Rheology en kompatibiliteit fanHPMC/HPSKompleks
kaaiwurden: hydroxypropyl methylcellulose; hydroxypropyl starch; rheologyske eigenskippen; Kompatibiliteit; gemyske modifikaasje.
Hydroxypropylmethylcellulose (HPMC) is in polysaccharide-polymeer dat faaks brûkt wurdt yn 'e tarieding fan ytbere films. It wurdt in protte brûkt op it mêd fan iten en medisinen. De film hat goede transparânsje, meganyske eigenskippen en oalje barriêre eigenskippen. HPMC is lykwols in thermysk induced gel, dy't liedt ta syn minne ferwurkingsprestaasjes by lege temperatuer en hege produksje enerzjyferbrûk; dêrneist beheint syn djoere grûnstofpriis syn brede tapassing ynklusyf it farmaseutyske fjild. Hydroxypropylzetmeel (HPS) is in ytbere materiaal dat in soad brûkt wurdt op it mêd fan iten en medisinen. It hat in breed oanbod fan boarnen en lege priis. It is in ideaal materiaal om de kosten fan HPMC te ferminderjen. Boppedat kinne de kâlde gel-eigenskippen fan HPS de viskositeit en oare rheologyske eigenskippen fan HPMC balansearje. , om syn ferwurkingsprestaasjes by lege temperatueren te ferbetterjen. Derneist hat HPS edible film poerbêste soerstofbarriêre-eigenskippen, sadat it de soerstofbarriêre-eigenskippen fan HPMC-eetbare film signifikant kin ferbetterje.
HPS waard tafoege oan HPMC foar gearstalling, en it HPMC / HPS kâlde en hjitte omkearde-fase gelferbiningsysteem waard konstruearre. De ynfloedwet fan eigenskippen waard besprutsen, it ynteraksjemeganisme tusken HPS en HPMC yn oplossing, de kompatibiliteit en faze-oergong fan it ferbiningsysteem waarden besprutsen, en de relaasje tusken de rheologyske eigenskippen en struktuer fan it ferbiningsysteem waard fêststeld. De resultaten litte sjen dat de gearstalling systeem hat in krityske konsintraasje (8%), ûnder de krityske konsintraasje, HPMC en HPS bestean yn ûnôfhinklike molekulêre keatlingen en faze regio; boppe de krityske konsintraasje, de HPS faze wurdt foarme yn de oplossing as de gel sintrum, De microgel struktuer, dy't ferbûn is troch de intertwining fan HPMC molekulêre keatlingen, fertoant in gedrach fergelykber mei dat fan in polymear melt. De rheologyske eigenskippen fan it gearstalde systeem en de gearstalde ferhâlding oerienkomme mei de logaritmyske somregel, en litte in bepaalde graad fan positive en negative ôfwiking sjen, wat oanjout dat de twa komponinten goede kompatibiliteit hawwe. It gearstalde systeem is in trochgeande faze-ferspraat faze "see-eilân" struktuer by lege temperatuer, en de trochgeande faze oergong komt foar by 4: 6 mei de delgong fan de HPMC / HPS gearstalde ratio.
As in wichtich bestândiel fan fiedingsprodukten, kinne fiedselferpakking foarkomme dat iten wurdt skansearre en fersmoarge troch eksterne faktoaren yn it proses fan sirkulaasje en opslach, wêrtroch de houdbaarheid en opslachperioade fan iten ferlingd wurde. As in nij soarte fan fiedingsferpakkingsmateriaal dat feilich en ytber is, en sels in bepaalde fiedingswearde hat, hat edible film brede tapassingsperspektiven yn itenferpakking en behâld, fastfood en farmaseutyske kapsules, en is in ûndersykshotspot wurden yn it hjoeddeistige iten. ferpakking relatearre fjilden.
De HPMC / HPS gearstalde membraan waard taret troch casting metoade. The compatibility and phase separation of the composite system were further explored by scanning electron microscopy, dynamic thermomechanical property analysis and thermogravimetric analysis, and the mechanical properties of the composite membrane were studied. en soerstof permeabiliteit en oare membraan eigenskippen. De resultaten litte sjen dat gjin dúdlike twa-fase-ynterface wurdt fûn yn 'e SEM-ôfbyldings fan alle gearstalde films, d'r is mar ien glês oergongspunt yn' e DMA-resultaten fan 'e measte fan' e gearstalde films, en mar ien thermyske degradaasjepyk ferskynt yn 'e DTG-kurven fan de measte gearstalde films. HPMC hat bepaalde kompatibiliteit mei HPS. De tafoeging fan HPS oan HPMC ferbetteret de soerstofbarriêre-eigenskippen fan it gearstalde membraan signifikant. De meganyske eigenskippen fan it gearstalde membraan fariearje sterk mei de gearstalling ferhâlding en de relative vochtigheid fan it miljeu, en presintearje in crossover punt, dat kin foarsjen in referinsje foar produkt optimalisaasje foar ferskillende applikaasje easken.
The microscopic morphology, phase distribution, phase transition and other microstructures of the HPMC/HPS compound system were studied by simple iodine dyeing optical microscope analysis, and the transparency and mechanical properties of the compound system were studied by ultraviolet spectrophotometer and mechanical property tester. The relationship between the microscopic morphological structure and the macroscopic comprehensive performance of the HPMC/HPS compound system was established. De resultaten litte sjen dat in grut oantal mesophases oanwêzich binne yn it gearstalde systeem, dat in goede kompatibiliteit hat. D'r is in faze-oergongspunt yn it gearstalde systeem, en dit faze-oergongspunt hat in bepaalde gearstallingferhâlding en oplossingskonsintraasjeôfhinklikens. It leechste punt fan transparânsje fan it gearstalde systeem is yn oerienstimming mei it faze-oergongspunt fan HPMC fan trochgeande faze nei ferspraat faze en it minimale punt fan trekmodulus. De Young's modulus en ferlinging by brek fermindere mei de ferheging fan 'e oplossingskonsintraasje, dy't in kausale relaasje hie mei de oergong fan HPMC fan' e trochgeande faze nei de ferspraat faze.
In rheometer waard brûkt om it effekt te studearjen fan gemyske modifikaasje fan HPS op 'e rheologyske eigenskippen en gel-eigenskippen fan it HPMC / HPS kâlde en hjitte omkearde-fase-gelferbiningsysteem. Kapasiteiten en fazetransysjes waarden studearre, en de relaasje tusken mikrostruktuer en rheologyske en gel-eigenskippen waard fêststeld. De ûndersyksresultaten litte sjen dat de hydroxypropylaasje fan HPS de viskositeit fan it gearstalde systeem by lege temperatuer kin ferminderje, de fluiditeit fan 'e gearstalde oplossing ferbetterje, en it ferskynsel fan skuorjende tinning ferminderje; de hydroxypropylaasje fan HPS kin de lineêre viskositeit fan it gearstalde systeem beheine. Yn 'e elastyske regio wurdt de faze-oergongtemperatuer fan it HPMC / HPS-ferbiningsysteem fermindere, en it bêst-like gedrach fan it gearstalde systeem by lege temperatuer en de fluiditeit by hege temperatuer wurde ferbettere. HPMC en HPS foarmje trochgeande fazen by lege en hege temperatueren, respektivelik, en as ferspraat fazen bepale de rheological eigenskippen en gel eigenskippen fan it gearstalde systeem by hege en lege temperatueren. Sawol de abrupte feroaring yn 'e viskosyferling fan it gearstalde systeem en de tan Delta-peak yn' e ferlies faktor ferskine om 45 ° C, dy't de gearkomste fenomenon op 45 ° C.
It effekt fan gemyske modifikaasje fan HPS op 'e kristallijne struktuer en mikro-divisionale struktuer fan' e gearstalde film waard bestudearre troch synchrotron strieling lytse-hoek X-ray scattering technology, en de meganyske eigenskippen, soerstof barriêre eigenskippen en termyske stabiliteit fan 'e gearstalde film wiene systematysk studearre de ynfloed fan gemyske struktuer feroarings fan gearstalde komponinten op de mikrostruktuer en makroskopyske eigenskippen fan gearstalde systemen. De resultaten fan synchrotron-strieling lieten sjen dat de hydroxypropylaasje fan HPS en de ferbettering fan 'e kompatibiliteit fan' e twa komponinten de rekristallisaasje fan setmoal yn 'e membraan signifikant kinne remme kinne en de foarming fan in lossere sels-like struktuer yn' e gearstalde membraan befoarderje. De makroskopyske eigenskippen lykas meganyske eigenskippen, termyske stabiliteit en soerstofpermeabiliteit fan HPMC / HPS gearstalde membraan binne nau besibbe oan har ynterne kristallijne struktuer en amorfe regiostruktuer. It kombinearre effekt fan de twa effekten.
Haadstik Ien Yntroduksje
As in wichtich bestândiel fan fiedingsguod, kinne itenferpakkingsmaterialen iten beskermje tsjin fysike, gemyske en biologyske skea en fersmoarging tidens sirkulaasje en opslach, de kwaliteit fan it iten sels behâlde, itenferbrûk fasilitearje en iten soargje. Lange-termyn opslach en behâld, en jou iten uterlik te lûken konsumpsje en krije wearde boppe materiaal kosten [1-4]. As in nij soarte fan fiedingsferpakkingsmateriaal dat feilich en ytber is, en sels in bepaalde fiedingswearde hat, hat edible film brede tapassingsperspektiven yn itenferpakking en behâld, fastfood en farmaseutyske kapsules, en is in ûndersykshotspot wurden yn it hjoeddeistige iten. ferpakking relatearre fjilden.
Edible films are films with a porous network structure, usually obtained by processing natural edible polymers. In protte natuerlike polymers besteande yn 'e natuer hawwe gel eigenskippen, en harren aqueous oplossings kinne foarmje hydrogels ûnder bepaalde betingsten, lykas guon natuerlike polysaccharides, aaiwiten, lipids, ensfh. Natuerlike strukturele polysaccharides lykas setmoal en cellulose, fanwegen har bysûndere molekulêre struktuer fan lange keten helix en stabile gemyske eigenskippen, kinne geskikt wêze foar lange-termyn en ferskate opslach omjouwings, en binne in soad studearre as ytbere film-foarmjende materialen. Eetbare films makke fan ien polysaccharide hawwe faak bepaalde beheiningen yn prestaasjes. Dêrom, om de beheiningen fan ienige polysaccharide-itenbare films te eliminearjen, spesjale eigenskippen te krijen of nije funksjes te ûntwikkeljen, produktprizen te ferminderjen en har tapassingen út te wreidzjen, wurde normaal twa soarten polysacchariden brûkt. Of de boppesteande natuerlike polysacchariden wurde gearstald om it effekt fan komplementêre eigenskippen te berikken. Troch it ferskil yn molekulêre struktuer tusken ferskate polymeren is d'r lykwols in bepaalde konformaasje-entropy, en de measte polymearkompleksen binne foar in part kompatibel as ynkompatibel. De fazemorfology en kompatibiliteit fan it polymeerkompleks sille de eigenskippen fan it gearstalde materiaal bepale. De deformaasje- en streamskiednis by it ferwurkjen hawwe in wichtige ynfloed op 'e struktuer. Dêrom wurde de makroskopyske eigenskippen lykas de rheologyske eigenskippen fan it polymeerkomplekssysteem studearre. De ûnderlinge relaasje tusken mikroskopyske morfologyske struktueren lykas fazemorfology en kompatibiliteit is wichtich foar it regeljen fan prestaasjes, analyze en modifikaasje fan gearstalde materialen, ferwurkingstechnology, begelieding fan formule-ûntwerp en ûntwerp fan masines foar ferwurkjen, en evaluearjen fan produksje. De ferwurkingsprestaasjes fan it produkt en de ûntwikkeling en tapassing fan nije polymearmaterialen binne fan grutte betsjutting.
Yn dit haadstik wurde de ûndersyksstatus en de foarútgong fan tapassing fan ytbere filmmaterialen yn detail besjoen; de ûndersykssituaasje fan natuerlike hydrogels; it doel en de metoade fan polysaccharide gearstalling en de ûndersyk foarútgong fan polysaccharide gearstalling; de rheologyske ûndersyk metoade fan gearstalling systeem; De rheologyske eigenskippen en modelkonstruksje fan it kâlde en hjitte omkearde gelsysteem wurde analysearre en besprutsen, lykas de betsjutting fan ûndersyk, ûndersyksdoel en ûndersyk fan dizze papierynhâld.
1.1 Eetbare film
Edible film ferwiist nei de tafoeging fan plasticizers en cross-linking aginten basearre op natuerlike ytbere stoffen (lykas strukturele polysaccharides, lipiden, aaiwiten), troch ferskillende intermolecular ynteraksjes, troch gearsetting, ferwaarming, coating, drogen, ensfh De film mei poreuze netwurk struktuer foarme troch behanneling. It kin ferskate funksjes leverje, lykas selekteare barriêre-eigenskippen foar gas, focht, ynhâld en eksterne skealike stoffen, om de sintúchlike kwaliteit en ynterne struktuer fan iten te ferbetterjen, en de opslachperioade of houdbaarheid fan fiedingsprodukten te ferlingjen.
1.1.1 Untwikkelingsskiednis fan ytbere films
De ûntwikkeling fan ytbere film kin weromgean nei de 12e en 13e iuw. Yn dy tiid brûkten de Sinezen in ienfâldige metoade fan waxing om citrus en sitroenen te beklaaien, wat effektyf it ferlies fan wetter yn 'e fruchten en grienten fermindere, sadat de fruchten en grienten har oarspronklike glâns behâlden, en dêrmei de houdbaarheid fan fruchten en grienten ferlingde. grienten, mar oermjittich remming fan de aerobyske respiraasje fan fruit en grienten, resultearret yn fruit fermentative efterútgong. Yn de 15e ieu, Aziaten wiene al begûn te meitsjen ytbere film út soy molke, en brûkten it te beskermjen iten en fergrutsjen it uterlik fan iten [20]. Yn 'e 16e ieu brûkten de Britten fet om iten oerflakken te coaten om it ferlies fan fiedingsfocht te ferminderjen. Yn 'e 19e ieu waard sacharoaze foar it earst brûkt as in ytbere coating op nuten, amandels en hazelnuten om oksidaasje en ranzigens by opslach te foarkommen. Yn 'e jierren 1830 ferskynden kommersjele hotmelt paraffinefilms foar fruchten lykas apels en pearen. Oan 'e ein fan' e 19e ieu wurde gelatinefilms op it oerflak fan fleisprodukten en oare fiedings spuite foar it behâld fan iten. Yn 'e iere 1950's wie carnaubawax, ensfh., Wer makke yn oalje-yn-wetter-emulsjes foar coating en behâld fan farske fruit en grienten. Yn 'e lette 1950's begon ûndersyk nei ytbere films tapast op fleisprodukten te ûntwikkeljen, en it meast wiidweidige en suksesfolle foarbyld is de klysmaprodukten dy't ferwurke binne fan dierlike darm yn darmen.
Sûnt de jierren 1950 kin sein wurde dat it konsept fan ytbere film allinnich echt foarsteld is. Sûnt dy tiid hawwe in protte ûndersikers in sterke belangstelling ûntwikkele foar ytbere films. Yn 1991 tapaste Nisperes carboxymethylcellulose (CMC) oan 'e coating en behâld fan bananen en oare fruchten, de fruchtrespiraasje waard fermindere, en it ferlies fan chlorofyl waard fertrage. Park et al. yn 1994 rapportearre de effektive barriêre eigenskippen fan zein proteïne film oan O2 en CO2, dy't ferbettere it wetter ferlies, wilting en discoloration fan tomaten. Yn 1995 brûkte Lourdin verdunde alkaline oplossing foar it behanneljen fan setmoal, en tafoege glycerine om aardbeien te beklaaien foar frisheid, wat it wetterferliestempo fan aardbeien fermindere en fertrage bederf. Baberjee ferbettere de ytbere filmeigenskippen yn 1996 troch mikro-liquefaction en ultrasone behanneling fan 'e filmfoarmjende floeistof, sadat de dieltsjegrutte fan' e filmfoarmjende floeistof signifikant fermindere waard en de homogene stabiliteit fan 'e emulsie waard ferbettere. In 1998, Padegett et al. tafoege lysozyme of nisin oan soybean proteïne ytbere film en brûkte it te wrap iten, en fûn dat de groei fan melkzuur baktearjes yn iten waard effektyf remming [30]. In 1999, Yin Qinghong et al. brûkte bijenwaaks om in filmcoatingmiddel te meitsjen foar it behâld en opslach fan appels en oare fruchten, dy't respiraasje kinne ynhiberje, krimp en gewichtsverlies foarkomme, en mikrobiële ynvaazje ynhiberje.
In protte jierren binne maisbakbekers foar iisferpakking, glutinous ryspapier foar snoepferpakking, en tofu-skellen foar fleisgerjochten typyske ytbere ferpakking. Mar kommersjele tapassingen fan ytbere films wiene frijwol net-besteand yn 1967, en sels mei wax-coated fruitbehâld hie tige beheind kommersjeel gebrûk. Oant 1986 begûnen in pear bedriuwen ytbere filmprodukten te leverjen, en yn 1996 wie it oantal ytbere filmbedriuwen útgroeid ta mear as 600. Op it stuit is de tapassing fan ytbere film yn it behâld fan itenferpakkingen tanommen, en hat in berikt in jierlikse ynkomsten fan mear as 100 miljoen Amerikaanske dollars.
1.1.2 Skaaimerken en soarten ytbere films
Neffens relevant ûndersyk hat edible film de folgjende treflike foardielen: edible film kin foarkomme dat it ferfal en efterútgong fan iten kwaliteit feroarsake troch de ûnderlinge migraasje fan ferskate fiedingsstoffen; guon ytbere filmkomponinten sels hawwe spesjale fiedingswearde en funksje foar sûnenssoarch; ytbere film hat opsjonele barriêre eigenskippen foar CO2, O2 en oare gassen; ytbere film kin brûkt wurde foar magnetron, bakken, fried iten en medisinen film en coating; edible film kin brûkt wurde as antioxidants en conserveringsmiddelen en oare dragers, dêrmei it útwreidzjen fan de planke libben fan iten; ytbere film kin brûkt wurde as drager foar kleurstoffen en fiedingsfersterkers, ensfh., Om itenkwaliteit te ferbetterjen en iten sensoryske eigenskippen te ferbetterjen; ytbere film is feilich en ytbere, en kin wurde konsumearre tegearre mei iten; Eetbare ferpakkingsfilms kinne wurde brûkt foar it ferpakking fan lytse hoemannichten as ienheden fan iten, en foarmje mearlaach gearstalde ferpakking mei tradisjonele ferpakkingsmaterialen, wat de algemiene barriêreprestaasjes fan ferpakkingsmaterialen ferbetteret.
De reden wêrom't ytbere ferpakkingsfilms de boppesteande funksjonele eigenskippen hawwe is benammen basearre op 'e foarming fan in bepaalde trijediminsjonale netwurkstruktuer yn har, en toant dus bepaalde sterkte en barriêre-eigenskippen. De funksjonele eigenskippen fan 'e ytbere ferpakkingsfilm wurde signifikant beynfloede troch de eigenskippen fan syn komponinten, en de mjitte fan ynterne polymear-crosslinking, de uniformiteit en tichtens fan' e netwurkstruktuer wurde ek beynfloede troch ferskate filmfoarmjende prosessen. There are obvious differences in performance [15, 35]. Eetbare films hawwe ek wat oare eigenskippen lykas oplosberens, kleur, transparânsje, ensfh. Geskikte ytbere filmferpakkingsmaterialen kinne wurde selektearre neffens de ferskillende gebrûksomjouwings en de ferskillen yn 'e produktobjekten dy't wurde ferpakt.
Neffens de foarmingsmetoade fan ytbere film kin it wurde ferdield yn films en coatings: (1) De foarôf tare ûnôfhinklike films wurde normaal films neamd. (2) De tinne laach foarme op it iten oerflak troch middel fan coating, dipping, en spuiten wurdt neamd coating. Films wurde benammen brûkt foar iten mei ferskate yngrediïnten dy't yndividueel ferpakt wurde moatte (lykas smaakpakketten en oaljepakketten yn gemaksiten), iten mei deselde yngrediïnte, mar apart ferpakt wurde moatte (lykas lytse pakjes kofje, molkepoeder, ensfh.), en medisinen as produkten foar sûnenssoarch. kapsule materiaal; coating wurdt benammen brûkt foar it behâld fan farsk iten lykas fruit en grienten, fleis produkten, coating fan drugs en de gearstalling fan kontrolearre-release mikrokapsules.
Neffens de filmfoarmjende materialen fan ytbere ferpakkingsfilm, kin it wurde ferdield yn: polysaccharide-ytbere film, proteïne-itenbare film, lipide-edbere film, mikrobiële ytbere film en gearstalde ytbere film.
1.1.3 Tapassing fan ytbere film
As in nij soarte fan fiedselferpakkingsmateriaal dat feilich en ytber is, en sels in bepaalde fiedingswearde hat, wurdt edible film in protte brûkt yn 'e fiedingsferpakkingsindustry, it farmaseutyske fjild, de opslach en behâld fan fruit en grienten, de ferwurking en behâld of meat and aquatic products, the production of fast food, and the production of oil. It has broad application prospects in the preservation of foods such as fried baked candies.
1.1.3.1 Tapassing yn fiedselferpakking
De filmfoarmjende oplossing wurdt bedutsen op it iten dat moat wurde ferpakt troch spuiten, poetsen, dippen, ensfh., Om de penetraasje fan focht, soerstof en aromaatyske stoffen te foarkommen, dy't it ferlies fan ferpakking effektyf kinne ferminderje en it oantal ferpakkingslagen ferminderje. ; de bûtenste laach fan it iten signifikant ferminderje. it wurdt tapast op 'e aparte ferpakking fan guon komponinten fan komplekse fiedings mei meardere komponinten om de ûnderlinge migraasje tusken ferskate komponinten te ferminderjen, en dêrmei de fersmoarging nei it miljeu te ferminderjen. Ferminderje de bederf fan iten as de delgong fan itenkwaliteit. De ytbere film wurdt direkt ferwurke yn ferpakkingspapier of ferpakkingssekken foar itenferpakking, dy't net allinich feiligens, skjinens en gemak berikt, mar ek de druk fan wite fersmoarging op it miljeu ferminderet.
Mei mais, soja en weet as de wichtichste grûnstoffen, kinne papier-like cerealfilms wurde taret en brûkt foar ferpakking fan woarst en oare iten. Nei gebrûk, sels as se yn 'e natuerlike omjouwing wurde wegere, binne se biologysk ôfbrekber en kinne wurde omset yn grûndongstoffen om boaiem te ferbetterjen. . Mei help fan setmoal, chitosan en bean dregs as de wichtichste materialen, edible wrapping papier kin wurde taret foar ferpakking fast food lykas fast-food noodles en Frânske fries, dat is handich, feilich en tige populêr; Wurdt brûkt foar krydpakketten, bêst soppen de ferpakking fan it ferpakking fan iten, dy't direkt yn 'e pot kin wurde gekookt, kin iten foarkomme, ferheegje fiedingsputting, en it ferheegje skjinmeitsjen. Droege avocado, ierappels, en brutsen rys wurde fermentearre en omboud ta polysacchariden, dy't kinne wurde tariede en transparearjende en transparearjende eigenskippen en meganyske eigenskippen, en wurde brûkt foar it ferpakking fan molkepoeier , salade oalje en oare produkten [19]. Foar militêr iten, nei't it produkt wurdt brûkt, wurdt it tradisjoneel plestik ferpakking materiaal wegere yn 'e omjouwing en wurdt in marker om fijân te folgjen, wat is maklik te iepenjen. Yn spesjaal iten foar mearkomponint lykas pizza, ketchup, ketchup, koeken, koeken en desserden, plestik ferpakkingsfilms toant syn unike foardielen, dy't it oantal groepen fraksje kin ferminderje migraasje fan smaakstoffen ferbettert produktkwaliteit en estetyk [21]. Eetbare ferpakkingsfilm kin brûkt wurde yn mikrofoaveferwurking fan beslachsysteem. Fleisprodukten, grienten, tsiis en fruchten wurde foarferpakt troch spuiten, dipjen of poetsen, ensfh., beferzen en opslein, en hoege allinnich foar konsumpsje yn de magnetron.
Hoewol in pear kommersjele ytbere ferpakkingspapieren en tassen binne beskikber, binne in protte patinten registrearre op 'e formulearring en tapassing fan potinsjele ytbere ferpakkingsmaterialen. De Frânske fiedselregeljouwingsautoriteiten hawwe in yndustrialisearre ytbere ferpakkingstas mei de namme "SOLUPAN" goedkard, dy't bestiet út hydroxypropylmethylcellulose, setmoal en natriumsorbaat, en is kommersjeel beskikber.
1.1.3.2 Applikaasje yn medisinen
Gelatine, cellulosederivaten, setmoal en ytbere gom kinne brûkt wurde om sêfte en hurde kapsuleshells fan medisinen en sûnensprodukten te meitsjen, dy't effektyf kinne soargje foar de effektiviteit fan medisinen en sûnensprodukten, en binne feilich en ytber; Guon medisinen hawwe in ynherinte bittere smaak, dy't lestich te brûken is troch pasjinten. Akseptearre, ytbere films kinne brûkt wurde as smaakmaskerende coating foar sokke medisinen; guon enteric polymer polymers net oplosse yn 'e mage (pH 1,2) omjouwing, mar binne oplosber yn de intestinal (pH 6,8) omjouwing en kin brûkt wurde yn de intestinal Sustained-release drug coating; kin ek brûkt wurde as drager foar rjochte medisinen.
Blanco-Fernandez et al. prepared a chitosan acetylated monoglyceride composite film and used it for the sustained release of the antioxidant activity of vitamin E, and the effect was remarkable. Antioxidant-ferpakkingsmaterialen op lange termyn. Zhang et al. Blend stivens mei gelatine, tafoege polyetyleen glycol plastysk, en brûkte tradisjoneel. De holle hurde kapsules waarden taret troch it dippingproses fan 'e gearstalde film, en de transparânsje, meganyske eigenskippen, hydrofiele eigenskippen en fazemorfology fan' e gearstalde film waarden studearre. goed capsule materiaal [52]. Laal et al. makke kafirin yn in ytbere coating foar de enteric coating fan paracetamol capsules, en studearre de meganyske eigenskippen, termyske eigenskippen, barriêre eigenskippen en drug release eigenskippen fan de ytbere film. The results showed that the coating of sorghum Various hard capsules of gliadin film was not broken in the stomach, but released the drug in the intestine at pH 6.8 . Paik et al. prepared HPMC phthalate particles coated with indomethacin, and sprayed the edible film-forming liquid of HPMC on the surface of the drug particles, and studied the drug entrapment rate, average particle size of drug particles, edible film the results showed that the HPMCN-coated Indomethacin orale drug koe it doel berikke fan it maskerjen fan 'e bittere smaak fan' e drugs en rjochte levering. Oladzadabbasabadi et al. mingde modifisearre sago-zetmeel mei carrageenan om in ytbere gearstalde film te meitsjen as ferfanging foar tradisjonele gelatinekapsules, en studearre har drogende kinetika, thermomechanyske eigenskippen, fysysk-gemyske eigenskippen en barriêre-eigenskippen. brûkt wurde yn 'e produksje fan farmaseutyske kapsules.
Yn farske fruchten en grienten nei it plukken binne biogemyske reaksjes en respiraasje noch krêftich oan 'e gong, wat de weefselskea fan fruit en griente sil fersnelle, en it is maklik om it ferlies fan focht yn fruit en griente by keamertemperatuer te feroarsaakjen, wat resulteart yn' e kwaliteit fan ynterne weefsels en sensory eigenskippen fan fruit en grienten. ôfnimme. Dêrom is behâld it wichtichste probleem wurden yn 'e opslach en ferfier fan fruchten en grienten; tradisjonele behâld metoaden hawwe min behâld effekt en hege kosten. Coating behâld fan fruit en grienten is op it stuit de meast effektive metoade yn keamertemperatuer behâld. De ytbere filmfoarmjende flüssigens wurdt bedekt op it oerflak fan fruit en grienten, dy't de ynvaazje fan mikroorganismen effektyf kinne foarkomme, de respiraasje, wetterferlies en fiedingsferlies fan fruit- en grienteweefsels ferminderje, de fysiologyske fergrizing fan fruit- en grienteweefsels fertrage, en hâld fruit en griente weefsels De oarspronklike mollige en glêd. Glossy uterlik, om it doel te berikken fan fris te hâlden en de opslachperioade te ferlingjen. Amerikanen brûke acetylmonoglyceride en tsiis ekstrakt út plantaardige oalje as de wichtichste grûnstoffen foar it tarieden fan ytbere film, en brûke it om fruit en griente te snijen om fris te hâlden, útdroeging, brúnjen en de ynvaazje fan mikro-organismen te foarkommen, sadat it kin wurde ûnderhâlden foar in lange tiid. Frisse steat. Japan brûkt ôffalside as grûnstof om ierdappelfershâldende film te meitsjen, dy't in frishâldend effekt kin berikke fergelykber mei dat fan kâlde opslach. Amerikanen brûke plantaardige oalje en fruit as de wichtichste grûnstoffen foar it meitsjen fan in coating floeistof, en hâld de cut fruit fris, en fûn dat it behâld effekt is goed.
Marquez et al. brûkte molkeproteïne en pektine as grûnstoffen, en tafoege glutaminase foar cross-linking om in gearstalde ytbere film te meitsjen, dy't waard brûkt om farske apels, tomaten en woartels te beklaaien, wat it taryf fan gewichtsverlies signifikant kin ferminderje. , inhibit de groei fan mikroorganismen op it oerflak fan farsk-cut fruit en grienten, en ferlingje de planke libben op it útgongspunt fan it behâld fan de smaak en smaak fan farsk-cut fruit en grienten. Shi Lei et al. coated reade globe druven mei chitosan ytbere film, dat koe ferminderje it gewicht ferlies en rot rate fan druven, behâlde de kleur en helderheid fan druven, en fertrage de degradaasje fan oplosbere fêste stoffen. Mei help fan chitosan, natrium alginate, natrium carboxymethylcellulose en polyacrylate as grûnstoffen, Liu et al. taret edible films troch multilayer coating foar farske hâlden fan fruit en grienten, en studearre harren morfology, wetter oplosberens, ensfh De resultaten lieten sjen dat de natrium carboxymethyl cellulose-chitosan-glycerol gearstalde film hie de bêste behâld effekt. Sun Qingshen et al. studied the composite film of soybean protein isolate, which is used for the preservation of strawberries, which can significantly reduce the transpiration of strawberries, inhibit their respiration, and reduce the rate of rotten fruit . Ferreira et al. used fruit and vegetable residue powder and potato peel powder to prepare composite edible film, studied the water solubility and mechanical properties of composite film, and used coating method to preserve hawthorn. De resultaten lieten sjen dat de houdbaarheid fan hawthorn ferlingd waard. 50%, it taryf fan gewichtsverlies fermindere mei 30-57%, en de organyske soer en focht feroare net signifikant. Fu Xiaowei et al. studied the preservation of fresh peppers by chitosan edible film, and the results showed that it could significantly reduce the respiration intensity of fresh peppers during storage and delay the aging of peppers . Navarro-Tarazaga et al. brûkt bijenwaaks-modifisearre HPMC ytbere film te behâlden pruimen. De resultaten lieten sjen dat bijewaaks de soerstof- en fochtbarriêre-eigenskippen en meganyske eigenskippen fan HPMC-films ferbetterje koe. De taryf fan gewichtsverlies fan 'e pruimen waard signifikant fermindere, it fersêftsjen en bloeden fan' e fruchten by opslach waarden ferbettere, en de opslachperioade fan 'e pruimen waard ferlingd. Tang Liying et al. brûkte shellac alkali-oplossing yn setmoalmodifikaasje, taret ytbere ferpakkingsfilm, en studearre har filmeigenskippen; tagelyk, it brûken fan syn film-foarmjende floeistof te coat mango's foar frisheid kin effektyf ferminderje sykheljen.
1.1.3.4 Tapassing by it ferwurkjen en behâld fan fleisprodukten
Fleisprodukten mei rike fiedingsstoffen en hege wetteraktiviteit wurde maklik ynfallen troch mikro-organismen yn it proses fan ferwurking, ferfier, opslach en konsumpsje, wat resulteart yn fertsjustering fan kleur en fetoksidaasje en oare bederf. Om de opslachperioade en de houdbaarheid fan fleisprodukten te ferlingjen, is it nedich om te besykjen om de aktiviteit fan enzymen yn fleisprodukten en de ynvaazje fan mikroorganismen op it oerflak te remmen, en de efterútgong fan kleur en geur te foarkommen troch fetoksidaasje. At present, edible film preservation is one of the common methods widely used in meat preservation at home and abroad. Fergelykje it mei de tradisjonele metoade, wurdt fûn dat de ynvaazje fan eksterne mikroorganismen, de oksidative rancidity fan fet en it ferlies fan sap signifikant ferbettere binne yn fleisprodukten ferpakt yn ytbere film, en de kwaliteit fan fleisprodukten is signifikant ferbettere. Shelf libben wurdt ferlingd.
The research on edible film of meat products began in the late 1950s, and the most successful application case was collagen edible film, which has been widely used in sausage production and processing . Emiroglu et al. tafoege sesam oalje oan soybean protein ytbere film te meitsjen antibacteriële film, en studearre syn antibacteriële effekt op beferzen beef. De resultaten lieten sjen dat de antibakteriële film de reproduksje en groei fan Staphylococcus aureus signifikant kin remme. Wolk et al. taret in proanthocyanidin eetbere film en brûkte it om koelkork te jassen foar frisse. De kleur, PH, TVB-N-wearde, ThioBarbituryske soere en mikrobyske greve fan pork chops nei opslach foar 14 dagen waarden studearre. De resultaten lieten sjen dat de ytbere film fan proanthocyanidins de formaasje fan thiobarbituric acid effektyf kin ferminderje, ferneatiging fan fatty soeren foarkomme, de ynvaazje en fuortplanting fan mikroorganismen op it oerflak fan fleisprodukten ferminderje, de kwaliteit fan fleisprodukten ferbetterje, en de opslachperioade ferlingje en ferlingje. shelf libben. Jiang Shaotong et al. tafoege teepolyfenolen en allicin oan 'e kompositêre membraanoplossing fan zetmeel-natriumalginaat, en brûkten se om de frisheid fan gekoeld varkensvlees te behâlden, dat koe wurde opslein by 0-4 °C foar mear as 19 dagen. Cartagena et al. rapportearre it antibakteriële effekt fan collagen edible film tafoege mei nisin antimicrobieel agint op it behâld fan varkensvlees plakjes, wat oanjout dat collagen edible film kin ferminderjen de focht migraasje fan gekoeld pork plakjes, fertrage de rancidity fan fleis produkten, en add 2 De kollagen film mei% nisin hie it bêste behâld effekt. Wang Rui et al. studearre de feroaringen fan natrium alginate, chitosan en carboxymethyl fiber troch ferlykjende analyze fan de pH, flechtich basis stikstof, roodheid en totale oantal koloanjes fan fleis binnen 16 dagen fan opslach. De trije soarten ytbere films fan natriumvitamine waarden brûkt om de frisheid fan gekoeld beef te behâlden. De resultaten lieten sjen dat de eetbere film fan natrium-alginearje in ideaal frisse behâld effekt. Caprioli et al. Wrapped gekookte turkije boarst mei in natium caseined Edible film en koelk it dan op 4 ° C. Stúdzjes hawwe oantoand dat de sodium caseïnate ytbere film it kalkoenfleis kin fertrage tidens kuolling. fan rancidity.
1.1.3.5 Tapassing yn it behâld fan akwatyske produkten
De kwaliteitsferfal fan akwatyske produkten wurdt benammen manifestearre yn 'e reduksje fan frije focht, de efterútgong fan smaak en de efterútgong fan' e akwatyske produkttekstuer. De ûntbining fan akwatyske produkten, oksidaasje, denaturaasje en droege konsumpsje feroarsake troch mikrobiële ynvaazje binne allegear wichtige faktoaren dy't de houdbaarheid fan wetterprodukten beynfloedzje. Beferzen opslach is in gewoane metoade foar it behâld fan wetterprodukten, mar der sil ek in bepaalde graad fan kwaliteitsdegradaasje yn it proses wêze, wat benammen serieus is foar swietwetterfisken.
It behâld fan ytbere film fan wetterprodukten begon yn 'e lette jierren '70 en is no in soad brûkt. Eetbare film kin beferzen akwatyske produkten effektyf bewarje, wetterferlies ferminderje, en kin ek wurde kombineare mei anty-oksidanten om fetoksidaasje te foarkommen, en dêrmei it doel te berikken fan it ferlingjen fan houdbaarheid en houdbaarheid. Meenatchisundaram et al. makke in setmoal-basearre gearstalde ytbere film mei help fan setmoal as matrix en tafoege krûden lykas kruidnagel en kaniel, en brûkte it foar it behâld fan wite garnalen. De resultaten lieten sjen dat de ytbere zetmeelfilm kin effektyf inhibit de groei fan mikroorganismen, fertrage fet oksidaasje, ferlingje de planke libben fan gekoelde wite garnalen by 10 °C en 4 °C wie sa lang as 14 en 12 dagen, respektivelik. Cheng Yuanyuan en oaren studearre it conserveringsmiddel fan pullulan oplossing en útfierd swietwetter fisk. Behâld kin de groei fan mikroorganismen effektyf remme, de oksidaasje fan fiskprotein en fet fertrage, en in poerbêste behâldeffekt hawwe. Yunus et al. coated reinbôgeforel mei in gelatine ytbere film dêr't laurierblêd essensjele oalje waard tafoege, en studearre it effekt fan gekoeld behâld by 4 ° C. De resultaten lieten sjen dat de gelatine ytbere film effektyf wie yn it behâld fan de kwaliteit fan reinbôgeforel oant 22 dagen. foar in lange tiid. Wang Siwei et al. brûkte natrium alginate, chitosan en CMC as de wichtichste materialen, tafoege stearic acid te rieden ytbere film floeistof, en brûkte it te coat Penaeus vannamei foar frisheid. The study showed that the composite film of CMC and chitosan The liquid has a good preservation effect and can extend the shelf life by about 2 days . Yang Shengping en oaren brûkten chitosan-tee polyphenol ytbere film foar de kuolling en behâld fan farske hiertail, dat kin effektyf inhibit de fuortplanting fan baktearjes op it oerflak fan hairtail, fertrage de foarming fan flechtich sâltsoer, en ferlingje de planke libben fan hairtail nei Sawat 12 dagen.
1.1.3.6 Tapassing yn fried iten
Deep fried food is a widely popular ready-to-eat food with a large output. It wurdt ferpakt mei polysaccharide en proteïne-eetbere film, dy't de kleurferoaring fan it iten kin foarkomme tidens it frettenproses en ferminderje it oaljeferbringing. yngong fan soerstof en focht [80]. Coating fried food with gellan gum can reduce oil consumption by 35%-63%, such as when frying sashimi, it can reduce oil consumption by 63%; when frying potato chips, it can reduce oil consumption by 35%-63%. Reduced fuel consumption by 60%, etc. [81].
Singthong et al. makke ytbere films fan polysaccharides lykas natrium alginate, carboxymethyl cellulose en pektine, dy't waarden brûkt foar it beklaaien fan fried banaan strips, en bestudearre de oalje absorption taryf nei frying. De resultaten lieten sjen dat pektine en karboksyl. Holownia et al. coated HPMC en MC films op it oerflak fan fried chicken filets te bestudearjen de feroarings yn oalje konsumpsje, frije fatty acid ynhâld en kleur wearde yn frying oalje. Pre-coating kin oalje absorption ferminderje en oalje libben ferbetterje [83]. Sheng Meixiang et al. makke ytbere films fan CMC, chitosan en sojaprotein isolate, coated potato chips, en fried se op hege temperatuer te bestudearjen de oalje absorption, wetter ynhâld, kleur, acrylamide ynhâld en sensory kwaliteit fan ierappelchips. , de resultaten lieten sjen dat de soybeanprotein isolearre edible film hat in signifikant effekt op it ferminderjen fan it oaljeferbrûk fan spiisde ierappelchips, en de chitosan edible film hat in better effekt op it ferminderjen fan de acrylamide-ynhâld [84]. Salvador et al. coated it oerflak fan fried inktvis ringen mei tarwe setmoal, modifisearre mais setmoal, dextrin en gluten, dat koe ferbetterje de crispness fan de inktvis ringen en ferminderjen de oalje absorption rate [85].
1.1.3.7 Tapassing yn baktearjes
Eetbare film kin brûkt wurde as in glêde coating om it uterlik fan bakguod te ferbetterjen; kin brûkt wurde as in barriêre foar focht, soerstof, fet, ensfh om de houdbaarheid fan bakguod te ferbetterjen, bygelyks, chitosan-itenbare film wurdt brûkt foar oerflakcoating fan brea. for example, roasted peanuts are often coated with adhesives to coat salt and seasonings [87].
Christos et al. makke ytbere films fan natriumalginate en wei-proteïne en coated se op it oerflak fan Lactobacillus rhamnosus probiotysk brea. The study showed that the survival rate of probiotics was significantly improved, but the two types of bread showed Digestive mechanisms are very similar, so the coating of the edible film does not alter the texture, flavor and thermophysical properties of the bread [88]. Panuwat et al. added Indian gooseberry extract into methyl cellulose matrix to prepare an edible composite film, and used it to preserve the freshness of roasted cashews. De resultaten lieten sjen dat de gearstalde ytbere film geroosterde cashewnoten effektyf ynhibeare koe by opslach. De kwaliteit fermindere en de houdbaarheid fan roastere cashewnoten waard ferlingd mei maksimaal 90 dagen [89]. Schou et al. made a transparent and flexible edible film with sodium caseinate and glycerin, and studied its mechanical properties, water permeability and its packaging effect on baked bread slices. De resultaten die bliken dat de ytbere film fan natrium caseïnate ferpakt bakte brea. Nei breading kin har hurdens wurde fermindere binnen 6 h fan opslach by keamertemperatuer [90]. Du et al. brûkte apple-basearre edible film en tomaat-basearre edible film tafoege mei plant essensjele oaljes te wrap roast chicken, dy't net allinnich inhibited de groei fan mikroorganismen foardat roasting de kip, mar ek fersterke de smaak fan de hin nei roasting [91]. Javanmard et al. makke in ytbere film fan tarwe setmoal en brûkte it om bakte pistache kernels. De resultaten lieten sjen dat de ytbere setmoalfilm de oksidative rancidity fan 'e nuten kin foarkomme, de kwaliteit fan' e nuten ferbetterje en har hâldberens ferlingje [92]. Majid et al. brûkt molkeprotein ytbere film om roastere pinda's te coatsjen, dy't soerstofbarriêre kinne ferheegje, pinda-ranzigens ferminderje, brosheid fan roastere pinda's ferbetterje, en har opslachperioade ferlingje [93].
