrorakenteen ja kompleksien makroskooppisten ominaisuuksien välinen suhde todettiin. Tarkemmat tulokset ovat seuraavat:

(1) Komposiittikalvojen SEM-kuvissa, joissa on erilaiset seostussuhteet, ei ole selvää kaksivaiheista rajapintaa. Most of the composite films have only one glass transition point in the DMA results, and most of the composite films have only one thermal degradation peak in the DTG curve. Nämä yhdessä osoittavat, että HPMC:llä on tietty yhteensopivuus HPS:n kanssa.

(2) Suhteellisella kosteudella on merkittävä vaikutus HPMC/HPS -komposiittikalvojen mekaanisiin ominaisuuksiin, ja sen vaikutuksen aste kasvaa HPS -pitoisuuden lisääntyessä. Alhaisemmassa suhteellisessa kosteudessa sekä komposiittikalvojen elastinen moduuli että vetolujuus lisääntyivät HPS -pitoisuuden lisääntyessä, ja komposiittikalvojen murtumisen pidentyminen oli huomattavasti alhaisempi kuin puhtaiden komponenttikalvojen. Suhteellisen kosteuden lisääntyessä komposiittikalvon elastinen moduuli ja vetolujuus vähenivät, ja tauon pidentyminen lisääntyi merkittävästi, ja komposiittikalvon mekaanisten ominaisuuksien ja yhdistelmäsuhteen välinen suhde osoitti täysin vastakkaisen muutoskuvion eri alla relative humidity. Yhdistelmäkalvojen mekaaniset ominaisuudet, joilla on erilaiset yhdistelmäsuhteet, osoittavat leikkauksen erilaisissa suhteellisissa kosteusolosuhteissa, mikä tarjoaa mahdollisuuden optimoida tuotteiden suorituskyky eri sovellusvaatimusten mukaisesti.

(3) HPMC/HPS-komposiittijärjestelmän mikrorakenteen, faasisiirtymän, läpinäkyvyyden ja mekaanisten ominaisuuksien välinen suhde määritettiin. a. Yhdistejärjestelmän alhaisin läpinäkyvyyspiste on yhdenmukainen HPMC: n vaihesiirtymän kanssa jatkuvasta faasista dispergoituneeseen vaiheeseen ja vetolujuuden vähentymisen minimipiste. b. Youngin moduuli ja murtovenymä pienenevät liuospitoisuuden kasvaessa, mikä on kausaalisesti yhteydessä HPMC:n morfologiseen muutokseen jatkuvasta faasista dispergoituneeseen faasiin yhdistejärjestelmässä.

(4) HPS:n lisääminen lisää komposiittikalvon hapen läpäisykanavan mutkaisuutta, vähentää merkittävästi kalvon hapenläpäisevyyttä ja parantaa HPMC-kalvon happisulkukykyä.

1. Tutkittiin HPS-kemiallisen modifikaation vaikutusta komposiittijärjestelmän reologisiin ominaisuuksiin ja komposiittikalvon kokonaisominaisuuksiin, kuten kiderakenne, amorfisen alueen rakenne, mekaaniset ominaisuudet, hapenläpäisevyys ja lämpöstabiilisuus. Tarkemmat tulokset ovat seuraavat:

(2) HPS: n hydroksipropylaatio ja näiden kahden komponentin yhteensopivuuden parantaminen voivat merkittävästi estää tärkkelyksen uudelleenkiteyttämistä kalvossa ja edistää löysämmän itsenäisen rakenteen muodostumista komposiittimembraaniin. Suurten hydroksipropyyliryhmien käyttöönotto tärkkelyksen molekyyliketjussa rajoittaa HPS-molekyylisegmenttien keskinäistä sitoutumista ja järjestettävää uudelleenjärjestelyä, mikä johtaa HPS: n itsemäärämmän rakenteen muodostumiseen. Kompleksisen järjestelmän osalta hydroksipropyylisubstituution asteen nousu mahdollistaa ketjun kaltaisten HPMC-molekyylien pääsyn HPS: n löysälle onkaloalueelle, mikä parantaa kompleksisen järjestelmän yhteensopivuutta ja parantaa HPS: n itsenäisen rakenteen tiheyttä. Yhdistejärjestelmän yhteensopivuus kasvaa hydroksipropyyliryhmän substituutioasteen noustessa, mikä on yhdenmukainen reologisten ominaisuuksien tulosten kanssa.