1.1.3.8 Tapassing yn zoetwarenprodukten
De snoepyndustry hat hege easken foar de fersprieding fan flechtige komponinten, dus foar sûkelade en snoepjes mei gepolijst oerflakken is it nedich om wetteroplosbere ytbere films te brûken om de coatingflüssigens te ferfangen dy't flechtige komponinten befetsje. De ytbere ferpakkingsfilm kin in glêde beskermjende film foarmje op it oerflak fan it snoep om de migraasje fan soerstof en focht te ferminderjen [19]. De tapassing fan ytbere weiproteine-films yn zoetwaren kin de fersprieding fan har flechtige komponinten signifikant ferminderje. As sûkelade brûkt wurdt om fet iten lykas koekjes en pindabûter yn te kapsulearjen, sil de oalje migrearje nei de bûtenste laach fan sûkelade, wêrtroch't de sûkelade kleverig wurdt en in "reverse froast" ferskynsel feroarsaket, mar it ynderlike materiaal sil útdroegje, wat resulteart yn in feroaring yn syn smaak. It tafoegjen fan in laach fan ytbere filmferpakkingsmateriaal mei fetbarriêrefunksje kin dit probleem oplosse [94].
Nelson et al. brûkte methylcellulose ytbere film om snoepjes mei meardere lipiden te coatsjen en toande heul lege lipidepermeabiliteit, wêrtroch it frostfenomeen yn sûkelade ynhibearre [95]. Meyers tapast in hydrogel-wax bilayer ytbere film oan kauwgom, dy't koe ferbetterje syn adhesion, ferminderje wetter volatilization, en ferlingje syn houdbaarheid [21]. Wetter taret troch Fadini et al. Decollagen-kakaobutter ytbere gearstalde film waard studearre foar syn meganyske eigenskippen en wetterpermeabiliteit, en it waard brûkt as coating foar sûkeladeprodukten mei goede resultaten [96].
1.1.4 Cellulose-basearre eetbare films
Cellulose-basearre ytbere film is in soarte fan ytbere film makke fan 'e meast oerfloedige cellulose en syn derivaten yn' e natuer as de wichtichste grûnstoffen. Cellulose-basearre ytbere film is reukloos en smaakleas, en hat goede meganyske sterkte, oalje barriêre eigenskippen, transparânsje, fleksibiliteit en goede gas barriêre eigenskippen. Troch de hydrofiele aard fan cellulose is de wjerstân fan cellulose-basearre ytbere film lykwols Waterprestaasjes oer it algemien relatyf min [82, 97-99].
De cellulose-basearre ytbere film makke fan ôffalmaterialen yn produksje fan fiedingssektor kin ytbere ferpakkingsfilms krije mei poerbêste prestaasjes, en kin ôffalmaterialen opnij brûke om de tafoege wearde fan produkten te ferheegjen. Ferreira et al. blended fruit en griente residu poeder mei ierdappelskil poeder te rieden in cellulose-basearre ytbere gearstalde film, en tapast it oan de coating fan hawthorn te behâlden frisheid, en berikte goede resultaten [62]. Tan Huizi et al. brûkte fiedingsfezels ekstrahearre út beane dregs as basismateriaal en tafoege in bepaalde hoemannichte verdikkingsmiddel om in ytbere film fan sojabeanfiber te meitsjen, dy't goede meganyske eigenskippen en barriêre-eigenskippen hat [100], dy't benammen brûkt wurdt foar it ferpakken fan Fastfood-noedelsoarten , it is handich en fiedend om it materiaalpakket direkt yn hyt wetter op te lossen.
Wetteroplosbere cellulosederivaten, lykas methylcellulose (MC), carboxymethylcellulose (CMC) en hydroxypropylmethylcellulose (HPMC), kinne in trochgeande matrix foarmje en wurde faak brûkt yn it ûntwikkeljen en ûndersyk fan ytbere films. Xiao Naiyu et al. brûkt MC as de wichtichste film-foarmjende substraat, tafoege polyetyleen glycol en calcium chloride en oare helptiidwurd materialen, taret MC ytbere film troch casting metoade, en tapast it oan it behâld fan olecranon, dat kin ferlingje de olecranon syn mûle. De houdbaarheid fan perzik is 4,5 dagen [101]. Esmaeili et al. taret MC ytbere film troch casting en tapast it oan de coating fan plant essensjele oalje mikrocapsules. De resultaten lieten sjen dat MC-film in goede oalje-blokkearjende effekt hat en kin wurde tapast op fiedingsferpakking om fattysoeren te foarkommen [102]. Tian et al. modifisearre MC edible films mei stearic acid en unsaturated fatty soeren, dy't koe ferbetterje de wetter-blocking eigenskippen fan MC edible films [103]. Lai Fengying et al. studearre it effekt fan solventtype op it filmfoarmjende proses fan MC edible film en de barriêre eigenskippen en meganyske eigenskippen fan 'e ytbere film [104].
CMC membranen hawwe goede barriêre eigenskippen foar O2, CO2 en oaljes, en wurde in soad brûkt op it mêd fan iten en medisinen [99]. Bifani et al. taret CMC membranen en studearre it effekt fan leaf extracten op it wetter barriêre eigenskippen en gas barriêre eigenskippen fan de membranen. De resultaten lieten sjen dat it tafoegjen fan blêdekstrakten de focht- en soerstofbarriêre-eigenskippen fan de membranen signifikant ferbetterje koe, mar net foar CO2. De barriêre-eigenskippen binne relatearre oan de konsintraasje fan it ekstrakt [105]. de Moura et al. taret chitosan nanoparticles fersterke CMC films, en studearre de termyske stabiliteit, meganyske eigenskippen en wetter oplosberens fan de gearstalde films. De resultaten litte sjen dat chitosan nanopartikels de meganyske eigenskippen en thermyske stabiliteit fan CMC-films effektyf kinne ferbetterje. Seks [98]. Ghanbarzadeh et al. taret CMC ytbere films en studearre de effekten fan glycerol en oleic acid op de fysysk-gemyske eigenskippen fan CMC films. De resultaten lieten sjen dat de barriêre-eigenskippen fan 'e films signifikant ferbettere waarden, mar de meganyske eigenskippen en transparânsje fermindere [99]. Cheng et al. taret in carboxymethyl cellulose-konjac glucomannan ytbere gearstalde film, en studearre it effekt fan palm oalje op de fysykalyske eigenskippen fan de gearstalde film. De resultaten lieten sjen dat de lytsere lipide mikrosferen de gearstalde film signifikant kinne ferheegje. De hydrofobisiteit fan it oerflak en de kromming fan it permeaasjekanaal fan wettermolekulen kinne de prestaasjes fan 'e vochtbarriêre fan' e membraan ferbetterje [106].
HPMC hat goede film-foarmjende eigenskippen, en syn film is fleksibel, transparant, kleurleas en reukloos, en hat goede oalje-barriêre eigenskippen, mar syn meganyske eigenskippen en wetter-blocking eigenskippen moatte wurde ferbettere. De stúdzje fan Zuniga et al. die bliken dat de inisjele mikrostruktuer en stabiliteit fan 'e HPMC filmfoarmjende oplossing it oerflak en ynterne struktuer fan' e film signifikant kinne beynfloedzje, en de manier wêrop oaljedruppels ynkomme by de foarming fan 'e filmstruktuer kin de ljochttransmittânsje en oerflakaktiviteit fan 'e film signifikant beynfloedzje. film. The addition of the agent can improve the stability of the film-forming solution, which in turn affects the surface structure and optical properties of the film, but the mechanical properties and air permeability are not reduced [107]. Klangmuang et al. Organysk wizige klaaide klaai en bijenwaks om HPMC-eetbere film te ferbetterjen en te feroarjen om de meganyske eigenskippen en barriêre eigenskippen fan HPMC-film te ferbetterjen. De stúdzje toande dat nei Beeswax en Clay-modifikaasje, de meganyske eigenskippen fan HPMC-eetbere film fergelykber mei dy fan eetbere film. De prestaasjes fan fochtige komponinten waarden ferbettere [108]. Dogan et al. taret HPMC ytbere film, en brûkte mikrokristallijne cellulose te ferbetterjen en feroarje de HPMC film, en studearre de wetter permeability en meganyske eigenskippen fan de film. De resultaten lieten sjen dat de fochtige barriêre eigenskippen fan 'e wizige film net signifikant feroare. , mar syn meganyske eigenskippen binne signifikant ferbettere [109]. Choi et al. tafoege oregano leaf en bergamot essinsjele oalje yn HPMC matrix foar in tariede ytbere gearstalde film, en tapast it oan de coating behâld fan farske pruimen. De stúdzje liet sjen dat de ytbere gearstalde film de respiraasje fan plums effektyf ynhibearje kin, it ferminderjen fan de produksje fan ethylene, it ferminderjen fan it taryf fan gewichtsverlies, en it ferbetterjen fan de kwaliteit fan plums [110]. Esteghlal et al. blende HPMC mei gelatine foar it tarieden fan ytbere gearstalde films en studearre ytbere gearstalde films. De fysysk-gemyske eigenskippen, meganyske eigenskippen en kompatibiliteit fan HPMC-gelatine lieten sjen dat de trekeigenskippen fan HPMC-gelatine-kompositefilms net signifikant feroare, dy't brûkt wurde kinne yn 'e tarieding fan medyske kapsules [111]. Villacres et al. Studearre de meganyske eigenskippen, guodseigenskippen en antibacteriële eigenskippen fan HPMC-Cassava Stêd-edlike gearstalde gearstalde films. De resultaten lieten sjen dat de gearstalde films goede oksyegen Barriêre-eigenskippen en antibakteriële effekten wiene [112]. Byun et al. taret shellac-HPMC gearstalde membranen, en studearre de effekten fan de soarten emulgatoren en shellac konsintraasje op de gearstalde membranen. De emulgator fermindere de wetterblokkearjende eigenskippen fan 'e gearstalde membraan, mar syn meganyske eigenskippen hawwe net signifikant fermindere; de tafoeging fan shellac ferbettere de thermyske stabiliteit fan 'e HPMC-membraan sterk, en har effekt ferhege mei de ferheging fan' e shellac-konsintraasje [113].
1.1.5 Starch-basearre eetbare films
Zetmeel is in natuerlik polymeer foar de tarieding fan ytbere films. It hat de foardielen fan brede boarne, lege priis, biokompatibiliteit en fiedingswearde, en wurdt in protte brûkt yn 'e fiedings- en farmaseutyske yndustry [114-117]. Koartlyn binne ûndersiken oer suvere setmoal-itenbare films en setmoal-basearre ytbere kompositêre films foar iten opslach en behâld ien nei de oare ûntstien [118]. Hege amylose setmoal en syn hydroxypropylearre modifisearre zetmeel binne de wichtichste materialen foar de tarieding fan setmoal-basearre ytbere films [119]. De retrogradaasje fan setmoal is de wichtichste reden foar har fermogen om in film te foarmjen. Hoe heger de amylose-ynhâld, hoe strakker de intermolekulêre bonding, hoe makliker it is om retrogradaasje te produsearjen, en hoe better de filmfoarmjende eigenskip, en de definitive treksterkte fan 'e film. grutter. Amylose kin wetteroplosbere films meitsje mei lege soerstofpermeabiliteit, en de barriêre-eigenskippen fan heech-amylosefilms sille net ôfnimme ûnder hege temperatueromjouwings, dy't it ferpakte iten effektyf kinne beskermje [120].
Starch edible film, kleurleas en reukloos, hat goede transparânsje, wetteroplosberheid en gas barriêre eigenskippen, mar it toant relatyf sterke hydrophilicity en minne vocht barriêre eigenskippen, dus it wurdt benammen brûkt yn iten soerstof en oalje barriêre ferpakking [121-123]. Dêrnjonken binne stoarm-basearre membranen gefoelich foar fergrizing en retrogradaasje, en har meganyske eigenskippen binne relatyf min [124]. Om de boppesteande tekoarten te oerwinnen, kin it setmoal wizige wurde troch fysike, gemyske, enzymatyske, genetyske en additive metoaden om de eigenskippen fan setmoal-basearre ytbere films te ferbetterjen [114].
Zhang Zhengmao et al. brûkt ultra-fyn setmoal edible film te coat aardbeien en fûn dat it kin effektyf ferminderjen wetter ferlies, fertrage de reduksje fan oplosber sûker ynhâld, en effektyf ferlingje de opslach perioade fan ierdbeien [125]. Garcia et al. modifisearre setmoal mei ferskillende kettingferhâldingen om modifisearre zetmeelfilmfoarmjende flüssigens te krijen, dy't brûkt waard foar behâld fan frisse aardbei-coatingfilm. De taryf en ferfalsifers wiene better dan dy fan 'e uncoated groep [126]. Ghanbarzadeh et al. modifisearre zetmeel troch sitroensoer cross-linking en krige gemysk cross-keppele modifisearre zetmeel film. Stúdzjes hawwe oantoand dat nei cross-linking modifikaasje, de eigenskippen fan focht barriêre en meganyske eigenskippen fan setmoalfilms waarden ferbettere [127]. Gao Qunyu et al. útfierd enzymatyske hydrolyse behanneling fan setmoal en krige setmoal edible film, en syn meganyske eigenskippen lykas tensile sterkte, elongation en folding ferset tanommen, en de focht barriêre prestaasjes tanommen mei de tanimming fan enzyme aksje tiid. signifikant ferbettere [128]. Parra et al. tafoege in cross-linking agint oan tapioca setmoal foar it tarieden fan in ytbere film mei goede meganyske eigenskippen en lege wetterdamp oerdracht rate [129]. Fonseca et al. brûkte natriumhypochlorite om ierappelzetmeel te oksidearjen en in ytbere film fan oksideare setmoal te meitsjen. De stúdzje liet sjen dat har wetterdamptransmissionsrate en wetteroplosberens signifikant fermindere waarden, wat kin wurde tapast op it ferpakking fan iten mei hege wetteraktiviteit [130].
It kombinearjen fan setmoal mei oare ytbere polymers en plasticizers is in wichtige metoade om de eigenskippen fan setmoal-basearre ytbere films te ferbetterjen. Op it stuit binne de meast brûkte komplekse polymers meast hydrofiele kolloïden, lykas pektine, cellulose, seewier polysaccharide, chitosan, carrageenan en xanthan gum [131].
Maria Rodriguez et al. brûkte ierappelzetmeel en plasticizers as surfaktanten as de wichtichste materialen foar it tarieden fan setmoal-basearre ytbere films, dy't sjen litte dat plasticizers filmfleksibiliteit kinne ferheegje en surfaktanten kinne filmstrekberens ferminderje [132]. Santana et al. brûkte nanofibers foar it ferbetterjen en feroarjen fan cassava-setmoal-itenbare films, en krigen op setmoal-basearre ytbere gearstalde films mei ferbettere meganyske eigenskippen, barriêre-eigenskippen en thermyske stabiliteit [133]. Azevedo et al. gearstalde molkeprotein mei thermoplastyske setmoal om in unifoarm filmmateriaal te meitsjen, wat oanjout dat molkeprotein en thermoplastyske setmoal sterke ynterfasiale adhesion hawwe, en weiprotein kin de beskikberens fan setmoal signifikant ferbetterje. Wetterblokkearjende en meganyske eigenskippen fan ytbere films [134]. Edhirej et al. taret in tapioca setmoal-basearre ytbere film, en studearre it effekt fan plasticizer op de fysike en gemyske struktuer, meganyske eigenskippen en termyske eigenskippen fan de film. De resultaten litte sjen dat it type en konsintraasje fan plastificator de tapioka-zetmeelfilm signifikant kin beynfloedzje. Yn ferliking mei oare plasticizers lykas urea en triethylene glycol, pektine hat de bêste plasticizing effekt, en de pektine-plasticized setmoal film hat goede wetter-blocking eigenskippen [135]. Saberi et al. brûkt pea setmoal, guar gom en glycerine foar de tarieding fan ytbere gearstalde films. De resultaten lieten sjen dat erwtensetmeel in grutte rol spile yn filmdikte, tichtens, gearhing, wetterpermeabiliteit en treksterkte. Guar gum It kin ynfloed op de treksterkte en elastyske modulus fan 'e membraan, en glycerol kin de fleksibiliteit fan' e membraan ferbetterje [136]. Ji et al. gearstald chitosan en mais setmoal, en tafoege calcium karbonaat nanopartikels foar it tarieden fan in setmoal-basearre antibacteriële film. De stúdzje liet sjen dat intermolekulêre wetterstofbondingen waarden foarme tusken setmoal en chitosan, en de meganyske eigenskippen fan 'e film wiene en antibakteriële eigenskippen waarden ferbettere [137]. Meira et al. ferbettere en wizige maiszetmeel ytbere antibakteriële film mei kaolin nanopartikels, en de meganyske en thermyske eigenskippen fan 'e gearstalde film waarden ferbettere, en it antibakteriële effekt waard net beynfloede [138]. Ortega-Toro et al. tafoege HPMC oan setmoal en tafoege citroenzuur om ytbere film te meitsjen. De stúdzje liet sjen dat de tafoeging fan HPMC en citroensûr de fergrizing fan setmoal effektyf ynhibearje kin en de wetterpermeabiliteit fan ytbere film ferminderje, mar de soerstofbarriêre-eigenskippen falle [139].
1.2 Polymer hydrogels
Hydrogels binne in klasse fan hydrofiele polymeren mei in trijediminsjonale netwurkstruktuer dy't ûnoplosber binne yn wetter, mar kinne troch wetter opswolle wurde. Makroskopysk hat in hydrogel in definitive foarm, kin net streame, en is in fêste stof. Mikroskopysk kinne wetteroplosbere molekulen wurde ferdield yn ferskate foarmen en maten yn 'e hydrogel en diffúsje op ferskate diffusionsraten, sadat de hydrogel de eigenskippen fan in oplossing eksposearret. De ynterne struktuer fan hydrogels hat beheinde sterkte en wurdt maklik ferneatige. It is yn in steat tusken in fêst en in floeistof. It hat in ferlykbere elastisiteit as in fêste, en is dúdlik oars as in echte fêste.
1.2.1 Oersjoch fan polymer hydrogels
1.2.1.1 Klassifikaasje fan polymer hydrogels
Polymer hydrogel is in trijediminsjonale netwurkstruktuer foarme troch fysike as gemyske cross-linking tusken polymermolekulen [143-146]. It absorbearret in grutte hoemannichte wetter yn wetter om sels te swollen, en tagelyk kin it har trijediminsjonale struktuer behâlde en ûnoplosber wêze yn wetter. wetter.
D'r binne in protte manieren om hydrogels te klassifisearjen. Op grûn fan it ferskil yn cross-linking eigenskippen, se kinne wurde ferdield yn fysike gels en gemyske gels. Fysike gels wurde foarme troch relatyf swakke wetterstofobligaasjes, ionyske obligaasjes, hydrofobe ynteraksjes, van der Waals-krêften en fysike ferstrengeling tusken polymere molekulêre keatlingen en oare fysike krêften, en kinne wurde omset yn oplossingen yn ferskate eksterne omjouwings. It hjit omkearbere gel; gemyske gel is meastal in permaninte trijediminsjonale netwurkstruktuer foarme troch cross-linking fan gemyske obligaasjes lykas kovalente obligaasjes yn 'e oanwêzigens fan waarmte, ljocht, inisjatyfnimmer, ensfh Nei't de gel is foarme, is it ûnomkearber en permanint, ek wol bekend as Foar it wiere kondensaat [147-149]. Fysike gels hawwe oer it generaal gjin gemyske modifikaasje nedich en hawwe lege toxiciteit, mar har meganyske eigenskippen binne relatyf min en it is lestich om grutte eksterne stress te wjerstean; gemyske gels hawwe oer it algemien bettere stabiliteit en meganyske eigenskippen.
Op grûn fan ferskate boarnen kinne hydrogels wurde ferdield yn syntetyske polymerhydrogels en natuerlike polymerhydrogels. Syntetyske polymer hydrogels binne hydrogels foarme troch gemyske polymerisaasje fan syntetyske polymers, benammen ynklusyf polyacrylic acid, polyvinyl acetate, polyacrylamide, polyetyleen okside, ensfh natuerlike polymerhydrogels binne Polymerhydrogels wurde foarme troch cross-linking fan natuerlike polymeren lykas polysaccharides en aaiwiten yn 'e natuer, ynklusyf cellulose, alginate, setmoal, agarose, hyaluronic acid, gelatine, en kollagen [6, 7, 150], 151]. Natuerlike polymeerhydrogels hawwe normaal de skaaimerken fan brede boarne, lege priis en lege toxisiteit, en syntetyske polymerhydrogels binne oer it algemien maklik te ferwurkjen en hawwe grutte opbringsten.
Based on different responses to the external environment, hydrogels can also be divided into traditional hydrogels and smart hydrogels. Traditional hydrogels are relatively insensitive to changes in the external environment; Smart-hydrogels kinne lytse feroaringen yn 'e eksterne omjouwing fiele en korrespondearjende feroaringen produsearje yn fysike struktuer en gemyske eigenskippen [152-156]. For temperature-sensitive hydrogels, the volume changes with the temperature of the environment. Normaal befetsje sokke polymer-hydrogelen hydrophilyske groepen lykas hydroxyl, eter en amide as hydrofe groepen lykas metyl, ethyl en propyl. De temperatuer fan 'e eksterne omjouwing kin beynfloedzje op' e hydrophilyske ynteraksje tusken gelmoeekulen, hydropen-bonding en de ynteraksje tusken wettermolekulen en polymer-keaten, dêrtroch beynfloedet it lykwicht fan it Gel-systeem. Foar ph-gefoelige hydrogelen befettet it systeem normaal konijmend feroaret fan soere basis lykas Carboxylgroepen, sulfonic soere groepen as amino-groepen. Yn in feroarjende PH-omjouwing kinne dizze groepen protoarten absorbearje of frijlitte fan 'e ûndragende bonding yn' e gel en it ferskil tusken de ynterne ionrankons, resultearje yn in folume feroaring fan 'e gel. Foar elektryske fjild, Magnetysk fjild en ljochtgefoelige hydrogelten befetsje se funksjonele groepen lykas polyelectrolyten, metalen oksiden, en fotosessitive groepen, respektivelik. Under ferskate eksterne stimuli wurdt de systeemtemperatuer as Ionisaasje-graad feroare, en dan wurdt it Gel-folume feroare troch it prinsipe gelyk oan temperatuer as pH-gefoelige hydrogel.
Op grûn fan ferskate gelgedrach kinne hydrogels wurde ferdield yn kâld-induzearre gels en thermyske-induzearre gels [157]. Kâlde gel, koartwei neamd as kâlde gel, is in makromolekule dat bestiet yn 'e foarm fan willekeurige spoelen by hege temperatueren. Tidens it koelingsproses, troch de aksje fan intermolekulêre wetterstofobligaasjes, wurde spiraalfragminten stadichoan foarme, wêrtroch it proses fan oplossing foltôge. De oergong nei gel [158]; thermo-induzearre gel, oantsjut as termyske gel, is in makromolekule yn oplossing tastân by lege temperatuer. Tidens it ferwaarmingsproses wurdt in trijediminsjonale netwurkstruktuer foarme troch hydrofobe ynteraksje, ensfh., Sadwaande foltôgje de gelaasje-oergong [159], 160].
Hydrogels kinne ek wurde ferdield yn homopolymere hydrogels, kopolymerisearre hydrogels en ynterpenetrearjende netwurkhydrogels basearre op ferskate netwurkeigenskippen, mikroskopyske hydrogels en makroskopyske hydrogels basearre op ferskate gelgrutte, en biodegradable eigenskippen. Ferskillend ferdield yn ôfbreekbere hydrogels en net-ôfbreekbere hydrogels.
1.2.1.2 Tapassing fan natuerlike polymeerhydrogels
Natuerlike polymeerhydrogels hawwe de skaaimerken fan goede biokompatibiliteit, hege fleksibiliteit, oerfloedige boarnen, gefoelichheid foar it miljeu, hege wetterbehâld en lege toxisiteit, en wurde in protte brûkt yn biomedisyn, fiedselferwurking, miljeubeskerming, lânbou en boskbouproduksje en brûkt yn yndustry en oare fjilden [142, 161-165].
Tapassing fan natuerlike polymerhydrogels yn biomedyske relatearre fjilden. Natuerlike polymeerhydrogels hawwe goede biokompatibiliteit, biologyske ôfbrekberens, en gjin giftige side-effekten, sadat se kinne wurde brûkt as wûne dressings en direkt kontakt mei minsklike weefsels, dat kin effektyf ferminderjen de ynvaazje fan mikro-organismen in vitro, foarkomme it ferlies fan lichem floeistoffen, en tastean soerstof troch te gean. befoarderet wûne healing; kin brûkt wurde foar it tarieden fan kontaktlinsjes, mei de foardielen fan noflik dragen, goede soerstofpermeabiliteit, en auxiliary behanneling fan eachsykten [166, 167]. Natuerlike polymeren binne fergelykber mei de struktuer fan libbene weefsels en kinne dielnimme oan it normale metabolisme fan it minsklik lichem, sadat sokke hydrogels kinne brûkt wurde as tissue engineering steigermaterialen, tissue engineering kraakbeenreparaasje, ensfh. Tissue engineering steigers kinne wurde yndield yn pre- foarmige en ynjeksjefoarmige steigers. Foarfoarme stents brûke wetter, de spesjale trijediminsjonale netwurkstruktuer fan 'e gel stelt it yn steat om in bepaalde stypjende rol te spyljen yn biologyske weefsels, wylst se in spesifike en foldwaande groeiromte foar sellen leverje, en kin ek selgroei, differinsjaasje en degradaasje stimulearje. opname troch it minsklik lichem [168]. Ynjeksjefoarmige stents brûke it faze-oergongsgedrach fan hydrogels om fluch gels te foarmjen nei't se yn in streamende oplossingsstate binne ynjeksje, wat de pine fan pasjinten kin minimalisearje [169]. Guon natuerlike polymeerhydrogels binne miljeu gefoelich, sadat se in protte brûkt wurde as drugs-kontroleare frijlittingsmaterialen, sadat de medisinen dy't yn har ynkapsele binne kinne wurde frijlitten oan 'e fereaske dielen fan it minsklik lichem op in timed en kwantitative manier, wêrtroch't de giftige en kant ferminderje effekten fan 'e drugs op it minsklik lichem [170].
Tapassing fan natuerlike polymerhydrogels yn fiedingsrelatearre fjilden. Natuerlike polymerhydrogels binne in wichtich ûnderdiel fan 'e trije mielen per dei fan minsken, lykas guon desserts, snoepjes, fleisferfangers, yoghurt en iis. It wurdt faak brûkt as fiedingsaddityf yn fiedingsprodukten, dy't har fysike eigenskippen ferbetterje kinne en it in glêde smaak jaan. Bygelyks, it wurdt brûkt as verdikker yn soppen en sauzen, as emulgator yn sap, en as suspending agent. Yn molkdranken, as gelmiddel yn puddings en aspics, as ophelderingsmiddel en skomstabilisator yn bier, as synerese-ynhibitor yn tsiis, as bindmiddel yn worstjes, as setmoal retrogradation Inhibitoren wurde brûkt yn brea en bûter [171-174 ]. Ut it Food Additives Handbook kin sjoen wurde dat in grut oantal natuerlike polymerhydrogels goedkard wurde as fiedingsadditieven foar itenferwurking [175]. Natuerlike polymerhydrogels wurde brûkt as fiedingsfersterkers yn 'e ûntwikkeling fan sûnensprodukten en funksjonele fiedings, lykas fiedingsfezels, brûkt yn gewichtsverliesprodukten en anty-konstipaasjeprodukten [176, 177]; as prebiotika wurde se brûkt yn produkten foar kolon sûnens en produkten foar it foarkommen fan kolonkanker [178]; Natuerlike polymeerhydrogels kinne wurde makke yn ytbere of ôfbreekbere coatings of films, dy't kinne wurde brûkt op it mêd fan itenferpakkingsmaterialen, lykas behâld fan fruit en griente, troch se op fruit en grienten te beklaaien Op it oerflak kin it de houdbaarheid ferlingje fan fruit en griente en hâld fruit en griente fris en tender; it kin ek brûkt wurde as ferpakkingsmateriaal foar gemaksiten lykas worstjes en krûden om skjinmeitsjen te fasilitearjen [179, 180].
Tapassingen fan natuerlike polymeerhydrogels yn oare fjilden. Yn termen fan deistige needsaak kin it tafoege wurde oan romige hûdsoarch of kosmetika, dy't net allinich kinne foarkomme dat it produkt yn 'e opslach útdroeget, mar ek duorjende hydraterende en hydraterende de hûd; it kin brûkt wurde foar styling, hydraterende en stadige frijlitting fan geuren yn skientme make-up; It kin brûkt wurde yn deistige needsaak, lykas papieren handdoeken en luiers [181]. Yn 'e lânbou kin it brûkt wurde om droechte te wjerstean en seedlings te beskermjen en arbeidsintensiteit te ferminderjen; as coating agent foar plant sied, it kin gâns tanimme de kieming taryf fan sied; as it wurdt brûkt yn seedlingstransplantaasje, kin it it oerlibjensnivo fan seedlings ferheegje; pestiziden, ferbetterje gebrûk en ferminderje fersmoarging [182, 183]. Yn termen fan miljeu wurdt it brûkt as flocculant en adsorbint foar riolearring behanneling dy't faak befettet swiere metalen ionen, aromaatyske ferbiningen en kleurstoffen te beskermjen wetter boarnen en ferbetterjen it miljeu [184]. Yn de yndustry, it wurdt brûkt as dehydrating agent, boarjen lubricant, kabel wrapping materiaal, sealing materiaal en kâld opslach agent, ensfh [185].
1.2.2 Hydroxypropyl methylcellulose thermogel
Sellulose is in natuerlike macromolekulêre ferbining dy't betiid is studearre, hat de tichtste relaasje mei minsken, en is de meast oerfloedich yn 'e natuer. It is widely present in higher plants, algae and microorganisms [186, 187]. Sellulose hat stadichoan wiidfersprate oandacht oanlutsen fanwege syn brede boarne, lege priis, fernijber, biologibel, feilich, net-giftich, en goede bicompatearden [188].
1.2.2.1 Sellulose en syn eterderivaten
Cellulose is in lineêre polymear mei lange keten foarme troch de ferbining fan D-anhydroglucose strukturele ienheden troch β-1,4 glycosidic obligaasjes [189-191]. Unoplosber. Utsein ien eingroep oan elk ein fan 'e molekulêre keten, binne der trije polêre hydroxylgroepen yn elke glukoaze-ienheid, dy't ûnder bepaalde betingsten in grut oantal intramolekulêre en yntermolekulêre wetterstofbânnen foarmje kinne; en cellulose is in polycyclyske struktuer, en de molekulêre keten is semi-rigid. Ketting, hege kristalliniteit, en heul regelmjittich yn struktuer, sadat it de skaaimerken hat fan hege graad fan polymerisaasje, goede molekulêre oriïntaasje, en gemyske stabiliteit [83, 187]. Sûnt de celluloseketen in grut oantal hydroxylgroepen befettet, kin it gemysk wizige wurde troch ferskate metoaden lykas esterifikaasje, oksidaasje en etherifikaasje om cellulosederivaten te krijen mei poerbêste tapassingseigenskippen [192, 193].
Sellulose-derivaten binne ien fan 'e ierste ûndersochte en produsearre produkten op it mêd fan polymeergemy. Se binne polymeer fyn gemyske materialen mei in breed oanbod fan gebrûk, dy't chemysk modifisearre binne fan natuerlike polymear cellulose. Under harren wurde cellulose-ethers in protte brûkt. It is ien fan 'e wichtichste gemyske grûnstoffen yn yndustriële tapassingen [194].
D'r binne in protte farianten fan cellulose-ethers, dy't allegear oer it algemien har unike en treflike eigenskippen hawwe, en binne in protte brûkt yn in protte fjilden lykas iten en medisinen [195]. MC is de ienfâldichste soarte fan cellulose-ether mei methylgroep. Mei de ferheging fan substitúsjegraad kin it op syn beurt wurde oplost yn verdunde alkaline oplossing, wetter, alkohol en aromaatyske koolwaterstofoplosmiddel, mei unike thermyske gel-eigenskippen. [196]. CMC is in anionyske cellulose-ether krigen fan natuerlike cellulose troch alkalisearring en fersuring.
It is de meast brûkte en brûkte cellulose-ether, dy't oplosber is yn wetter [197]. HPC, in hydroxyalkyl cellulose ether krigen troch alkalisearjen en etherifying cellulose, hat goede thermoplasticity en ek eksposearret termyske gel eigenskippen, en syn gel temperatuer wurdt signifikant beynfloede troch de graad fan hydroxypropyl substitúsje [198]. HPMC, in wichtige mingde eter, hat ek thermyske gel-eigenskippen, en har gel-eigenskippen binne relatearre oan de twa substituenten en har ferhâldingen [199].
1.2.2.2 Hydroxypropyl methylcellulose struktuer
Hydroxypropyl methyl cellulose (HPMC), de molekulêre struktuer wurdt werjûn yn figuer 1-3, is in typysk net-ionyske wetter-oplosber cellulose mingde eter. De etherification reaksje fan methyl chloride en propylene okside wurdt útfierd te krijen [200,201], en de gemyske reaksje fergeliking wurdt werjûn yn figuer 1-4.
D'r binne hydroxypropoksy (-[OCH2CH (CH3)] n OH), methoxy (-OCH3) en net-reagearre hydroxylgroepen op 'e strukturele ienheid fan HPMC tagelyk, en har prestaasjes binne de wjerspegeling fan' e mienskiplike aksje fan ferskate groepen. [202]. De ferhâlding tusken de twa substituenten wurdt bepaald troch de massa ratio fan de twa etherifying aginten, de konsintraasje en massa fan natrium hydroxide, en de massa ratio fan etherifying aginten per ienheid massa fan cellulose [203]. Hydroxypropoksy is in aktive groep, dy't fierder alkylearre en hydroxyalkylearre wurde kin; dizze groep is in hydrofiele groep mei in langfertakte keten, dy't in bepaalde rol spilet by it plastifisearjen binnen de keatling. Methoxy is in ein-capping groep, dy't liedt ta it ynaktivearjen fan dizze reaksje site nei de reaksje; dizze groep is in hydrofobe groep en hat in relatyf koarte struktuer [204, 205]. Unreagearre en nij yntrodusearre hydroxylgroepen kinne trochgean wurde ferfongen, wat resulteart yn in frij komplekse definitive gemyske struktuer, en de HPMC-eigenskippen fariearje binnen in bepaald berik. Foar HPMC kin in lyts bedrach fan substitúsje har fysysk-gemyske eigenskippen hiel oars meitsje [206], bygelyks, de fysysk-gemyske eigenskippen fan hege metoksy en lege hydroxypropyl HPMC binne tichtby MC; De prestaasjes fan HPMC binne tichtby dy fan HPC.
(1) Thermogelabiliteit fan HPMC
De HPMC-keten hat unike hydrataasje-dehydraasje-eigenskippen troch de ynfiering fan hydrofobe-methyl- en hydrofiele-hydroxypropylgroepen. It ûndergiet stadichoan geleringskonverzje as it wurdt ferwaarme, en komt werom nei in oplossingsstatus nei it koeljen. Dat is, it hat thermysk-induzearre gel-eigenskippen, en it gelaasjeferskynsel is in omkearber, mar net identyk proses.
Oangeande it gelaasjemeganaasje fan HPMC, wurdt it breed aksepteare by legere temperatuer (ûnder de gelaasjemartemperatuer) binne tegearre mei hydrogen bûn om in saneamde "fûgeloar te foarmjen" -like supramolculêre struktuer. There are some simple entanglements between the molecular chains of the hydrated HPMC, other than that, there are few other interactions. Doe't de temperatuer nimt, nimt HPMC earst enerzjy op om de yntermeolekulen en hpmc-molekulen te brekken, de koai-as-molekulêre struktuer te ferneatigjen, en eksposearje hydroxypropyl en methoxy groepen. Doe't de temperatuer trochgiet te ferheegjen (om de gel temperatuer te berikken, foarmje HPMC-molekulen stadichoan in trije-dimensjoneel netwurkstruktuer fia hydrophobyske assosjaasje, HPMC Gels foarmje úteinlik [160, 207, 208].
De tafoeging fan inorganyske sâlt hat wat effekt op 'e gel temperatuer fan HPMC, guon ferminderje de gel temperatuer fanwegen sâlt út, en oaren ferheegje de geltemperatuer fanwegen sâlt ûntbining fan sâlt ferskine [209]. Mei de tafoeging fan sâlt lykas Nacl, komt it ferskynsel fan Salting út en de gel temperatuer fan HPMC ôfnimt [210, 211]. Nei sâlt wurde tafoege oan HPMC, wettermoeculen om te kombinearjen om te kombinearjen mei sâlt Ionen, sadat de wettersmôk wurdt ferneatige, wurdt de wetterlaach om 'e HPMC-molekulen konsumeare, en de HPMC-molekulen kinne wurde frijlitten wurde hydrophobicity. Feriening, de temperatuer fan gelfoarming nimt stadichoan ôf. Krekt oarsom, as jo sâlt wurde, wurdt it ferskynsels tafoege, komt it ferskynsel fan sâlt fan sâlt-ûntbining en de gel temperatuer fan HPMC nimt ta [212]. De folchoarder fan it ôfnimmende effekt fan anions op 'e gel temperatuer is: SO42-> S2O32-> H2PO4-> F-> NO3-> CLO4-> SCN-> SCN-> SCN-> SCN-> SCN-> SCN-> SCN-> SCN-> SCN-, de opdracht fan Caasjes op' e Gel temperatuerferstân is: LI +> NA +> K +> MG2 +> CA2 +> Ba2 + [213].
As guon organyske lytse molekulen lykas monohydryske alkoholen dy't hydroxylgroepen befetsje wurde tafoege, ferheget de geltemperatuer mei de ferheging fan it tafoegingsbedrach, lit in maksimale wearde sjen en fermindert dan oant faze-skieding komt [214, 215]. Dit komt benammen troch syn lytse molekulêre gewicht, dat is te fergelykjen mei dat fan wetter molekulen yn folchoarder fan grutte, en kin berikke molekulêre-nivo miscibility nei gearstalling.
(2) Oplosberens fan HPMC
HPMC hat hyt wetter ûnoplosbere en kâld wetter oplosber eigenskippen fergelykber mei MC, mar kin wurde ferdield yn kâld dispersion type en hjit dispersion type neffens ferskillende wetter oplosberens [203]. Cold-ferspraat HPMC kin fluch fersprieden yn wetter yn kâld wetter, en syn viscosity nimt ta nei in perioade fan tiid, en it is echt oplost yn wetter; waarmte-ferspraat HPMC, krekt oarsom, toant agglomeraasje by it tafoegjen fan wetter op in legere temperatuer, mar it is dreger om te foegjen. Yn wetter mei hege temperatuer kin HPMC fluch ferspraat wurde, en de viskositeit nimt ta nei't de temperatuer fermindert, en wurdt in echte HPMC-waterige oplossing. De oplosberens fan HPMC yn wetter is relatearre oan 'e ynhâld fan methoxy groepen, dy't insoluble binne yn hyt wetter boppe 85 ° C, 65 ° C en 65 ° C fan heech oant leech. Algemien sprekt, is HPMC insoluble yn organyske oplosmiddels lykas aceton en chloroform, mar oplosber yn ethanolwaterige oplossing en mingde organyske oplossingen.
(3) Sâlt tolerânsje fan HPMC
De net-ionyske aard fan HPMC makket it net yn steat dat it net yn wetter koe wurde ioneare, dus it sil net reagearje mei metalen ionen om te delslach. De tafoeging sil lykwols sâlt ynfloed hawwe op de temperatuer wêrop de HPMC gel wurdt foarme. As de sâlt konsintraasje nimt ta, nimt de gel temperatuer Hpmc ôfnimt; As de sâlt konsintraasje leger is as it flokkositeitpunt kin de Viskositeit fan 'e HPMC-oplossing wurde ferhege, dus yn tapassing kin it doel wurde berikt troch in passende hoemannichte sâlt te foegjen [210, 216].
(4) Acid en alkali ferset fan HPMC
Yn 't algemien hat HPMC sterke acid-base-stabiliteit en wurdt net beynfloede troch pH by pH 2-12. HPMC toant ferset tsjin in beskate graad fan dilute acid, mar toant in oanstriid ta ôfnimme yn viscosity foar konsintrearre acid; alkalis hawwe in bytsje effekt op it, mar kin wat tanimme en dan stadichoan ferminderje de oplossing viscosity [217, 218].
(5) Ynfloed faktor fan HPMC viscosity
HPMC is pseudoplastic, syn oplossing is stabyl by keamertemperatuer, en syn viscosity wurdt beynfloede troch molekulêre gewicht, konsintraasje en temperatuer. By deselde konsintraasje, hoe heger it HPMC molekulêre gewicht, hoe heger de viskositeit; foar itselde molekulêre gewicht produkt, hoe heger de HPMC-konsintraasje, hoe heger de viskositeit; de viskositeit fan it HPMC-produkt nimt ôf mei de tanimming fan temperatuer, en berikt de temperatuer fan gelformaasje, mei in hommelse ferheging fan viskositeit troch gelaasje [9, 219, 220].
(6) Oare eigenskippen fan HPMC
HPMC hat sterke ferset tsjin enzymen, en syn ferset tsjin enzymen nimt ta mei de graad fan substitúsje. Dêrom hat it produkt in stabiler kwaliteit by opslach as oare sûkerprodukten [189, 212]. HPMC hat bepaalde emulsifying eigenskippen. Hydrophobic methoxy groepen kinne wurde adsorbearre op it oerflak fan 'e oalje faze yn' e emulsie te foarmjen in dikke adsorption laach, dat kin fungearje as in beskermjende laach; wetteroplosbere hydroxylgroepen kinne wurde kombinearre mei wetter om de trochgeande faze te ferbetterjen. Viskositeit, inhibits de gearhing fan 'e ferspraat faze, ferleget de oerflak spanning, en stabilisearret de emulsie [221]. HPMC kin wurde mingd mei wetter-oplosbere polymers lykas gelatine, methylcellulose, sprinkhaan, carrageenan en gom arabysk te foarmjen in unifoarme en transparante oplossing, en kin ek wurde mingd mei plasticizers lykas glycerine en polyetyleen glycol. [200, 201, 214].