(3) Makroskooppiset ominaisuudet, kuten mekaaniset ominaisuudet, HPMC/HPS -komposiittimembraanin lämmön stabiilisuus ja hapen läpäisevyys, liittyvät läheisesti sen sisäiseen kiteiseen rakenteeseen ja amorfiseen alueen rakenteeseen. Kahden komponentin yhteensopivuuden kahden vaikutuksen yhdistetty vaikutus.

1. By studying the effects of solution concentration, temperature and chemical modification of HPS on the rheological properties of the compound system, the gelation mechanism of the HPMC/HPS cold-heat inverse gel compound system was discussed. Tarkemmat tulokset ovat seuraavat:

(1) Yhdistejärjestelmässä on kriittinen pitoisuus (8 %), kriittisen pitoisuuden alapuolella, HPMC ja HPS esiintyvät itsenäisissä molekyyliketjuissa ja faasialueilla; kun kriittinen pitoisuus saavutetaan, HPS-faasi muodostuu liuokseen kondensaattina. Geelikeskus on mikrogeelirakenne, joka on yhdistetty HPMC-molekyyliketjujen kietoutumiseen; kriittisen pitoisuuden yläpuolella kietoutuminen on monimutkaisempaa ja vuorovaikutus vahvempi, ja liuoksella on samanlainen käyttäytyminen kuin polymeerisulalla.

(2) Kompleksisella järjestelmällä on jatkuvan vaiheen siirtymäpiste lämpötilan muutoksen myötä, mikä liittyy HPMC: n ja HPS: n geelikäyttäytymiseen kompleksisessa järjestelmässä. Matalassa lämpötiloissa HPMC: n viskositeetti on huomattavasti alhaisempi kuin HPS: n, joten HPMC muodostaa jatkuvan vaiheen, joka ympäröi korkean viskositeetin HPS-geelifaasin. Kahden vaiheen reunoilla HPMC -ketjun hydroksyyliryhmät menettävät osan sitoutumisvedestään ja muodostavat molekyylien väliset vety sidokset HPS -molekyyliketjun kanssa. Lämmitysprosessin aikana HPS -molekyyliketjut liikkuivat riittävän energian absorboivan ja muodostivat vety -sidosten kanssa vesimolekyyleillä, mikä johtaa geelirakenteen repeämiseen. Samanaikaisesti HPMC-ketjujen vesihäkki- ja vesikuoren rakenteet tuhoutuivat ja repeytyivät vähitellen hydrofiilisten ryhmien ja hydrofobisten klusterien paljastamiseksi. Korkeassa lämpötilassa HPMC muodostaa geeliverkkorakenteen, joka johtuu molekyylien välisistä vety sidoksista ja hydrofobisesta assosiaatiosta, ja siten siitä tulee korkean viskositeetin dispergoitunut faasi, joka on dispergoitu satunnaisten kelojen jatkuvissa vaiheissa.

(3) With the increase of the hydroxypropyl substitution degree of HPS, the compatibility of the HPMC/HPS compound system improves, and the phase transition temperature in the compound system moves to low temperature. Hydroksipropyylisubstituutioasteen kasvaessa HPS-liuoksessa on enemmän venytettyjä helikaalisia fragmentteja, jotka voivat muodostaa enemmän molekyylien välisiä vetysidoksia HPMC-molekyyliketjun kanssa kahden faasin rajalla, jolloin muodostuu yhtenäisempi rakenne. Hydroksipropylointi alentaa tärkkelyksen viskositeettia, jolloin HPMC:n ja HPS:n viskositeettiero yhdisteessä kavenee, mikä edistää homogeenisemman yhdisteen muodostumista, ja näiden kahden komponentin välisen viskositeettieron minimiarvo siirtyy matalalle. Lämpötila -alue.