1.2.2.4 Problemen besteande yn de tapassing fan hydroxypropyl methylcellulose
Earst beheint de hege priis de brede tapassing fan HPMC. Hoewol't HPMC film hat goede transparânsje, grease barriêre eigenskippen en meganyske eigenskippen. De hege priis (sawat 100.000 / ton) beheint lykwols syn brede tapassing, sels yn farmaseutyske tapassingen mei hegere wearde lykas kapsules. De reden wêrom HPMC sa djoer is is earst, om't it rau materyske sellulose dat wurdt brûkt om HPMC te tarieden is relatyf djoer. Derneist wurde twa substituentgroepen, hydroxypropylgroep en methoxygroep, tagelyk op HPMC ent, wat har tariedingsproses heul lestich makket. Kompleks, dus HPMC-produkten binne djoerder.
Twadde, de fersprieding fan 'e lege viskosten en lege gelkrêft fan HPMC by lege temperatueren ferminderje har ferwurking yn ferskate applikaasjes. HPMC is in thermyske gel, dy't bestiet yn in oplossingsteat by lege temperatuer by lege temperatuer, en kin in ferwurkjen fan prosessen foarmje, lykas coating, spuiten en Dipping moatte wurde útfierd by hege temperatuer . Oars sil de oplossing maklik streamje, resultearje yn 'e formaasje yn' e foarming fan net-unifoarme filmmateriaal, dy't de kwaliteit en prestaasjes fan it produkt sil beynfloedzje. Sokke operaasje fan hege temperatuer fergruttet de muoite mei operaasje fan operaasje, resultearret yn hege produksje enerzjy-konsumpsje en hege produksjekosten.
1.2.3 Hydroxypropyl setmoal kâlde gel
Zetmeel is in natuerlike polymearferbining dy't synthesisearre wurdt troch fotosynteze fan planten yn 'e natuerlike omjouwing. De gearstallende polysaccharides wurde normaal opslein yn 'e sied en knollen fan planten yn' e foarm fan korrels tegearre mei aaiwiten, fezels, oaljes, sûkers en mineralen. of yn 'e root [222]. Zetmeel is net allinich de wichtichste boarne fan enerzjyopname foar minsken, mar ek in wichtige yndustriële grûnstof. Fanwegen syn brede boarne, lege priis, grien, natuerlik en duorsum, is it in protte brûkt yn iten en medisinen, fermentaasje, papierfakânsje, tekstyl en petroleumindustry [223].
1.2.3.1 Zetmeel en syn derivaten
Zetmeel is in natuerlik hege polymeer wêrfan de strukturele ienheid α-D-anhydroglucose-ienheid is. Ferskillende ienheden wurde ferbûn troch glycosidic obligaasjes, en syn molekulêre formule is (C6H10O5) n. In diel fan 'e molekulêre keten yn setmoalkorrels is ferbûn troch α-1,4 glycosidic obligaasjes, dat is lineêre amylose; in oar diel fan 'e molekulêre keten is ferbûn troch α-1,6 glycosidic obligaasjes op dizze basis, dat is fertakke amylopectin [224]. Yn setmoalkorrels binne d'r kristallijne regio's wêryn molekulen yn in oarderlike arranzjemint arranzjearre binne en amorfe regio's wêryn't molekulen ûnregelmjittich binne regele. diel gearstalling. D'r is gjin dúdlike grins tusken de kristallijne regio en de amorfe regio, en amylopectine-molekulen kinne troch meardere kristalline regio's en amorfe regio's passe. Op grûn fan 'e natuerlike natuer fan setmoalsynteze ferskilt de polysaccharidestruktuer yn setmoal mei plantsoarten en boarneplakken [225].
Hoewol't setmoal ien fan 'e wichtige grûnstoffen wurden is foar yndustriële produksje fanwegen syn brede boarne en duorsume eigenskippen, hat lânseigen setmoal oer it generaal neidielen lykas minne wetteroplosberens en filmfoarmjende eigenskippen, lege emulgearjen en gelearjen, en ûnfoldwaande stabiliteit. Om har tapassingsberik út te wreidzjen, wurdt setmoal normaal fysykchemysk oanpast om it oan te passen oan ferskate tapassingseasken [38, 114]. D'r binne trije frije hydroxylgroepen op elke strukturele ienheid fan glukoaze yn setmoalmolekulen. Dizze hydroxylgroepen binne tige aktyf en jouwe setmoal mei eigenskippen dy't fergelykber binne mei polyolen, dy't de mooglikheid jouwe foar setmoaldenaturaasjereaksje.
Nei wiziging binne guon eigenskippen fan lânseigen setmoal foar in grut part ferbettere, en oerwinne de gebrûksdefekten fan lânseigen setmoal, sadat feroare setmoal in pivotale rol spilet yn 'e hjoeddeistige yndustry [226]. Oxidisearre setmoal is ien fan 'e meast brûkte modifisearre setmoal mei relatyf folwoeksen technology. Yn ferliking mei lânseigen setmoal is oksidearre setmoal makliker te gelatinisearjen. Foardielen fan hege adhesion. Esterified zetmeel is in setmoal derivative foarme troch esterification fan hydroxyl groepen yn setmoal molekulen. In heul lege graad fan substitúsje kin de eigenskippen fan lânseigen setmoal signifikant feroarje. De transparânsje en filmfoarmjende eigenskippen fan setmoalpasta binne fansels ferbettere. Etherified setmoal is de etherification reaksje fan hydroxyl groepen yn setmoal molekulen te generearjen polystarch ether, en syn retrogradation wurdt ferswakke. Under de sterke alkaline omstannichheden dat oxidearre setmoal en esterified setmoal net brûkt wurde kin, kin de eterbân ek relatyf stabyl bliuwe. gefoelich foar hydrolyse. Acid-modifisearre setmoal, it setmoal wurdt behannele mei soer om de amylose-ynhâld te ferheegjen, wat resulteart yn ferbettere retrogradaasje en setmoalpasta. It is relatyf transparant en foarmet in fêste gel by koeling [114].
1.2.3.2 Hydroxypropyl setmoal struktuer
Hydroxypropyl setmoal (HPS), waans molekulêre struktuer wurdt werjûn yn figueren 1-4, is in net-ionyske setmoal eter, dat wurdt taret troch de etherification reaksje fan propylene okside mei setmoal ûnder alkaline omstannichheden [223, 227, 228], en syn gemyske reaksje fergeliking wurdt werjûn yn figuer 1-6.
Tidens de synthese fan HPS, neist te reagearjen mei stivens om Hydroxypropyl te generearjen, kin propyle-okside ek reagearje mei de generearre hydroxypropyl om polyoxypropyl side-kettingen te generearjen. graad fan wiksel. Graad fan substitúsje (ds) ferwiist nei it gemiddelde oantal ferfangende hydroxylgroepen per glukosylgroep. De measte fan 'e gluiensylgroepen befetsje 3 hydroxylgroepen dy't kinne wurde ferfongen, sadat de maksimale DS is 3. De molen graad fan substitúsje ferwiist nei de gemiddelde massa fan sublucosylgroep [223, 229]. De prosesbetingsten fan 'e reaksje fan' e hydroxypropyllay-reaksje, de stivensgrinsmorfology, en de ferhâlding fan Amylose oant Amylopeeske yn 'e lânseigen stjerren hat alle ynfloed op de grutte fan' e MS.
1.2.3.3 Eigenskippen fan hydroxypropyl setmoal
(1) Kâlde gelaasje fan HPS
Foar de hite HPS setmoal paste, benammen it systeem mei hege amylose ynhâld, tidens it cooling proses, de amylose molekulêre keatlingen yn it setmoal paste entangle mei elkoar te foarmjen in trijediminsjonale netwurk struktuer, en sjen litte dúdlik solid-lykas gedrach. It wurdt in elastomeer, foarmet in gel, en kin werom nei in oplossing steat nei reheating, dat is, it hat kâlde gel eigenskippen, en dit gel fenomeen hat omkearbere eigenskippen [228].
De gelatinisearre amylose wurdt kontinu oprûn om in koaksiale single-helikale struktuer te foarmjen. De bûtenkant fan dizze single helical struktueren is in hydrophilic groep, en de binnenkant is in hydrophobic holte. By hege temperatuer bestiet HPS yn wetterlike oplossing as willekeurige spoelen wêrút guon helske segminten útstrekke. As de temperatuer wurdt ferlege, de wetterstof obligaasjes tusken HPS en wetter wurde brutsen, de strukturele wetter is ferlern, en de wetterstof obligaasjes tusken molekulêre keatlingen wurde kontinu foarme, úteinlik foarmje in trijediminsjonale netwurk gel struktuer. De filling faze yn it gel netwurk fan setmoal is de oerbleaune zetmeelkorrels of fragminten nei gelatinization, en it ferweven fan guon amylopectin ek draacht by oan de formaasje fan gel [230-232].
(2) Hydrophilicity fan HPS
De ynfiering fan hydrophilic hydroxypropyl groepen ferswakke de sterkte fan wetterstof obligaasjes tusken setmoal molekulen, befoarderet de beweging fan setmoal molekulen of segminten, en ferleget de melting temperatuer fan setmoal microcrystals; de struktuer fan setmoalkorrels wurdt feroare, en it oerflak fan setmoalkorrels is rûch. sa nimt de gelatinisaasjetemperatuer fan it setmoal ôf. As de graad fan substitúsje nimt ta, nimt de gelatinisaasjetemperatuer fan hydroxypropylzetmeel ôf, en úteinlik kin it yn kâld wetter swolle. Nei hydroxypropylaasje waarden de streamberens, lege temperatuerstabiliteit, transparânsje, oplosberens en filmfoarmjende eigenskippen fan setmoalpasta's ferbettere [233-235].
(3) Stabiliteit fan HPS
HPS is in net-ionyske setmoal eter mei hege stabiliteit. Tidens gemyske reaksjes lykas hydrolyse, oksidaasje en cross-linking sil de eterbân net brutsen wurde en sille de substitúinten net falle. Dêrom wurde de eigenskippen fan HPS relatyf minder beynfloede troch elektrolyten en pH, en soarget derfoar dat it kin wurde brûkt yn in breed oanbod fan acid-base pH [236-238].
1.2.3.4 Tapassing fan HPS op it mêd fan iten en medisinen
HPS is net-fergiftich en smaakleas, mei goede spiisfertarringprestaasjes en relatyf lege hydrolysaatviskositeit. It wurdt erkend as in feilich ytbere modifisearre setmoal yn binnen- en bûtenlân. Al yn 'e 1950's goedkard de Feriene Steaten hydroxypropylzetmeel foar direkte gebrûk yn iten [223, 229, 238]. HPS is in wizige setmoal in soad brûkt yn it iten fjild, benammen brûkt as verdikking agent, suspending agent en stabilisator.
It kin brûkt wurde yn gemak foods en beferzen foods lykas beverages, iis, en jams; it kin foar in part ferfanging fan djoere ytbere gommen lykas gelatine; it kin wurde makke yn ytbere films en brûkt as itencoatings en ferpakking [229, 236].
HPS wurdt faak brûkt op it mêd fan medisinen as fillers, binders foar medisinale gewaaksen, disintegranten foar tabletten, materialen foar farmaseutyske sêfte en hurde kapsules, drugscoatings, anty-kondensearjende aginten foar keunstmjittige reade bloedsellen en plasma-verdikkers, ensfh. [239] .
1.3 Polymer gearstalling
Polymermaterialen wurde breed brûkt yn alle aspekten fan it libben en binne ûnmisbere en wichtige materialen. De trochgeande ûntwikkeling fan wittenskip en technology makket de easken fan minsken mear en mear ferskaat, en it is oer it algemien lestich foar ien-komponint polymeermaterialen om te foldwaan oan 'e ferskate tapassingseasken fan minsken. It kombinearjen fan twa of mear polymearen is de meast ekonomyske en effektive metoade om polymearmaterialen te krijen mei lege priis, poerbêste prestaasjes, handige ferwurking en brede tapassing, dy't de oandacht fan in protte ûndersikers hat lutsen en mear en mear omtinken is betelle [240-242] .
1.3.1 Doel en metoade fan polymearkomposysje
It haaddoel fan polymearkomposysje: (l) Om de wiidweidige eigenskippen fan materialen te optimalisearjen. Ferskillende polymeren wurde gearstald, sadat de definitive ferbining de treflike eigenskippen fan ien makromolekule behâldt, leart fan elkoars sterke punten en komplementearret syn swakkens, en optimalisearret de wiidweidige eigenskippen fan polymeermaterialen. (2) Reduzje materiaalkosten. Guon polymermaterialen hawwe poerbêste eigenskippen, mar se binne djoer. Dêrom kinne se wurde gearstald mei oare goedkeape polymeren om kosten te ferminderjen sûnder it gebrûk te beynfloedzjen. (3) Ferbetterje materiaal ferwurkjen eigenskippen. Guon materialen hawwe poerbêste eigenskippen, mar binne lestich te ferwurkjen, en geskikte oare polymers kinne wurde tafoege te ferbetterjen harren ferwurkjen eigenskippen. (4) Om in bepaalde eigenskip fan it materiaal te fersterkjen. Om de prestaasjes fan it materiaal yn in spesifyk aspekt te ferbetterjen, wurdt in oar polymeer brûkt om it te feroarjen. (5) Untwikkelje nije funksjes fan materialen.
Algemiene metoaden foar polymearkomposysje: (l) Meltingkomponering. Under the shearing action of the compounding equipment, different polymers are heated to above the viscous flow temperature for compounding, and then cooled and granulated after compounding. (2) Solution rekonstituering. The two components are stirred and blended by using a common solvent, or the dissolved different polymer solutions are stirred evenly, and then the solvent is removed to obtain a polymer compound. (3) Emulsion gearstalling. Nei it roerjen en mingjen fan ferskate polymeeremulsjes fan deselde emulgatortype, wurdt in koagulant tafoege om it polymeer te ko-precipitearje om in polymearferbining te krijen. (4) Copolymerization en gearstalling. Ynklusyf graft copolymerization, blok copolymerization en reaktive copolymerization, it gearstalling proses wurdt beselskippe troch gemyske reaksje. (5) Interpenetrating netwurk [10].
1.3.2 Ferbining fan natuerlike polysaccharides
Natuerlike polysacchariden binne in mienskiplike klasse fan polymearmaterialen yn 'e natuer, dy't normaal gemysk wizige binne en in ferskaat oan treflike eigenskippen fertoane. Ien polysaccharide-materialen hawwe lykwols faaks bepaalde prestaasjesbeheiningen, sadat ferskate polysacchariden faak gearstald wurde om it doel te berikken om de prestaasjesfoardielen fan elke komponint oan te foljen en it tapassingsgebiet út te wreidzjen. Al yn 'e 1980's is ûndersyk nei de gearstalling fan ferskate natuerlike polysaccharides substansjeel ferhege [243]. It ûndersyk nei it natuerlike polysaccharide gearstalde systeem yn binnen- en bûtenlân rjochtet him meast op it gearstalde systeem fan curdlan en non-curdlan en it gearstalde systeem fan twa soarten non-curd polysaccharide.
1.3.2.1 Klassifikaasje fan natuerlike polysaccharide hydrogels
Natuerlike polysaccharides kinne wurde ferdield yn curdlan en non-curdlan neffens har fermogen om gels te foarmjen. Guon polysaccharides kinne sels gels foarmje, dus wurde se curdlan neamd, lykas carrageenan, ensfh.; oaren hawwe sels gjin gelearjende eigenskippen, en wurde neamd non-curd polysaccharides, lykas xanthaangom.
Hydrogels kinne wurde krigen troch it ûntbinen fan natuerlike curdlan yn in waterige oplossing. Basearre op 'e thermoanners fan' e resultearjende gel en de ôfhinklikens fan 'e temperatuer fan syn modulus, kin it ûnder subdivideare wurde yn' e folgjende fjouwer ferskillende soarten [244]:
(1) Cryogel, polysaccharide-oplossing kin allinich gel krije by lege temperatuer, lykas carrageenan.
(2) Thermysk-induzearre gel, polysaccharide-oplossing kin allinich gel krije by hege temperatuer, lykas glucomannan.
(3) De polysaccharide oplossing kin net allinnich krije gel op legere temperatuer, mar ek krije gel op hegere temperatuer, mar presintearje in oplossing steat by tuskenlizzende temperatuer.
(4) De oplossing kin allinich gel krije by in bepaalde temperatuer yn 't midden. Ferskillende natuerlike curdlan hat syn eigen krityske (minimum) konsintraasje, boppe hokker gel kin wurde krigen. De krityske konsintraasje fan 'e gel is relatearre oan' e trochgeande lingte fan 'e polysaccharide molekulêre keten; the strength of the gel is greatly affected by the concentration and molecular weight of the solution, and generally, the strength of the gel increases as the concentration increases [245].
1.3.2.2 Gearstald systeem fan curdlan en non-curdlan
Kontround net-curdlan mei curdlan ferbetteret yn 't algemien de gel sterkte fan polysaccharides [246]. De gearstalde fan Konjac-gom en Carrageenan ferbetteret de stabiliteit en gel elastisiteit fan 'e komposysje gel netwurkstruktuer, en ferbetteret syn gel sterkte signifikant. Wei Yu et al. gearstalde Carrageenan en Konjac Gom, en besprutsen de gelstruktuer nei gearstalde. De stúdzje fûn dat nei it ferbinen fan carrageen en Konjac-gom waard produsearre, en in netwurkstruktuer dominearre troch Carrageenan waard foarme, en syn gel-netwurk is dichter dan dy fan pure Carrageenan [247]. Kohyama et al. Studearre it gearstalde systeem fan Carrageenan / Konjac Gom, en de resultaten die bliken dat mei de trochgeande ferheging fan it molekulêr gewicht fan Konjac Gom, de Rupture-stress fan 'e gearstalde gel bleau te ferheegjen; Konjac Gom mei ferskate molekulêre gewichten toande ferlykbere gelfoarming. temperatuer. Yn dit gearstalde systeem wurdt de foarming fan it gel-netwurk útfierd troch Carrageenan, en de ynteraksje tusken de twa curdlan-molekulen resultearret yn 'e foarming fan swakke krús-keppele regio's [248]. Nishinari et al. Studearre it gelaanske gom / Konjac Gum-gearkomste, en de resultaten lieten sjen dat it effekt fan monavalende tekene op 'e gearstalde gel waard útsprutsen. It kin de systeemformaasjetemperatuer fan Systeem modulus ferheegje. Divalent Cations kinne de foarming fan gearstalde gels befoarderje, mar oermjittige bedragen sille faze skieding feroarsaakje en de modulus fan it systeem ferminderje [246]. Breneer et al. studearre de gearstalde fan Carrageenan, sprinkhant, en Konjac-gom en fûn dat Carrageen, locust-gom kin produsearje, en de optimale ferhâlding is 1: 5.5, Konjac gom / Carrageenan 1: 7 , en as de trije binne gearstald, is it synergistysk effekt itselde as dy fan Carrageenan / Konjac Gom, oanjout dat d'r gjin spesjale ferbjusterjend is fan 'e trije. Ynteraksje [249].
1.3.2.2 Twa non-curdlan gearstalde systemen
Twa natuerlike polysaccharides dy't gjin gel-eigenskippen hawwe kinne gel-eigenskippen eksposearje troch gearstalling, wat resulteart yn gelprodukten [250]. It kombinearjen fan sprinkhanen mei xanthan gum produsearret in synergistysk effekt dat de formaasje fan nije gels feroarsaket [251]. In nij gelprodukt kin ek krigen wurde troch it tafoegjen fan xanthan gum oan konjac glucomannan foar gearstalling [252]. Wei Yanxia et al. studearre de rheologyske eigenskippen fan it kompleks fan sprinkhaan en xanthan gum. De resultaten litte sjen dat de gearstalling fan sprinkhaan en xanthangom in synergistysk effekt produsearret. As de gearstalling folume ratio is 4: 6, it sterkste synergistic effekt [253]. Fitzsimons et al. gearstald konjac glucomannan mei xanthangom by keamertemperatuer en ûnder ferwaarming. De resultaten lieten sjen dat alle ferbiningen gel-eigenskippen eksposearje, wat it synergistyske effekt tusken de twa wjerspegelje. De gearstalde temperatuer en de strukturele steat fan xanthan gum hawwe gjin ynfloed op de ynteraksje tusken de twa [254]. Guo Shoujun en oaren studearre de oarspronklike miks fan pig feces bean gum en xanthan gum, en de resultaten lieten sjen dat pig feces bean gum en xanthan gum in sterk synergistysk effekt hawwe. De optimale gearstalling ratio fan pig feces bean gum en xanthan gom gearstalde adhesive is 6/4 (w/w). It is 102 kear dat fan de ienige oplossing fan soybean gom, en de gel wurdt foarme as de konsintraasje fan de gearstalde gom berikt 0,4%. De gearstalde adhesive hat hege viskositeit, goede stabiliteit en rheologyske eigenskippen, en is in poerbêste fiedingsgummi [255].
1.3.3 Kompatibiliteit fan polymearkompositen
Kompatibiliteit, út in termodynamysk eachpunt, ferwiist nei it berikken fan kompatibiliteit op molekulêr nivo, ek wol bekend as ûnderlinge oplosberens. Neffens de Flory-Huggins modelteory komt de frije enerzjyferoaring fan it polymearferbiningsysteem tidens it gearstallingsproses oerien mei de Gibbs frije enerzjyformule:
△���=△���-T△S (1-1)
Under harren, △���is de komplekse frije enerzjy, △���is de komplekse waarmte, is de komplekse entropy; is de absolute temperatuer; it komplekse systeem is allinich in kompatibel systeem as de frije enerzjy feroaret △���tidens it komplekse proses [256].
It konsept fan miscibility ûntstiet út it feit dat hiel pear systemen kinne berikke thermodynamyske kompatibiliteit. Miscibility ferwiist nei it fermogen fan ferskate komponinten om homogene kompleksen te foarmjen, en it meast brûkte kritearium is dat de kompleksen in inkeld glêzen oergongspunt hawwe.
Oars as thermodynamyske kompatibiliteit, ferwiist generalisearre kompatibiliteit nei it fermogen fan elke komponint yn it gearstalde systeem om elkoar oan te passen, dat wurdt foarsteld út in praktysk eachpunt [257].
Op grûn fan generalisearre kompatibiliteit kinne polymearferbiningsystemen wurde ferdield yn folslein kompatibele, foar in part kompatibele en folslein ynkompatibele systemen. In folslein kompatibel systeem betsjuttet dat de ferbining barmodynamysk miskabel is op it molekulêr nivo; in foar in part kompatibel systeem betsjut dat de ferbining kompatibel is binnen in bepaalde temperatuer of komposysje berik; in folslein ynkompatibele systeem betsjut dat de gearstalling is Molecular-nivo miscibility kin net berikt wurde op eltse temperatuer of gearstalling.
Troch bepaalde strukturele ferskillen en konformaasje-entropy tusken ferskate polymers binne de measte polymearkomplekssystemen foar in part kompatibel as ynkompatibel [11, 12]. Ofhinklik fan 'e fazeskieding fan it gearstalde systeem en it nivo fan it mingen, sil de kompatibiliteit fan it foar in part kompatibele systeem ek sterk ferskille [11]. De makroskopyske eigenskippen fan polymearkompositen binne nau besibbe oan har ynterne mikroskopyske morfology en de fysike en gemyske eigenskippen fan elke komponint. 240], dus is it fan grutte betsjutting om de mikroskopyske morfology en kompatibiliteit fan it gearstalde systeem te studearjen.
Metoaden foar ûndersyk en karakterisaasje foar kompatibiliteit fan binêre ferbiningen:
(1) Glastransysjetemperatuer T���ferliking metoade. Fergelykje de T���fan de gearstalling mei de T���fan syn komponinten, as mar ien T���ferskynt yn 'e gearstalling, it gearstalde systeem is in kompatibel systeem; as der twa T���, en de twa T���posysjes fan de gearstalling binne yn de twa groepen It midden fan de punten T���jout oan dat it gearstalde systeem in foar in part kompatibel systeem is; as der twa T���, en se lizze op 'e posysjes fan' e twa komponinten T���, It jout oan dat it gearstalde systeem in ynkompatibel systeem is.
T���De testynstruminten dy't faak brûkt wurde yn 'e fergelikingsmetoade binne dynamyske thermomechanyske analysator (DMA) en differinsjaal skennen kalorimeter (DSC). Dizze metoade kin fluch beoardielje de kompatibiliteit fan it gearstalde systeem, mar as de T���fan 'e twa komponinten is fergelykber, in inkele T���sil ek ferskine nei gearsetting, sadat dizze metoade hat bepaalde tekoartkommingen [10].
(2) Morfologyske observaasjemetoade. Earst, observearje de makroskopyske morfology fan 'e ferbining. As de gearstalling fanselssprekkend faze-skieding hat, kin it foarôf beoardiele wurde dat it gearstalde systeem in ynkompatibel systeem is. Twads wurde de mikroskopyske morfology en fazestruktuer fan 'e ferbining troch mikroskoop waarnommen. De twa komponinten dy't folslein kompatibel binne sille in homogene steat foarmje. Dêrom kin de ferbining mei goede kompatibiliteit unifoarme fazeferdieling en lytse ferspraat faze dieltsjegrutte observearje. en wazig ynterface.
De testynstruminten dy't faak brûkt wurde yn 'e topografyske observaasjemetoade binne optyske mikroskoop en skennen elektroanenmikroskoop (SEM). De topografyske observaasjemetoade kin brûkt wurde as in helpmetoade yn kombinaasje mei oare karakterisaasjemetoaden.
(3) Transparânsje metoade. Yn in foar in part kompatibel gearstalling systeem, de twa komponinten kinne wêze kompatibel binnen in bepaald temperatuer en komposysje berik, en faze skieding sil plakfine bûten dit berik. Yn it proses fan de transformaasje fan it gearstalde systeem fan in homogeen systeem nei in twa-faze systeem, syn ljocht transmittance sil feroarje, sadat syn kompatibiliteit kin wurde bestudearre troch it bestudearjen fan de transparânsje fan de gearstalling.
Dizze metoade kin allinich brûkt wurde as in helpmetoade, om't as de brekkingsindices fan 'e twa polymeren itselde binne, is de ferbining dy't wurdt krigen troch de twa ynkompatibele polymeren ek transparant.
(4) Rheologyske metoade. Yn dizze metoade wurdt de hommelse feroaring fan 'e viskoelastyske parameters fan' e ferbining brûkt as teken fan fazeskieding, bygelyks de hommelse feroaring fan 'e viskositeit-temperatuerkurve wurdt brûkt om de fazeskieding te markearjen, en de hommelse feroaring fan' e skynbere shear stress-temperature curve is used as the sign of phase separation. De gearstalling systeem sûnder faze skieding nei gearsetting hat goede komptabiliteit, en dy mei faze skieding binne ynkompatibel of foar in part kompatibel systeem [258].
(5) Han syn kromme metoade. Han syn kromme is lg���'(���) lg G”, as de Han-kromme fan it gearstalde systeem gjin temperatuerôfhinklikens hat, en de Han-kurve by ferskate temperatueren in haadkromme foarmet, is it gearstalde systeem kompatibel; as de gearstalling systeem is kompatibel De Han syn kromme is temperatuer-ôfhinklik. As de Han syn kromme wurdt skieden fan elkoar by ferskillende temperatueren en kin net foarmje in haadkromme, it gearstalde systeem is ynkompatibel of foar in part kompatibel. Therefore, the compatibility of the compound system can be judged according to the separation of Han's curve.
(6) Solution viscosity metoade. Dizze metoade brûkt de feroaring fan oplossingsviskositeit om de kompatibiliteit fan it gearstalde systeem te karakterisearjen. Under ferskate oplossingskonsintraasjes wurdt de viskositeit fan 'e ferbining ôfset tsjin' e gearstalling. As it in lineêre relaasje is, betsjut it dat it gearstalde systeem folslein kompatibel is; as it in net-lineêre relaasje is, betsjut it dat it gearstalde systeem foar in part kompatibel is; as it in S-foarmige kromme is, dan lit it sjen dat it gearstalde systeem folslein ynkompatibel is [10].
(7) Infraread spektroskopy. Nei't de twa polymearen gearstald binne, as de kompatibiliteit goed is, sil d'r ynteraksjes wêze lykas wetterstofbindingen, en de bandposysjes fan 'e karakteristike groepen op it ynfraread spektrum fan elke groep op' e polymeerketen sille ferskowe. De offset fan de karakteristike groep bands fan it kompleks en elke komponint kin beoardielje de kompatibiliteit fan it komplekse systeem.
Dêrnjonken kin de kompatibiliteit fan 'e kompleksen ek studearre wurde troch thermogravimetryske analyzers, röntgendiffraksje, lytse hoeke röntgenferstrooiing, ljochtferstrooiing, neutronelektronenfersprieding, nukleêre magnetyske resonânsje en ultrasone techniken [10].
1.3.4 Undersyk foarútgong fan hydroxypropyl methylcellulose / hydroxypropyl setmoal compounding
1.3.4.1 Ferplichting fan Hydroxypropyl methylcellulose en oare stoffen
Ferbinings fan HPMC en oare stoffen wurde benammen brûkt yn drugs-kontroleare frijlittingssystemen en ytbere of ôfbreekbere filmferpakkingsmaterialen. Yn 'e tapassing fan medisyn-kontroleare frijlitting omfetsje de polymeren faak gearstald mei HPMC syntetyske polymeren lykas polyvinylalkohol (PVA), melkzuur-glycolsûre copolymer (PLGA) en polycaprolacton (PCL), lykas ek aaiwiten, Natuerlike polymeren lykas polysaccharides. Abdel-Zaher et al. studearre de strukturele gearstalling, termyske stabiliteit en harren relaasje mei prestaasjes fan HPMC / PVA composites, en de resultaten lieten sjen dat der wat miscibility yn 'e oanwêzigens fan' e twa polymers [259]. Zabihi et al. brûkte HPMC / PLGA-kompleks om mikrokapsules te meitsjen foar kontroleare en oanhâldende frijlitting fan insulin, dy't oanhâldende frijlitting yn 'e mage en darm kinne berikke [260]. Javed et al. gearstalde hydrofile HPMC en hydrofobe PCL en brûkte HPMC / PCL-kompleksen as mikrokapsulematerialen foar medisyn kontrolearre en oanhâldende frijlitting, dy't yn ferskate dielen fan it minsklik lichem frijlitten wurde kinne troch it oanpassen fan de gearstallingferhâlding [261]. Ding et al. studearre de rheologyske eigenskippen lykas viskositeit, dynamyske viscoelasticity, creep recovery, en thixotropy fan HPMC / kollagen kompleksen brûkt op it mêd fan kontrolearre drug release, it jaan fan teoretyske begelieding foar yndustriële applikaasjes [262]. Arthanari, Cai en Rai et al. [263-265] De kompleksen fan HPMC en polysaccharides lykas chitosan, xanthan gum, en natriumalginate waarden tapast yn it proses fan faksin en drug sustained release, en de resultaten lieten in kontrolearber drug release effekt [263-265].
By de ûntwikkeling fan ytbere of ôfbreekbere filmferpakkingsmaterialen binne de polymeren faak gearstald mei HPMC benammen natuerlike polymeren lykas lipiden, aaiwiten en polysacchariden. Karaca, Fagundes en Contreras-Oliva et al. taret ytbere gearstalde membranen mei HPMC / lipid kompleksen, en brûkt se yn it behâld fan respektivelik pruimen, cherry tomaten en citrus. De resultaten lieten sjen dat HPMC / lipide komplekse membranen it antibakteriële effekt hawwe fan fris hâlden [266-268]. Shetty, Rubilar, Ding et al. studearre de meganyske eigenskippen, thermyske stabiliteit, mikrostruktuer, en ynteraksjes tusken komponinten fan ytbere gearstalde films makke fan respektivelik HPMC, seideprotein, molkeproteinisolaat, en kollagen [269-271]. Esteghlal et al. formulearre HPMC mei gelatine om ytbere films te meitsjen foar gebrûk yn bio-basearre ferpakkingsmaterialen [111]. Priya, Kondaveeti, Sakata en Ortega-Toro et al. taret respektivelik HPMC / chitosan HPMC / xyloglucan, HPMC / ethyl cellulose en HPMC / setmoal ytbere gearstalde films, en studearre harren termyske stabiliteit, meganyske eigenskippen eigenskippen, mikrostruktuer en antibacteriële eigenskippen [139, 272-274]. De HPMC / PLA-ferbining kin ek brûkt wurde as ferpakkingsmateriaal foar fiedingsguod, meastentiids troch extrusion [275].
By de ûntwikkeling fan ytbere of ôfbreekbere filmferpakkingsmaterialen binne de polymeren faak gearstald mei HPMC benammen natuerlike polymeren lykas lipiden, aaiwiten en polysacchariden. Karaca, Fagundes en Contreras-Oliva et al. taret ytbere gearstalde membranen mei HPMC / lipid kompleksen, en brûkt se yn it behâld fan respektivelik pruimen, cherry tomaten en citrus. De resultaten lieten sjen dat HPMC / lipide komplekse membranen it antibakteriële effekt hawwe fan fris hâlden [266-268]. Shetty, Rubilar, Ding et al. studearre de meganyske eigenskippen, thermyske stabiliteit, mikrostruktuer, en ynteraksjes tusken komponinten fan ytbere gearstalde films makke fan respektivelik HPMC, seideprotein, molkeproteinisolaat, en kollagen [269-271]. Esteghlal et al. formulearre HPMC mei gelatine om ytbere films te meitsjen foar gebrûk yn bio-basearre ferpakkingsmaterialen [111]. Priya, Kondaveeti, Sakata en Ortega-Toro et al. taret respektivelik HPMC / chitosan HPMC / xyloglucan, HPMC / ethyl cellulose en HPMC / setmoal ytbere gearstalde films, en studearre harren termyske stabiliteit, meganyske eigenskippen eigenskippen, mikrostruktuer en antibacteriële eigenskippen [139, 272-274]. De HPMC / PLA-ferbining kin ek brûkt wurde as ferpakkingsmateriaal foar fiedingsguod, meastentiids troch extrusion [275].
1.3.4.2 Ferbining fan setmoal en oare stoffen
It ûndersyk nei de gearstalling fan setmoal en oare stoffen rjochte ynearsten op ferskate hydrofobe alifatyske polyester stoffen, wêrûnder polylactic acid (PLA), polycaprolacton (PCL), polybutene succinic acid (PBSA), ensfh 276]. Muller et al. studearre de struktuer en eigenskippen fan setmoal / PLA composites en de ynteraksje tusken de twa, en de resultaten lieten sjen dat de ynteraksje tusken de twa wie swak en de meganyske eigenskippen fan de composites wiene min [277]. Correa, Komur, Diaz-Gomez et al. studearre de meganyske eigenskippen, rheologyske eigenskippen, gel eigenskippen en komptabiliteit fan 'e twa komponinten fan setmoal / PCL kompleksen, dy't waarden tapast op de ûntwikkeling fan biologysk ôfbreekbere materialen, biomedical Materials en Tissue Engineering Scaffolding Materialen [278-280]. Ohkika et al. fûn dat it mingsel fan maiszetmeel en PBSA tige kânsryk is. As de setmoalynhâld 5-30% is, kin it fergrutsjen fan de ynhâld fan setmoalkorrels de modulus ferheegje en de trekspanning en ferlinging by brek ferminderje [281,282]. Hydrofobe alifatyske polyester is thermodynamysk ynkompatibel mei hydrofiele setmoal, en ferskate kompatibilisatoren en tafoegings wurde normaal tafoege om de faze-ynterface tusken setmoal en polyester te ferbetterjen. Szadkowska, Ferri, Li et al. studearre de effekten fan silanol-basearre plasticizers, maleic anhydride linseed oalje, en funksjonalisearre plantaardige oalje derivatives op de struktuer en eigenskippen fan setmoal / PLA kompleksen, respektivelik [283-285]. Ortega-Toro, Yu et al. brûkt citroenzuur en diphenylmethane diisocyanate te compatibilize setmoal / PCL ferbining en setmoal / PBSA ferbining, respektivelik, te ferbetterjen materiaal eigenskippen en stabiliteit [286, 287].
De lêste jierren binne hieltyd mear ûndersiken dien nei it gearstallen fan setmoal mei natuerlike polymeren lykas aaiwiten, polysacchariden en lipiden. Teklehaimanot, Sahin-Nadeen en Zhang et al studearre de fysysk-gemyske eigenskippen fan setmoal / zein, setmoal / molkeprotein en setmoal / gelatine-kompleksen, respektivelik, en de resultaten berikten allegear goede resultaten, dy't kinne wurde tapast op fiedingsbiomaterialen en kapsules [52, 288, 289]. Lozanno-Navarro, Talon en Ren et al. studearre it ljocht transmittance, meganyske eigenskippen, antibacteriële eigenskippen en chitosan konsintraasje fan setmoal / chitosan gearstalde films, respektivelik, en tafoege natuerlike úttreksels, tee polyphenols en oare natuerlike antibacteriële aginten te ferbetterjen de antibacteriële effekt fan de gearstalde film. De ûndersyksresultaten litte sjen dat de setmoal / chitosan gearstalde film in grut potensjeel hat yn 'e aktive ferpakking fan iten en medisinen [290-292]. Kaushik, Ghanbarzadeh, Arvanitoyannis, Zhang et al. studearre de eigenskippen fan setmoal / cellulose nanokristallen, setmoal / carboxymethylcellulose, setmoal / methylcellulose, en setmoal / hydroxypropylmethylcellulose gearstalde films, respektivelik, en de wichtichste tapassingen yn ytbere / biodegradable ferpakking materialen [293-295]. Dafe, Jumaidin en Lascate et al. studearre setmoal / iten gom ferbiningen lykas setmoal / pektine, setmoal / agar en setmoal / carrageenan, benammen brûkt op it mêd fan iten en iten ferpakking [296-298]. De fysykchemyske eigenskippen fan tapioka-stoarm / mais oalje, stoarm / lipide-kompleksen waarden studearre troch Perez, De et al., Foaral om it produksjeproses fan ekstrudearre fiedings te lieden [299, 300].
1.3.4.3 Compounding fan hydroxypropyl methylcellulose en setmoal
Op it stuit binne d'r net in protte stúdzjes oer it gearstalde systeem fan HPMC en setmoal yn binnen- en bûtenlân, en de measten fan harren tafoegje in lyts bedrach fan HPMC yn 'e setmoalmatrix om it fergrizing fenomeen fan setmoal te ferbetterjen. Jimenez et al. brûkt HPMC om de fergrizing fan lânseigen setmoal te ferminderjen om de permeabiliteit fan setmoalmembranen te ferbetterjen. De resultaten lieten sjen dat de tafoeging fan HPMC de fergrizing fan setmoal fermindere en de fleksibiliteit fan it gearstalde membraan fergrutte. De soerstofpermeabiliteit fan it gearstalde membraan waard signifikant ferhege, mar de wetterdichte prestaasjes net. Hoefolle is feroare [301]. Villacres, Basch et al. gearstald HPMC en tapioca setmoal te rieden HPMC / setmoal gearstalde film packaging materialen, en studearre de plasticizing effekt fan glycerine op de gearstalde film en de effekten fan kalium sorbate en nisin op de antibacteriële eigenskippen fan de gearstalde film. De resultaten It lit sjen dat mei de ferheging fan HPMC ynhâld, de elastyske modulus en treksterkte fan 'e gearstalde film wurde ferhege, de ferlinging by brek wurdt fermindere, en de wetterdamppermeabiliteit hat net folle effekt; potassium sorbate en nisin kinne beide ferbetterje de gearstalde film. De antibakteriële effekt fan twa antibakteriële aginten is better as se tegearre brûkt wurde [112, 302]. Ortega-Toro et al. studearre de eigenskippen fan HPMC / setmoal hot-parse gearstalde membranen, en studearre it effekt fan citroenzuur op de eigenskippen fan gearstalde membranen. De resultaten lieten sjen dat HPMC waard ferspraat yn 'e setmoal trochgeande faze, en sawol citroenzuur en HPMC hie in effekt op de fergrizing fan setmoal. ta in bepaalde graad fan remming [139]. Ayorinde et al. brûkt HPMC / setmoal gearstalde film foar de coating fan mûnlinge amlodipine, en de resultaten lieten sjen dat de disintegration tiid en release rate fan de gearstalde film wiene hiel goed [303].
Zhao Ming et al. studearre it effekt fan setmoal op it wetter fêsthâlden taryf fan HPMC films, en de resultaten lieten sjen dat setmoal en HPMC hie in beskate synergistic effekt, wat resultearre yn in totale ferheging fan wetter fêsthâlden taryf [304]. Zhang et al. studearre de film eigenskippen fan de HPMC / HPS ferbining en de rheologyske eigenskippen fan de oplossing. De resultaten litte sjen dat it HPMC / HPS-ferbiningsysteem in bepaalde kompatibiliteit hat, de prestaasjes fan 'e gearstalde membraan is goed, en de rheologyske eigenskippen fan HPS nei HPMC hat in goede balânsjende effekt [305, 306]. D'r binne in pear stúdzjes oer it HPMC / setmoalferbiningsysteem mei hege HPMC-ynhâld, en de measten binne yn it ûndjippe prestaasjesûndersyk, en it teoretyske ûndersyk nei it gearstalde systeem is relatyf ûntbrekt, benammen de gel fan HPMC / HPS kâld-waarmte omkeard -fase gearstalde gel. Mechanistyske stúdzjes binne noch yn in lege steat.
1.4 Rheology fan polymearkompleksen
Yn it proses fan it ferwurkjen fan polymermaterialen sil stream en deformaasje ûnûntkomber foarkomme, en rheology is de wittenskip dy't de stream- en deformaasjewetten fan materialen bestudearret [307]. Flow is in eigenskip fan floeibere materialen, wylst deformaasje in eigenskip is fan fêste (kristallijne) materialen. In algemiene ferliking fan floeibere stream en fêste deformation is as folget:
Yn praktyske yndustriële tapassingen fan polymermaterialen bepale har viskositeit en viskoelasticiteit har ferwurkingsprestaasjes. Yn it proses fan ferwurkjen en foarmjen, mei de feroaring fan skuorraten, kin de viskositeit fan polymearmaterialen in grutte omfang hawwe fan ferskate oarders fan grutte. Feroarje [308]. Rheologyske eigenskippen lykas viscosity en shear thinning direkt beynfloedzje de kontrôle fan pompen, perfusion, dispersion en spuiten tidens it ferwurkjen fan polymer materialen, en binne de wichtichste eigenskippen fan polymer materialen.