2. Innovaatiopisteet

1. Suunnittele ja rakenna HPMC/HPS kylmä ja kuuma päinvastainen faasigeeliyhdistejärjestelmä ja tutkitaan systemaattisesti tämän järjestelmän ainutlaatuisia reologisia ominaisuuksia, erityisesti yhdisteliuoksen pitoisuutta, yhdistesuhdetta, lämpötilaa ja komponenttien kemiallista modifiointia. Yhdistejärjestelmän reologisten ominaisuuksien, geeliominaisuuksien ja yhteensopivuuden vaikutuslakeja tutkittiin edelleen, ja yhdistejärjestelmän vaihemorfologiaa ja faasin siirtymistä tutkittiin edelleen yhdistettynä jodin värjäyttävän optisen mikroskoopin havainnoinnissa ja mikro-morfologisessa Yhdistejärjestelmän rakenne vahvistettiin- reologiset ominaisuudet-geelin ominaisuudet -suhde. Arrhenius-mallia käytettiin ensimmäistä kertaa kylmän ja kuuman käänteisen faasin komposiittigeelien geelimuodostuslakiin eri lämpötila-alueilla.

2. HPMC/HPS-komposiittijärjestelmän faasijakauma, faasisiirtymä ja yhteensopivuus tarkkailtiin jodivärjäysoptisen mikroskoopin analyysitekniikalla ja läpinäkyvyysmekaaniset ominaisuudet selvitettiin yhdistämällä komposiittikalvojen optiset ja mekaaniset ominaisuudet. Mikrorakenteen ja makroskooppisten ominaisuuksien, kuten ominaisuudet-faasimorfologia ja konsentraatio-mekaaniset ominaisuudet-faasimorfologia, välinen suhde. Tämä on ensimmäinen kerta, kun havaitaan suoraan tämän yhdistejärjestelmän faasimorfologian muutoslakia sekoitussuhteella, lämpötilalla ja pitoisuudella, erityisesti faasisiirtymän olosuhteita ja faasisiirtymän vaikutusta yhdistejärjestelmän ominaisuuksiin.

3. SAXS tutki eri HPS-hydroksipropyylisubstituutioasteiden omaavien komposiittikalvojen kiderakennetta ja amorfista rakennetta, ja komposiittigeelien geeliytymismekanismia ja vaikutusta käsiteltiin yhdessä reologisten tulosten ja makroskooppisten ominaisuuksien, kuten komposiittikalvojen hapenläpäisevyyden, kanssa. Tekijät ja lait, havaittiin ensimmäistä kertaa, että komposiittijärjestelmän viskositeetti liittyy komposiittikalvossa olevan itsensä samankaltaisen rakenteen tiheyteen ja määrää suoraan komposiitin makroskooppiset ominaisuudet, kuten hapenläpäisevyyden ja mekaaniset ominaisuudet. kalvo ja määrittää reologisten ominaisuuksien, mikrorakenteen ja kalvon välisen suhteen materiaalin ominaisuuksien välille.

3. Outlook

Viime vuosina turvallisten ja syötävien ruokapakkausmateriaalien kehittämisestä uusiutuvien luonnollisten polymeerien avulla raaka -aineina on tullut tutkimuspiste ruokapakkauksen alalla. Tässä artikkelissa luonnollista polysakkaridia käytetään pääraaka -aineena. Yhdistämällä HPMC ja HPS raaka -aineiden kustannukset vähenevät, HPMC: n prosessointi suorituskykyä matalassa lämpötilassa paranee ja komposiittimembraanin happen esteen suorituskyky paranee. Rheologisen analyysin yhdistelmän avulla tutkittiin jodin värjäysoptisen mikroskooppianalyysin ja komposiittikalvojen mikrorakenteen ja kattavan suorituskyvyn analyysin, faasin morfologian, vaihesiirtymän, faasin erottamisen ja kylmän kuuman käänteisen faasigeelikomposiittijärjestelmän yhteensopivuuden. Yhdistelmäjärjestelmän mikrorakenteen ja makroskooppisten ominaisuuksien välinen suhde muodostettiin. Makroskooppisten ominaisuuksien ja HPMC/HPS -komposiittijärjestelmän mikromorfologisen rakenteen välisen suhteen mukaan komposiittijärjestelmän vaiherakennetta ja yhteensopivuutta voidaan hallita komposiittimateriaalin hallitsemiseksi. Tämän tutkimuksen tutkimuksella on tärkeä merkitys todelliselle tuotantoprosessille; Keskustetaan muodostumismekanismista, joka vaikuttaa kylmän ja kuuman käänteisen komposiittigeelien tekijöihin ja laeihin, mikä on samanlainen komposiittijärjestelmä, jossa on kylmiä ja kuumia käänteisiä geelejä. Tämän artikkelin tutkimus tarjoaa teoreettisen mallin teoreettisen ohjeiden tarjoamiseksi erityisten lämpötilaohjattujen älykkäiden materiaalien kehittämiselle ja soveltamiseksi. Tämän tutkimuksen tutkimustuloksilla on hyvä teoreettinen arvo. Tämän tutkimuksen tutkimukseen sisältyy ruoan, materiaalin, geelin ja yhdistelmän ja muiden tieteenalojen leikkaus. Ajan ja tutkimusmenetelmien rajoituksen vuoksi tämän aiheen tutkimuksessa on edelleen monia keskeneräisiä kohtia, joita voidaan syventää ja parantaa seuraavista näkökohdista. laajentaa:

Teoreettiset näkökohdat:

1. Erilaisten ketjun haarasuhteiden, molekyylipainojen ja HPS -lajikkeiden vaikutuksia rheologisiin ominaisuuksiin, membraaniominaisuuksiin, vaihemorfologiaan ja yhdistejärjestelmän yhteensopivuuteen ja sen vaikutuksen laatimiseen yhdisteen geelinmuodostusmekanismiin, yhdisteen geelinmuodostusmekanismiin. järjestelmä.
2. Tutki HPMC -hydroksipropyylisubstituutioasteen vaikutuksia, metoksyylisubstituutioasteen, molekyylipainon ja lähteen vaikutuksia reologisiin ominaisuuksiin, geeliominaisuuksiin, kalvon ominaisuuksiin ja yhdistejärjestelmän järjestelmän yhteensopivuuteen ja analysoi HPMC -kemiallisen modifikaation HPMC -kemiallisen modifioinnin vaikutusta yhdisteiden kondensaatioon. Vaikutus geelien muodostumismekanismin sääntö.
3. Tutkittiin suolan, pH:n, pehmittimen, silloitusaineen, antibakteerisen aineen ja muiden yhdistejärjestelmien vaikutusta reologisiin ominaisuuksiin, geeliominaisuuksiin, kalvon rakenteeseen ja ominaisuuksiin sekä niiden lakeja.

Sovellus:

1. Optimoi kaava maustepakettien, vihannespakettien ja kiinteiden keittojen pakkauskäyttöön ja tutki mausteiden, vihannesten ja keittojen säilyttämisvaikutusta varastointikauden aikana, materiaalien mekaaniset ominaisuudet ja tuotteiden suorituskyvyn muutokset ulkoisten voimien kohteena oleville ja materiaalin veden liukoisuus ja hygieeninen indeksi. Sitä voidaan levittää myös rakeistettuihin elintarvikkeisiin, kuten kahvi- ja maitoteetä, samoin kuin kakkujen, juustojen, jälkiruokien ja muiden ruokien syötäviä pakkauksia.
2. Optimoi kaavasuunnittelu kasvitieteellisten lääkekasvikapseleiden käyttöä varten, tutki edelleen käsittelyolosuhteita ja apuaineiden optimaalista valintaa sekä valmista onttoja kapselituotteita. Fysikaaliset ja kemialliset indikaattorit, kuten murenevuus, hajoamisaika, raskasmetallipitoisuus ja mikrobipitoisuus, testattiin.
3. Hedelmien ja vihannesten, lihatuotteiden jne. tuoreen säilytykseen ruiskutuksen, kastamisen ja maalauksen eri käsittelymenetelmien mukaan valitse sopiva kaava ja tutki mädäntyneiden hedelmien määrää, kosteushäviötä, ravinteiden kulutusta, kovuutta vihannesten pakkaamisen jälkeen varastointiaikana, kiilto ja maku ja muut indikaattorit; lihavalmisteiden väri, pH, TVB-N-arvo, tiobarbituurihappo ja mikro-organismien määrä pakkauksen jälkeen.