1.4.1 Viskoelasticiteit fan polymers
Under de eksterne krêft kin de polymearflüssigens net allinich streame, mar ek deformaasje sjen litte, in soarte fan "viscoelasticity" prestaasjes sjen, en har essinsje is it gearwurkjen fan "solid-floeibere twa-fase" [309]. Dizze viskoelasticiteit is lykwols net lineêre viskoelasticiteit by lytse deformaasjes, mar net-lineêre viskoelasticiteit wêr't it materiaal grutte deformaasjes en langere stress hat [310].
The natural polysaccharide aqueous solution is also called hydrosol. In the dilute solution, the polysaccharide macromolecules are in the form of coils separated from each other. Wannear't de konsintraasje ferheget nei in bepaalde wearde, de macromolecular coils interpenetrate en oerlaapje inoar. De wearde wurdt de krityske konsintraasje neamd [311]. Under de krityske konsintraasje, de viscosity fan de oplossing is relatyf leech, en it wurdt net beynfloede troch de skuorre rate, showing Newtonian fluid gedrach; doe't de krityske konsintraasje wurdt berikt, de macromolecules dy't oarspronklik bewege yn isolemint begjinne te entangle mei elkoar, en de oplossing viscosity gâns ferheget. ferheging [312]; wylst as de konsintraasje grutter is as de krityske konsintraasje, wurdt skuorfertinne waarnommen en de oplossing eksposearret net-Newtonian floeistofgedrach [245].
Guon hydrosols kinne gels foarmje ûnder bepaalde betingsten, en har viskoelastyske eigenskippen wurde normaal karakterisearre troch opslachmodulus G', ferliesmodulus G ”en har frekwinsjeôfhinklikens. De opslachmodulus komt oerien mei de elastisiteit fan it systeem, wylst De ferliesmodulus oerienkomt mei de viskositeit fan it systeem [311]. Yn verdunde oplossingen is d'r gjin ferstriid tusken molekulen, dus oer in breed oanbod fan frekwinsjes is G' folle lytser as G', en toande in sterke frekwinsjeôfhinklikens. Since G′ and G″ are proportional to the frequency ω and its quadratic, respectively, when the frequency is higher, G′ > G″. When the concentration is higher than the critical concentration, G′ and G″ still have frequency dependence. As de frekwinsje leger is, G′ <G″, en de frekwinsje stadichoan nimt ta, sille de twa oerstekke, en omkeare nei G′> yn it hege frekwinsjegebiet G”.
The critical point at which a natural polysaccharide hydrosol transforms into a gel is called the gel point. There are many definitions of gel point, and the most commonly used is the definition of dynamic viscoelasticity in rheology. As de opslachmodulus G 'fan it systeem lyk is oan' e ferliesmodulus G ', is it it gelpunt, en G'> G' Gelformaasje [312, 313].
Guon natuerlike polysaccharide molekulen foarmje swakke ferienings, en harren gel struktuer wurdt maklik ferneatige, en G 'is wat grutter as G ", showing in legere frekwinsje ôfhinklikens; wylst guon natuerlike polysaccharide molekulen kinne foarmje stabile cross-linking regio, dy't De gel struktuer is sterker, G 'is folle grutter as G', en hat gjin frekwinsje ôfhinklikheid [311].
1.4.2 Rheologysk gedrach fan polymearkompleksen
Foar in folslein kompatibel polymear-ferbiningsysteem is de ferbining in homogeen systeem, en syn viskoelasticiteit is oer it generaal de som fan 'e eigenskippen fan in inkele polymeer, en syn viskoelasticiteit kin beskreaun wurde troch ienfâldige empiryske regels [314]. Praktyk hat bewiisd dat it homogene systeem net befoarderlik is foar it ferbetterjen fan har meganyske eigenskippen. Krektoarsom, guon komplekse systemen mei faze-skieden struktueren hawwe poerbêste prestaasjes [315].
De kompatibiliteit fan in foar in part kompatibel gearstalde systeem sil wurde beynfloede troch faktoaren lykas systeem gearstalling ratio, shear rate, temperatuer en komponint struktuer, showing komptabiliteit as faze skieding, en de oergong fan kompatibiliteit nei faze skieding is ûnûntkomber. liedt ta wichtige feroaringen yn 'e viskoelastisiteit fan it systeem [316, 317]. Yn 'e ôfrûne jierren binne d'r ferskate stúdzjes west oer it viskoelastyske gedrach fan foar in part kompatibele polymearkomplekssystemen. It ûndersyk lit sjen dat it rheologyske gedrach fan it gearstalde systeem yn 'e kompatibiliteitssône de skaaimerken fan it homogene systeem presintearret. Yn 'e faze-skiedingssône is it rheologyske gedrach folslein oars fan' e homogene sône en ekstreem kompleks.
Begripe fan 'e rheologyske eigenskippen fan it gearstallingssysteem ûnder ferskate konsintraasjes, kompetearjende ferhâldingen, skuorren, ensflean is fan' e technology, rasjonele ûntwerp fan formules, strikte kontrôle fan produktkwaliteit, en passende reduksje fan produksje enerzjyfonsumpsje. [309]. Bygelyks, foar temperatuer-gefoelige materialen kin de viskositeit fan it materiaal wurde feroare troch it oanpassen fan 'e temperatuer. And improve the processing performance; Begryp de skuorrende sône fan it materiaal, selektearje it geskikte Shear-taryf om de ferwurking fan prestaasjes fan it materiaal te kontrolearjen, en ferbetterje de produksje-effisjinsje.
1.4.3 Faktors dy't de rheologyske eigenskippen fan 'e ferbining beynfloedzje
1.4.3.1 Gearstalling
De fysike en gemyske eigenskippen en ynterne struktuer fan it gearstalde systeem binne in wiidweidige refleksje fan 'e kombineare bydragen fan' e eigenskippen fan elke komponint en de ynteraksje tusken de komponinten. Dêrom hawwe de fysike en gemyske eigenskippen fan elke komponint sels in beslissende rol yn it gearstalde systeem. De graad fan kompatibiliteit tusken ferskate polymers farieart breed, guon binne heul kompatibel, en guon binne hast folslein ynkompatibel.
De viskoelasticiteit en meganyske eigenskippen fan it polymearferbiningsysteem sille signifikant feroarje mei de feroaring fan 'e gearstallingferhâlding. Dit komt omdat de gearstalde ferhâlding bepaalt de bydrage fan elke komponint oan it gearstalde systeem, en ek beynfloedet elke komponint. ynteraksje en faze distribúsje. Xie Yajie et al. studearre chitosan / hydroxypropylcellulose en fûn dat de viskositeit fan 'e ferbining signifikant ferhege mei de ferheging fan hydroxypropylcellulose-ynhâld [318]. Zhang Yayuan et al. studearre it kompleks fan xanthan gum en maiszetmeel en fûn dat doe't de ferhâlding fan xanthan gum 10% wie, de konsistinsjekoëffisjint, opbringststress en fluidyndeks fan it komplekse systeem signifikant tanommen. Fansels [319].
1.4.3.3 Shear rate
De measte polymer-floeistoffen binne pseudoplastyske floeistoffen, dy't net oerienkomme mei de wet fan 'e wet fan' e wet. De haadfunksje is dat de viskositeit yn prinsipe is ungewoane ûnder lege skuor, en de viskosheid fermindert skerp mei de ferheging fan Shear Recens [308, 320]. De streamkurve fan polymer-floeistof kin rûchwei ferdield wurde yn trije regio's: Low Shear Newtonian Region, Shear Tinning Region and High Shear Stirity Region. Doe't it skuorprieling oan 'e nij is, wurdt de stress en stam lineêr, en it streamgedrach fan' e floeistof is gelyk oan dat fan in Newtoniaanske floeistof. Op dit stuit hat de viskositeit oan in bepaalde wearde, dy't de Vero-Shear Viskositeit hjit η0. η0 wjerspeget de maksimale ûntspanningstiid fan it materiaal en is in wichtige parameter fan polyermaterialen, dy't is relatearre oan it gemiddelde molekulêre gewicht fan 'e polymeer en de aktivearring enerzjy fan viskose stream. Yn 'e skuorrende-tinner-sône nimt de viskosityf stadichoan ôf mei de ferheging fan it skuorrate, en it ferskynsel fan "SHER-tinne" foarkomt. This zone is a typical flow zone in the processing of polymer materials. Yn 'e hege skuorstichting stribbet, om't it Shear-taryf tanimt, hat de viskosheid oan' e nij, hat de Viskositeit oan in oare konstante, it ûneinich skear Viskositeit η∞, mar dizze regio is normaal lestich te berikken.
1.4.3.4 Temperatuer
Temperatuer beynfloedet direkt de yntinsiteit fan willekeurige termyske beweging fan molekulen, dy't yntermolekulêre ynteraksjes signifikant kinne beynfloedzje, lykas diffusion, molekulêre ketenoriïntaasje en ferstriken. In general, during the flow of polymer materials, the movement of molecular chains is carried out in segments; as de temperatuer nimt ta, it frije folume nimt ta, en de stream ferset fan de segminten nimt ôf, sadat de viscosity nimt ôf. Lykwols, foar guon polymers, as de temperatuer ferheget, komt hydrofobe assosjaasje tusken de keatlingen foar, sadat de viskositeit ynstee ferheget.
Ferskate polymers hawwe ferskillende graden fan gefoelichheid foar temperatuer, en deselde hege polymeer hat ferskillende effekten op de prestaasjes fan syn meganisme yn ferskillende temperatuer berik.
1.5 Undersyksbetsjutting, ûndersyksdoel en ûndersyksynhâld fan dit ûnderwerp
1.5.1 Undersyk betsjutting
Hoewol HPMC in feilich en ytber materiaal is dat in protte brûkt wurdt op it mêd fan iten en medisinen, hat it goede filmfoarmjende, dispersearjende, verdikkende en stabilisearjende eigenskippen. HPMC film hat ek goede transparânsje, oalje barriêre eigenskippen, en meganyske eigenskippen. De hege priis (sawat 100.000 / ton) beheint lykwols syn brede tapassing, sels yn farmaseutyske tapassingen mei hegere wearde lykas kapsules. Derneist, HPMC is in thermysk induced gel, dy't bestiet yn in oplossing steat mei lege viscosity by lege temperatuer, en kin foarmje in viskeuze solid-lykas gel by hege temperatuer, dus ferwurkjen prosessen lykas coating, spuiten en dipping moat It wurdt útfierd út op hege temperatuer, resultearret yn hege produksje enerzjyferbrûk en hege produksje kosten. Eigenskippen lykas legere viskositeit en gelsterkte fan HPMC by lege temperatueren ferminderje de ferwurkberens fan HPMC yn in protte tapassingen.
Yn tsjinstelling, HPS is in goedkeap (sawat 20.000 / ton) ytber materiaal dat ek in soad brûkt wurdt op it mêd fan iten en medisinen. De reden wêrom't HPMC sa djoer is, is dat de grûnstof cellulose dy't brûkt wurdt om HPMC te meitsjen djoerder is dan de grûnstof zetmeel brûkt om HPS te meitsjen. In addition, HPMC is grafted with two substituents, hydroxypropyl and methoxy. As a result, the preparation process is very complicated, so the price of HPMC is much higher than that of HPS. Dit projekt hopet te ferfangen guon fan 'e djoere HPMCs mei lege-prize HPS, en ferminderje it produkt priis op basis fan it behâld fan ferlykbere funksjes.
Dêrnjonken is HPS in kâlde gel, dy't bestiet yn in viskoelastyske gel tastân by lege temperatuer en foarmet in streamende oplossing by hege temperatuer. Dêrom kin it tafoegjen fan HPS oan HPMC de geltemperatuer fan HPMC ferminderje en syn viskositeit ferheegje by lege temperatuer. en gel sterkte, ferbetterjen syn processability by lege temperatueren. Boppedat, HPS ytbere film hat goede soerstof barriêre eigenskippen, sadat it tafoegjen fan HPS yn HPMC kin ferbetterje de soerstof barriêre eigenskippen fan ytbere film.
Gearfetsjend, de kombinaasje fan HPMC en HPS: As earste, it hat wichtige teoretyske betsjutting. HPMC is in waarm gel, en HPS is in kâld gel. Troch de twa te kombinearjen is der teoretysk in oergongspunt tusken waarme en kâlde gels. De oprjochting fan HPMC / HPS kâld en hyt gel gearstalde systeem en syn meganisme ûndersyk kin soargje foar in nije manier foar it ûndersyk fan dit soarte fan kâld en hyt omkearde-fase gel gearstalde systeem, fêstige teoretyske begelieding. Twads kin it produksjekosten ferminderje en produktwinsten ferbetterje. Troch de kombinaasje fan HPS en HPMC kinne de produksjekosten wurde fermindere yn termen fan grûnstoffen en produksje enerzjyferbrûk, en de produktwinst kin gâns ferbettere wurde. Tredde, kin it de ferwurkingsprestaasjes ferbetterje en de applikaasje útwreidzje. De tafoeging fan HPS kin de konsintraasje en gelsterkte fan HPMC by lege temperatuer ferheegje, en har ferwurkingsprestaasjes by lege temperatuer ferbetterje. Derneist kinne produktprestaasjes wurde ferbettere. Troch HPS ta te foegjen om de ytbere gearstalde film fan HPMC / HPS te meitsjen, kinne de soerstofbarriêre-eigenskippen fan 'e ytbere film wurde ferbettere.
De kompatibiliteit fan it polymearferbiningsysteem kin de mikroskopyske morfology en wiidweidige eigenskippen fan 'e ferbining direkt bepale, benammen de meganyske eigenskippen. Dêrom is it heul wichtich om de kompatibiliteit te studearjen fan it HPMC / HPS-ferbiningsysteem. Sawol HPMC as HPS binne hydrofile polysaccharides mei deselde strukturele ienheid-glucose en modifisearre troch deselde funksjonele groep hydroxypropyl, wat de kompatibiliteit fan it HPMC / HPS-ferbiningsysteem sterk ferbettert. HPMC is lykwols in kâlde gel en HPS is in heule gel, en it omkearde gelgedrach fan 'e twa liedt ta it faze-skiedingsferskynsel fan it HPMC / HPS-ferbiningsysteem. Gearfetsjend, de faze morfology en faze oergong fan de HPMC / HPS kâld-hot gel gearstalde systeem binne frij kompleks, dus de komptabiliteit en faze skieding fan dit systeem sil wêze hiel nijsgjirrich.
De morfologyske struktuer en rheologysk gedrach fan polymearkomplekssystemen binne mei-inoar ferbûn. Oan 'e iene kant sil it rheologyske gedrach by it ferwurkjen in grutte ynfloed hawwe op 'e morfologyske struktuer fan it systeem; oan 'e oare kant kin it rheologyske gedrach fan it systeem de feroaringen yn' e morfologyske struktuer fan it systeem sekuer reflektearje. Dêrom is it fan grutte betsjutting om de rheologyske eigenskippen fan HPMC / HPS gearstalde systeem te studearjen foar it begelieden fan produksje, ferwurking en kwaliteitskontrôle.
De makroskopyske eigenskippen lykas morfologyske struktuer, kompatibiliteit en rheology fan it HPMC / HPS kâlde en hjitte gel compound systeem binne dynamysk, en wurde beynfloede troch in rige fan faktoaren lykas oplossing konsintraasje, gearstalde ratio, shear rate en temperatuer. De relaasje tusken de mikroskopyske morfologyske struktuer en de makroskopyske eigenskippen fan it gearstalde systeem kin regele wurde troch de morfologyske struktuer en kompatibiliteit fan it gearstalde systeem te kontrolearjen.
1.5.2 Undersyksdoel
It HPMC / HPS kâlde en hjitte omkearde faze-gelferbiningsysteem waard konstruearre, har rheologyske eigenskippen waarden studearre, en de effekten fan 'e fysike en gemyske struktuer fan' e komponinten, gearstallingsferhâlding en ferwurkingsbetingsten op 'e rheologyske eigenskippen fan it systeem waarden ûndersocht. De ytbere gearstalde film fan HPMC / HPS waard taret, en de makroskopyske eigenskippen lykas meganyske eigenskippen, luchtpermeabiliteit en optyske eigenskippen fan 'e film waarden studearre, en de beynfloedzjende faktoaren en wetten waarden ûndersocht. Bestudeer systematysk de faze-oergong, kompatibiliteit en faze-skieding fan it HPMC / HPS kâlde en hjitte omkearde-fase-gelkomplekssysteem, ferkenne syn beynfloedzjende faktoaren en meganismen, en fêstigje de relaasje tusken mikroskopyske morfologyske struktuer en makroskopyske eigenskippen. De morfologyske struktuer en kompatibiliteit fan it gearstalde systeem wurde brûkt om de eigenskippen fan gearstalde materialen te kontrolearjen.
1.5.3 Undersyk ynhâld
Om it ferwachte ûndersyksdoel te berikken, sil dit papier it folgjende ûndersyk dwaan:
(1) Konstruearje it HPMC / HPS kâlde en hjitte omkearde-fase gel-ferbiningsysteem, en brûk in rheometer om de rheologyske eigenskippen fan 'e gearstalde oplossing te studearjen, benammen de effekten fan konsintraasje, gearsettingsferhâlding en skeaferhâlding op' e viskositeit en streamyndeks fan it gearstalde systeem. De ynfloed en wet fan rheologyske eigenskippen lykas thixotropy en thixotropy waarden ûndersocht, en it formaasjemeganisme fan kâld en hjitte gearstalde gel waard foarôf ûndersocht.
(2) HPMC / HPS ytbere gearstalde film waard taret, en skennen elektroanenmikroskoop waard brûkt om te bestudearjen de ynfloed fan de ynherinte eigenskippen fan elke komponint en de gearstalling ferhâlding op de mikroskopyske morfology fan de gearstalde film; de meganyske eigendomstester waard brûkt om de ynherinte eigenskippen fan elke komponint te studearjen, de gearstalling fan 'e gearstalde film. it brûken fan soerstoftransmission rate tester en UV-Vis spektrofotometer om de effekten te studearjen fan 'e ynherinte eigenskippen fan' e komponinten en de gearstallingferhâlding op 'e soerstof- en ljochttransmission-eigenskippen fan' e gearstalde film. hot inverse gel gearstalde systeem waard studearre troch skennen elektroanenmikroskopie, thermogravimetric analyze en dynamyske thermomechanical analyze.
(3) De relaasje tusken de mikroskopyske morfology en meganyske eigenskippen fan it HPMC / HPS kâld-hot inverse gel gearstalde systeem waard fêststeld. De ytbere gearstalde film fan HPMC / HPS waard taret, en de ynfloed fan 'e gearstalling konsintraasje en gearstalling ratio op' e faze distribúsje en faze oergong fan de stekproef waard studearre troch optyske mikroskoop en iodine ferve metoade; De ynfloedregel fan gearstalde konsintraasje en gearstallingferhâlding op 'e meganyske eigenskippen en ljochttransmission-eigenskippen fan' e samples waard fêststeld. De relaasje tusken de mikrostruktuer en meganyske eigenskippen fan it HPMC / HPS kâld-hot inverse gel gearstalde systeem waard ûndersocht.
(4) Effekten fan HPS substitúsjegraad op rheologyske eigenskippen en gel eigenskippen fan HPMC / HPS kâld-hot omkearde-fase gel gearstalde systeem. De effekten fan HPS-substitúsjegraad, skuorraten en temperatuer op 'e viskositeit en oare rheologyske eigenskippen fan it gearstalde systeem, lykas it gel-oergongspunt, modulusfrekwinsjeôfhinklikens en oare gel-eigenskippen en har wetten waarden studearre mei in rheometer. De temperatuer-ôfhinklike fazeferdieling en faze-oergong fan 'e samples waarden studearre troch iodinekleuring, en it gelaasjemeganisme fan it HPMC / HPS kâld-hot omkearde-fase gelkomplekssysteem waard beskreaun.
(5) Effekten fan gemyske struktuer modifikaasje fan HPS op makroskopyske eigenskippen en kompatibiliteit fan HPMC / HPS kâld-hot omkearde-fase gel gearstalde systeem. De ytbere gearstalde film fan HPMC / HPS waard taret, en it effekt fan HPS hydroxypropyl substitúsje graad op 'e kristal struktuer en mikro-domein struktuer fan' e gearstalde film waard studearre troch synchrotron strieling lytse-hoek X-ray ferstruit technology. De ynfloed wet fan HPS hydroxypropyl substitúsje graad op de meganyske eigenskippen fan gearstalde membraan waard studearre troch meganyske eigendom tester; de ynfloed wet fan HPS substitúsje graad op de soerstof permeability fan gearstalde membraan waard studearre troch soerstof permeability tester; de HPS hydroxypropyl Ynfloed fan groep ferfanging graad op termyske stabiliteit fan HPMC / HPS gearstalde films.
Haadstik 2 Rheologyske stúdzje fan HPMC / HPS gearstalde systeem
Natuerlike polyme-basearre eetbere films kinne wurde taret troch in relatyf ienfâldige wet metoade [321]. Earst wurdt de polymer ûntbûn of ferspraat yn 'e floeibere faze om in edibele filmfoarming fan floeibere of filmfoarming te tarieden, en dan konsentreare troch it konsintearjen troch it oplossen. Hjir wurdt de hanneling normaal útfierd troch te droegjen op in bytsje hegere temperatuer. Dit proses wurdt typysk brûkt om foarferpakte ytbere films te produsearjen, of om it produkt direkt te coatsjen mei in filmfoarmjende oplossing troch dipjen, poetsen of spuiten. It ûntwerp fan eetbere filmferwurking fereasket de oankeap fan krekte rheologyske gegevens fan 'e filmfoarming fan' e film, wat is fan grutte betsjutting foar de kontrôle fan 'e produktkwaliteit foar de kontrôle fan' e produkten fan 'e produksjekontrôle fan eetbere ferpakking-films en coatings [322].
HPMC is in termyske adhesive, dy't in gel foarmet by hege temperatuer en is yn in oplossing steat by lege temperatuer. Dit thermyske geleigenskip makket syn viskositeit by lege temperatuer heul leech, wat net befoarderlik is foar de spesifike produksjeprosessen lykas dipping, poetsen en dipping. operaasje, wat resulteart yn minne ferwurkberens by lege temperatueren. Yn tsjinstelling, HPS is in kâlde gel, in viskeuze gel steat by lege temperatuer, en in hege temperatuer. In oplossing mei lege viskositeit. Dêrom, troch de kombinaasje fan 'e twa, kinne de rheologyske eigenskippen fan HPMC lykas viskositeit by lege temperatuer oant in bepaalde mjitte balansearre wurde.
Dit haadstik rjochtet him op de effekten fan oplossing konsintraasje, gearstalde ratio en temperatuer op de rheologyske eigenskippen lykas nul-shear viscosity, flow yndeks en thixotropy fan de HPMC / HPS kâld-hot inverse gel compound systeem. De tafoeging regel wurdt brûkt om de kompatibiliteit te besprekken fan it gearstalde systeem.
2.2 Eksperimintele metoade
2.2.1 Tarieding fan HPMC / HPS compound oplossing
Weagje earst HPMC en HPS droech poeder, en mingje neffens 15% (w / w) konsintraasje en ferskate ferhâldingen fan 10:0, 7:3, 5:5, 3:7, 0:10; foegje dan 70 °C yn C wetter ta, roer fluch foar 30 min by 120 rpm / min om HPMC folslein te fersprieden; ferwaarmje dan de oplossing oant boppe 95 °C, rôlje fluch foar 1 h op deselde snelheid om HPS folslein te gelatinisearjen; Gelatinisaasje is foltôge. Dêrnei waard de temperatuer fan 'e oplossing rap fermindere nei 70 ° C, en de HPMC waard folslein oplost troch 40 minuten op in stadige snelheid fan 80 rpm / min te roeren. (Alle w / w yn dit artikel binne: droege basis massa fan sample / totale oplossing massa).
2.2.2.1 Prinsipe fan rheologyske analyze
De rotational rheometer is foarsjoen fan in pear op en del parallelle clamps, en ienfâldige shear flow kin realisearre wurde troch de relative beweging tusken de clamps. De rheometer kin wurde hifke yn stap modus, flow modus en oscillation modus: yn stap modus, de rheometer kin tapasse transient stress op it stekproef, dat wurdt benammen brûkt om te testen de transient karakteristyk antwurd en steady-state tiid fan de stekproef. Evaluaasje en viskoelastyske reaksje lykas stressrelaksje, krûp en herstel; yn 'e streammodus kin de rheometer lineêre stress tapasse op' e stekproef, dy't benammen brûkt wurdt om de ôfhinklikens fan 'e viskositeit fan' e stekproef te testen op skuorraten en de ôfhinklikens fan viskositeit op temperatuer en thixotropy; yn oscillation modus, de rheometer kin generearje sinusoidal wikseljende oscillating stress, dat wurdt benammen brûkt foar it fêststellen fan de lineêre viscoelastic regio, termyske stabiliteit evaluaasje en gelation temperatuer fan de stekproef.
2.2.2.2 Flow modus testmetoade
In parallel plaat fixture mei in diameter fan 40 mm waard brûkt, en de plaat spacing waard ynsteld op 0,5 mm.
1. Viskositeit feroaret mei de tiid. De test temperatuer wie 25 ° C, de shear rate wie 800 s-1, en de test tiid wie 2500 s.
2. Viscosity fariearret mei shear rate. Testtemperatuer 25 °C, pre-shear rate 800 s-1, pre-shear tiid 1000 s; shear rate 10²-10³s.
De skuorspanning (τ ) en skuorsnelheid (γ) folget de machtwet fan Ostwald-de Waele:
̇τ=K.γ n (2-1)
dêr't τ de skuorspanning is, Pa;
γ is de skeafrekwinsje, s-1;
n is de liquidity index;
De relaasje tusken de viskositeit (ŋ) fan 'e polymeeroplossing en de skuorrate (γ) kinne wurde oanpast troch de carren-modulus:
Under harren,ŋ0shear viscosity, Pa s;
ŋ∞is de ûneinige shear viscosity, Pa s;
λis de ûntspanningstiid, s;
n is de shear thinning index;
3. Trije-poadium thixotropy test metoade. De testtemperatuer is 25 °C, a. De stasjonêre poadium, de shear rate is 1 s-1, en de test tiid is 50 s; b. De shear poadium, de shear rate is 1000 s-1, en de test tiid is 20 s; c. It struktuerherstelproses, de skuorrate is 1 s-1, en de testtiid is 250 s.
Yn it proses fan struktuerherstel wurdt de graad fan herstel fan 'e struktuer nei ferskate hersteltiid útdrukt troch de hersteltiid fan viskositeit:
DSR=ŋt ⁄ ŋ╳100%
Under harren,ŋt is de viskositeit by de strukturele hersteltiid ts, Pa s;
hŋis de viscosity oan 'e ein fan' e earste etappe, Pa s.
2.3 Resultaten en diskusje
2.3.1 It effekt fan skeartiid op de rheologyske eigenskippen fan it gearstalde systeem
By in konstante skuorkoers kin de skynbere viskositeit ferskate trends sjen litte mei tanimmende skuortiid. Figure 2-1 toant in typyske kromme fan viskositeit tsjin tiid yn in HPMC / HPS gearstalde systeem. Ut de figuer is te sjen dat mei it ferlingjen fan de skuortiid de skynlike viskositeit kontinu ôfnimt. As de skuortiid sa'n 500 s berikt, berikt de viskositeit in stabile steat, wat oanjout dat de viskositeit fan it gearstalde systeem ûnder hege snelheid skuorre in bepaalde wearde hat. De tiidôfhinklikens fan, dat is, thixotropy wurdt eksposearre binnen in bepaald tiidrek.
Dêrom, by it bestudearjen fan 'e fariaasjewet fan' e viskositeit fan it gearstalde systeem mei de skuorraten, foardat de echte steady-state shear test, is in bepaalde perioade fan hege snelheid pre-shearing nedich om de ynfloed fan thixotropy op it gearstalde systeem te eliminearjen . Sa wurdt de wet fan viskositeitsfariaasje mei skuorraten as ien faktor krigen. Yn dit eksperimint berikte de viskositeit fan alle samples in steady state foar 1000 s by in hege skuorraten fan 800 1 / s mei de tiid, dy't hjir net útset is. Therefore, in the future experimental design, pre-shearing for 1000 s at a high shear rate of 800 1/s was adopted to eliminate the effect of thixotropy of all samples.
2.3.2 It effekt fan konsintraasje op de rheologyske eigenskippen fan it gearstalde systeem
Yn 't algemien nimt de viskositeit fan polymearoplossingen ta mei de tanimming fan konsintraasje fan oplossing. Figure 2-2 lit it effekt fan konsintraasje sjen op 'e ôfhinklikens fan' e skuorraten fan 'e viskositeit fan HPMC / HPS-formuleringen. Ut de figuer, kinne wy sjen dat by deselde shear rate, de viscosity fan it gearstalling systeem stadichoan ferheget mei de tanimming fan de oplossing konsintraasje. De viskositeit fan HPMC / HPS gearstalde oplossings mei ferskillende konsintraasjes fermindere stadichoan mei de tanimming fan skeare rate, showing dúdlik shear thinning fenomeen, dat oanjûn dat de gearstalde oplossings mei ferskillende konsintraasjes hearde ta pseudoplastic Fluids. De ôfhinklikens fan 'e skuorraten fan viskositeit liet lykwols in oare trend sjen mei de feroaring fan konsintraasje fan oplossing. As de oplossingskonsintraasje leech is, is it ferskynsel fan skuorjende tinzen fan 'e gearstalde oplossing lyts; mei de tanimming fan 'e oplossingskonsintraasje is it ferskynsel fan' e skuorfertinne fan 'e gearstalde oplossing dúdliker.
2.3.2.1 Effekt fan konsintraasje op nul shear viscosity fan gearstalde systeem
De krommes fan 'e viskositeit-skuorraten fan it gearstalde systeem by ferskate konsintraasjes waarden oanpast troch it Carren-model, en de nul-skuorviskositeit fan' e gearstalde oplossing waard ekstrapolearre (0.9960 <R₂<0.9997). It effekt fan konsintraasje op 'e viskositeit fan' e gearstalde oplossing kin fierder studearre wurde troch it bestudearjen fan 'e relaasje tusken nul skuorviskositeit en konsintraasje. Ut figuer 2-3, kin sjoen wurde dat de relaasje tusken de nul-shear viscosity en konsintraasje fan de gearstalling oplossing folget in macht wet:
dêr't k en m konstanten binne.
Yn de dûbele logaritmyske koördinaat, ôfhinklik fan de grutte fan de helling m, kin sjoen wurde dat de ôfhinklikens fan de konsintraasje presintearret twa ferskillende trends. Neffens Dio-Edwards teory, by lege konsintraasje, de helling is heger (m = 11,9, R2 = 0,9942), dat heart ta dilute oplossing; Wylst by hege konsintraasje is, is de helling relatyf leech (M = 2.8, R2 = 0.9822), dy't ta substansearre oplossing heart. Dêrom kin de krityske konsintraasje C * fan it ferbiningssysteem wurde bepaald om 8% te wêzen fia it krúspunt fan dizze twa regio's. Neffens de mienskiplike relaasje tusken ferskillende steaten en konsintraasjes fan polymearen yn oplossing wurdt foarsteld de molekulêre steat model fan HPMC / HPS gearstalde systeem yn lege temperatuer oplossing, lykas werjûn yn figuer 2-3.
HPS is in kâlde gel, it is in gel steat by lege temperatuer, en it is in oplossing steat by hege temperatuer. By de test temperatuer (25 ° C), HPS is in gel steat, lykas werjûn yn de blauwe netwurk gebiet yn de figuer; krekt oarsom, HPMC is in hite gel, By de test temperatuer, it is yn in oplossing steat, lykas werjûn yn de reade line molekule.
Yn de verdunde oplossing fan C <C *, de HPMC molekulêre keatlingen benammen bestean as ûnôfhinklike keten struktueren, en it útsletten folume makket de keatlingen skieden fan elkoar; boppedat, de HPS gel faze interacts mei in pear HPMC molekulen te foarmjen in gehiel De foarm en HPMC ûnôfhinklike molekulêre keatlingen bestean apart fan elkoar, lykas werjûn yn figuer 2-2a.
Mei de tanimmende konsintraasje naam de ôfstân tusken de ûnôfhinklike molekulêre keatlingen en fazeregio's stadichoan ôf. As de krityske konsintraasje C * wurdt berikt, de HPMC molekulen ynteraksje mei de HPS gel faze stadichoan tanimme, en de ûnôfhinklike HPMC molekulêre keatlingen begjinne te ferbinen mei elkoar, it foarmjen fan de HPS faze as de gel sintrum, en de HPMC molekulêre keatlingen wurde ferweve. en ferbûn mei elkoar. De mikrogel tastân wurdt werjûn yn figuer 2-2b.
Mei de fierdere ferheging fan 'e konsintraasje, C> C *, wurdt de ôfstân tusken de HPS-gelfazen fierder fermindere, en de ferwûne HPMC-polymeerketen en de HPS-fazeregio wurde komplekser en de ynteraksje is yntinsiver, sadat de oplossing gedrach fertoant fergelykber mei dy fan polymear smelten, lykas werjûn yn figuer 2-2c.
2.3.2.2 Effekt fan konsintraasje op fluid gedrach fan gearstalde systeem
De machtwet fan Ostwald-de Waele (sjoch formule (2-1)) wurdt brûkt om de skuorspannings- en skuorsnelheidskurven (net werjûn yn 'e tekst) fan it gearstalde systeem te passen mei ferskate konsintraasjes, en de streamyndeks n en viskositeitskoëffisjint K kin krigen wurde. , it passende resultaat is lykas werjûn yn Tabel 2-1.
Tabel 2-1 Yndeks foar streamgedrach (n) en floeistofkonsistinsje-yndeks (K) fan 'e HPS/HPMC-oplossing mei ferskate konsintraasjes by 25 °C
De streameksponint fan Newtoniaanske floeistof is n = 1, de streameksponint fan pseudoplastyske floeistof is n < 1, en hoe fierder n ôfwykt fan 1, hoe sterker de pseudoplastykens fan de floeistof, en de streameksponint fan dilatant floeistof is n > 1. It kin sjoen wurde út Tabel 2-1 dat de n wearden fan de gearstalde oplossings mei ferskillende konsintraasjes binne allegear minder as 1, wat oanjout dat de gearstalde oplossings binne allegear pseudoplastic Fluids. By lege konsintraasjes is de n-wearde fan 'e rekonstruearre oplossing ticht by 0, wat oanjout dat de lege konsintraasje ferbiningsoplossing tichtby Newtonian floeistof is, om't yn 'e lege konsintraasje ferbiningsoplossing de polymeerketen ûnôfhinklik fan elkoar besteane. Mei de tanimming fan de oplossing konsintraasje, de n wearde fan it gearstalde systeem stadichoan fermindere, wat oanjûn dat de tanimming fan de konsintraasje fersterke it pseudoplastic gedrach fan de gearstalling oplossing. Ynteraksjes lykas ferstrengeling barde tusken en mei de HPS-faze, en har streamgedrach wie tichter by dat fan polymeersmelten.
By lege konsintraasje is de viskositeitskoëffisjint K fan it gearstalde systeem lyts (C <8%, K <1 Pa·sn), en mei de tanimming fan konsintraasje nimt de K-wearde fan it gearstalde systeem stadichoan ta, wat oanjout dat de viskositeit fan de gearstalling systeem ôfnommen, dat is yn oerienstimming mei de konsintraasje ôfhinklikens fan nul shear viscosity.
2.3.3 Ynfloed fan gearstalling ratio op rheological eigenskippen fan gearsetting systeem
Fig.
Tabel 2-2 Yndeks foar streamgedrach (n) en floeistofkonsistinsje-yndeks (K) fan 'e HPS/HPMC-oplossing mei ferskate blendferhâldingen by 25 °
Figuren 2-4 toant it effekt fan gearstalde ferhâlding op de skjirre rate ôfhinklikens fan HPMC / HPS compounding oplossing viscosity. Ut de figuer kin sjoen wurde dat de viskositeit fan it gearstalde systeem mei lege HPS-ynhâld (HPS <20%) net substansjeel feroaret mei de ferheging fan skuorraten, benammen om't yn it gearstalde systeem mei lege HPS-ynhâld, HPMC yn oplossingstatus by lege temperatuer is de trochgeande faze; de viskositeit fan it gearstalde systeem mei hege HPS ynhâld stadichoan fermindert mei de tanimming fan shear rate, showing dúdlik shear thinning fenomeen, dat jout oan dat de gearstalling oplossing is pseudoplastic floeistof. By deselde skuorfrekwinsje nimt de viskositeit fan 'e gearstalde oplossing ta mei de ferheging fan HPS-ynhâld, wat benammen is om't HPS by lege temperatuer yn in mear taaie gel steat is.
It brûken fan de machtwet fan Ostwald-de Waele (sjoch formule (2-1)) om oan te passen oan 'e skuorspanning-skuorsnelheidskurven (net werjûn yn' e tekst) fan 'e gearstalde systemen mei ferskate gearstallingsferhâldingen, de streameksponint n en de viskositeitskoëffisjint K, de passende resultaten wurde werjûn yn Tabel 2-2. It kin sjoen wurde út de tabel dat 0,9869 <R2 <0,9999, it passende resultaat is better. De streamyndeks n fan it gearstalde systeem nimt stadichoan ôf mei de tanimming fan HPS-ynhâld, wylst de viskositeitskoëffisjint K in stadichoan tanimmende trend toant mei de tanimming fan HPS-ynhâld, wat oanjout dat de tafoeging fan HPS de gearstalling oplossing mear viskeus en dreech te streamjen makket . Dizze trend is konsistint mei ûndersyksresultaten fan Zhang, mar foar deselde gearstalde ferhâlding is de n-wearde fan 'e resultaat [305], dy't foarôf is útfierd yn dit eksperimint om it effekt fan Thixotropy te eliminearjen wurdt eliminearre; it resultaat fan Zhang is it resultaat fan 'e kombineare aksje fan thixotropy en skuorraten; de skieding fan dizze twa metoaden wurdt yn haadstik 5 yn detail besprutsen.
2.3.3.1 Ynfloed fan gearsettingsferhâlding op nul-skuorviskositeit fan gearsettingsysteem
De relaasje tusken de rheologyske eigenskippen fan it homogene polymearferbiningsysteem en de rheologyske eigenskippen fan 'e komponinten yn it systeem komt oerien mei de logaritmyske summaasjeregel. Foar in twa-komponint gearstalde systeem kin de relaasje tusken it gearstalde systeem en elke komponint útdrukt wurde troch de folgjende fergeliking:
Under harren is F de rheologyske eigenskipsparameter fan it komplekse systeem;
F1, F2 binne de rheologyske parameters fan respektivelik komponint 1 en komponint 2;
∅1 en ∅2 binne de massafraksjes fan resp. komponint 1 en komponint 2, en ∅1 ∅2.
Dêrom kin de nul-skear-viskositeit fan it gearstalde systeem nei gearsetting mei ferskate gearstallingsferhâldingen wurde berekkene neffens it logaritmyske summationprinsipe om de oerienkommende foarseine wearde te berekkenjen. De eksperimintele wearden fan de gearstalde oplossingen mei ferskillende gearstalling ferhâldingen waarden noch ekstrapolearre troch carren fitting fan de viscosity-shear rate curve. De foarseine wearde fan 'e nul skuorviskositeit fan' e HPMC / HPS gearstalde systeem mei ferskillende gearstalling ferhâldingen wurdt ferlike mei de eksperimintele wearde, lykas werjûn yn figuer 2-5.
De stippelline diel yn 'e figuer is de foarsein wearde fan' e nul shear viscosity fan de gearstalde oplossing krigen troch de logaritmyske som regel, en de stippelline grafyk is de eksperimintele wearde fan it gearstalde systeem mei ferskillende gearstalling ferhâldingen. It kin sjoen wurde út de figuer dat de eksperimintele wearde fan de gearstalde oplossing eksposearret in bepaalde posityf-negative-ôfwiking relatyf oan de gearstalling regel, wat oanjout dat it gearstalde systeem kin net berikke thermodynamyske kompatibiliteit, en it gearstalde systeem is in trochgeande faze-dispersie by lege temperatuer De "see-eilân" struktuer fan it twa-fase systeem; en mei de trochgeande reduksje fan 'e HPMC / HPS gearstalde ferhâlding feroare de trochgeande faze fan it gearstallingsysteem nei't de gearstallingferhâlding 4:6 wie. It haadstik besprekt it ûndersyk yn detail.
It kin dúdlik sjoen wurde út de figuer dat doe't de HPMC / HPS gearstalling ratio is grut, it gearstalde systeem hat in negative ôfwiking, dat kin wêze omdat de hege viscosity HPS wurdt ferdield yn de ferspraat faze steat yn de legere viscosity HPMC trochgeande faze midden . Mei de ferheging fan HPS-ynhâld is der in positive ôfwiking yn it gearstalde systeem, wat oanjout dat de trochgeande faze-oergong op dit stuit yn it gearstalde systeem foarkomt. HPS mei hege viskositeit wurdt de trochgeande faze fan it gearstalde systeem, wylst HPMC wurdt ferspraat yn de trochgeande faze fan HPS yn in mear unifoarm steat.
2.3.3.2 Ynfloed fan gearstalde ferhâlding op fluid gedrach fan gearsetting systeem
Figuren 2-6 lit de flow yndeks n fan de gearstalde systeem as funksje fan HPS ynhâld. Om't de streamyndeks n oanpast wurdt fan in log-logaritmyske koördinaat, is n hjir in lineêre som. It kin sjoen wurde út de figuer dat mei de tanimming fan HPS ynhâld, de flow yndeks n fan de gearstalling systeem stadichoan ôfnimt, wat oanjout dat HPS fermindert de Newtonian floeistof eigenskippen fan de gearstalling oplossing en ferbettert syn pseudoplastic fluid gedrach. It legere diel is de gel steat mei hegere viskositeit. It kin ek sjoen wurde út de figuer dat de relaasje tusken de stream yndeks fan it gearstalde systeem en de ynhâld fan HPS oerienkomt mei in lineêre relaasje (R2 is 0,98062), dit lit sjen dat it gearstalde systeem hat goede komptabiliteit.
2.3.3.3 Ynfloed fan gearsetting ferhâlding op viscosity koëffisjint fan gearsetting systeem
Figure 2-7 toant de viskositeitskoëffisjint K fan 'e gearstalde oplossing as funksje fan HPS-ynhâld. It kin sjoen wurde út de figuer dat de K wearde fan suver HPMC is hiel lyts, wylst de K wearde fan suver HPS is de grutste, dat is besibbe oan de gel eigenskippen fan HPMC en HPS, dy't yn oplossing en gel steat respektivelik by lege temperatuer. Wannear't de ynhâld fan de lege-viscosity komponint is heech, dat is, doe't de ynhâld fan HPS is leech, de viscosity koëffisjint fan de gearstalling oplossing is tichtby dy fan de lege-viscosity komponint HPMC; wylst as de ynhâld fan 'e komponint mei hege viskositeit heech is, nimt de K-wearde fan' e gearstalde oplossing ta mei de ferheging fan HPS-ynhâld signifikant tanommen, wat oanjûn dat HPS de viskositeit fan HPMC by lege temperatuer fergrutte. Dit wjerspegelet benammen de bydrage fan 'e viskositeit fan' e trochgeande faze oan 'e viskositeit fan it gearstalde systeem. Yn ferskate gefallen dêr't de lege-viskositeit komponint is de trochgeande faze en de hege-viscosity komponint is de trochgeande faze, de bydrage fan de trochgeande faze viscosity oan de viscosity fan it gearstalde systeem is fansels oars. As HPMC mei lege viskositeit de trochgeande faze is, wjerspegelet de viskositeit fan it gearstalde systeem benammen de bydrage fan 'e viskositeit fan' e trochgeande faze; en as de hege viskositeit HPS de trochgeande faze is, sil de HPMC as de ferspraat faze de viskositeit fan 'e hege viskositeit HPS ferminderje. effekt.
2.3.4 Tixotropy
Thixotropy kin brûkt wurde om de stabiliteit fan stoffen of meardere systemen te evaluearjen, om't thixotropy ynformaasje kin krije oer de ynterne struktuer en de graad fan skea ûnder skuorjende krêft [323-325]. Thixotropy kin wurde korreleerd mei tydlike effekten en skuorskilling dy't liede ta mikrostrukture feroarings [324, 326]. De trije-poadium thixotropyske metoade waard brûkt om it effekt te studearjen fan ferskate gearstalde ferhâldingen op 'e thixotropyske eigenskippen fan it gearstalde systeem. Lykas te sjen út figueren 2-5, alle samples eksposearre ferskillende graden fan thixotropy. By lege skuorprizen fergrutte de viskosheid fan 'e gearstalde oplossing signifikant mei de ferheging fan HPS-ynhâld, dy't konsekwint wie mei de feroaring fan nul-skuor viskositeit mei HPS-ynhâld.
De strukturele hersteltiid DSR fan de gearstalde meunsters op ferskillende hersteltiid wurdt berekkene troch formule (2-3), lykas werjûn yn tabel 2-1. As DSR <1, it stekproef hat lege shear ferset, en it stekproef is thixotropic; oarsom, as DSR> 1, de stekproef hat anty-thixotropy. Ut de tabel, kinne wy sjen dat de DSR wearde fan suver HPMC is hiel heech, hast 1, dit komt omdat de HPMC molekule is in stive keatling, en syn ûntspanning tiid is koart, en de struktuer wurdt hersteld gau ûnder hege skuorkrêft. De DSR-wearde fan HPS is relatyf leech, wat syn sterke thixotropyske eigenskippen befêstiget, benammen om't HPS in fleksibele keten is en har ûntspanningstiid lang is. De struktuer herstelde net folslein binnen it testtiidframe.
Foar de gearstalde oplossing, yn deselde hersteltiid, as de HPMC-ynhâld grutter is as 70%, nimt de DSR rap ôf mei de tanimming fan 'e HPS-ynhâld, om't de HPS-molekulêre keten in fleksibele keten is, en it oantal rigide molekulêre keatlingen yn it gearstalde systeem nimt ta mei de tafoeging fan HPS. As it wurdt fermindere, wurdt de ûntspanningstiid fan it totale molekulêre segmint fan it gearstalde systeem ferlingd, en de thixotropy fan it gearstalde systeem kin net gau weromhelle wurde ûnder de aksje fan hege skuorre. As de ynhâld fan HPMC minder dan 70% is, nimt de DSR ta mei de ferheging fan 'e ynhâld fan HPS, wat oanjout dat der in ynteraksje is tusken de molekulêre keatlingen fan HPS en HPMC yn it gearstalde systeem, wat de algemiene rigiditeit fan molekulêre ferbettert. segminten yn de gearstalling systeem en ferkoart de ûntspanning tiid fan de gearstalling systeem wurdt fermindere, en de thixotropy wurdt fermindere.
Dêrnjonken wie de DSR-wearde fan it gearstalde systeem signifikant leger as dy fan pure HPMC, wat oanjûn dat de thixotropy fan HPMC signifikant ferbettere waard troch gearstalling. De DSR-wearden fan 'e measte fan' e samples yn it gearstalde systeem wiene grutter as dy fan pure HPS, wat oanjout dat de stabiliteit fan HPS yn in bepaalde mate ferbettere waard.
It kin ek sjoen wurde út 'e tabel dat op ferskillende hersteltiid, de DSR wearden allegearre litte it leechste punt as de HPMC ynhâld is 70%, en as de setmoal ynhâld is grutter as 60%, de DSR wearde fan it kompleks is heger as dy fan suver HPS. De DSR-wearden binnen 10 s fan alle samples binne tige ticht by de definitive DSR-wearden, wat oanjout dat de struktuer fan it gearstalde systeem yn prinsipe de measte taken fan struktuerherstel binnen 10 s foltôge. It is de muoite wurdich op te merken dat de gearstalde samples mei hege HPS-ynhâld in trend fan tanimmend earst en dan ôfnimme mei de ferlinging fan hersteltiid, wat oanjûn dat de gearstalde samples ek in beskate graad fan thixotropy toande ûnder de aksje fan lege skuorre, en harren struktuer mear ynstabyl.
De kwalitative analyze fan 'e trije-poadium thixotropy is yn oerienstimming mei de rapportearre thixotropic ring testresultaten, mar de kwantitative analyze resultaten binne ynkonsistent mei de thixotropic ring testresultaten. De thixotropy fan HPMC / HPS gearstalde systeem waard mjitten troch thixotropic ring metoade mei de ferheging fan HPS ynhâld [305]. Degeneraasje earst ôfnommen en doe tanommen. De tixotropyske ringtest kin allinich it bestean fan tixotropysk ferskynsel spekulearje, mar kin it net befestigje, om't de thixotropyske ring it gefolch is fan 'e simultane aksje fan skuortiid en skuorraten [325-327].
2.4 Gearfetting fan dit haadstik
Yn dit haadstik waarden de termyske gel HPMC en de kâlde gel HPS brûkt as de wichtichste grûnstoffen om in twa-fase gearstald systeem fan kâld en hjitte gel te bouwen. Ynfloed fan rheologyske eigenskippen lykas viskositeit, flow patroan en thixotropy. Neffens de mienskiplike relaasje tusken ferskate steaten en konsintraasjes fan polymeren yn oplossing, wurdt it molekulêre steatsmodel fan HPMC / HPS-ferbiningsysteem yn oplossing mei lege temperatuer foarsteld. Neffens it logaritmyske summationprinsipe fan 'e eigenskippen fan ferskate komponinten yn it gearstalde systeem waard de kompatibiliteit fan it gearstalde systeem studearre. De wichtichste befinings binne as folget:
- Gearstalde samples mei ferskate konsintraasjes allegear lieten allegear in bepaalde graad fan 'e skuoren tinne, en de graad fan skuorstannen ferhege mei de ferheging fan konsintraasje.
- Mei de ferheging fan konsintraasje fermindere de streamyndeks fan it gearstalde systeem, en de nul-shear viskositeit en viskositeitskoëffisjint ferhege, wat oanjout dat it solide-like gedrach fan it gearstalde systeem ferbettere waard.
- D'r is in krityske konsintraasje (8%) yn it HPMC / HPS-ferbiningsysteem, ûnder de krityske konsintraasje binne de HPMC-molekulêre keatlingen en de HPS-gelfaze-regio yn 'e gearstalde oplossing fan elkoar skieden en besteane ûnôfhinklik; doe't de krityske konsintraasje wurdt berikt, yn 'e gearstalde oplossing In microgel steat wurdt foarme mei de HPS faze as de gel sintrum, en de HPMC molekulêre keatlingen wurde ferweve en ferbûn mei elkoar; boppe de krityske konsintraasje binne de oergeunstige HPMC makromolekulêre keatlingen en har ferweefing mei de HPS-faze-regio komplekser, en de ynteraksje is komplekser. mear yntinsyf, sadat de oplossing gedraacht as in polymeer melt.
- De gearstalling ratio hat in wichtige ynfloed op de rheologyske eigenskippen fan de HPMC / HPS gearstalde oplossing. Mei de tanimming fan HPS-ynhâld is it ferskynsel fan skuorjen fan it gearstalde systeem dúdliker, de streamyndeks nimt stadichoan ôf, en de nul-shear-viskositeit en viskositeitskoëffisjint stadichoan tanimme. nimt ta, wat oanjout dat it solide-like gedrach fan it kompleks signifikant ferbettere is.
- De nul-shear-viskositeit fan it gearstalde systeem fertoant in bepaalde posityf-negative-ôfwiking relatyf oan 'e logaritmyske opsommingsregel. De gearstalde systeem is in twa-fase systeem mei in trochgeande faze-ferspraat faze "see-eilân" struktuer by lege temperatuer, en, As de HPMC / HPS gearsetting ferhâlding fermindere nei 4:6, feroare de trochgeande faze fan de gearstalling systeem.
- D'r is in lineêre relaasje tusken de streamyndeks en de gearstalde ferhâlding fan 'e gearstalde oplossingen mei ferskate gearstalde ferhâldingen, wat oanjout dat it gearstalde systeem in goede kompatibiliteit hat.
- Foar it HPMC / HPS gearstalde systeem, as de komponint mei lege viskositeit de trochgeande faze is en de komponint mei hege viskositeit de trochgeande faze is, is de bydrage fan 'e trochgeande faze-viskositeit oan' e viskositeit fan it gearstalde systeem signifikant oars. As de lege-viscosity HPMC is de trochgeande faze, de viscosity fan it gearstalde systeem benammen wjerspegelet de bydrage fan de trochgeande-fase viscosity; wylst as de hege viskositeit HPS de trochgeande faze is, sil de HPMC as de disperse faze de viskositeit fan 'e hege viskositeit HPS ferminderje. effekt.
- Trije-poadium thixotropy waard brûkt om te bestudearjen it effekt fan gearstalling ratio op de thixotropy fan it gearstalde systeem. De thixotropy fan it gearstalde systeem toande in trend fan earst ôfnimmend en dan tanimmend mei de delgong fan 'e HPMC / HPS gearstalde ratio.
- De boppesteande eksperimintele resultaten litte sjen dat troch de gearstalling fan HPMC en HPS de rheologyske eigenskippen fan 'e twa komponinten, lykas viskositeit, ferskynsel fan skuorjende tinning en thixotropy, yn in bepaalde mjitte balansearre binne.
Haadstik 3 Tarieding en eigenskippen fan HPMC / HPS Edible Composite Films
Polymer-gearstalling is de meast effektive manier om de komplementariteit fan mearkomponinten te berikken, nije materialen ûntwikkelje mei poerbêste prestaasje, ferminderje produktprizen, en de applikaasje oanbod fan materialen útwreidzje [240-242, 328]. Dan, fanwegen bepaalde molekulêre struktuer ferskillen en konformatele entropy tusken ferskate polymers binne de measte polymer-gearstalling systemen ynkompatibel as foar in part kompatibel [11, 12]. De meganyske eigenskippen en oare makroskopyske eigenskippen fan it polymearferbiningsysteem binne nau besibbe oan de fysysk-gemyske eigenskippen fan elke komponint, de gearstallingferhâlding fan elke komponint, de kompatibiliteit tusken de komponinten, en de ynterne mikroskopyske struktuer en oare faktoaren [240, 329].
Fanút it eachpunt fan gemyske struktuer binne sawol HPMC as HPS-skuorren, hawwe deselde struktureel, en wurde wizige troch deselde funksjonele groep - Hypmc en HPS moatte in goede faze hawwe. Kapasiteit. HPMC is lykwols in thermally-induzeare gel, dy't yn in oplossingsteat is mei heul leech viskositeit by lege temperatuer, en foarmet in kolloïde by hege temperatuer; HPS is in kâld-induzeare gel, dat is in lege temperatuer gel en is yn in oplossingsteat by hege temperatuer; de gel betingsten en gedrach binne folslein tsjinoerstelde. De gearstalde fan HPMC en HPS is net befoarderlik foar de foarming fan in homogene systeem mei goede kompatibiliteit. Rekken hâlde mei sawol gemyske struktuer en thermodynamika, it is fan grutte teoretyske betsjutting en praktyske wearde om HPMC mei HPMC te ferbinen om in kâld-hotgel-gearstalling te fêstigjen.
Dit haadstik rjochtet him op 'e stúdzje fan' e ynherinte eigenskippen fan 'e komponinten yn' e HPMC / HPS kâlde en hjitte gel gearstalling systeem, de gearstalling ratio en de relative vochtigheid fan 'e omjouwing op' e mikroskopyske morfology, kompatibiliteit en faze skieding, meganyske eigenskippen, optyske eigenskippen , en termyske drip eigenskippen fan it gearstalde systeem. En de ynfloed fan makroskopyske eigenskippen lykas soerstofbarriêre-eigenskippen.
3.1 Materiaal en apparatuer
3.1.1 Main eksperimintele materialen
3.1.2 Main ynstruminten en apparatuer
3.2 Eksperimintele metoade
3.2.1 Tarieding fan HPMC / HPS Edible Composite Film
It 15% (w/w) droege poeder fan HPMC en HPS waard mingd mei 3% (w/w) De polyethylene glycol-plasticizer waard gearstald yn deionisearre wetter om de gearstalde filmfoarmjende floeistof te krijen, en de ytbere gearstalde film fan HPMC / HPS waard taret troch de casting metoade.
Tarieding metoade: earst weagje HPMC en HPS droech poeder, en mix se neffens ferskillende ferhâldingen; foegje dan yn 70 °C wetter, en roer fluch by 120 rpm / min foar 30 min om HPMC folslein te fersprieden; ferwaarmje dan de oplossing nei boppe 95 °C, rôlje fluch op deselde snelheid foar 1 h om HPS folslein te gelatinisearjen; neidat de gelatinisaasje is foltôge, wurdt de temperatuer fan 'e oplossing rap fermindere nei 70 ° C, en de oplossing wurdt 40 min op in stadige snelheid fan 80 rpm / min roerd. HPMC folslein oplosse. Giet 20 g fan 'e mingde filmfoarmjende oplossing yn in petryskaal fan polystyrene mei in diameter fan 15 sm, smyt it plat en droegje it op 37 ° C. De droege film wurdt fan 'e skiif ôfhelle om in ytbere gearstalde membraan te krijen.
Eetbare films waarden allegear lykwichtige by 57% fochtichheid foar mear dan 3 dagen foar testen, en it ytbere filmdiel dat brûkt waard foar meganyske eigendomstest waard lykwicht makke op 75% feiligens foar mear dan 3 dagen.
3.2.2 Mikromorfology fan 'e ytbere gearstalde film fan HPMC / HPS
3.2.2.1 Analyse prinsipe fan skennen elektronenmikroskoop
It Electron-gewear op 'e boppekant fan' e scan fan de Electron Microskopy (SEM) kin in hege hoemannichte elektroanen emitearje. Nei't er fermindere is en rjochte is, kin it in elektronbeam foarmje mei in bepaalde enerzjy en yntinsiteit. Dreaun troch it magnetysk fjild fan 'e Scannenspoil, neffens in bepaalde tiid en romte-bestelling scan it oerflak fan it stekproef op punt per punt. Troch it ferskil yn 'e skaaimerken fan' e oerflakmikro-gebiet sil de ynteraksje tusken de stekproef en de elektroanenbeam sekundêre elektroanensinjalen generearje mei ferskate yntensiteiten, dy't wurde sammele troch de detektor en omboud ta elektryske sinjalen, dy't wurde fersterke troch de fideo and input to The grid of the picture tube, after adjusting the brightness of the picture tube, a secondary electron image can be obtained that can reflect the morphology and characteristics of the micro-region on the surface of the sample. Compared with traditional optical microscopes, the resolution of SEM is relatively high, about 3nm-6nm of the surface layer of the sample, which is more suitable for the observation of micro-structure features on the surface of materials.
3.2.2.2 Testmetoade
De ytbere film waard pleatst yn in desiccator foar drogen, en in passende grutte fan ytbere film waard selektearre, plakt op de SEM spesjale sample poadium mei conductive adhesive, en dan fergulde mei in fakuüm coater. Tidens de test waard de stekproef yn 'e SEM pleatst, en de mikroskopyske morfology fan' e stekproef waard waarnommen en fotografearre by 300 kear en 1000 kear fergrutting ûnder de elektroanenbeam-fersnellingsspanning fan 5 kV.
3.2.3 Light transmittance fan HPMC / HPS ytbere gearstalde film
3.2.3.1 Analyse prinsipe fan UV-Vis spektrofotometry
De UV-Vis spektrofotometer kin ljocht emitearje mei in golflingte fan 200 ~ 800nm en it op it objekt bestrale. Guon spesifike golflingten fan ljocht yn it ynfallende ljocht wurde opnomd troch it materiaal, en molekulêre vibraasje-enerzjynivo-oergong en elektroanyske enerzjynivo-oergong komme foar. Sûnt elke stof hat ferskillende molekulêre, atomêre en molekulêre romtlike struktueren, elke stof hat syn spesifike absorption spektrum, en de ynhâld fan 'e stof kin wurde bepaald of bepaald neffens it nivo fan absorption op guon spesifike golflingten op it absorption spektrum. Dêrom is UV-Vis spektrofotometryske analyze ien fan 'e effektive middels om de gearstalling, struktuer en ynteraksje fan stoffen te studearjen.
As in ljochtstraal in foarwerp treft, wurdt in part fan it ynfallende ljocht opnomd troch it foarwerp, en it oare diel fan it ynfallende ljocht wurdt troch it foarwerp trochstjoerd; de ferhâlding fan 'e trochstjoerde ljochtintensiteit oan' e ynfallende ljochtintensiteit is de transmittânsje.
De formule foar de relaasje tusken absorbance en transmittance is:
Under har is A is de absorbance;
T is de oerdracht, %.
De definitive absorbance waard unifoarm korrizjearre troch absorbance × 0,25 mm / dikte.
3.2.3.2 Testmetoade
Bereid 5% HPMC- en HPS-oplossingen, mingje se neffens ferskate ferhâldingen, gie 10 g fan 'e filmfoarmjende oplossing yn in polystyrene petriskaal mei in diameter fan 15 cm, en droegje se op 37 ° C om in film te foarmjen. Snij de ytbere film yn in 1mm × 3mm rjochthoekige strip, set it yn 'e kuvette, en meitsje de ytbere film tichtby de binnenmuorre fan' e kuvette. In WFZ UV-3802 UV-vis spektrofotometer waard brûkt om de samples te scannen op 'e folsleine golflingte fan 200-800 nm, en elk probleem waard 5 kear hifke.
3.2.4 Dynamic thermomechanical eigenskippen fan HPMC / HPS ytbere gearstalde films
3.2.4.1 Prinsipe fan dynamyske thermomechanical analyze
Dynamic Thermomechanical Analysis (DMA) is in ynstrumint dat kin mjitte de relaasje tusken de massa en temperatuer fan it stekproef ûnder in bepaalde skok load en programmearre temperatuer, en kin testen de meganyske eigenskippen fan it stekproef ûnder de aksje fan periodike wikseljende stress en tiid, temperatuer en temperatuer. frekwinsje relaasje.
Heechmolekulêre polymeren hawwe viskoelastyske eigenskippen, dy't meganyske enerzjy kinne opslaan lykas in elastomeer oan 'e iene kant, en enerzjy konsumearje lykas slym oan' e oare kant. As de periodike wikselkrêft wurdt tapast, set it elastyske diel de enerzjy om yn potinsjele enerzjy en bewarret it; wylst it taaie diel konvertearret de enerzjy yn waarmte enerzjy en ferliest it. Polymer materialen hawwe oer it generaal twa steaten fan lege temperatuer glês steat en hege temperatuer rubber steat, en de oergong temperatuer tusken de twa steaten is de glês oergong temperatuer. It glês oergong temperatuer direkt ynfloed op de struktuer en eigenskippen fan materialen, en is ien fan de meast wichtige karakteristike temperatueren fan polymers.
Troch de dynamyske thermomechanyske eigenskippen fan polymeren te analysearjen, kin de viskoelasticiteit fan polymeren wurde waarnommen, en kinne wichtige parameters wurde krigen dy't de prestaasjes fan polymeren bepale, sadat se better kinne wurde tapast op 'e eigentlike gebrûksomjouwing. Dêrneist dynamyske thermomechanical analyze is tige gefoelich foar glês oergong, faze skieding, cross-linking, crystallization en molekulêre beweging op alle nivo 's fan molekulêre segminten, en kin krije in soad ynformaasje oer de struktuer en eigenskippen fan polymers. It wurdt faak brûkt om de molekulen fan polymers te studearjen. beweging gedrach. Mei de temperatuer sweep-modus fan 'e DMA kin it foarkommen fan fazetransysjes lykas de glêstransysje wurde hifke. Yn ferliking mei DSC hat DMA hegere gefoelichheid en is mear geskikt foar de analyze fan materialen dy't it werklike gebrûk simulearje.
3.2.4.2 Testmetoade
Selektearje skjinne, unifoarme, flakke en ûnbeskadige samples, en snij se yn 10mm × 20mm rjochthoekige strips. De samples waarden hifke yn trekmodus mei Pydris Diamond dynamyske thermomechanical analyzer út PerkinElmer, FS. De test temperatuer berik wie 25 ~ 150 ° C, de ferwaarming taryf wie 2 ° C / min, de frekwinsje wie 1 Hz, en de test waard werhelle twa kear foar elk stekproef. Tidens it eksperimint waarden de opslachmodulus (E') en ferliesmodulus (E”) fan 'e stekproef opnommen, en de ferhâlding fan' e ferliesmodulus nei de opslachmodulus, dat is de tangenshoek tan δ, koe ek berekkene wurde.
3.2.5 Termyske stabiliteit fan HPMC / HPS ytbere gearstalde films
3.2.5.1 Prinsipe fan thermogravimetric analyze
Thermal Gravimetric Analyzer (TGA) can measure the change of the mass of a sample with temperature or time at a programmed temperature, and can be used to study the possible evaporation, melting, sublimation, dehydration, decomposition and oxidation of substances during the heating process . and other physical and chemical phenomena. The relationship curve between the mass of matter and temperature (or time) obtained directly after the sample is tested is called thermogravimetric (TGA curve). weight loss and other information. Derivative Thermogravimetric curve (DTG curve) can be obtained after the first-order derivation of the TGA curve, which reflects the change of the weight loss rate of the tested sample with temperature or time, and the peak point is the maximum point of the constant taryf.
3.2.5.2 Testmetoade
Selektearje de ytbere film mei unifoarme dikte, snij it yn in sirkel mei deselde diameter as de thermogravimetryske analyzer-testskiif, en lei it dan plat op 'e testskiif, en test it yn in stikstofsfear mei in streamsnelheid fan 20 mL / min . It temperatuerberik wie 30-700 °C, de ferwaarmingssnelheid wie 10 °C / min, en elk monster waard twa kear hifke.
3.2.6.1 Prinsipe fan tensile eigendom analyze
3.2.6 Tensile eigenskippen fan HPMC / HPS ytbere gearstalde films
De meganyske eigendomstester kin in statyske treklast tapasse op 'e spline lâns de longitudinale as ûnder spesifike temperatuer-, fochtigens- en snelheidsbetingsten oant de spline is brutsen. Tidens de test, de lading tapast op 'e spline en syn deformation bedrach waarden opnommen troch de meganyske eigendom tester, en de stress-strain kromme tidens de tensile deformation fan' e spline waard tekene. Fanút de spanning-strain-kromme kinne de treksterkte (ζt), elongaasje by breuk (εb) en elastyske modulus (E) wurde berekkene om de trekeigenskippen fan 'e film te evaluearjen.
De stress-strain relaasje fan materialen kin oer it algemien wurde ferdield yn twa dielen: elastyske deformation regio en plastic deformation regio. Yn de elastyske deformation sône, de stress en strain fan it materiaal hawwe in lineêre relaasje, en de deformation op dit stuit kin folslein weromfûn, dat is yn oerienstimming mei Cook syn wet; yn de plastic deformation sône, de stress en strain fan it materiaal binne net mear lineêr, en de deformation dy't optreedt op dit stuit is irreversibly, úteinlik it materiaal brekt.
Formule foar berekkening fan treksterkte:
Wêr: is treksterkte, MPa;
p is de maksimale lading of breklast, N;
b is de stekproef breedte, mm;
d is de dikte fan it stekproef, mm.
De formule foar it berekkenjen fan elongation by break:
Wêr: εb is de ferlinging by breuk, %;
L is de ôfstân tusken de markearring rigels as it stekproef brekt, mm;
L0 is de oarspronklike gauge lingte fan it stekproef, mm.
Elastyske modulus berekkening formule:
Under harren: E is de elastyske modulus, MPa;
ζ is stress, MPa;
ε is de stam.
3.2.6.2 Testmetoade
Selektearje skjinne, unifoarme, platte en ûnbeskadige samples, ferwize nei de nasjonale standert GB13022-91, en snij se yn dumbbell-foarmige splines mei in totale lingte fan 120 mm, in earste ôfstân tusken fixtures fan 86 mm, in ôfstân tusken merken fan 40 mm, en in breedte fan 10 mm. De splines waarden pleatst op 75% en 57% (yn in sfear fan verzadigde natriumchloride en natriumbromide oplossing) humiliteit, en lykwichtich foar mear as 3 dagen foardat mjitten. Yn dit eksperimint wurde de ASTM D638, 5566 meganyske eigendomstester fan Instron Corporation fan 'e Feriene Steaten en har 2712-003 pneumatyske klem brûkt foar testen. De tensile snelheid wie 10 mm / min, en de stekproef waard werhelle 7 kear, en de gemiddelde wearde waard berekkene.
3.2.7 Oxygen permeabiliteit fan HPMC / HPS ytbere gearstalde film
3.2.7.1 Prinsipe fan soerstof permeabiliteit analyze
Nei it testmonster is ynstalleare, wurdt de testholte ferdield yn twa dielen, A en B; a high-purity oxygen flow with a certain flow rate is passed into the A cavity, and a nitrogen flow with a certain flow rate is passed into the B cavity; tidens de test proses, de A holte De soerstof permeates troch de stekproef yn de B holte, en de soerstof ynfiltrearre yn de B holte wurdt droegen troch de stikstof stream en ferlit de B holte te berikken de soerstof sensor. De soerstofsensor mjit de soerstofynhâld yn 'e stikstofstream en jout in korrespondearjend elektrysk sinjaal út, en berekkenet dêrmei de soerstofmonster. oerdracht.
3.2.7.2 Testmetoade
Kies net-beskeadige ytbere gearstalde films, snij se yn 10,16 x 10,16 sm diamantfoarmige samples, bedekke de râne oerflakken fan 'e klemmen mei fakuüm fet, en klem de samples oan it testblok. Teste neffens ASTM D-3985, elk stekproef hat in testgebiet fan 50 cm2.
3.3 Resultaten en diskusje
3.3.1 Mikrostruktuer analyze fan ytbere gearstalde films
De ynteraksje tusken de komponinten fan 'e filmfoarmjende floeistof en de droechtebetingsten - bepale de definitive struktuer fan' e film en beynfloedzje ferskate fysike en gemyske eigenskippen fan 'e film [330, 331]. De ynherinte gel-eigenskippen en gearstalde ferhâlding fan elke komponint kin beynfloedzje de morfology fan 'e ferbining, dy't fierder de oerflak struktuer en definitive eigenskippen fan it membraant hat [301, 332]. Dêrom kinne mikrotruktueranalyse fan 'e films relevante ynformaasje jaan oer de molekulêre reaksje, dat ús op syn beurt kin helpe om de barriêre eigenskippen, meganyske eigenskippen te begripen, en optyske eigenskippen fan' e films.
De oerflak skennen elektroanen mikroskoop micrographs fan HPS / HPMC ytbere films mei ferskillende ferhâldingen wurde werjûn yn figuer 3-1. As kin sjoen wurde út figuer 3-1, guon samples toande mikro-barsten op it oerflak, dat kin wurde feroarsake troch de reduksje fan focht yn 'e stekproef tidens de test, of troch de oanfal fan' e elektroanen beam yn 'e mikroskoop holte [122 , 139]. Yn de figuer, suver HPS membraan en suver HPMC. De membranen lieten relatyf glêde mikroskopyske oerflakken sjen, en de mikrostruktuer fan suvere HPS-membranen wie homogener en soepeler as suvere HPMC-membranen, dy't benammen te krijen hawwe mei setmoalmakromolekulen (amylosemolekulen en amylopectinemolekulen) tidens it koelproses.) bettere molekulêre werynrjochting yn wetterige oplossing. In protte stúdzjes hawwe oantoand dat it amylose-amylopctyn-wettersysteem yn it koelproses
D'r kin in kompetitive meganisme wêze tusken gelfoarming en fash-skieding. As it taryf fan 'e faze-skieding leger is as it taryf fan gelfoardieling, sil faze skieding net foarkomme yn it systeem, oars sil it faze-skieding foarkomme yn it systeem [333, 334]. Boppedat, as de amyloseynhâld is grutter dan de gelatinization fan Amylose en de trochgeande amylos-netwurkstruktuer it uterlik fan faze skieding signifikant ynhibitearje [334]. De Amylose-ynhâld fan HPS dy't brûkt wurdt yn dit papier is 80%, folle heger dan 25% yllustrearje, dus better dat pure HPS-membranen mear homogene en glêderder binne as pure hpmc membranen.
It kin sjoen wurde út 'e fergeliking fan' e sifers dat de oerflakken fan alle gearstalde films binne relatyf rûch, en guon ûnregelmjittige bulten binne ferspraat, wat oanjout dat d'r in bepaalde graad fan ûnmisberens is tusken HPMC en HPS. Boppedat, de gearstalde membranen mei hege HPMC ynhâld eksposearre in mear homogene struktuer dan dy mei hege HPS ynhâld. HPS-basearre kondensaasje by 37 °C filmfoarmingtemperatuer
Op grûn fan 'e gel eigenskippen presintearre HPS in taaie gel steat; wylst basearre op de termyske gel eigenskippen fan HPMC, presintearre HPMC in wetter-lykas oplossing steat. Yn 'e gearstalde membraan mei hege HPS-ynhâld (7: 3 HPS / HPMC) is de taaie HPS de trochgeande faze, en it wetter-like HPMC is ferspraat yn' e hege viskositeit HPS trochgeande faze as de ferspraat faze, wat net befoarderlik is. ta de unifoarme ferdieling fan 'e ferspraat faze; Yn 'e gearstalde film mei hege HPMC-ynhâld (3:7 HPS / HPMC) feroaret de lege-viskositeit HPMC yn' e trochgeande faze, en de taaie HPS wurdt ferspraat yn 'e lege-viskositeit HPMC-faze as de ferspraat faze, wat befoarderlik is foar de foarming fan in homogene faze. gearstalde systeem.
It kin sjoen wurde út de figuer dat hoewol't alle gearstalde films litte rûge en inhomogene oerflak struktueren, gjin dúdlik faze ynterface wurdt fûn, wat oanjout dat HPMC en HPS hawwe goede komptabiliteit. De HPMC / setmoal-kompositefilms sûnder plasticizers lykas PEG lieten dúdlike faze-skieding [301] sjen, wat oanjout dat sawol de hydroxypropylmodifikaasje fan setmoal as PEG-plasticizers de kompatibiliteit fan it gearstalde -systeem kinne ferbetterje.
3.3.2 Optyske eigenskippen analyze fan ytbere gearstalde films
De ljochttransmission-eigenskippen fan 'e ytbere gearstalde films fan HPMC / HPS mei ferskate ferhâldingen waarden hifke troch UV-vis spektrofotometer, en de UV-spektra wurde werjûn yn figuer 3-2. De grutter de ljochttransmittance wearde, de mear unifoarm en transparant de film is; oarsom, de lytser de ljocht transmittance wearde, de mear ûnjildich en ûntrochsichtich de film is. It kin sjoen wurde út figuer 3-2 (a) dat alle gearstalde films sjen litte in ferlykbere trend mei de tanimming fan de skennen golflingte yn de folsleine golflingte skennen berik, en it ljocht transmittance nimt stadichoan mei de tanimming fan de golflingte. By 350nm hawwe de krommen de neiging om plato te wurden.
Selektearje de oerdracht op 'e golflingte fan 500nm foar fergeliking, lykas werjûn yn figuer 3-2 (b), de oerdracht fan suvere HPS-film is leger dan dy fan suvere HPMC-film, en mei de tanimming fan HPMC-ynhâld nimt de transmittânsje earst ôf, en dan ferhege nei it berikken fan de minimale wearde. Doe't de HPMC-ynhâld ferhege nei 70%, wie de ljochttransmittance fan 'e gearstalde film grutter dan dy fan suver HPS. It is bekend dat in homogeen systeem bettere ljochttransmittance sil útstelle, en syn UV-metten transmittance wearde is oer it generaal heger; inhomogene materialen binne oer it generaal mear ûntrochsichtich en hawwe legere UV-transmittancewearden. De transmittance wearden fan de gearstalde films (7: 3, 5: 5) wiene leger as dy fan suver HPS en HPMC films, wat oanjout dat der wie in bepaalde graad fan faze skieding tusken de twa komponinten fan HPS en HPMC.
Fig. 3-2 UV spektra op alle golflingten (in), en op 500 nm (b), foar HPS / HPMC blend films. De bar stiet foar gemiddelde ± standertdeviaasjes. ac: ferskillende letters binne signifikant oars mei ferskate blend ratio (p <0.05), tapast yn de folsleine dissertaasje
3.3.3 Dynamic thermomechanical analyze fan ytbere gearstalde films
Figuer 3-3 toant de dynamyske thermomechanical eigenskippen fan ytbere films fan HPMC / HPS mei ferskillende formulearringen. It kin sjoen wurde út figuer 3-3 (a) dat de opslach modulus (E') nimt ôf mei de tanimming fan HPMC ynhâld. Dêrnjonken fermindere de opslachmodulus fan alle samples stadichoan mei tanimmende temperatuer, útsein dat de opslachmodulus fan pure HPS (10:0) film in bytsje ferhege nei't de temperatuer ferhege waard nei 70 ° C. By hege temperatuer, foar de gearstalde film mei hege HPMC ynhâld, de opslach modulus fan de gearstalde film hat in fanselssprekkend delgeande trend mei de ferheging fan temperatuer; wylst foar de stekproef mei hege HPS ynhâld, de opslach modulus allinnich ôfnimt bytsje mei de tanimming fan temperatuer.
Fig. 3-3 Storage modulus (E′) (a) en ferlies tangens (tan δ) (b) fan HPS/HPMC blend films
It kin sjoen wurde út figuer 3-3 (b) dat de gebrûk mei HPMC ynhâld heger as 30% (5: 5, 3: 7, 0: 10) allegearre litte in glêzen oergong pyk, en mei de tanimming fan HPMC ynhâld, de glêzen oergong de oergong temperatuer ferskood nei hege temperatuer, wat oanjout dat de fleksibiliteit fan de HPMC polymear keten ôfnommen. Oan 'e oare kant toant it suvere HPS-membraan in grutte envelop-peak om 67 ° C, wylst it gearstalde membraan mei 70% HPS-ynhâld gjin dúdlike glêsoergong hat. Dit kin wêze om't d'r in bepaalde graad fan ynteraksje is tusken HPMC en HPS, sadat de beweging fan 'e molekulêre segminten fan HPMC en HPS beheine.
3.3.4 Termyske stabiliteit analyze fan ytbere gearstalde films
Fig. 3-4 TGA-kurven (a) en har derivative (DTG)-kurven (b) fan HPS/HPMC-mingfilms
De termyske stabiliteit fan 'e ytbere gearstalde film fan HPMC / HPS waard hifke troch thermogravimetryske analyzer. Figure 3-4 shows the thermogravimetric curve (TGA) and its weight loss rate curve (DTG) of the composite film. Ut de TGA-kromme yn figuer 3-4 (a), kin sjoen wurde dat de gearstalde membraanmonsters mei ferskillende ferhâldingen sjen litte twa dúdlik thermogravimetric feroaring stadia mei de tanimming fan temperatuer. De ferdamping fan it wetter adsorbearre troch de polysaccharide makromolekule resultearret yn in lytse faze fan gewichtsverlies by 30-180 ° C foardat de eigentlike termyske degradaasje foarkomt. Subsequently, there is a larger phase of weight loss at 300~450 °C, here the thermal degradation phase of HPMC and HPS.
Ut de DTG-kurven yn figuer 3-4(b) kin sjoen wurde dat de thermyske degradaasje-peaktemperatueren fan suvere HPS en suvere HPMC respektivelik 338 °C en 400 °C binne, en de thermyske degradaasje-peaktemperatuer fan suver HPMC is heger as dy fan HPS, wat oanjout dat HPMC Better termyske stabiliteit as HPS. Doe't de HPMC ynhâld wie 30% (7: 3), in inkele peak ferskynde op 347 ° C, dat oerienkomt mei de karakteristike peak fan HPS, mar de temperatuer wie heger as de termyske degradaasje peak fan HPS; doe't de HPMC-ynhâld 70% wie (3:7), ferskynde allinich de karakteristike peak fan HPMC by 400 °C; doe't de ynhâld fan HPMC wie 50%, twa termyske degradaasje peaks ferskynde op de DTG kromme, respektivelik 345 ° C en 396 ° C. De peaks oerienkomme mei respektivelik de karakteristike peaks fan HPS en HPMC, mar de termyske degradaasjepyk dy't oerienkomt mei HPS is lytser, en beide peaks hawwe in bepaalde ferskowing. It kin sjoen wurde dat it measte fan 'e gearstalde membranen mar in karakteristike peak komt oerien mei in bepaalde komponent, en dat is yn ferliking mei it suvere komponentmembraan, dat is d'r in bepaald ferskil tusken de HPMC en HPS-komponinten. graad fan komptabiliteit. De Termyske degradaasjepapier fan it gearstalde membraan wie heger dan dy fan pure HPS, oanjout dat HPMC de thermyske stabiliteit fan HPS-membraan yn steat koe ferbetterje.
3.3.5 Meganyske eigenskippen analyze fan ytbere gearstalde film
De tensile eigenskippen fan HPMC / HPS gearstalde films mei ferskillende ferhâldingen waarden metten troch meganyske eigendom analyzer by 25 ° C, relative Feuchte fan 57% en 75%. Figure 3-5 toant de elastyske modulus (a), elongation by break (b) en treksterkte (c) fan HPMC / HPS gearstalde films mei ferskillende ferhâldingen ûnder ferskillende relative vochtigheid. It kin sjoen wurde út de figuer dat as de relative Feuchte is 57%, de elastyske modulus en treksterkte fan suvere HPS film binne de grutste, en de suvere HPMC is de lytste. Mei de tanimming fan HPS-ynhâld fergrutte de elastyske modulus en treksterkte fan 'e gearstalde films kontinu. De ferlinging by brek fan suver HPMC membraan is folle grutter as dy fan suver HPS membraan, en beide binne grutter as dy fan gearstalde membraan.
Doe't de relative Feuchte wie heger (75%) yn ferliking mei 57% relative Feuchte, de elastic modulus en tensile sterkte fan alle samples fermindere, wylst de ferlinging by break signifikant tanommen. Dit is benammen om't wetter, as in generalisearre plastykizer, HPMC- en HPS-matrix kin verdunde, de krêft tusken polymearketten ferminderje en de mobiliteit fan polymeersegminten ferbetterje. By hege relative fochtigens wiene de elastyske modulus en treksterkte fan suvere HPMC-films heger as dy fan suvere HPS-films, mar de ferlinging by brek wie leger, in resultaat dat folslein oars wie as de resultaten by lege luchtvochtigheid. It is de muoite wurdich opskriuwen dat de fariaasje fan de meganyske eigenskippen fan de gearstalde films mei komponint ferhâldingen by in hege luchtvochtigheid fan 75% is folslein tsjinoerstelde oan dat by in lege vochtigheid yn ferliking mei it gefal by in relative Feuchte fan 57%. Under hege luchtvochtigheid ferheget de focht ynhâld fan 'e film, en wetter net allinnich hat in bepaalde plasticizing effekt op de polymear matrix, mar ek befoarderet de rekristallisaasje fan setmoal. Yn ferliking mei HPMC hat HPS in sterkere oanstriid om te rekristallisearjen, sadat it effekt fan relative fochtigens op HPS folle grutter is as dat fan HPMC.
Fig. 3-5 Tensile eigenskippen fan HPS / HPMC films mei ferskillende HPS / HPMC ferhâldingen lykwichtige ûnder ferskillende relative dimmenens (RH) betingsten. *: ferskillende siferletters binne signifikant oars mei ferskate RH, tapast yn 'e folsleine dissertaasje
3.3.6 Analyse fan soerstofpermeabiliteit fan Edible Composite Films
Eetbere gearstalde film wurdt brûkt as itenferpakkingsmateriaal om de houdbaarheid fan iten te ferlingjen, en de prestaasje fan soerstofbarriêre is ien fan 'e wichtige yndikatoaren. Dêrom waarden de soerstoftransmissionsraten fan ytbere films mei ferskillende ferhâldingen fan HPMC / HPS mjitten op in temperatuer fan 23 ° C, en de resultaten wurde werjûn yn figuer 3-6. It kin sjoen wurde út de figuer dat de soerstof permeability fan suver HPS membraan is gâns leger as dy fan suver HPMC membraan, wat oanjout dat HPS membraan hat better soerstof barriêre eigenskippen as HPMC membraan. Troch de lege viskositeit en it bestean fan amorfe regio's is HPMC maklik om in relatyf losse netwurkstruktuer mei lege tichtheid te foarmjen yn 'e film; ferlike mei HPS, it hat in hegere oanstriid om te rekristallisearjen, en it is maklik om te foarmjen in tichte struktuer yn 'e film. In protte stúdzjes hawwe oantoand dat setmoalfilms goede soerstofbarriêre-eigenskippen hawwe yn ferliking mei oare polymers [139, 301, 335, 336].
figuer 3-6 Oxygen permeability fan HPS / HPMC blend films
De tafoeging fan HPS kin de soerstofpermeabiliteit fan HPMC-membranen signifikant ferminderje, en de soerstofpermeabiliteit fan gearstalde membranen nimt skerp ôf mei de tanimming fan HPS-ynhâld. De tafoeging fan de soerstof-impermeable HPS kin fergrutsje de tortuosity fan it soerstof kanaal yn de gearstalde membraan, dy't op syn beurt liedt ta in fermindering fan de soerstof permeation rate en úteinlik legere soerstof permeability. Fergelykbere resultaten binne rapportearre foar oare native starches [139,301].
3.4 Gearfetting fan dit haadstik
Yn dit haadstik, mei help fan HPMC en HPS as de wichtichste grûnstoffen, en it tafoegjen fan polyetyleen glycol as plasticizer, de ytbere gearstalde films fan HPMC / HPS mei ferskillende ferhâldingen waarden taret troch de casting metoade. De ynfloed fan 'e ynherinte eigenskippen fan' e komponinten en de gearstallingferhâlding op 'e mikroskopyske morfology fan' e gearstalde membraan waard studearre troch skennenelektronenmikroskopie; de meganyske eigenskippen fan de gearstalde membraan waarden bestudearre troch de meganyske-eigenskippen tester. De ynfloed fan 'e ynherinte eigenskippen fan' e komponinten en de gearstallingferhâlding op 'e soerstofbarriêre-eigenskippen en ljochttransmittânsje fan' e gearstalde film waard studearre troch soerstoftransmittance-tester en UV-vis-spektrofotometer. Scannen fan Electron Mikroskopie, thermogravimetryske analyse en dynamyske thermyske analyse waarden brûkt. Mechanyske analyse en oare analytyske metoaden waarden brûkt om de kompatibiliteit te bestudearjen en faze skieding fan it kâld-waarm gel-gearstalling systeem. De wichtichste befiningen binne as folgjend:
- Yn ferliking mei suver HPMC, suver HPS is makliker te foarmjen in homogene en glêde mikroskopyske oerflak morfology. Dit komt benammen troch de bettere molekulêre weryndieling fan setmoalmakromolekulen (amylosemolekulen en amylopectinemolekulen) yn 'e wetterige oplossing fan zetmeel tidens it kuolproses.
- Ferbinings mei hege HPMC-ynhâld binne mear kâns om homogene membraanstruktueren te foarmjen. Dit is benammen basearre op de gel eigenskippen fan HPMC en HPS. By de filmfoarmjende temperatuer toane HPMC en HPS respektivelik in lege-viskositeit oplossing tastân en in hege-viscosity gel steat. De hege-viskositeit ferspraat faze wurdt ferspraat yn de lege-viscosity trochgeande faze. , it is makliker om in homogeen systeem te foarmjen.
- Relative vochtigheid hat in signifikant effekt op de meganyske eigenskippen fan HPMC / HPS gearstalde films, en de graad fan syn effekt nimt ta mei de tanimming fan HPS ynhâld. By legere relative fochtigens, sawol de elastyske modulus en treksterkte fan 'e gearstalde films ferhege mei de tanimming fan HPS-ynhâld, en de ferlinging by brek fan' e gearstalde films wie signifikant leger as dy fan 'e suvere komponintfilms. Mei de tanimming fan relative luchtvochtigheid, de elastyske modulus en treksterkte fan 'e gearstalde film fermindere, en de ferlinging by brekken tanommen gâns, en de relaasje tusken de meganyske eigenskippen fan' e gearstalde film en de gearstalling ratio toande in folslein tsjinoerstelde feroaring patroan ûnder ferskillende relative vochtigheid. De meganyske eigenskippen fan gearstalde membranen mei ferskate gearstallingsferhâldingen litte in krusing sjen ûnder ferskate betingsten foar relative fochtigens, wat de mooglikheid biedt om produktprestaasjes te optimalisearjen neffens ferskate tapassingseasken.
- De tafoeging fan HPS ferbettere de soerstofbarriêre-eigenskippen fan it gearstalde membraan signifikant. De soerstofpermeabiliteit fan it gearstalde membraan fermindere skerp mei de tanimming fan HPS-ynhâld.
- Yn it HPMC / HPS kâlde en hjitte gel compound systeem is d'r in bepaalde kompatibiliteit tusken de twa komponinten. Gjin dúdlike twa-fase-ynterface waard fûn yn 'e SEM-ôfbyldings fan alle gearstalde films, de measte fan' e gearstalde films hienen mar ien glês oergongspunt yn 'e DMA-resultaten, en mar ien thermyske degradaasjepiek ferskynde yn' e DTG-kurven fan it grutste part fan 'e gearstalde films. It lit sjen dat d'r in bepaalde beskriuwing is tusken HPMC en HPS.
De boppesteande eksperimintele resultaten litte sjen dat de gearstalling fan HPS en HPMC net allinich de produksjekosten fan HPMC edible film kin ferminderje, mar ek har prestaasjes ferbetterje. De meganyske eigenskippen, soerstofbarriêre-eigenskippen en optyske eigenskippen fan 'e ytbere gearstalde film kinne wurde berikt troch it oanpassen fan' e gearsettingsferhâlding fan 'e twa komponinten en de relative fochtigens fan' e eksterne omjouwing.
Haadstik 4 Relaasje tusken mikromorfology en meganyske eigenskippen fan HPMC / HPS Compound System
Yn ferliking mei de hegere ming-entropy by it mingen fan metalen alloys, is de ming-entropy by it komponearjen fan polymearen meastentiids heul lyts, en de waarmte fan it komponearjen by it komponearjen is normaal posityf, wat resulteart yn prosessen foar it komponearjen fan polymers. De Gibbs frije enerzjyferoaring yn is posityf (���>), dêrom tendearje polymearformuleringen faze-skieden twa-fase systemen te foarmjen, en folslein kompatibele polymearformuleringen binne heul seldsum [242].
Miscible gearstalling systemen kinne meastal berikke molekulêre-nivo miscibility yn termodynamika en foarmje homogene ferbiningen, sadat de measte polymear gearstalling systemen binne ûnmiscible. In protte polymere gearstallingsystemen kinne lykwols in kompatibele steat berikke ûnder bepaalde betingsten en wurde gearstalde systemen mei bepaalde kompatibiliteit [257].
De makroskopyske eigenskippen lykas meganyske eigenskippen fan polymear gearstalde systemen hingje foar in grut part ôf fan 'e ynteraksje en fazemorfology fan har komponinten, benammen de kompatibiliteit tusken komponinten en de gearstalling fan trochgeande en ferspraat fazen [301]. Dêrom is it fan grutte betsjutting om de mikroskopyske morfology en makroskopyske eigenskippen fan it gearstalde systeem te studearjen en de relaasje tusken har te fêstigjen, wat fan grutte betsjutting is om de eigenskippen fan gearstalde materialen te kontrolearjen troch de fazestruktuer en kompatibiliteit fan it gearstalde systeem te kontrolearjen.
Yn it proses fan it bestudearjen fan 'e morfology en fazediagram fan it komplekse systeem is it heul wichtich om passende middels te kiezen om ferskate komponinten te ûnderskieden. It ûnderskie tusken HPMC en HPS is lykwols frijwat lestich, om't beide goede transparânsje hawwe en ferlykbere steppeindeks, dus it is lestich om de twa komponinten te ûnderskieden troch optyske mikroskopy; Derneist, om't beide binne organyske koalstofbasearre materiaal, dus hawwe de twa ferlykbere enerzjy-opname, dus it is ek lestich foar it scannen fan Electron Microskopy om it pear komponinten presys te ûnderskieden. Fourier transformearje ynfraread spektroskopy kin de morefologyske en faze-diagram reflektearje fan it proteine-tiver-kompleks systeem by 1180-953 CM-1 en de Amide Band by 1750-1483 CM-1 [52, 337], mar dizze technyk is hiel kompleks en typysk fereasket synchrotron strieling Fourier transformaasje ynfraread techniken foar in generearje genôch kontrast foar HPMC / HPS hybride systemen. D'r binne ek techniken om dizze skieding fan komponinten te berikken, lykas transmissieelektronenmikroskopy en röntgenfersprieding mei lytse hoeke, mar dizze techniken binne meast kompleks [338]. Yn dit ûnderwerp wurdt de ienfâldige analysemetoade foar optyske mikroskoop foar jodiumferve brûkt, en it prinsipe dat de eingroep fan 'e amylose-helikale struktuer kin reagearje mei jodium om ynklúzjekompleksen te foarmjen wurdt brûkt om it HPMC / HPS-ferbiningsysteem te fervjen troch iodferve, dus that HPS The components were distinguished from the HPMC components by their different colors under the light microscope. Dêrom is iodine ferve optyske mikroskoop analyze metoade in ienfâldige en effektive ûndersyk metoade foar de morfology en faze diagram fan setmoal-basearre komplekse systemen.
In this chapter, the microscopic morphology, phase distribution, phase transition and other microstructures of the HPMC/HPS compound system were studied by means of iodine dyeing optical microscope analysis; en meganyske eigenskippen en oare makroskopyske eigenskippen; En troch de korrelaasjeanalyse fan 'e mikroskopyske morfologyske eigenskippen fan ferskate oplossingskonsintes en gearstalde ferhâldingen fan' e mikroscopyske eigenskippen fan 'e HPMC / HPS-ferbûn systeem oprjochte, om de HPMC / HPS te kontrolearjen, om de HPMC / HPS te kontrolearjen, om de HPMC / HPS te kontrolearjen, om de HPMC / HPS te kontrolearjen, om de HPMC / HPS te kontrolearjen, om de HPMC / HPS te kontrolearjen, Meitsje de basis foar de eigenskippen fan gearstalde materialen.
4.1 Materiaal en apparatuer
4.1.1 Main eksperimintele materialen
4.2 Eksperimintele metoade
4.2.1 Tarieding fan HPMC / HPS compound oplossing
Tariede HPMC oplossing en HPS oplossing op 3%, 5%, 7% en 9% konsintraasje, sjoch 2.2.1 foar tarieding metoade. Mix HPMC-oplossing en HPS-oplossing neffens 100:0, 90:10, 80:20, 70:30, 60:40, 50:50, 45:55, 40:60, 30:70, 20:80, 0: 100 Ferskillende ferhâldingen waarden mingd mei in snelheid fan 250 rmp / min by 21 ° C foar 30 min, en mingde oplossingen mei ferskate konsintraasjes en ferskillende ferhâldingen waarden krigen.
4.2.2 Tarieding fan HPMC / HPS gearstalde membraan
Sjoch 3.2.1.
4.2.3 Tarieding fan HPMC / HPS gearstalde capsules
Ferwize nei de oplossing taret troch de metoade yn 2.2.1, brûk in roestfrij stiel mal foar dipping, en droegje it by 37 °C. Trek de droege kapsules út, snij it oerskot ôf en set se byinoar om in pear te foarmjen.
4.2.4 HPMC / HPS gearstalde film optyske mikroskoop
4.2.4.1 Prinsipes fan Optical Microscopy Analysis
De optyske mikroskoop brûkt it optyske prinsipe fan fergrutting fan ôfbylding troch in konvexe lens, en brûkt twa konvergearjende linzen om de iepeningshoeke fan 'e tichtby lytse stoffen nei de eagen út te wreidzjen, en de grutte fan 'e lytse stoffen te fergrutsjen dy't net troch it minsklik each te ûnderskieden wurde kinne. oant de grutte fan de stoffen troch it minsklik each te ûnderskieden wurde kin.
4.2.4.2 Testmetoade
De HPMC / HPS-ferbiningsoplossingen fan ferskate konsintraasjes en gearsettingsferhâldingen waarden útnommen by 21 ° C, sakke op in glêzen slide, getten yn in tinne laach, en droech by deselde temperatuer. De films waarden kleurd mei 1% iodine-oplossing (1 g iod en 10 g kaliumjodide waarden pleatst yn in 100-mL volumetryske kolbe, en oplost yn ethanol), pleatst yn it fjild fan ljochtmikroskoop foar observaasje en fotografearre.
4.2.5 Light transmittance fan HPMC / HPS gearstalde film
4.2.5.1 Analyse prinsipe fan UV-vis spektrofotometry
Itselde as 3.2.3.1.
4.2.5.1 Testmetoade
Sjoch 3.2.3.2.
4.2.6 Tensile eigenskippen fan HPMC / HPS gearstalde films
4.2.6.1 Prinsipe fan tensile eigendom analyze
Itselde as 3.2.3.1.
4.2.6.1 Testmetoade
De samples waarden hifke nei lykwichtigens by 73% Feuchte foar 48 oeren. Sjoch 3.2.3.2 foar de testmetoade.
4.3 Resultaten en diskusje
4.3.1 Produkt transparânsje observaasje
Ofbylding 4-1 toant ytbere films en kapsules dy't taret binne troch komponearjen fan HPMC en HPS yn in 70:30 gearsettingsferhâlding. As kin sjoen wurde út de figuer, de produkten hawwe goede transparânsje, wat oanjout dat HPMC en HPS hawwe ferlykbere brekkingsindices, en in homogene ferbining kin wurde krigen nei gearsetting fan de twa.
4.3.2 Optyske mikroskoop bylden fan HPMC / HPS kompleksen foar en nei staining
Figuer 4-2 toant de typyske morfology foar en nei it fervjen fan HPMC / HPS-kompleksen mei ferskate gearstallingsferhâldingen waarnommen ûnder in optysk mikroskoop. As kin sjoen wurde út de figuer, it is dreech om te ûnderskieden de HPMC faze en de HPS faze yn de unstained figuer; de ferve suvere HPMC en suvere HPS litte har eigen unike kleuren sjen, wat komt om't de reaksje fan HPS en iod troch iodkleuring De kleur wurdt donkerder. Dêrom binne de twa fazen yn it HPMC / HPS-ferbiningsysteem gewoan en dúdlik te ûnderskieden, wat fierder bewiist dat HPMC en HPS net misbrûkber binne en gjin homogene ferbining foarmje kinne. Lykas út 'e figuer kin wurde sjoen, as de HPS-ynhâld ferheget, bliuwt it gebiet fan it tsjustere gebiet (HPS-faze) yn' e figuer tanimme lykas ferwachte, en befêstiget dus dat twa-faze weryndieling plakfynt tidens dit proses. As de ynhâld fan HPMC is heger as 40%, HPMC presintearret de steat fan trochgeande faze, en HPS wurdt ferspraat yn de trochgeande faze fan HPMC as de ferspraat faze. Yn tsjinstelling, as de ynhâld fan HPMC is leger as 40%, presintearret HPS in steat fan trochgeande faze, en HPMC wurdt ferspraat yn de trochgeande faze fan HPS as in ferspraat faze. Dêrom, yn 'e 5% HPMC / HPS gearstalde oplossing, mei de tanimmende HPS ynhâld, it tsjinoerstelde barde doe't de gearstalling ratio wie HPMC / HPS 40:60. De trochgeande faze feroaret fan 'e earste HPMC-faze nei de lettere HPS-faze. Troch it observearjen fan 'e fazefoarm kin sjoen wurde dat de HPMC-faze yn' e HPS-matrix sferysk is nei dispersje, wylst de ferspraat foarm fan 'e HPS-faze yn 'e HPMC-matrix ûnregelmjittich is.
Boppedat, troch it berekkenjen fan de ferhâlding fan it gebiet fan it ljocht-kleure gebiet (HPMC) nei it donkere-coloured gebiet (HPS) yn it HPMC / HPS kompleks nei ferve (sûnder beskôgje de mesofase situaasje), waard fûn dat it gebiet fan HPMC (ljocht kleur) / HPS (donkere kleur) yn de figuer De ferhâlding is altyd grutter as de eigentlike HPMC / HPS gearstalde ferhâlding. Bygelyks, yn it kleurdiagram fan HPMC / HPS-ferbining mei in gearstalde ferhâlding fan 50:50, wurdt it gebiet fan HPS yn it ynterfasegebiet net berekkene, en de ferhâlding fan ljocht / tsjuster gebiet is 71/29. Dit resultaat befêstiget it bestean fan in grut oantal mesophases yn it HPMC / HPS gearstalde systeem.
It is goed bekend dat folslein kompatible polymearkomposysjesystemen frij seldsum binne, om't tidens it polymearkomponearjende proses, de waarmte fan gearsetting meast posityf is en de entropy fan gearsetting gewoanwei net folle feroaret, sadat in frije enerzjy resulteart tidens it komponearjen feroaret nei in positive wearde. Yn it HPMC/HPS-ferbiningsysteem belooft HPMC en HPS lykwols noch in gruttere kompatibiliteit te sjen, om't HPMC en HPS beide hydrofiele polysacchariden binne, deselde strukturele ienheid hawwe - glukoaze, en passe deselde funksjonele groep wurdt wizige mei hydroxypropyl. It ferskynsel fan meardere mesophases yn it HPMC / HPS gearstalde systeem jout ek oan dat HPMC en HPS yn 'e gearstalling hawwe in beskate graad fan komptabiliteit, en in fergelykber ferskynsel komt foar yn it setmoal-polyvinyl alkohol blend systeem mei plasticizer tafoege. ferskynde ek [339].
4.3.3 De relaasje tusken de mikroskopyske morfology en de makroskopyske eigenskippen fan it gearstalde systeem
De relaasje tusken de morfology, faze skieding fenomeen, transparânsje en meganyske eigenskippen fan de HPMC / HPS gearstalde systeem waard studearre yn detail. figuer 4-3 toant it effekt fan HPS ynhâld op de makroskopyske eigenskippen lykas transparânsje en tensile modulus fan HPMC / HPS gearstalde systeem. It kin sjoen wurde út de figuer dat de transparânsje fan suver HPMC is heger as dy fan suver HPS, benammen om't de rekristallisaasje fan setmoal ferleget de transparânsje fan HPS, en de hydroxypropyl modifikaasje fan setmoal is ek in wichtige reden foar it ferminderjen fan transparânsje fan setmoal. HPS [340, 341]. It kin fûn wurde út 'e figuer dat de oerdracht fan it HPMC / HPS gearstalde systeem in minimale wearde sil hawwe mei it ferskil fan' e HPS-ynhâld. De transmittance fan it gearstalde systeem, yn it berik fan HPS ynhâld ûnder 70%, nimt ta meiit nimt ôf mei de tanimming fan HPS-ynhâld; as de HPS-ynhâld 70% grutter is, nimt it ta mei de tanimming fan HPS-ynhâld. Dit ferskynsel betsjut dat it HPMC / HPS gearstalde systeem ûnmisber is, om't it faze-skiedingsferskynsel fan it systeem liedt ta it ferminderjen fan ljochttransmittânsje. Krekt oarsom, de Young's modulus fan it gearstalde systeem ferskynde ek in minimumpunt mei de ferskillende proporsjes, en de Young's modulus bleau ôfnimme mei de tanimming fan HPS-ynhâld, en berikte it leechste punt doe't de HPS-ynhâld 60% wie. De modulus bleau te fergrutsjen, en de modulus naam wat ta. De Young's modulus fan it HPMC/HPS gearstalde systeem liet in minimale wearde sjen, wat ek oanjûn dat it gearstalde systeem in ûnmisber systeem wie. It leechste punt fan ljocht transmittance fan HPMC / HPS gearstalde systeem is yn oerienstimming mei de faze oergong punt fan HPMC trochgeande faze nei ferspraat faze en it leechste punt fan Young syn modulus wearde yn figuer 4-2.
4.3.4 It effekt fan oplossingskonsintraasje op de mikroskopyske morfology fan it gearstalde systeem
Figure 4-4 toant it effekt fan oplossing konsintraasje op de morfology en faze oergong fan de HPMC / HPS gearstalling systeem. As kin sjoen wurde út de figuer, de lege konsintraasje fan 3% HPMC / HPS gearstalde systeem, yn de gearstalling ferhâlding fan HPMC / HPS is 40:60, it uterlik fan co-kontinuous struktuer kin wurde waarnommen; wylst yn 'e hege konsintraasje fan 7% oplossing, dizze ko-kontinuous struktuer wurdt waarnommen yn' e figuer mei in gearstalling ratio fan 50:50. Dit resultaat lit sjen dat it faze-oergongspunt fan it HPMC / HPS-ferbiningsysteem in bepaalde konsintraasjeôfhinklikens hat, en de HPMC / HPS-ferbiningsferhâlding fan 'e faze-oergong nimt ta mei de tanimming fan 'e konsintraasje fan' e gearstalde oplossing, en HPS hat de neiging om in trochgeande faze te foarmjen. . . Dêrnjonken lieten de HPS-domeinen ferspraat yn 'e HPMC trochgeande faze ferlykbere foarmen en morfologyen sjen mei de feroaring fan konsintraasje; wylst de HPMC ferspraat fazen ferspraat yn de HPS trochgeande faze lieten ferskate foarmen en morfologyen op ferskillende konsintraasjes. en mei de tanimming fan oplossingskonsintraasje waard it dispersjegebiet fan HPMC hieltyd mear unregelmjittich. De wichtichste reden foar dit ferskynsel is dat de viskositeit fan 'e HPS-oplossing folle heger is as dy fan' e HPMC-oplossing by keamertemperatuer, en de oanstriid fan 'e HPMC-faze om in skjinne bolfoarmige steat te foarmjen wurdt ûnderdrukt troch de oerflakspanning.
4.3.5 Effekt fan oplossing konsintraasje op meganyske eigenskippen fan gearstalling systeem
Yn oerienstimming mei de morfologyen fan Fig.. 4-4, Fig.. 4-5 toant de tensile eigenskippen fan de gearstalde films foarme ûnder ferskillende konsintraasje oplossings. It kin sjoen wurde út 'e figuer dat de Young's modulus en ferlinging by brek fan it HPMC / HPS gearstalde systeem tendearje te ferminderjen mei de ferheging fan oplossingskonsintraasje, wat oerienkomt mei de graduele transformaasje fan HPMC fan trochgeande faze nei ferspraat faze yn figuer 4 -4. De mikroskopyske morfology is konsekwint. Sûnt de Young's modulus fan HPMC-homopolymeer is heger as dy fan HPS, wurdt foarsein dat de Young's modulus fan HPMC / HPS-kompositesysteem sil wurde ferbettere as HPMC de trochgeande faze is.
4.4 Gearfetting fan dit haadstik
Yn dit haadstik waarden HPMC / HPS gearstalde oplossingen en ytbere gearstalde films mei ferskillende konsintraasjes en gearstalde ferhâldingen taret, en de mikroskopyske morfology en faze-oergong fan it HPMC / HPS-ferbiningsysteem waarden waarnommen troch optyske mikroskoopanalyse fan iodinekleuring om setmoalfazen te ûnderskieden. De ljochttransmittânsje en meganyske eigenskippen fan 'e ytbere gearstalde film fan HPMC / HPS waarden studearre troch UV-vis spektrofotometer en meganyske eigendomstester, en de effekten fan ferskate konsintraasjes en gearsettingsferhâldingen op' e optyske eigenskippen en meganyske eigenskippen fan it gearstalde systeem waarden studearre. De relaasje tusken de mikrostruktuer en makroskopyske eigenskippen fan it HPMC / HPS gearstalde systeem waard fêststeld troch it kombinearjen fan de mikrostruktuer fan it gearstalde systeem, lykas mikrostruktuer, faze oergong en faze skieding, en makroskopyske eigenskippen lykas optyske eigenskippen en meganyske eigenskippen. De wichtichste befinings binne as folget:
- De metoade foar analyse fan optyske mikroskoop om setmoalfazen te ûnderskieden troch iodinekleuring is de ienfâldichste, direkte en effektive metoade foar it bestudearjen fan de morfology en faze-oergong fan setmoal-basearre gearstalde systemen. Mei iodine kleuring, de setmoal faze ferskynt tsjusterder en tsjusterder ûnder ljocht mikroskopy, wylst HPMC is net kleurde en dus ferskynt lichter fan kleur.
- De HPMC / HPS gearstalde systeem is net miscible, en der is in faze oergong punt yn it gearstalde systeem, en dit faze oergong punt hat in bepaalde gearstalling ratio ôfhinklikheid en oplossing konsintraasje ôfhinklikheid.
- It HPMC / HPS gearstalde systeem hat goede kompatibiliteit, en in grut oantal mesophases binne oanwêzich yn it gearstalde systeem. Yn 'e tuskenfaze wurdt de trochgeande faze ferspraat yn' e ferspraat faze yn 'e steat fan dieltsjes.
- De relaasje tusken de mikrostruktuer, faze-oergong, transparânsje en meganyske eigenskippen fan it HPMC / HPS-kompositesysteem waard fêststeld. in. It leechste punt fan transparânsje fan it gearstalde systeem is yn oerienstimming mei it faze-oergongspunt fan HPMC fan 'e trochgeande faze nei de ferspraat faze en it minimale punt fan' e fermindering fan trekmodulus. b. De Young's modulus en ferlinging by brek fermindere mei de ferheging fan oplossingskonsintraasje, wat kausaal relatearre is oan de morfologyske feroaring fan HPMC fan trochgeande faze nei ferspraat faze yn it gearstalde systeem.
Yn gearfetting binne de makroskopyske eigenskippen fan 'e Makkop / HPS-komposyt besibbe oan' e mikroskopyske morfologyske struktuer, faze-oergong en de eigenskippen, en de komposysje kinne wurde regele troch de fazestruktuer en kompatibiliteit te kontrolearjen Systeem.
Haadstik 5 Ynfloed fan HPS Hydroxypropyl Substitution Degree op rheologyske eigenskippen fan HPMC / HPS Compound System
It is bekend dat lytse feroaringen yn 'e gemyske struktuer fan setmoal kinne liede ta dramatyske feroaringen yn har rheologyske eigenskippen. Dêrom biedt gemyske modifikaasje de mooglikheid om de rheologyske eigenskippen fan setmoal-basearre produkten te ferbetterjen en te kontrolearjen [342]. Op syn beurt, behearskjen fan de ynfloed fan setmoal gemyske struktuer op syn rheologyske eigenskippen kin better begripe de strukturele eigenskippen fan setmoal-basearre produkten, en biede in basis foar it ûntwerp fan feroare setmoal mei ferbettere setmoal funksjonele eigenskippen [235]. Hydroxypropyl setmoal is in profesjonele modifisearre zetmeel in soad brûkt op it mêd fan iten en medisinen. It wurdt meastentiids taret troch de etherification reaksje fan lânseigen setmoal mei propylene okside ûnder alkaline omstannichheden. Hydroxypropyl is in hydrofiele groep. De ynfiering fan dizze groepen yn 'e molekulêre keten fan setmoal kin de intramolekulêre wetterstofbânen brekke of ferswakke dy't de struktuer fan' e zetmeelkorrel behâlde. Dêrom binne de fysysk-gemyske eigenskippen fan hydroxypropylzetmeel relatearre oan de graad fan substitúsje fan hydroxypropylgroepen op har molekulêre keten [233, 235, 343, 344].
In protte stúdzjes hawwe it effekt ynvestearre fan hydroxypropyl ferskynselsgraad op 'e fysykmyske eigenskippen fan Hydroxypropyl stivens. Han et al. Studearre de effekten fan Hydroxypropyl Waxy Starch en Hydroxypropylbaan Cornstarch op 'e struktuer en retrogradaasje-skaaimerken fan Koreaanske glutfineous rys koeken. De stúdzje fûn dat hydroxyprelyllaelaasje de gelatinization temperatuer kin ferminderje en it wetter hâlde fan kapasiteit fan stivens fan stivens. Prestaasje, en hindere it fergrizing fan it fergunning fan it libben yn stivens yn Koreaanske glutfineous rys koeken [345]. Kaur et al. Studearre it effekt fan hydroxypropyl ferskynt oer de fysykemyske eigenskippen fan ferskillende fariëteiten fan ierdappelten, en fûn dat de graad fan hydroxyprogyl ferskille mei ferskate fariëteiten, en syn effekt op 'e eigenskippen fan stivens mei grutte dielengrutte. De lydroxypropylyllay feroarsaket in soad fragminten en groeven op it oerflak fan stivergranules; Hydroxypropyl-substitúsje kin de swellingseigenskippen en oplosberens en oplosberens fan stivens fan stivens ferbetterje yn dimetyl sulfoxide, en ferbetterje stjerren fan 'e transparânsje fan' e pasta [346]. Lawal et al. studied the effect of hydroxypropyl substitution on the properties of sweet potato starch. De stúdzje toande dat nei Hydroxypropylylmodifikaasje, de fergese swellingkapasiteit en wetterlieding fan stivens waarden ferbettere; the recrystallization and retrogradation of native starch were inhibited; Digestibiliteit is ferbettere [347]. Schmitz et al. tariede hydroxypropyl tapio-stjerren en fûn it te finen Hegere swellend kapasiteit en viskositeit, legere fergrizing-taryf en hegere fruchtbere stabiliteit [344].
D'r binne lykwols in pear stúdzjes oer de rheologyske eigenskippen fan hydroxypropylzetmeel, en de effekten fan hydroxypropylmodifikaasje op 'e rheologyske eigenskippen en geleigenskippen fan setmoal-basearre ferbiningsystemen binne oant no ta selden rapporteare. Chun et al. studearre de rheology fan lege-konsintraasje (5%) hydroxypropyl rys setmoal oplossing. De resultaten lieten sjen dat it effekt fan hydroxypropyl modifikaasje op 'e steady-state en dynamyske viscoelasticity fan setmoal oplossing wie yn ferbân mei de graad fan substitúsje, en in lyts bedrach fan hydroxypropyl Propyl ferfanging kin gâns feroarje de rheological eigenskippen fan setmoal oplossings; de viskositeitskoëffisjint fan setmoaloplossingen nimt ôf mei de tanimming fan substitúsjegraad, en de temperatuerôfhinklikens fan har rheologyske eigenskippen nimt ta mei de tanimming fan hydroxypropylsubstitúsjegraad. It bedrach nimt ôf mei tanimmende graad fan substitúsje [342]. Lee et al. studearre it effekt fan hydroxypropyl substitúsje op de fysike eigenskippen en rheologyske eigenskippen fan swiete ierappel setmoal, en de resultaten lieten sjen dat de swolling fermogen en wetter oplosberens fan setmoal tanommen mei de tanimming fan de graad fan hydroxypropyl substitúsje; De enthalpy wearde nimt ôf mei de tanimming fan hydroxypropyl substitúsje graad; de viscosity coefficient, komplekse viscosity, opbringst stress, komplekse viscosity en dynamyske modulus fan setmoal oplossing allegear ôfnimme mei de ferheging fan hydroxypropyl substitúsje graad, floeistof yndeks en ferlies faktor It nimt ta mei de graad fan hydroxypropyl substitúsje; de gel sterkte fan setmoal lijm nimt ôf, de freeze-thaw stabiliteit nimt ta, en de syneresis effekt nimt ôf [235].
Yn dit haadstik waard it effekt fan HPS-hydroxypropylsubstitúsjegraad op 'e rheologyske eigenskippen en gel-eigenskippen fan HPMC / HPS kâld en hjitte gel-ferbiningsysteem studearre. De oergongssituaasje is fan grutte betsjutting foar in djipgeand begryp fan de relaasje tusken struktuerfoarming en rheologyske eigenskippen. Derneist waard it gelaasjemeganisme fan it HPMC / HPS reverse-cooling-ferbiningsysteem foarôf besprutsen, om wat teoretyske begelieding te jaan foar oare ferlykbere reverse-heat-cooling gelsystemen.
5.1 Materiaal en apparatuer
5.1.1 Main eksperimintele materialen
5.1.2 Main ynstruminten en apparatuer
5.2 Eksperimintele metoade
5.2.1 Tarieding fan gearstalde oplossings
15% HPMC / HPS gearstalde oplossings mei ferskillende gearstalling ferhâldingen (100/0, 50/50, 0/100) en HPS mei ferskillende hydroxypropyl substitút graden (G80, A939, A1081) waarden taret. De tariedingmetoaden fan A1081, A939, HPMC en har gearstalde oplossingen wurde werjûn yn 2.2.1. G80 en syn gearstalde oplossingen mei HPMC wurde gelatinisearre troch te roeren ûnder de betingsten fan 1500psi en 110 ° C yn in autoklaaf, om't G80 Native setmoal heech is amylose (80%), en har gelatinisaasjetemperatuer is heger dan 100 °C, wat net kin wurde berikt troch de oarspronklike wetterbad gelatinisaasje metoade [348].
5.2.2 Rheologyske eigenskippen fan HPMC/HPS-ferbiningsoplossingen mei ferskillende graden fan HPS-hydroxypropylsubstitúsje
5.2.2.1 Prinsipe fan rheologyske analyze
Itselde as 2.2.2.1
5.2.2.2 Flow modus testmetoade
In parallel plaat clamp mei in diameter fan 60 mm waard brûkt, en de plaat spacing waard ynsteld op 1 mm.
- There is a pre-shear flow test method and a three-stage thixotropy. Itselde as 2.2.2.2.
- Flow testmetoade sûnder pre-shear en thixotropic ring thixotropy. De testtemperatuer is 25 °C, a. Skarjen by tanimmende snelheid, skuorratenberik 0-1000 s-1, skuortiid 1 min; b. Konstante skuorre, skuorrate 1000 s-1, skuortiid 1 min; c. Reduzearre snelheid skuorre, it skuorrateberik is 1000-0s-1, en de skuortiid is 1 min.
5.2.2.3 Oscillaasje modus testmetoade
In parallel plaat fixture mei in diameter fan 60 mm waard brûkt, en de plaat spacing waard ynsteld op 1 mm.
- Deformaasje fariabele sweep. Testtemperatuer 25 °C, frekwinsje 1 Hz, deformation 0,01-100%.
- Temperatuer scan. Frekwinsje 1 Hz, deformation 0,1 %, a. Ferwaarming proses, temperatuer 5-85 °C, ferwaarming taryf 2 °C / min; b. Koelproses, temperatuer 85-5 °C, koelsnelheid 2 °C/min. In silikonoaljesegel wurdt brûkt om it stekproef om fochtferlies te foarkommen by testen.
- Frekwinsje sweep. Fariaasje 0,1%, frekwinsje 1-100 rad / s. De tests waarden respektivelik útfierd by 5 °C en 85 °C, en lykwichtige by de testtemperatuer foar 5 min foar it testen.
De relaasje tusken de opslach modulus G 'en ferlies modulus G "fan' e polymeeroplossing en de hoeke frekwinsje folgje in machtwet:
5.2.3 Optyske mikroskoop
5.2.3.1 Ynstrumintprinsipe
Itselde as 4.2.3.1
5.2.3.2 Testmetoade
De 3% 5:5 HPMC / HPS-ferbiningsoplossing waard útnommen by ferskate temperatueren fan 25 °C, 45 °C en 85 °C, sakke op in glêzen slide dy't op deselde temperatuer hâlden waard, en yn in tinne film getten. laach oplossing en droech by deselde temperatuer. De films waarden kleurd mei 1% iodine-oplossing, pleatst yn it fjild fan ljochtmikroskoop foar observaasje en fotografearre.
5.3 Resultaten en diskusje
5.3.1 Viskositeit en flow patroan analyze
5.3.1.1 Flow test metoade sûnder pre-shear en thixotropic ring thixotropy
Mei help fan de flow test metoade sûnder pre-shearing en de thixotropic ring thixotropic metoade, de viscosity fan HPMC / HPS compound oplossing mei ferskillende graden fan hydroxypropyl substitúsje HPS waard studearre. De resultaten wurde werjûn yn figuer 5-1. It kin sjoen wurde út 'e figuer dat de viskositeit fan alle samples in ôfnimmende trend toant mei de tanimming fan skuorraten ûnder de aksje fan skuorkrêft, toant in bepaalde graad fan skuorjende ferskynsel. De measte hege konsintraasje-polymeeroplossingen as smelten ûndergeane sterke disentanglement en molekulêre werynrjochting ûnder skuorre, sadat se pseudoplastysk fluidgedrach sjen litte [305, 349, 350]. De skuorfertinne graden fan HPMC / HPS gearstalde oplossingen fan HPS mei ferskillende graden fan hydroxypropylsubstitúsje binne lykwols oars.
Fig. 5-1 Viscosities vs. shear rate fan de HPS / HPMC oplossing mei ferskillende hydropropyl substitúsje graad fan HPS (sûnder pre-shearing, de fêste en holle symboalen presintearje respektivelik tanimmende taryf en ôfnimmende taryf proses)
It kin sjoen wurde út it figuer dat de viskosten en skuorren fan 'e pure HPS-stekproef heger binne as dy fan' e HPP-ferbining fan 'e HPMC-oplossing de leechste is, fral, fral om't de viskosheid fan HPS By lege temperatuer is signifikant heger dan dy fan HPMC. Derneist, foar de HPMC / HPS-gearstalde oplossing mei deselde ferbiningsferhâlding nimt de Viskositeit ta mei de HPS Hydroxypropyl substitúsjeweg. Dit kin wêze, om't de tafoeging fan Hydroxypropylouggroepen yn stivensmolekulen de yntermodulêre hydrogenbannen brekke en sadwaande liedt ta de desintegraasje fan storm korrels. Hydroxypropylyl fermindere de skuor dy't de skuorstinne signifikant signifikant signifikant signifikant signifikant signifikant, en de skuorstinne fenomenon fan 'e lânseigen stivens wie it meast foar de hân lizzende stivens wie it meast foar de hân lizzende stivens Mei de trochgeande ferheging fan 'e Hydroxypropyl ferskynt fan Hydroxypropyl, wurdt de skuorstitel fan HPS stadichoan fermindere.
Alle samples hawwe thixotropic ringen op de shear stress-shear rate kromme, wat oanjout dat alle samples hawwe in bepaalde graad fan thixotropy. De thixotropic sterkte wurdt fertsjintwurdige troch de grutte fan it thixotropic ring gebiet. De mear thixotropic it stekproef is [351]. De flow yndeks n en viscosity koëffisjint K fan de stekproef oplossing kin wurde berekkene troch de Ostwald-de Waele macht wet (sjoch fergeliking (2-1)).
Tabel 5-1 Yndeks foar streamgedrach (n) en floeistofkonsistinsje-yndeks (K) by tanimmend taryf en ôfnimmend taryfproses en thixotropy-loopgebiet fan 'e HPS/HPMC-oplossing mei ferskate hydropropylsubstitúsjegraad fan HPS by 25 °C
Table 5-1 shows the flow index n, viscosity coefficient K and thixotropic ring area of HPMC/HPS compound solutions with different degrees of hydroxypropyl substitution HPS in the process of increasing shearing and decreasing shearing. It kin sjoen wurde út de tabel dat de flow yndeks n fan alle gebrûk is minder as 1, wat oanjout dat alle sample oplossings binne pseudoplastic Fluids. Foar de HPMC / HPS gearstalde systeem mei deselde HPS hydroxypropyl substitúsje graad, de stream yndeks n nimt ta mei de tanimming fan HPMC ynhâld, wat oanjout dat de tafoeging fan HPMC makket de gearstalling oplossing útstald sterker Newtonian floeistof skaaimerken. Lykwols, mei de tanimming fan HPMC ynhâld, de viscosity koëffisjint K fermindere kontinu, wat oanjout dat de tafoeging fan HPMC fermindere de viscosity fan de gearstalling oplossing, omdat de viscosity koëffisjint K wie evenredich mei de viscosity. De n wearde en K wearde fan suver HPS mei ferskillende hydroxypropyl substitúsje graden yn de opkommende shear poadium beide ôfnommen mei de tanimming fan hydroxypropyl substitúsje graad, wat oanjout dat hydroxypropylation modifikaasje kin ferbetterje de pseudoplasticity fan setmoal en ferminderjen de viscosity fan setmoal oplossings. Krekt oarsom, de wearde fan n nimt ta mei de ferheging fan 'e ferfangen yn' e ôfnimmende Shear-poadium, oanjout dat de Hydroxypropylyl ferbetteret, it Newtoniaanske floeistofgedrach fan 'e oplossing fan' e oplossing fan hege snelheid. De N-wearde en K-wearde fan 'e HPMC / HPS-gearstalde systeem waarden beynfloede troch sawol HPS Hydroxypropyllay en HPMC, dy't it resultaat wiene fan har kombineare aksje. Fergelike mei it tanimmende skuorstadium waard de N-wearden fan alle samplen grutter, wylst de K-wearden lytser waarden, oanjout dat de viskoosheid fan 'e gearstalde oplossing waard fermindere nei skear fan hege snelheid, en de Newtonian fluidgedrach fan 'e gearstalde oplossing waard ferbettere. .
It gebiet fan thixotropic ring fermindere mei de tanimming fan HPMC ynhâld, wat oanjout dat de tafoeging fan HPMC fermindere de thixotropy fan de gearstalling oplossing en ferbettere syn stabiliteit. Foar de HPMC / HPS gearstalde oplossing mei deselde gearstalling ratio, it gebiet fan thixotropic ring nimt ôf mei de tanimming fan HPS hydroxypropyl substitúsje graad, wat oanjout dat hydroxypropylation ferbettert de stabiliteit fan HPS.
5.3.1.2 Skearmetoade mei pre-snijen en trije-poadium thixotropic metoade
De shear metoade mei pre-shear waard brûkt om te bestudearjen de feroaring fan viskositeit fan HPMC / HPS gearstalde oplossing mei ferskillende graden fan hydroxypropyl substitúsje HPS mei shear rate. De resultaten wurde werjûn yn figuer 5-2. Ut de figuer kin sjoen wurde dat de HPMC-oplossing hast gjin skuorfertinne sjen lit, wylst de oare samples skuorfertinne sjen litte. Dit is yn oerienstimming mei de resultaten krigen mei de skuormetoade sûnder foarskoarjen. It kin ek sjoen wurde út 'e figuer dat by lege skuorraten, it tige hydroxypropyl ferfongen monster eksposearret in plateau regio.
Fig. 5-2 Viscosities vs.
De nul-shear viscosity (h0), flow index (n) en viscosity coefficient (K) krigen troch fitting wurde werjûn yn tabel 5-2. Ut 'e tabel kinne wy sjen dat foar de suvere HPS-samples de n-wearden dy't troch beide metoaden krigen wurde, ferheegje mei de graad fan substitúsje, wat oanjout dat it fêste-like gedrach fan' e setmoaloplossing ôfnimt as de graad fan substitúsje ferheget. Mei de tanimming fan HPMC ynhâld, de n wearden allegearre toande in delgeande trend, wat oanjout dat HPMC fermindere de bêst-lykas gedrach fan de oplossing. Dit lit sjen dat de kwalitative analyseresultaten fan 'e twa metoaden konsekwint binne.
It fergelykjen fan de gegevens krigen foar deselde stekproef ûnder ferskate testmetoaden, wurdt fûn dat de wearde fan n krigen nei pre-shearing altyd grutter is as dy krigen troch de metoade sûnder pre-shearing, wat oanjout dat it gearstalde systeem krigen troch de pre-shearing. -shearing metoade is in solid-lykas it gedrach is leger as dat mjitten troch de metoade sûnder pre-shearing. Dit komt om't it úteinlike resultaat krigen yn 'e test sûnder pre-shear eins it resultaat is fan' e kombinearre aksje fan skuorrate en skuortiid, wylst de testmetoade mei pre-shear earst it thixotropyske effekt troch hege skuorre foar in bepaalde perioade fan elimineert tiid. Dêrom kin dizze metoade krekter bepale it ferskynsel fan skearfertinne en stromingseigenskippen fan it gearstalde systeem.
Ut 'e tabel kinne wy ek sjen dat foar deselde gearstallingsferhâlding (5:5) de n-wearde fan it gearstalde systeem tichtby 1 is, en de pre-sheared n nimt ta mei de mjitte fan hydroxypropylsubstitúsje. It lit sjen dat HPMC is in trochgeande faze yn de gearstalling systeem, en HPMC hat in sterker effekt op zetmeel monsters mei lege hydroxypropyl substitúsje graad, dat is yn oerienstimming mei it resultaat dat de n wearde nimt ta mei de tanimming fan substitúsje graad sûnder pre-shearing oarsom. De K-wearden fan 'e gearstalde systemen mei ferskillende graden fan substitúsje yn' e twa metoaden binne ferlykber, en d'r is gjin bysûnder dúdlike trend, wylst de nul-skear-viskositeit in dúdlike downward trend toant, om't de nul-shear-viskositeit ûnôfhinklik is fan 'e skuorre taryf. De yntrinsike viskositeit kin de eigenskippen fan 'e stof sels krekt reflektearje.
Fig. 5-3 Trije ynterval thixotropy fan de HPS/HPMC blend oplossing mei ferskillende hydropropyl substitúsje graad fan HPS
De trije-poadium thixotropic metoade waard brûkt om te bestudearjen it effekt fan ferskillende graden fan hydroxypropyl substitúsje fan hydroxypropyl setmoal op de thixotropic eigenskippen fan it gearstalling systeem. It kin sjoen wurde út figuer 5-3 dat yn de lege shear poadium, de oplossing viscosity nimt ôf mei de tanimming fan HPMC ynhâld, en nimt ôf mei de tanimming fan substitúsje graad, dat is yn oerienstimming mei de wet fan nul shear viscosity.
De mjitte fan struktureel herstel nei ferskate tiid yn 'e hersteltiid wurdt útdrukt troch de viscosity recovery rate DSR, en de berekkening metoade wurdt werjûn yn 2.3.2. It kin sjoen wurde út Tabel 5-2 dat binnen deselde hersteltiid, de DSR fan suver HPS is signifikant leger as dy fan suver HPMC, dat is benammen omdat de HPMC molekule is in stive keten, en syn ûntspanning tiid is koart, en de struktuer kin yn koarte tiid weromhelle wurde. herstelle. Wylst HPS is in fleksibele keatling, syn ûntspanning tiid is lang, en de struktuer herstel duorret in lange tiid. Mei de ferheging fan substitúsjegraad nimt de DSR fan suvere HPS ôf mei de ferheging fan substitúsjegraad, wat oanjout dat hydroxypropylaasje de fleksibiliteit fan de molekulêre keten fan setmoal ferbettert en de ûntspanningstiid fan HPS langer makket. De DSR fan 'e gearstalde oplossing is leger as dy fan suvere HPS en suver HPMC-samples, mar mei de ferheging fan' e substitúsjegraad fan HPS-hydroxypropyl nimt de DSR fan 'e gearstalde stekproef ta, wat oanjout dat de thixotropy fan it gearstalde systeem ferheget mei de ferheging fan HPS hydroxypropyl substitúsje. It nimt ôf mei tanimmende graad fan radikale substitúsje, wat oerienkomt mei de resultaten sûnder pre-shearing.
Tabel 5-2 Zero Shear Viskositeit (H0), FLOEG-yndeks (n), floeistofynstekking yndeks (k) tidens tanimmende rappe (DSR) nei in bepaalde hersteltiid foar de HPMC-oplossing mei ferskate hydropropyl substitúsjegraad fan HPS by 25 °C
Gearfetsjend kinne de steady-state test sûnder pre-shearing en de thixotropic ring thixotropy test kwalitatyf samples analysearje mei grutte prestaasjesferskillen, mar foar de ferbiningen mei ferskillende HPS hydroxypropylsubstitúsjegraden mei lytse prestaasjesferskillen De ûndersyksresultaten fan 'e oplossing binne yn tsjinstelling ta de echte resultaten, om't de mjitten gegevens binne de wiidweidige resultaten fan 'e ynfloed fan skuorraten en skuortiid, en kin de ynfloed fan ien fariabele net wier reflektearje.
5.3.2 Lineêre viskoelastyske regio
It is bekend dat foar hydrogels de opslachmodulus G' wurdt bepaald troch de hurdens, sterkte en oantal fan 'e effektive molekulêre keatlingen, en de ferliesmodulus G' wurdt bepaald troch de migraasje, beweging en wriuwing fan lytse molekulen en funksjonele groepen . It wurdt bepaald troch friksjoneel enerzjyferbrûk lykas trilling en rotaasje. bestean teken fan de krusing fan opslach modulus G′ en ferlies modulus G″ (ie. tan δ = 1). De oergong fan oplossing nei gel wurdt it gelpunt neamd. De opslachmodulus G′ en de ferliesmodulus G″ wurde faak brûkt om it gelaasjegedrach, de formaasjesnelheid en strukturele eigenskippen fan 'e gel-netwurkstruktuer te bestudearjen [352]. Se kinne ek de ynterne struktuerûntwikkeling en molekulêre struktuer reflektearje tidens de foarming fan 'e gelnetwurkstruktuer. ynteraksje [353].
Figuer 5-4 toant de strain sweep curves fan HPMC / HPS gearstalde oplossings mei ferskillende graden fan hydroxypropyl substitúsje HPS by in frekwinsje fan 1 Hz en in strain berik fan 0,01% -100%. It kin sjoen wurde út de figuer dat yn it legere deformaasjegebiet (0.01–1%), alle samples útsein HPMC binne G′> G″, dy't in gelstate sjen litte. Foar HPMC is G' yn 'e heule foarm It fariabele berik is altyd minder as G", wat oanjout dat HPMC yn oplossingsstatus is. Derneist is de ôfhinklikens fan deformaasje fan viskoelasticiteit fan ferskate samples oars. Foar de G80-monster is de frekwinsje-ôfhinklikens fan viskoelasticiteit dúdliker: as de deformaasje grutter is as 0,3%, kin sjoen wurde dat G' stadichoan ôfnimt, begelaat troch in signifikante ferheging fan G". tanimming, lykas ek in signifikante tanimming fan tan δ; en krusing doe't de deformation bedrach is 1,7%, wat jout oan dat de gel netwurk struktuer fan G80 is slim skansearre neidat de deformation bedrach grutter 1,7%, en it is yn in oplossing steat.
Fig. 5-4 Storage modulus (G′) en ferlies modulus (G″) vs strain foar HPS/HPMC blends mei de ferskillende hydroypropyl substitúsje graad fan HPS (De fêste en holle symboalen oanwêzich respektivelik G′ en G″)
Fig. 5-5 tan δ vs. strain foar HPMC / HPS blend oplossing mei de ferskillende hydropropyl substitúsje graad fan HPS
It kin sjoen wurde út it figuer dat de lineêre Viscelastyske regio fan Pure HPS fansels wurdt beheind mei de ôfname fan Hydroxypropyl substitúsje. Mei oare wurden, as de HPS Hydroxypropylgraad nimt ta, nimt de wichtige feroaringen yn 'e Tan δ-kromme yn it hegere deformation-bedrach. Benammen is de Lineêre ViscoLastyske regio fan G80 it smelste fan alle samples it smel. Dêrom wurdt de Lineêre ViscoLastastyske regio fan G80 brûkt om te bepalen
Kritearia foar it bepalen fan de wearde fan de deformation fariabele yn de folgjende rige fan tests. Foar it HPMC / HPS gearstalde systeem mei deselde gearstalling ratio, de lineêre viscoelastic regio ek smel mei de delgong fan de hydroxypropyl substitúsje graad fan HPS, mar it krimpende effekt fan de hydroxypropyl substitúsje graad op de lineêre viscoelastic regio is net sa dúdlik.
5.3.3 Viskoelastyske eigenskippen by ferwaarming en koeling
De dynamyske viskoelastyske eigenskippen fan HPMC / HPS gearstalde oplossings fan HPS mei ferskillende graden fan hydroxypropyl substitúsje wurde werjûn yn figuer 5-6. Lykas kin sjoen wurde út de figuer, toant HPMC fjouwer stadia tidens it ferwaarming proses: in earste plateau regio, twa struktuer-foarmjende stadia, en in lêste plateau regio. Yn it earste plato-stadium, G′ <G″, binne de wearden fan G′ en G″ lyts, en tendearje in bytsje ôf te nimmen mei de tanimming fan temperatuer, wat it mienskiplike floeibere viskoelastyske gedrach sjen lit. De termyske gelaasje fan HPMC hat twa ûnderskate stadia fan struktuerfoarming begrinze troch de krusing fan G' en G' (dat is it oplossing-gel-oergongspunt, rûnom 49 °C), wat oerienkomt mei eardere rapporten. Konsekwint [160, 354]. By hege temperatuer, troch hydrofobe feriening en hydrofiele feriening, foarmet HPMC stadichoan in cross-netwurkstruktuer [344, 355, 356]. Yn 'e plateauregio fan' e sturt binne de wearden fan G′ en G″ heech, wat oanjout dat de HPMC-gelnetwurkstruktuer folslein foarme is.
Dizze fjouwer stadia fan HPMC ferskine sequentieel yn omkearde folchoarder as de temperatuer ôfnimt. De krusing fan G′ en G″ ferpleatst nei it leechtemperatuergebiet by sawat 32 °C yn 'e kuolstadium, wat kin wêze troch hysteresis [208] of it kondensaasje-effekt fan 'e keten by lege temperatuer [355]. Similar to HPMC, oare samples tidens de ferwaarming proses D'r binne ek fjouwer stadia yn, en de omkearbere ferskynsel komt foar tidens de cooling proses. It kin lykwols sjoen wurde út 'e figuer dat G80 en A939 in ferienfâldige proses sjen litte sûnder krusing tusken G' en G", en de kromme fan G80 net iens ferskynt. It platfoarmgebiet oan 'e efterkant.
For pure HPS, a higher degree of hydroxypropyl substitution can shift both the initial and final temperatures of gel formation, especially the initial temperature, which is 61 °C for G80, A939, and A1081, respectively. , 62 °C en 54 °C. In addition, for HPMC/HPS samples with the same compounding ratio, as the degree of substitution increases, the values of G′ and G″ both tend to decrease, which is consistent with the results of previous studies [357, 358]. As de graad fan substitúsje ferheget, wurdt de tekstuer fan 'e gel sêft. Dêrom brekt de hydroxypropylaasje de bestelde struktuer fan natuerlik setmoal en ferbetteret syn hydrofilisiteit [343].
Foar de HPMC / HPS gearstalde samples fermindere sawol G′ as G″ mei de ferheging fan 'e HPS-hydroxypropylsubstitúsjegraad, wat konsistint wie mei de resultaten fan suver HPS. Boppedat, mei de tafoeging fan HPMC, de substitúsjegraad hie in signifikant effekt op G′ It effekt mei G" wurdt minder útsprutsen.
De viskoelastyske krommen fan alle HPMC / HPS gearstalde samples lieten deselde trend sjen, dy't oerienkomme mei HPS by lege temperatuer en HPMC by hege temperatuer. Mei oare wurden, by lege temperatuer dominearret HPS de viskoelastyske eigenskippen fan it gearstalde systeem, wylst HPMC by hege temperatuer de viskoelastyske eigenskippen fan it gearstalde systeem bepaalt. Dit resultaat is benammen te tankjen oan HPMC. Benammen HPS is in kâlde gel, dy't feroaret fan in gel steat nei in oplossing steat as ferwaarme; krekt oarsom, HPMC is in hot gel, dy't stadichoan foarmet in gel mei tanimmende temperatuer netwurk struktuer. Foar it HPMC / HPS gearstalde systeem, by lege temperatuer, de gel eigenskippen fan it gearstalde systeem wurde benammen bydroegen troch de HPS kâlde gel, en by hege temperatuer, by waarme temperatueren, de gelation fan HPMC dominearret yn it gearstalde systeem.
Fig. 5-6 Storage modulus (G′), ferlies modulus (G″) en tan δ tsjin temperatuer foar HPS/HPMC blend oplossing mei de ferskillende hydroypropyl substitúsje graad fan HPS
De modulus fan it HPMC / HPS gearstalde systeem, lykas ferwachte, is tusken de moduli fan suver HPMC en suver HPS. Boppedat toant it komplekse systeem G′> G″ yn it hiele temperatuerscanbereik, wat oanjout dat sawol HPMC as HPS respektivelik yntermolekulêre wetterstofbânnen foarmje kinne mei wettermolekulen, en ek intermolekulêre wetterstofbânnen mei elkoar foarmje kinne. Derneist, Op 'e ferliesfaktorkromme hawwe alle komplekse systemen in tan δ-peak by sawat 45 ° C, wat oanjout dat de trochgeande faze-oergong bard is yn it komplekse systeem. Dizze faze-oergong wurdt besprutsen yn de folgjende 5.3.6. trochgean de diskusje.
5.3.4 Effekt fan temperatuer op gearstalde viscosity
It effekt fan it effekt ferstean op 'e Rheologyske eigenskippen fan materialen is wichtich fanwegen it breed oanbod fan temperatueren dy't kinne foarkomme by it ferwurkjen en opslach [359, 360]. In the range of 5 °C – 85 °C, the effect of temperature on the complex viscosity of HPMC/HPS compound solutions with different degrees of hydroxypropyl substitution HPS is shown in Figure 5-7. Fan figuer 5-7 (a) kin it sjoen wurde dat de komplekse viskoositeit fan suvere HPS signifikant fermindert mei de ferheging fan temperatuer; De Viskositeit fan Pure HPMC nimt in bytsje ôf fan 'e earste oant 45 ° C mei de tanimming fan temperatuer. ferbetterje.
De viskositeitskurven fan alle gearstalde samples lieten ferlykbere trends sjen mei temperatuer, earst ôfnimmend mei tanimmende temperatuer en dan tanimmend mei tanimmende temperatuer. Derneist is de viskositeit fan 'e gearstalde samples tichter by dy fan HPS by lege temperatuer en tichter by dy fan HPMC by hege temperatuer. Dit resultaat is ek relatearre oan it eigenaardige gelaasjegedrach fan sawol HPMC as HPS. De viskositeitskromme fan 'e gearstalde stekproef toande in rappe oergong by 45 ° C, wierskynlik troch in faze-oergong yn it HPMC / HPS gearstalde systeem. It is lykwols de muoite wurdich op te merken dat de viskositeit fan 'e G80 / HPMC 5: 5 gearstalde sample by hege temperatuer heger is as dy fan pure HPMC, wat benammen te tankjen is oan' e hegere yntrinsike viskositeit fan G80 by hege temperatuer [361]. Under deselde gearstalde ferhâlding nimt de gearstalde viskositeit fan it gearstalde systeem ôf mei de ferheging fan 'e HPS-hydroxypropylsubstitúsjegraad. Dêrom kin de ynfiering fan hydroxypropylgroepen yn setmoalmolekulen liede ta it brekken fan intramolekulêre wetterstofbânen yn setmoalmolekulen.
Fig. 5-7 Complex viscosity vs.
It effekt fan temperatuer op 'e komplekse viskositeit fan it HPMC / HPS gearstalde systeem komt oerien mei de Arrhenius-relaasje binnen in bepaald temperatuerberik, en de komplekse viskositeit hat in eksponinsjele relaasje mei temperatuer. De Arrhenius-fergeliking is as folget:
Under harren is η* de komplekse viskositeit, Pa s;
A is in konstante, Pa s;
T is de absolute temperatuer, K;
R IS DE GAS CONSTANT, 8.3144 J · MOL-1 · K-1;
E is de aktivearring enerzjy, J·mol–1.
Ynsteld neffens formule (5-3), kin de viskositeit-temperatuerkurve fan it gearstalde systeem yn twa dielen ferdield wurde neffens de tan δ-peak by 45 °C; it gearstalde systeem by 5 °C – 45 °C en 45 °C – 85 ° De wearden fan aktivearringenerzjy E en konstante A krigen troch te passen yn it berik fan C wurde werjûn yn Tabel 5-3. De berekkene wearden fan 'e aktivearring enerzjy binne tusken -174 KJ · MOL-1 en 124 KJ · MOL-1, en de wearden fan' e konstante A binne tusken 6,24 × 10-11 pa · s en 18 pa · s. Binnen it oanpasberik wiene de oanpaste korrelaasjekoeffizienten heger (R2 = 0.9071 -0.9892) útsein foar de G80 / HPMC-monster. De G80/HPMC-monster hat in legere korrelaasjekoëffisjint (R2 = 0.4435) yn it temperatuerberik fan 45 °C - 85 °C, wat kin wurde feroarsake troch de ynherinte hegere hurdens fan G80 en har flugger gewicht yn ferliking mei oare HPS-kristallisaasjerate. 362]. Dit eigendom fan G80 makket it mear kâns te foarmjen net-homogene ferbiningen doe't gearstald mei HPMC.
Yn it temperatuerberik fan 5 °C - 45 °C is de E-wearde fan 'e HPMC / HPS-kompositemonster wat leger as dy fan pure HPS, wat kin wêze troch de ynteraksje tusken HPS en HPMC. Reduzje de temperatuerôfhinklikens fan viskositeit. De E-wearde fan suver HPMC is heger as dy fan 'e oare samples. De aktivearring-enerzjyen foar alle setmoal-befette samples wiene lege positive wearden, wat oanjout dat by legere temperatueren de ôfnimming fan viskositeit mei temperatuer minder útsprutsen wie en de formulieren in setmoal-like tekstuer hawwe.
Tabel 5-3 Arrhenius fergeliking parameters (E: aktivearring enerzjy; A: konstante; R 2: fêststelling koeffizient) út Eq.(1) foar de HPS/HPMC blends mei ferskillende graden fan hydroxypropylation fan HPS
Yn it hegere temperatuerberik fan 45 °C - 85 °C feroare de E-wearde lykwols kwalitatyf tusken suvere HPS en HPMC/HPS-kompositemonsters, en de E-wearde fan suvere HPS's wie 45,6 kJ·mol−1 - Yn it berik fan 124 kJ·mol−1, de E-wearden fan de kompleksen lizze yn it berik fan -3,77 kJ·mol−1– -72,2 kJ·mol−1. Dizze feroaring toant it sterke effekt fan HPMC op 'e aktivearringenerzjy fan it komplekse systeem, om't de E-wearde fan suver HPMC -174 kJ mol-1 is. De E-wearden fan suver HPMC en it gearstalde systeem binne negatyf, wat oanjout dat by hegere temperatueren de viskositeit tanimt mei tanimmende temperatuer, en de ferbining hat HPMC-like gedrachstekstuer.
De effekten fan HPMC en HPS op de komplekse viskositeit fan HPMC / HPS gearstalde systemen by hege temperatuer en lege temperatuer binne yn oerienstimming mei de besprutsen viscoelastic eigenskippen.
5.3.5 Dynamyske meganyske eigenskippen
Figuren 5-8 litte de frekwinsje-sweepkurven by 5 ° C sjen fan HPMC / HPS-ferbiningsoplossingen fan HPS mei ferskate graden fan hydroxypropylsubstitúsje. It kin sjoen wurde út 'e figuer dat suvere HPS typysk bêst-like gedrach (G′> G″), wylst HPMC is floeiber-lykas gedrach (G′ <G″). Alle HPMC / HPS-formuleringen eksposearre solid-lykas gedrach. Foar de measte samples ferheegje sawol G′ as G″ mei tanimmende frekwinsje, wat oanjout dat it solide-like gedrach fan it materiaal sterk is.
Pure HPMC's fertoane in dúdlike frekwinsjeôfhinklikens dy't lestich te sjen is yn suvere HPS-monsters. Lykas ferwachte, toande it HPMC / HPS-komplekse systeem in bepaalde graad fan frekwinsjeôfhinklikens. Foar alle HPS-befette samples is n′ altyd leger as n″, en G″ hat in sterkere frekwinsjeôfhinklikens as G′, wat oanjout dat dizze samples elastysk binne as viskeus [352, 359, 363]. Dêrom wurdt de prestaasjes fan 'e gearstalde samples benammen bepaald troch HPS, wat benammen komt om't HPMC in oplossingsteat mei legere viskositeit by lege temperatuer presintearret.
Tabel 5-4 n′, n″, G0′ en G0″ foar HPS/HPMC mei ferskillende hydropropylsubstitúsjegraad fan HPS by 5 °C lykas bepaald út Eqs. (5-1) en (5-2)
Fig. 5-8 Opslachmodulus (G′) en ferliesmodulus (G″) tsjin frekwinsje foar HPS/HPMC-mingen mei de ferskillende hydroypropylsubstitúsjegraad fan HPS by 5 °C
Pure HPMC's fertoane in dúdlike frekwinsjeôfhinklikens dy't lestich te sjen is yn suvere HPS-monsters. Lykas ferwachte foar it HPMC / HPS-kompleks, liet it ligandsysteem in bepaalde graad fan frekwinsjeôfhinklikens sjen. Foar alle HPS-befette samples is n′ altyd leger as n″, en G″ hat in sterkere frekwinsjeôfhinklikens as G′, wat oanjout dat dizze samples elastysk binne as viskeus [352, 359, 363]. Dêrom wurdt de prestaasjes fan 'e gearstalde samples benammen bepaald troch HPS, wat benammen komt om't HPMC in oplossingsteat mei legere viskositeit by lege temperatuer presintearret.
Figuren 5-9 litte de frekwinsje sweep curves fan HPMC / HPS gearstalde oplossings fan HPS mei ferskillende graden fan hydroxypropyl substitúsje by 85 ° C. Lykas út 'e figuer kin wurde sjoen, hawwe alle oare HPS-monsters útsein A1081 typysk solid-lykas gedrach útstald. Foar A1081 binne de wearden fan G' en G" heul tichtby, en G' is wat lytser as G", wat oanjout dat A1081 him gedraacht as in floeistof.
Dit kin wêze om't A1081 in kâlde gel is en in gel-nei-oplossing-oergong by hege temperatuer ûndergiet. Oan 'e oare kant, foar samples mei deselde gearstalling ratio, de wearden fan n', n', G0' en G0' (tabel 5-5) allegear fermindere mei de tanimming fan hydroxypropyl substitúsje graad, wat oanjout dat hydroxypropylation fermindere de fêste- lykas gedrach fan setmoal by hege temperatuer (85 ° C). Benammen de n′ en n″ fan G80 binne tichtby 0, en toant sterk solide-like gedrach; yn tsjinstelling, de n′ en n″ wearden fan A1081 binne tichtby 1, showing sterk floeiber gedrach. Dizze n' en n" wearden binne yn oerienstimming mei de gegevens foar G' en G". Dêrnjonken kin de graad fan hydroxypropylsubstitúsje de frekwinsjeôfhinklikens fan HPS by hege temperatueren signifikant ferbetterje, lykas kin sjoen wurde út figueren 5-9.
Fig. 5-9 Opslachmodulus (G′) en ferliesmodulus (G″) tsjin frekwinsje foar HPS/HPMC-mingen mei de ferskillende hydroypropylsubstitúsjegraad fan HPS by 85 °C
Figuren 5-9 litte sjen dat HPMC typysk bêst-like gedrach (G′> G″) toant by 85 °C, wat benammen wurdt taskreaun oan syn thermogel-eigenskippen. Dêrneist fariearje de G′ en G″ fan HPMC mei frekwinsje.
Foar it HPMC / HPS-gearstalling binne de wearden fan N 'en N' sawol tichtby 0, en G0 'is signifikant heger dan G0 (Tabel "5-5), befêstiget syn solide-achtige gedrach. Oan 'e oare kant kin hegere hydroxypropyl ferskowing showt HPS út solide-like nei floeibere-achtige gedrach, in ferskynsels dy't net foarkomt yn' e gearstalde oplossingen. Derneist, foar it ferbiningsysteem tafoege mei HPMC, mei de ferheging fan frekwinsje, bleauwen sawol G 'en G "relatyf stabyl, en de wearden fan n' en n" wiene tichtby oan dy fan HPMC. Al dizze resultaten suggerearje dat HPMC dominearret de viskoelasticiteit fan it gearstalde systeem by hege temperatueren fan 85 ° C.
Tabel 5-5 n′, n″, G0′ en G0″ foar HPS/HPMC mei ferskillende hydropropylferfanging fan HPS by 85 °C lykas bepaald út Eqs. (5-1) en (5-2)
5.3.6 Morfology fan HPMC / HPS gearstalde systeem
De faze oergong fan HPMC / HPS gearstalde systeem waard studearre troch iodine kleuring optyske mikroskoop. It HPMC/HPS-ferbiningsysteem mei in ferbiningsferhâlding fan 5:5 waard hifke by 25 °C, 45 °C en 85 °C. De bûnte ljochtmikroskoopôfbyldings hjirûnder wurde werjûn yn figueren 5-10. It kin sjoen wurde út de figuer dat nei it ferven mei iod de HPS-faze wurdt ferve yn in dûnkerere kleur, en de HPMC-faze lit in lichtere kleur sjen, om't it net troch iod ferve wurde kin. Dêrom kinne de twa fazen fan HPMC / HPS dúdlik wurde ûnderskieden. By hegere temperatueren nimt it gebiet fan tsjustere regio's (HPS-faze) ta en it gebiet fan ljochte regio's (HPMC-faze) nimt ôf. Benammen by 25 ° C is HPMC (heldere kleur) de trochgeande faze yn it HPMC / HPS gearstalde systeem, en de lytse sfearyske HPS-faze (donkere kleur) is ferspraat yn 'e HPMC trochgeande faze. Yn tsjinstelling, op 85 ° C, HPMC waard in hiel lyts en ûnregelmjittich foarme ferspraat faze ferspraat yn de HPS trochgeande faze.
Fig. 5-8 Morfologyen fan ferve 1:1 HPMC/HPS-mingen by 25 °C, 45 °C en 85 °C
Mei de ferheging fan temperatuer moat d'r in oergongspunt wêze fan 'e fazemorfology fan' e trochgeande faze fan HPMC nei HPS yn it HPMC / HPS-ferbiningsysteem. Yn teory moat it foarkomme as de viskositeit fan HPMC en HPS itselde binne as heul ferlykber. As kin sjoen wurde út de 45 ° C micrographs yn figueren 5-10, de typyske "see-eilân" faze diagram net ferskynt, mar in ko-kontinuous faze wurdt waarnommen. This observation also confirms the fact that a phase transition of the continuous phase may have occurred at the tan δ peak in the dissipation factor-temperature curve discussed in 5.3.3.
It kin ek sjoen wurde út de figuer dat by lege temperatuer (25 °C), guon dielen fan 'e tsjustere HPS ferspraat faze litte in bepaalde graad fan heldere kleur, dat kin wêze omdat in part fan' e HPMC faze bestiet yn de HPS faze yn de foarm fan in ferspraat faze. midden. Koïnidinteel, by hege temperatuer (85 ° C) binne guon lytse donkere dieltsjes ferdield yn 'e helderkleurige HPMC ferspraat faze, en dizze lytse donkere dieltsjes binne de trochgeande faze HPS. Dizze waarnimmings suggerearje dat in bepaalde graad fan mesofase bestiet yn it HPMC-HPS gearstalde systeem, dus ek oanjout dat HPMC in beskate kompatibiliteit hat mei HPS.
5.3.7 Skematysk diagram fan faze-oergong fan HPMC / HPS-gearstalling
Op grûn fan it klassike rheologyske gedrach fan polymeeroplossingen en gearstalde gelpunten [216, 232] en de fergeliking mei de kompleksen besprutsen yn it papier, wurdt in prinsipemodel foar de strukturele transformaasje fan HPMC / HPS-kompleksen mei temperatuer foarsteld, lykas werjûn yn Fig. 5-11.
Fig. 5-11 Skematyske struktueren fan de sol-gel oergong fan HPMC (a); HPS (b); en HPMC/HPS (c)
It gelgedrach fan HPMC en har relatearre oplossing-gel-transysjemeganisme binne in protte studearre [159, 160, 207, 208]. Ien fan 'e breed akseptearre is dat de HPMC-keatlingen besteane yn oplossing yn' e foarm fan aggregearre bondels. Dizze klusters binne mei-inoar ferbûn troch it ynpakken fan guon net-substituearre of min oplosbere cellulosestruktueren, en binne ferbûn mei tichte substituearre regio's troch hydrofobe aggregaasje fan methylgroepen en hydroxylgroepen. By lege temperatuer foarmje wettermolekulen koai-like struktueren bûten methylhydrofobe groepen en wettershellstruktueren bûten hydrofilyske groepen lykas hydroxylgroepen, wêrtroch HPMC by lege temperatueren interchain-wetterstofbânen foarkomt. As de temperatuer nimt ta, absoreart HPMC Enerzjy en dizze struktueren fan wetterkast en wetterkast binne brutsen, dat is de kinetika fan 'e oplossing-gel-oergong. It breuk fan 'e wetterkage en wettershell eksposearret de methyl en hydroxypropylougels nei de wetterlike omjouwing, wat resulteart yn in wichtige ferheging yn fergees folume. By hegere temperatuer, troch de hydrofobe assosjaasje fan hydrofobe groepen en de hydrofile assosjaasje fan hydrofile groepen, wurdt úteinlik de trijediminsjonale netwurkstruktuer fan 'e gel foarme, lykas werjûn yn figuer 5-11 (a).
Nei setmoal gelatinization, amylose oplost út setmoalkorrels te foarmjen in holle single helical struktuer, dy't kontinu wûn en úteinlik presintearret in steat fan willekeurige coils. Dizze single-helix-struktuer foarmet in hydrofobe holte oan 'e binnenkant en in hydrofiele oerflak oan' e bûtenkant. Dizze dichte struktuer fan setmoal jout it bettere stabiliteit [230-232]. Dêrom bestiet HPS yn 'e foarm fan fariabele willekeurige coils mei guon útstutsen helical segminten yn wetterige oplossing op hege temperatuer. As de temperatuer ôfnimt, wurde de wetterstofbânen tusken HPS en wettermolekulen brutsen en is ferbûn wetter ferlern. Ta beslút, in trijediminsjonale netwurk struktuer wurdt foarme troch de foarming fan wetterstof obligaasjes tusken molekulêre keatlingen, en in gel wurdt foarme, lykas werjûn yn figuer 5-11 (b).
Gewoanlik, as twa komponinten mei heul ferskillende viskositeiten wurde gearstald, hat de komponint mei hege viskositeit de neiging om in ferspraat faze te foarmjen en wurdt ferspraat yn 'e trochgeande faze fan' e komponint mei lege viskositeit. By lege temperatueren is de viskositeit fan HPMC signifikant leger as dy fan HPS. Dêrom foarmet HPMC in trochgeande faze om de hege-viskositeit HPS gel faze. Oan 'e rânen fan' e twa fazen ferlieze de hydroxylgroepen op 'e HPMC-keatlingen in diel fan it bûn wetter en foarmje intermolekulêre wetterstofbânen mei de HPS-molekulêre keatlingen. Tidens it ferwaarmingsproses bewege de HPS-molekulêre keatlingen troch it absorbearjen fan genôch enerzjy en foarmen wetterstofbânen mei wettermolekulen, wat resultearre yn it brekken fan 'e gelstruktuer. Tagelyk waarden de wetterkoaistruktuer en wettershellstruktuer op 'e HPMC-keten ferneatige en stadichoan brutsen om hydrofiele groepen en hydrofobe klusters te bleatlizzen. By hege temperatuer foarmet HPMC in gel netwurk struktuer fanwege intermolecular wetterstof obligaasjes en hydrophobic assosjaasje, en dus wurdt in hege-viscosity ferspraat faze ferspraat yn de HPS trochgeande faze fan willekeurige coils, lykas werjûn yn figuer 5-11 (c). Dêrom dominearren HPS en HPMC de rheologyske eigenskippen, geleigenskippen en fazemorfology fan 'e gearstalde gels op respektivelik lege en hege temperatueren.
De yntroduksje fan hydroxypropylgroepen brekt syn ynterne besteld yn 'e ynterne yntroliseare yntrolden yn in swollen en strekt folge en de oanstriid fan' e oanstriid fan it libben fan stivensmolekels hindert om willekeurich te fertrouwen yn waterige oplossing [362]. Dêrom meitsje de volumines en hydrophilyske eigenskippen fan Hydroxypropyl de rekombinaasje fan Amylose molekulêre keatlingen en de foarming fan krús-keppelingregio's lestich [233]. Dêrom, mei de ôfname fan temperatuer, fergelike mei lânseigen stjerren, hat HPS in losse in losse en Softer Gel-netwurkstruktuer.
Mei de ferheging fan 'e graad fan hydroxypropylsubstitúsje binne d'r mear útwreide helical fragminten yn' e HPS-oplossing, dy't mear intermolekulêre wetterstofbânnen foarmje kinne mei de HPMC-molekulêre keten oan 'e grins fan' e twa fazen, sadat in mear unifoarme struktuer foarmje. Derneist ferminderet Hydroxypropyllaylaylaasje de viskositeit fan 'e stivens, dy't it Viskosysjeferskil ferminderet tusken HPMC en HPS yn' e formulearring. Dêrom, it faze oergong punt yn HPMC / HPS kompleks systeem ferskoot nei lege temperatuer mei de tanimming fan HPS hydroxypropyl substitúsje graad. Dit kin befêstige wurde troch de abrupte feroaring yn viskositeit mei temperatuer fan 'e rekonstitueare samples yn 5.3.4.
5.4 Haadstik Gearfetting
Yn dit haadstik, HPMC / HPS gearstalde oplossings mei ferskillende HPS hydroxypropyl substitúsje graden waarden taret, en it effekt fan HPS hydroxypropyl substitúsje graad op de rheologyske eigenskippen en gel eigenskippen fan de HPMC / HPS kâld en hjit gel compound systeem waard ûndersocht troch rheometer. De faze ferdieling fan HPMC / HPS kâld en hjit gel gearstalde systeem waard studearre troch iodine kleuring optyske mikroskoop analyze. De wichtichste befinings binne as folget:
- By keamertemperatuer, de viscosity en shear thinning fan HPMC / HPS compound oplossing fermindere mei de tanimming fan HPS hydroxypropyl substitúsje graad. Dit is benammen om't de ynfiering fan hydroxypropylgroep yn it setmoalmolekule syn intramolekulêre wetterstofbânstruktuer ferneatiget en de hydrofilisiteit fan setmoal ferbettert.
- By keamertemperatuer, de nul-shear viscosity h0, flow index n, en viscosity koëffisjint K fan HPMC / HPS compound oplossings wurde beynfloede troch sawol HPMC en hydroxypropylation. Mei de tanimming fan HPMC ynhâld, de nul shear viscosity h0 nimt ôf, de flow yndeks n nimt ta, en de viscosity koëffisjint K nimt ôf; De nul skear viskositeit H0, Flow Index N en Viskositeit COEFFICIENT K fan Pure HPS alle ferheging fan 'e hydroxyl mei de ferheging fan' e graad fan 'e útstelnimmer, wurdt it lytser; Mar foar it gearstalde systeem nimt de nul skear Viskositeit dan mei de ferheging fan 'e graad fan' e substitúsje, wylst de streamde yndeks n en de Viskositeit Konstante K ferheging fan 'e ferheging fan' e graad fan substitúsje.
- De shearmetoade mei pre-shearing en de trije-poadium thixotropy kinne krekter wjerspegelje de viscosity, flow eigenskippen en thixotropy fan de gearstalling oplossing.
- De lineêre viskoelastyske regio fan it HPMC / HPS-ferbiningsysteem fermindert mei de fermindering fan 'e hydroxypropylsubstitúsjegraad fan HPS.
- Yn dit kâld-hot gel gearstalde systeem, HPMC en HPS kinne foarmje trochgeande fazen by lege en hege temperatueren, respektivelik. Dizze wiziging fan Fase-struktuer kin de komplekse viskoositeit signifikant, Viscelastyske eigenskippen signifikant, frekwinsje ôfhinklikens en gel-eigenskippen fan 'e komplekse gel.
- As ferspraat fazen kinne HPMC en HPS bepale de rheologyske eigenskippen en gel eigenskippen fan HPMC / HPS gearstalde systemen op hege en lege temperatueren, respektivelik. De viskoelastyske krommen fan 'e HPMC / HPS gearstalde samples wiene konsistint mei HPS by lege temperatuer en HPMC by hege temperatuer.
- De ferskillende graad fan gemyske modifikaasje fan Starch-struktuer hie ek in signifikant effekt op 'e gel-eigenskippen. De resultaten litte sjen dat de komplekse viskositeit, opslachmodulus en ferliesmodulus allegear ôfnimme mei de ferheging fan HPS-hydroxypropylsubstitúsjegraad. Dêrom kin hydroxypropylaasje fan lânseigen setmoal syn bestelde struktuer fersteure en de hydrofilisiteit fan setmoal ferheegje, wat resulteart yn in sêfte geltekstuer.
- Hydroxypropylaasje kin it fêste-like gedrach fan setmoaloplossingen by lege temperatuer en it floeibere gedrach by hege temperatuer ferminderje. By lege temperatuer waarden de wearden fan n′ en n″ grutter mei de ferheging fan HPS hydroxypropyl substitúsjegraad; by hege temperatueren waarden n′ en n″ wearden lytser mei de tanimming fan HPS hydroxypropyl substitúsjegraad.
- De relaasje tusken de mikrotruktuer, Rheologysk eigenskippen en gel-eigenskippen fan HPMC / HPS-komposyt systeem waard oprjochte. Sawol de abrupte feroaring yn 'e viskosheidssestelsel fan it gearstalde systeem en it tan δ-peak yn' e ferlies faktor ferskine om 45 ° C, dy't konsistint is mei de gearkomste fenomenon waarnommen yn 'e mikrografy (om 45 ° C).
Gearfetsjend, it HPMC / HPS kâld-hot gel gearstalde systeem eksposearret spesjale temperatuer-kontrolearre faze morfology en eigenskippen. Troch ferskate gemyske modifikaasjes fan setmoal en cellulose kin it HPMC / HPS kâlde en hjitte gelferbiningsysteem brûkt wurde foar de ûntwikkeling en tapassing fan tûke materialen fan hege wearde.
Haadstik 6 Effekten fan HPS Substitution Degree op eigenskippen en systeemkompatibiliteit fan HPMC/HPS Composite Membranen
Ut haadstik 5 kin sjoen wurde dat de feroaring fan 'e gemyske struktuer fan 'e komponinten yn it gearstalde systeem it ferskil yn 'e rheologyske eigenskippen, gel-eigenskippen en oare ferwurkingseigenskippen fan it gearstalde systeem bepaalt. Algemiene prestaasjes hawwe in wichtige ynfloed.
Dit haadstik rjochtet him op 'e ynfloed fan' e gemyske struktuer fan 'e komponinten op' e mikrotruktuer en makroskopyske eigenskippen fan 'e HPMC / HPS-komposyt membraan. Yn kombinaasje mei de ynfloed fan haadstik 5 op 'e rheologyske eigenskippen fan it gearstalde systeem, wurde de rheologyske eigenskippen fan it HPMC / HPS-kompositesysteem fêststeld- relaasje tusken filmeigenskippen.
6.1 Materiaal en apparatuer
6.1.1 Main eksperimintele materialen
6.1.2 Main ynstruminten en apparatuer
6.2 Eksperimintele metoade
6.2.1 Tarieding fan HPMC / HPS gearstalde membranen mei ferskillende HPS hydroxypropyl substitúsje graden
De totale konsintraasje fan 'e ferbiningsoplossing is 8% (w/w), de HPMC/HPS-ferbiningsferhâlding is 10:0, 5:5, 0:10, de plastificator is 2,4% (w/w) polyetyleenglycol, The edible gearstalde film fan HPMC / HPS waard taret troch casting metoade. Foar de spesifike tariedingmetoade, sjoch 3.2.1.
6.2.2 Mikrodomeinstruktuer fan HPMC / HPS gearstalde membranen mei ferskate HPS hydroxypropyl substitúsjegraden
6.2.2.1 It prinsipe fan mikrostruktueranalyse fan Synchrotron-strieling Smart-hoeke X-Ray Scattering
Small Angel X-ray Scattering (SAXS) ferwiist nei it ferspriedingsfenomeen feroarsake troch de röntgenstraal dy't it ûndersteande monster bestralt binnen in lytse hoeke tichtby de röntgenstraal. Op grûn fan it ferskil yn elektroanendichte op nanoskaal tusken de ferstruiter en it omlizzende medium, wurdt röntgenferstrooiing mei lytse hoeke faak brûkt yn 'e stúdzje fan fêste, kolloïdale en floeibere polymearmaterialen yn it nanoskaalberik. Yn ferliking mei breedhoekige röntgendiffraksjetechnology kin SAXS strukturele ynformaasje krije op in gruttere skaal, dy't kin wurde brûkt om de konformaasje fan polymeermolekulêre keatlingen, lange perioadestruktueren, en de fazestruktuer en fazeferdieling fan polymeerkomplekse systemen te analysearjen. . Synchrotron X-ray ljocht boarne is in nij soarte fan hege-optreden ljocht boarne, dat hat de foardielen fan hege suverens, hege polarisaasje, smelle pols, hege helderheid, en hege kollimation, sadat it kin krije de nanoskaal strukturele ynformaasje fan materialen flugger en akkuraat. It analysearjen fan it SAXS-spektrum fan 'e mjitten stof kin kwalitatyf de uniformiteit fan' e elektroanenwolkstichtens krije, de uniformiteit fan ienfaze elektronenwolkdichte (positive ôfwiking fan Porod of Debye's stelling), en de dúdlikens fan twa-faze ynterface (negative ôfwiking fan Porod) of Debye's stelling). ), scatterer sels-gelikens (oft it hat fraktale eigenskippen), scatterer dispersity (monodispersity of polydispersity bepaald troch Guinier) en oare ynformaasje, en de scatterer fraktale diminsje, gyration radius, en gemiddelde laach fan werheljende ienheden kinne ek wurde kwantitatyf krigen. Dikte, gemiddelde grutte, ferstruit folume fraksje, spesifyk oerflak en oare parameters.
6.2.2.2 Testmetoade
Yn it Australian Synchrotron Radiation Center (Clayton, Victoria, Austraalje) waard de avansearre tredde-generaasje synchrotron-stralingsboarne fan 'e wrâld (flux 1013 fotonen/s, golflingte 1,47 Å) brûkt om de mikrodomeinstruktuer en oare relatearre ynformaasje fan 'e gearstalde te bepalen. film. It twadiminsjonale ferspriedingspatroan fan 'e testmonster waard sammele troch de Pilatus 1M-detektor (169 × 172 μm gebiet, 172 × 172 μm pikselgrutte), en it mjitten probleem wie yn it berik fan 0.015 <q <0.15 Å-1 ( q is de ferspriedingsvektor) De ynderlike iendimensjonale röntgenferstrooiingskurve mei lytse hoeke wurdt krigen fan it twadimensjonale ferspriedingspatroan troch ScatterBrain-software, en de ferspriedingsvektor q en de ferspriedingshoek 2 wurde omsetten troch de formule i / , wêr is de X-ray golflingte. Alle gegevens waarden pre-normalisearre foar gegevensanalyse.
6.2.3 Thermogravimetryske analyze fan HPMC / HPS gearstalde membranen mei ferskillende graden fan HPS hydroxypropyl substitúsje
6.2.3.1 Prinsipe fan thermogravimetric analyze
Itselde as 3.2.5.1
6.2.3.2 Testmetoade
Sjoch 3.2.5.2
6.2.4.1 Prinsipe fan tensile eigendom analyze
Itselde as 3.2.6.1
6.2.4.2 Testmetoade
Sjoch 3.2.6.2
Mei help fan ISO37-standert wurdt it yn dumbbell-foarmige splines ôfsnien, mei in totale lingte fan 35 mm, in ôfstân tusken de markearlinen fan 12 mm, en in breedte fan 2 mm. Alle testeksimplaren waarden lykwichtige by 75% fochtigens foar mear as 3 dagen.
6.2.5 Oxygen permeabiliteit fan HPMC / HPS gearstalde membranen mei ferskillende graden fan HPS hydroxypropyl substitúsje
6.2.5.1 Prinsipe fan soerstof permeabiliteit analyze
Itselde as 3.2.7.1
6.2.5.2 Testmetoade
Sjoch 3.2.7.2
6.3 Resultaten en diskusje
6.3.1 Analyze fan kristalstruktuer fan HPMC / HPS gearstalde films mei ferskillende graden fan HPS hydroxypropyl substitúsje
Figuer 6-1 toant de lytse hoeke X-ray ferstruit spektra fan HPMC / HPS gearstalde films mei ferskillende graden fan HPS hydroxypropyl substitúsje. Ut de figuer is te sjen dat yn it relatyf grutskalige berik fan q > 0,3 Å (2θ > 40), dúdlike karakteristike peaks yn alle membraanmonsters ferskine. Ut it röntgenferstrooiingspatroan fan 'e suvere komponintfilm (fig. 6-1a) hat suver HPMC in sterke röntgenstralende karakteristike pyk op 0,569 Å, wat oanjout dat HPMC in röntgenferstrooipyk hat yn 'e brede hoeke regio fan 7,70 (2θ > 50). Crystal karakteristike toppen, wat oanjout dat HPMC hat in bepaalde kristallijne struktuer hjir. Sawol suvere A939- as A1081-stimulaasjefilmmonsters eksposearren in ûnderskate röntgenstraalferstrooiende pyk op 0.397 Å, wat oanjout dat HPS in kristalline karakteristike pyk hat yn 'e brede hoeke regio fan 5.30, wat oerienkomt mei de B-type kristalline peak fan setmoal. It kin dúdlik wurde sjoen út de figuer dat A939 mei lege hydroxypropyl substitúsje hat in grutter peak gebiet dan A1081 mei hege substitúsje. Dit komt benammen omdat de ynfiering fan hydroxypropyl groep yn de setmoal molekulêre keten brekt de oarspronklike bestelde struktuer fan setmoal molekulen, fergruttet de muoite fan werynrjochting en cross-linking tusken setmoal molekulêre keatlingen, en ferleget de graad fan setmoal rekristallisaasje. Mei de ferheging fan 'e substitúsjegraad fan hydroxypropylgroep is it remmende effekt fan hydroxypropylgroep op setmoalrekristallisaasje dúdliker.
It kin sjoen wurde út 'e lytse hoeke röntgen-ferspriedingsspektra fan' e gearstalde samples (Fig. 6-1b) dat de HPMC-HPS gearstalde films allegear dúdlike karakteristike peaks op 0.569 Å en 0.397 Å sjen litte, oerienkommende mei it 7.70 HPMC-kristal respektivelik karakteristike toppen. It pykgebiet fan HPS-kristallisaasje fan HPMC / A939 gearstalde film is signifikant grutter as dat fan HPMC / A1081 gearstalde film. De werynrjochting wurdt ûnderdrukt, wat oerienkomt mei de fariaasje fan it HPS-kristallisaasje-peakgebiet mei de graad fan hydroxypropylsubstitúsje yn suvere komponintfilms. It kristalline peakgebiet dat oerienkomt mei HPMC by 7.70 foar de gearstalde membranen mei ferskate graden fan HPS-hydroxypropyl-substitúsje feroare net folle. Yn ferliking mei it spektrum fan suvere komponintmonsters (Fig. 5-1a) fermindere de gebieten fan HPMC-kristallisaasje-peaks en HPS-kristallisaasje-peaks fan 'e gearstalde samples, wat oanjûn dat troch de kombinaasje fan' e twa, sawol HPMC as HPS effektyf wêze kinne foar de oare groep. It rekristallisaasjeferskynsel fan it filmskiedingsmateriaal spilet in beskate remmende rol.
Fig. 6-1 SAXS spektra fan HPMC / HPS blend films mei ferskate hydroxypropyl substitúsje graad fan HPS
Ta beslút, de ferheging fan HPS hydroxypropyl substitúsje graad en de gearstalling fan de twa komponinten kin inhibit it rekristallisaasje fenomeen fan HPMC / HPS gearstalde membraan ta in bepaalde mate. De ferheging fan 'e hydroxypropylsubstitúsjegraad fan HPS ynhibearre benammen de rekristallisaasje fan HPS yn 'e gearstalde membraan, wylst de twa-komponinten ferbining in bepaalde remmende rol spile yn' e rekristallisaasje fan HPS en HPMC yn 'e gearstalde membraan.
6.3.2 Sels ferlykbere fraktyske struktuer analyse fan HPMC / HPS-komposite membranen mei ferskate HPS Hydroxypropyl wikselfergrinzjen
De gemiddelde kettinglingte (R) fan polysaccharidemolekulen lykas setmoalmolekulen en cellulosemolekulen is yn it berik fan 1000-1500 nm, en q is yn it berik fan 0,01-0,1 Å-1, mei qR >> 1. Porod-formule, de polysaccharide-filmmonsters kinne wurde sjoen.
Hjirûnder is I(q) de yntinsiteit fan röntgenferstrooiing mei lytse hoeke;
q is de ferspriedingshoek;
α is de helling fan Porod.
De Porod-helling α is besibbe oan de fraktale struktuer. As α <3, jout it oan dat it materiaal struktuer is relatyf los, it oerflak fan de scatterer is glêd, en it is in massa fraktaal, en syn fraktale diminsje D = α; as 3 < α <4, it jout oan dat de materiaal struktuer is ticht en de scatterer is it oerflak is rûch, dat is in oerflak fraktaal, en syn fraktale diminsje D = 6 - α.
Figure 6-2 toant de lnI (q) -lnq plots fan HPMC / HPS gearstalde membranen mei ferskillende graden fan HPS hydroxypropyl substitúsje. It kin sjoen wurde út de figuer dat alle samples presintearje in sels-fergelykbere fraktale struktuer binnen in bepaald berik, en de Porod helling α is minder as 3, wat oanjout dat de gearstalde film presintearret massa fraktaal, en it oerflak fan de gearstalde film is relatyf glêd. De massa fractal ôfmjittings fan HPMC / HPS gearstalde membranen mei ferskillende graden fan HPS hydroxypropyl substitúsje wurde werjûn yn Tabel 6-1.
Table 6-1 shows the fractal dimension of HPMC/HPS composite membranes with different degrees of HPS hydroxypropyl substitution. It kin sjoen wurde út 'e tabel dat foar suvere HPS-monsters de fraktale dimensje fan A939 ferfongen troch leech hydroxypropyl folle heger is as dy fan A1081 ferfongen troch hege hydroxypropyl, wat oanjout dat mei de ferheging fan 'e mjitte fan hydroxypropylsubstitúsje, yn it membraan De tichtens fan 'e sels-like struktuer wurdt gâns fermindere. Dit is om't de ynfiering fan hydroxypropylgroepen op 'e molekulêre keten fan setmoal de ûnderlinge bonding fan HPS-segminten signifikant hinderet, wat resulteart yn in fermindering fan' e tichtens fan 'e sels-like struktuer yn' e film. Hydrophilyske hydroxypropyloulgroepen kinne yntermose-outshrogen-obligaasjes foarmje mei wettermolekulen, fermindere de ynteraksje tusken molekulêre segminten; Gruttere hydroxypropylylgroepen beheine de rekombinaasje en cross-keppeling beheine tusken stivensmemuliere segminten, dus mei de tanimmende graad fan hydroxypropyl wikselje, foarmet HPS in mear losse sels-ferlykbere struktuer.
Foar it HPMC/A939 gearstalde systeem is de fraktale dimensje fan HPS heger as dy fan HPMC, wat komt om't it setmoal rekristallisearret, en in mear oardere struktuer wurdt foarme tusken de molekulêre keatlingen, wat liedt ta de sels-gelikense struktuer yn it membraan. . Hege tichtens. De fraktale diminsje fan it gearstalde monster is leger as dy fan 'e twa suvere komponinten, om't troch gearsetting de ûnderlinge bining fan 'e molekulêre segminten fan 'e twa komponinten troch inoar hindere wurdt, wêrtroch't de tichtens fan sels-gelikense struktueren ôfnimt. Yn tsjinstelling, yn it HPMC / A1081 gearstalde systeem is de fraktale diminsje fan HPS folle leger as dy fan HPMC. Dit komt om't de ynfiering fan hydroxypropylgroepen yn setmoalmolekulen de herkristallisaasje fan setmoal signifikant ynhibeart. De sels-like struktuer yn it hout is mear-los. Tagelyk is de fraktale diminsje fan 'e HPMC / A1081 gearstalde sample heger as dy fan pure HPS, dy't ek signifikant oars is fan it HPMC / A939 gearstalde systeem. Sels ferlykbere struktuer, de keatling-like HPMC-molekulen kinne de holte fan har losse struktuer ynfiere, wêrtroch't de tichtens fan 'e sels-ferlykbere struktuer fan HPS ferbetterje, wat ek oanjout dat HPS mei hege hydroxypropylsubstitúsje in mear unifoarm kompleks foarmje kinne nei gearsetting mei HPMC. yngrediïnten. Ut de gegevens fan rheologyske eigenskippen kin sjoen wurde dat hydroxypropylaasje de viskositeit fan setmoal ferleegje kin, dus tidens it gearstallingsproses wurdt it viskositeitferskil tusken de twa komponinten yn it gearstalde systeem fermindere, wat mear befoarderlik is foar de foarming fan in homogeneus gearstalde.
Fig. 6-2 lnI(q)-lnq patroanen en har fitkurven foar HPMC/HPS blend films mei ferskate hydroxypropyl substitúsje graad fan HPS
Tabel 6-1 Fractalstruktuerparameters fan HPS/HPMC-mingfilms mei ferskate hydroxypropylsubstitúsjegraden fan HPS
Foar de gearstalde membranen mei deselde gearstalde ferhâlding nimt de fraktale diminsje ek ôf mei de ferheging fan 'e substitúsjegraad fan hydroxypropylgroep. De ynfiering fan hydroxypropyl yn de HPS molekule kin ferminderjen de ûnderlinge bonding fan polymear segminten yn de gearstalling systeem, dêrmei it ferminderjen fan de tichtheid fan de gearstalde membraan; HPS mei hege hydroxypropyl substitúsje hat bettere komptabiliteit mei HPMC, Makliker te foarmjen unifoarm en dichte ferbining. Dêrom nimt de tichtens fan 'e sels-like struktuer yn' e gearstalde membraan ôf mei de ferheging fan 'e substitúsjegraad fan HPS, wat it gefolch is fan' e mienskiplike ynfloed fan 'e substitúsjegraad fan HPS hydroxypropyl en de kompatibiliteit fan' e twa komponinten yn 'e gearstalde systeem.
6.3.3 Termyske stabiliteit analyze fan HPMC / HPS gearstalde films mei ferskillende HPS hydroxypropyl substitúsje graden
Thermogravimetric analyzer waard brûkt om te testen de termyske stabiliteit fan HPMC / HPS ytbere gearstalde films mei ferskillende graden fan hydroxypropyl substitúsje. Figuer 6-3 toant de thermogravimetryske kromme (TGA) en syn gewichtsverlies rate kromme (DTG) fan de gearstalde films mei ferskillende graden fan hydroxypropyl substitúsje HPS. It kin sjoen wurde út de TGA kromme yn figuer 6-3 (a) dat de gearstalde membraan monsters mei ferskillende HPS hydroxypropyl substitúsje graden. D'r binne twa foar de hân lizzende thermogravimetryske feroaringsstadia mei de tanimming fan temperatuer. Earst is d'r in lyts gewichtsverliespoadium by 30 ~ 180 °C, dy't benammen feroarsake wurdt troch de ferdamping fan it wetter adsorbearre troch it polysaccharide-makromolekule. Der is in grutte gewichtsverlies faze by 300 ~ 450 ° C, dat is de echte termyske degradaasje faze, benammen feroarsake troch de termyske degradaasje fan HPMC en HPS. It kin ek sjoen wurde út 'e figuer dat de gewichtsverlieskurven fan HPS mei ferskate graden fan hydroxypropylferfanging fergelykber binne en signifikant ferskille fan dy fan HPMC. Tusken de twa soarten gewichtsverlieskurven foar suvere HPMC en suvere HPS-monsters.
Ut de DTG-kurven yn figuer 6-3(b) kin sjoen wurde dat de termyske degradaasjetemperatueren fan suvere HPS mei ferskillende graden fan hydroxypropylsubstitúsje tige ticht binne, en de termyske degradaasje-peaktemperatueren fan A939- en A081-monsters binne 310 °C en 305 ° C, respektivelik De termyske degradaasje peak temperatuer fan suver HPMC sample is signifikant heger as dy fan HPS, en syn peak temperatuer is 365 ° C; HPMC / HPS gearstalde film hat twa termyske degradaasje peaks op 'e DTG-kromme, oerienkommende mei de termyske degradaasje fan respektivelik HPS en HPMC. Karakteristike peaks, dy't oanjaan dat der in bepaalde graad fan faze-skieding is yn it gearstalde systeem mei in gearstalde ferhâlding fan 5:5, wat oerienkomt mei de resultaten fan termyske degradaasje fan 'e gearstalde film mei in gearstalde ferhâlding fan 5:5 yn haadstik 3 De termyske degradaasje-peaktemperatueren fan HPMC/A939-kompositefilmmonsters wiene respektivelik 302 °C en 363 °C; de termyske degradaasje pyktemperatueren fan HPMC/A1081 gearstalde filmmonsters wiene respektivelik 306 °C en 363 °C. De pyktemperatueren fan 'e gearstalde filmmonsters waarden ferskood nei legere temperatueren dan de suvere komponintmonsters, wat oanjûn dat de termyske stabiliteit fan' e gearstalde samples waard fermindere. Foar de samples mei deselde gearstalling ratio, de termyske degradaasje peak temperatuer fermindere mei de ferheging fan de hydroxypropyl substitúsje graad, wat oanjout dat de termyske stabiliteit fan de gearstalde film ôfnommen mei de tanimming fan de hydroxypropyl substitúsje graad. Dit komt om't de ynfiering fan hydroxypropylgroepen yn setmoalmolekulen de ynteraksje tusken molekulêre segminten ferminderet en de oarderlike weryndieling fan molekulen ynhibeart. It is yn oerienstimming mei de resultaten dat de tichtens fan sels-gelikense struktueren ôfnimt mei de tanimming fan 'e graad fan hydroxypropylsubstitúsje.
Fig. 6-3 TGA-kurven (a) en har derivative (DTG)-kurven (b) fan HPMC/HPS-mingfilms mei ferskate hydroxypropylsubstitúsjegraden fan HPS
6.3.4 Analyze fan meganyske eigenskippen fan HPMC/HPS gearstalde membranen mei ferskate HPS-hydroxypropylsubstitúsjegraden
Fig. 6-5 Tensile eigenskippen fan HPMC / HPS films mei ferskate hydroxypropyl substitúsje graad fan HPS
De tensile eigenskippen fan HPMC / HPS gearstalde films mei ferskillende HPS hydroxypropyl substitúsje graden waarden hifke troch meganyske eigendom analysator by 25 ° C en 75% relative vochtigheid. Figueren 6-5 litte de elastyske modulus sjen litte (a), elongaasje by break (b) en tensile sterkte (c) fan gearstalde films mei ferskate graden fan HPS Hydroxypropyl wikseling. It kin sjoen wurde fan 'e figuer dat foar de CPMC / A1081-gearstalling, mei de ferheging fan HPS, de Elastyske modulus fermindere fan' e gearstalde film stadichoan, en de útwreid signifikant ferhege, dat is konsistint oplein wie mei 3.3. 5 medium en hege luchtvochtigheid. De resultaten fan de gearstalde membranen mei ferskillende gearstalling ferhâldingen wiene konsekwint.
Foar suvere HPS-membranen ferhege sawol de elastyske modulus as de treksterkte mei ôfnimmende HPS-hydroxypropylsubstitúsjegraad, wat suggerearret dat hydroxypropylaasje de stivens fan 'e gearstalde membraan fermindert en syn fleksibiliteit ferbettert. Dit is benammen om't mei de ferheging fan hydroxypropylsubstitúsjegraad de hydrofilisiteit fan HPS ferheget, en de membraanstruktuer wurdt losser, wat oerienkomt mei it resultaat dat de fraktale dimensje ôfnimt mei de tanimming fan substitúsjegraad yn 'e lytse hoeke X- test foar strieling. De ferlinging by brekken nimt lykwols ôf mei de ôfnimming fan 'e substitúsjegraad fan HPS-hydroxypropylgroep, wat benammen komt om't de ynfiering fan hydroxypropylgroep yn it setmoalmolekule de rekristallisaasje fan setmoal ynhibearje kin. De resultaten binne yn oerienstimming mei de ferheging en ôfname.
Foar de HPMC / HPS gearstalde membraan mei deselde gearstalling ratio, de elastyske modulus fan it membraan materiaal nimt ta mei de delgong fan de HPS hydroxypropyl substitúsje graad, en de tensile sterkte en ferlinging by brekken beide ôfnimme mei de delgong fan de substitúsje graad. It is de muoite wurdich opskriuwen dat de meganyske eigenskippen fan de gearstalde membranen fariearje folslein mei de gearstalling ferhâlding mei de ferskillende graden fan HPS hydroxypropyl substitúsje. Dit is foaral om't de meganyske eigenskippen fan 'e gearstalde membraine net allinich wurde beynfloede troch de HPS-substitúsje op' e membraanstruktuer, mar ek troch de kompatibiliteit tusken de komponinten yn it gearstalde systeem. De viskositeit fan HPS nimt ôf mei de ferheging fan 'e hydroxypropyl ferskynt-graad, it is geunstiger om in unifoarm gearstalde te foarmjen troch te foarmjen.
6.3.5 Oxygen permeabiliteit analyze fan HPMC / HPS gearstalde membranen mei ferskillende HPS hydroxypropyl substitúsje graden
Oxidaasje feroarsake troch soerstof is it earste poadium op in protte manieren om fiedingsfersmoarging te feroarsaakjen, sadat ytbere gearstalde films mei bepaalde soerstofbarriêre-eigenskippen de fiedingskwaliteit kinne ferbetterje en it fiedingslibben ferlingje [108, 364]. Dêrom, de soerstof oerdracht tariven fan HPMC / HPS gearstalde membranen mei ferskillende HPS hydroxypropyl substitúsje graden waarden metten, en de resultaten wurde werjûn yn figuer 5-6. It kin sjoen wurde út de figuer dat de soerstof permeability fan alle suvere HPS membranen is folle leger as dy fan suver HPMC membranen, wat oanjout dat HPS membranen hawwe better soerstof barriêre eigenskippen as HPMC membranen, dat is yn oerienstimming mei de foarige resultaten. Foar suvere HPS-membranen mei ferskillende graden fan hydroxypropylsubstitúsje, nimt de soerstoftransmissionsrate ta mei de ferheging fan 'e graad fan substitúsje, wat oanjout dat it gebiet dêr't soerstof yn it membraanmateriaal permeates. Dit is yn oerienstimming mei de mikrostruktuer analyze fan lytse hoeke X-ray ferstruit dat de struktuer fan it membraan wurdt losser mei de tanimming fan de graad fan hydroxypropyl substitúsje, sadat de permeaasje kanaal fan soerstof yn it membraan wurdt grutter, en de soerstof yn it membraan permeates As the area increases, the oxygen transmission rate also increases gradually.
Fig. 6-6 Oxygen permeability fan HPS / HPMC films mei ferskate hydroxypropyl substitúsje graad fan HPS
Foar de gearstalde membranen mei ferskillende HPS hydroxypropyl substitúsje graden, de soerstof oerdracht taryf nimt ôf mei de tanimming fan hydroxypropyl substitúsje graad. Dit is benammen om't yn it 5: 5 gearstalde systeem HPS bestiet yn 'e foarm fan ferspraat faze yn' e lege-viskositeit HPMC trochgeande faze, en de viskositeit fan HPS nimt ôf mei de tanimming fan hydroxypropyl substitúsje graad. Hoe lytser it ferskil yn viskositeit, hoe mear befoarderlik foar de foarming fan in homogene ferbining, hoe mear kronkelich it soerstofpermeaasjekanaal yn it membraanmateriaal, en hoe lytser de soerstoftransmissionsrate.
6.4 Haadstik Gearfetting
Yn dit haadstik, HPMC / HPS ytbere gearstalde films waarden taret troch casting HPS en HPMC mei ferskillende graden fan hydroxypropyl substitúsje, en it tafoegjen fan polyetyleen glycol as in plasticizer. It effekt fan ferskate HPS hydroxypropyl substitúsje graden op de kristal struktuer en microdomain struktuer fan de gearstalde membraan waard bestudearre troch synchrotron strieling lyts-hoeke X-ray ferstruit technology. De effekten fan ferskate HPS-hydroxypropylsubstitúsjegraden op 'e thermyske stabiliteit, meganyske eigenskippen en soerstofpermeabiliteit fan gearstalde membranen en har wetten waarden studearre troch thermogravimetryske analysator, meganyske eigendomstester en soerstofpermeabiliteitstester. De wichtichste befinings binne as folget:
- Foar de HPMC / HPS gearstalde membraan mei deselde gearstalling ratio, mei de tanimming fan hydroxypropyl substitúsje graad, it crystallization pyk gebiet oerienkommende mei HPS by 5.30 nimt ôf, wylst de crystallization pyk gebiet oerienkomt mei HPMC by 7.70 net folle feroaret, wat oanjout dat de Hydroxypropylaasje fan setmoal kin de rekristallisaasje fan setmoal yn 'e gearstalde film remme.
- Yn ferliking mei de suvere komponint membranen fan HPMC en HPS, de crystallization peak gebieten fan HPS (5.30) en HPMC (7.70) fan de gearstalde membranen wurde fermindere, wat oanjout dat troch de kombinaasje fan de twa, sawol HPMC en HPS kin wêze effektyf yn de gearstalde membranen. De rekristallisaasje fan in oare komponint spilet in bepaalde remmende rol.
- Alle HPMC / HPS gearstalde membranen lieten sels ferlykbere massa fractal struktuer. Foar gearstalde membranen mei deselde gearstalling ratio, de tichtens fan it membraan materiaal ôfnommen gâns mei de tanimming fan hydroxypropyl substitúsje graad; lege HPS hydroxypropyl substitúsje De tichtens fan it gearstalde membraan materiaal is signifikant leger as dy fan de twa-suvere komponint materiaal, wylst de tichtens fan de gearstalde membraan materiaal mei hege HPS hydroxypropyl substitúsje graad is heger as dy fan de suvere HPS membraan, dat is benammen om't de tichtens fan it gearstalde membraanmateriaal tagelyk beynfloede wurdt. It effekt fan HPS-hydroxypropylaasje op 'e reduksje fan polymearsegmentbining en de kompatibiliteit tusken de twa komponinten fan it gearstalde systeem.
- Hydroxypropylation fan HPS kin ferminderjen de termyske stabiliteit fan HPMC / HPS gearstalde films, en de termyske degradaasje peak temperatuer fan gearstalde films ferskowings nei de lege temperatuer regio mei de tanimming fan hydroxypropyl substitúsje graad, dat komt omdat de hydroxypropyl groep yn setmoal molekulen. De ynlieding ferleget de ynteraksje tusken molekulêre segminten en remt de oarderlike weryndieling fan molekulen.
- De elastyske modulus en treksterkte fan suvere HPS-membraan fermindere mei de ferheging fan HPS-hydroxypropylsubstitúsjegraad, wylst de ferlinging by brek tanommen. This is mainly because the hydroxypropylation inhibits the recrystallization of starch and makes the composite film form a looser structure.
- De elastyske modulus fan HPMC / HPS gearstalde film fermindere mei de ferheging fan HPS hydroxypropyl substitúsjegraad, mar de treksterkte en ferlinging by brek ferhege, om't de meganyske eigenskippen fan 'e gearstalde film net beynfloede waarden troch de HPS hydroxypropylsubstitúsjegraad. Neist de ynfloed fan, wurdt it ek beynfloede troch de kompatibiliteit fan 'e twa komponinten fan it gearstalde systeem.
- De soerstofpermeabiliteit fan suvere HPS nimt ta mei de ferheging fan hydroxypropylsubstitúsjegraad, om't hydroxypropylaasje de tichtens fan HPS amorfe regio fermindert en it gebiet fan soerstofpermeaasje yn 'e membraan fergruttet; HPMC / HPS gearstalde membraan De soerstof permeability nimt ôf mei de ferheging fan de hydroxypropyl substitúsje graad, dat is benammen omdat de hyperhydroxypropylated HPS hat bettere komptabiliteit mei HPMC, dat liedt ta de ferhege tortuosity fan de soerstof permeation kanaal yn de gearstalde membraan. Reduzearre soerstof permeabiliteit.
De boppesteande eksperimintele resultaten litte sjen dat de makroskopyske eigenskippen lykas meganyske eigenskippen, termyske stabiliteit en soerstofpermeabiliteit fan HPMC / HPS gearstalde membranen binne nau besibbe oan har ynterne kristallijne struktuer en amorfe regiostruktuer, dy't net allinich beynfloede wurde troch de HPS hydroxypropylsubstitúsje, mar ek troch it kompleks. Ynfloed fan twa-komponint kompatibiliteit fan ligand systemen.
Konklúzje en Outlook
- Konklúzje
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 gearstalde films taret troch casting metoade. Wiidweidige eigenskippen, en iodine wyn fervje de komptabiliteit, faze oergong en faze morfology fan it gearstalde systeem waarden studearre troch optyske mikroskopy, en de relaasje tusken de mikrostruktuer en makroskopyske eigenskippen fan HPMC / HPS waard fêststeld. Om de eigenskippen fan 'e kompositen te kontrolearjen troch de fazestruktuer en kompatibiliteit fan it HPMC / HPS gearstalde systeem te kontrolearjen neffens de relaasje tusken de makroskopyske eigenskippen en de mikromorfologyske struktuer fan it HPMC / HPS gearstalde systeem. Troch it bestudearjen fan de effekten fan gemysk modifisearre HPS mei ferskate graden op de rheologyske eigenskippen, gel-eigenskippen, mikrostruktuer en makroskopyske eigenskippen fan membranen, waard de relaasje tusken de mikrostruktuer en makroskopyske eigenskippen fan it HPMC/HPS kâld en hjitte omkearde gelsysteem fierder ûndersocht. De relaasje tusken de twa, en in fysyk model waard oprjochte om te ferdúdlikjen de gelation meganisme en syn beynfloedzjende faktoaren en wetten fan de kâlde en hjitte gel yn de gearstalling systeem. Relevante stúdzjes hawwe de folgjende konklúzjes lutsen.
- It feroarjen fan de gearstalling ratio fan HPMC / HPS compound systeem kin gâns ferbetterje de rheological eigenskippen lykas viscosity, fluidity en thixotropy fan HPMC by lege temperatuer. De relaasje tusken de rheologyske eigenskippen en de mikrostruktuer fan it gearstalde systeem waard fierder studearre. De spesifike resultaten binne as folget:
(1) By lege temperatuer, it gearstalde systeem is in trochgeande faze-ferspraat faze "see-eilân" struktuer, en de trochgeande faze oergong komt foar by 4: 6 mei de delgong fan de HPMC / HPS gearstalling ratio. As de gearstallingsferhâlding heech is (mear HPMC-ynhâld), is HPMC mei lege viskositeit de trochgeande faze, en HPS is de ferspraat faze. Foar it CPMC / HPS-gearstalling, as it komponint mei lege viskositeit is, is de trochgeande faze, is de trochgeande faze, de trochgeande faze fan 'e kontinu feskositeit is signifikant systeem is signifikant. As de lege-viscosity HPMC is de trochgeande faze, de viscosity fan it gearstalde systeem benammen wjerspegelet de bydrage fan de trochgeande-fase viscosity; as de hege viskositeit HPS de trochgeande faze is, sil de HPMC as de ferspraat faze de viskositeit fan 'e hege viskositeit HPS ferminderje. effekt. Mei de ferheging fan HPS-ynhâld en oplossingspersintaazje yn it gearstalling en skuorrende de viskosheid en skuorrende fenomenon stadichoan stadichoan, de floeistof fol mei, en it solide-achtige gedrach fan it gearstalde systeem waard ferbettere. De viskositeit en thixotropy fan HPMC wurde balansearre troch de formulearring mei HPS.
(2) Foar in 5:5 gearstalling systeem, HPMC en HPS kinne foarmje trochgeande fazen by lege en hege temperatueren, respektivelik. Dizze fazestruktuerferoaring kin de komplekse viskositeit, viskoelastyske eigenskippen, frekwinsjeôfhinklikens en geleigenskippen fan 'e komplekse gel signifikant beynfloedzje. As ferspraat fazen kinne HPMC en HPS bepale de rheologyske eigenskippen en gel eigenskippen fan HPMC / HPS gearstalde systemen op hege en lege temperatueren, respektivelik. De viskoelastyske krommen fan 'e HPMC / HPS gearstalde samples wiene konsistint mei HPS by lege temperatuer en HPMC by hege temperatuer.
(3) De relaasje tusken de mikrostruktuer, rheologyske eigenskippen en gel eigenskippen fan HPMC / HPS gearstalde systeem waard oprjochte. Sawol de abrupte feroaring yn 'e viskositeitskromme fan it gearstalde systeem en de tan-delta-peak yn' e ferliesfaktorkromme ferskine by 45 ° C, wat oerienkomt mei it ko-kontinue faze-ferskynsel dat wurdt waarnommen yn 'e mikrograaf (by 45 ° C).
- Troch it bestudearjen fan 'e mikrostruktuer en meganyske eigenskippen, dynamyske thermomechanyske eigenskippen, ljochttransmittânsje, soerstofpermeabiliteit en termyske stabiliteit fan' e gearstalde membranen taret ûnder ferskate gearstallingsferhâldingen en oplossingskonsintraasjes, kombineare mei iodine ferve optyske mikroskopytechnology, ûndersyk De fazemorfology, fazetransysje en kompatibiliteit fan 'e kompleksen waarden ûndersocht, en de relaasje tusken de mikrostruktuer en de makroskopyske eigenskippen fan' e kompleksen waard fêststeld. De spesifike resultaten binne as folget:
(1) D'r is gjin dúdlike twa-fase-ynterface yn 'e SEM-ôfbyldings fan' e gearstalde films mei ferskate gearstallingsferhâldingen. De measte fan 'e gearstalde films hawwe mar ien glês oergong punt yn' e DMA resultaten, en de measte fan 'e gearstalde films hawwe mar ien termyske degradaasje pyk yn de DTG kromme. Dizze jouwe tegearre oan dat HPMC in bepaalde kompatibiliteit hat mei HPS.
(2) Relative vochtigheid hat in signifikant effekt op de meganyske eigenskippen fan HPMC / HPS gearstalde films, en de mjitte fan syn effekt nimt ta mei de tanimming fan HPS ynhâld. By legere relative fochtigens, sawol de elastyske modulus en treksterkte fan 'e gearstalde films ferhege mei de tanimming fan HPS-ynhâld, en de ferlinging by brek fan' e gearstalde films wie signifikant leger as dy fan 'e suvere komponintfilms. Mei de tanimming fan relative luchtvochtigheid, de elastyske modulus en treksterkte fan 'e gearstalde film fermindere, en de ferlinging by brekken tanommen gâns, en de relaasje tusken de meganyske eigenskippen fan' e gearstalde film en de gearstalling ratio toande in folslein tsjinoerstelde feroaring patroan ûnder ferskillende relative vochtigheid. De meganyske eigenskippen fan gearstalde membranen mei ferskate gearstallingsferhâldingen litte in krusing sjen ûnder ferskate betingsten foar relative fochtigens, wat de mooglikheid biedt om produktprestaasjes te optimalisearjen neffens ferskate tapassingseasken.
(3) De relaasje tusken de mikrostruktuer, faze oergong, transparânsje en meganyske eigenskippen fan it HPMC / HPS gearstalde systeem waard fêststeld. in. It leechste punt fan transparânsje fan it gearstalde systeem is yn oerienstimming mei it faze-oergongspunt fan HPMC fan 'e trochgeande faze nei de ferspraat faze en it minimale punt fan' e fermindering fan trekmodulus. b. De Young's modulus en ferlinging by brek fermindere mei de ferheging fan oplossingskonsintraasje, wat kausaal relatearre is oan de morfologyske feroaring fan HPMC fan trochgeande faze nei ferspraat faze yn it gearstalde systeem.
(4) De tafoeging fan HPS fergruttet de tortuosity fan 'e soerstofpermeaasjekanaal yn' e gearstalde membraan, fermindert de soerstofpermeabiliteit fan 'e membraan signifikant, en ferbetteret de soerstofbarriêreprestaasjes fan' e HPMC-membraan.
(1) De hydroxypropylation fan HPS kin ferminderjen de viscosity fan it gearstalling systeem by lege temperatuer, ferbetterjen fan de fluidity fan de gearstalling oplossing, en ferminderjen it ferskynsel fan shear thinning; De Hydroxypropyllaylaasje fan HPS kin de lineêre viscole-systeem beheine, ferminderje de faze-transysje fan 'e HPMC / HPS-gearstalling, en ferbetterje it solid-as-gedrach fan it gearstalde systeem by lege temperatuer en de floeistof by hege temperatuer.
(2) De hydroxypropylaasje fan HPS en de ferbettering fan 'e kompatibiliteit fan' e twa komponinten kinne de rekristallisaasje fan setmoal yn 'e membraan signifikant ynhibearje en de foarming fan in lossere sels-like struktuer yn' e gearstalde membraan befoarderje. De ynfiering fan bulky hydroxypropyl groepen op de setmoal molekulêre keten beheint de ûnderlinge bining en oarderlike weryndieling fan HPS molekulêre segminten, resultearret yn de foarming fan in mear losse sels-fergelykbere struktuer fan HPS. Foar it komplekse systeem lit de ferheging fan 'e mjitte fan hydroxypropylsubstitúsje de ketting-like HPMC-molekulen yn' e losse kavity-regio fan HPS ynfiere, wat de kompatibiliteit fan it komplekse systeem ferbettert en de tichtens fan 'e sels-like struktuer fan HPS ferbettert. De kompatibiliteit fan it gearstalde systeem nimt ta mei de ferheging fan 'e wikselgraad fan Hydroxypropylgroep, dy't konsistint is mei de resultaten fan Rheologyske eigenskippen.
(3) De makroskopyske eigenskippen lykas meganyske eigenskippen, termyske stabiliteit en soerstofpermeabiliteit fan HPMC / HPS gearstalde membraan binne nau besibbe oan har ynterne kristallijne struktuer en amorfe regiostruktuer. It kombinearre effekt fan 'e twa effekten fan' e kompatibiliteit fan 'e twa komponinten.
- Troch it studearjen fan 'e effekten fan oplossingskonsintraasje, temperatuer en gemyske modifikaasje fan HPS op' e rheologyske eigenskippen fan it gearstalde systeem, waard it gelaasjemeganisme fan it HPMC / HPS kâld-waarmte inverse gel-ferbiningsysteem besprutsen. De spesifike resultaten binne as folget:
(1) D'r is in krityske konsintraasje (8%) yn it gearstalde systeem, ûnder de krityske konsintraasje, bestiet HPMC en HPP's yn ûnôfhinklike molekulêre kettingen en faze regio's; when the critical concentration is reached, the HPS phase is formed in the solution as a condensate. It gel-sintrum is in mikrogelstruktuer ferbûn troch it ynteraksje fan HPMC-molekulêre kettingen; Boppe de krityske konsintraasje is de ynteraksje komplekser en de ynteraksje is sterker, en de oplossing eksposearret in gedrach dat in gedrach gelyk is oan dy fan in polymer smelt.
(2) It kompleks systeem hat in oergongspunt fan trochgeande faze mei de feroaring fan temperatuer, dat is relatearre oan it gel-gedrach fan HPMC en HPS yn it kompleks systeem. By lege temperatueren is de viskositeit fan HPMC signifikant leger as dy fan HPS, sadat HPMC in trochgeande faze foarmet om de hege viskositeit HPS-gelfaze hinne. By de rânen fan 'e twa fazen, de Hydroxylgroepen op' e HPMC-ketting ferlieze diel fan har binend wetter en foarmje intermolekulêre hydrogen-obligaasjes mei de HPS Molekulêre ketting. Tidens it ferwaarmingsproses bewege de HPS-molekulêre keatlingen troch it absorbearjen fan genôch enerzjy en foarmen wetterstofbânen mei wettermolekulen, wat resultearre yn it brekken fan 'e gelstruktuer. Tagelyk waarden de wetterkoai en wettershellstruktueren op 'e HPMC-keatlingen ferneatige, en stadichoan brutsen om hydrofiele groepen en hydrofobe klusters te bleatlizzen. By hege temperatuer foarmet HPMC in gel netwurk struktuer troch intermolecular wetterstof obligaasjes en hydrophobic assosjaasje, en dus wurdt in hege-viscosity ferspraat faze ferspraat yn de HPS trochgeande faze fan willekeurige coils.
(3) Mei de ferheging fan 'e hydroxypropylsubstitúsjegraad fan HPS, ferbetteret de kompatibiliteit fan it HPMC / HPS-ferbiningsysteem, en de faze-oergongtemperatuer yn it gearstalde systeem beweecht nei lege temperatuer. Mei de ferheging fan 'e graad fan hydroxypropylsubstitúsje binne d'r mear útwreide helical fragminten yn' e HPS-oplossing, dy't mear intermolekulêre wetterstofbânnen foarmje kinne mei de HPMC-molekulêre keten oan 'e grins fan' e twa fazen, sadat in mear unifoarme struktuer foarmje. Hydroxypropylation ferleget de viskositeit fan setmoal, sadat de viscosity ferskil tusken HPMC en HPS yn 'e ferbining wurdt smel, dat is befoarderlik foar de foarming fan in mear homogene ferbining, en de minimale wearde fan de viscosity ferskil tusken de twa komponinten beweecht nei de lege temperatuer regio.
2. Ynnovaasje punten
1. Untwerp en konstruearje it HPMC / HPS kâlde en hjitte omkearde-fase gel-ferbiningsysteem, en systematysk studearje de unike rheologyske eigenskippen fan dit systeem, benammen de konsintraasje fan gearstalde oplossing, gearstalde ferhâlding, temperatuer en gemyske modifikaasje fan komponinten. De ynfloedwetten fan 'e rheologyske eigenskippen, gel-eigenskippen en kompatibiliteit fan it gearstalde systeem waarden fierder studearre, en de fazemorfology en faze-oergong fan it gearstalde systeem waarden fierder bestudearre kombinearre mei de observaasje fan' e iodine ferve optyske mikroskoop, en de mikro-morfologyske struktuer fan it gearstalde systeem waard oprjochte- Rheologyske eigenskippen-gel eigenskippen relaasje. Foar it earst waard it Arrheniusmodel brûkt om te passen om de gelfoarmingwet te passen fan 'e kâlde en hot omkeard-fase-komposyt gels yn ferskate temperatuerrangjes.
2. De faze distribúsje, faze oergong en kompatibiliteit fan HPMC / HPS gearstalde systeem waarden beoardiele troch iodine ferve optyske mikroskoop analyze technology, en de transparânsje-meganyske eigenskippen waarden fêststeld troch it kombinearjen fan de optyske eigenskippen en meganyske eigenskippen fan gearstalde films. De relaasje tusken mikrostruktuer en makroskopyske eigenskippen lykas eigenskippen-fase morfology en konsintraasje-meganyske eigenskippen-fase morfology. It is de earste kear om de feroaringswet fan 'e fazemorfology fan dit gearstalde systeem direkt te observearjen mei gearstalde ferhâlding, temperatuer en konsintraasje, benammen de betingsten fan faze-oergong en it effekt fan faze-oergong op 'e eigenskippen fan it gearstalde systeem.
3. De kristalline struktuer en amorfe struktuer fan gearstalde membranen mei ferskillende HPS hydroxypropyl substitúsje graden waarden studearre troch SAXS, en de gelation meganisme en ynfloed fan gearstalde gels waarden besprutsen yn kombinaasje mei rheological resultaten en makroskopyske eigenskippen lykas soerstof permeability fan gearstalde membranen. Faktoaren en wetten, it waard foar it earst fûn dat de viskositeit fan it gearstalde systeem is besibbe oan de tichtens fan 'e sels-like struktuer yn' e gearstalde membraan, en direkt bepaalt de makroskopyske eigenskippen lykas soerstofpermeabiliteit en meganyske eigenskippen fan 'e gearstalde membraan, en stelt rheologyske eigenskippen-mikrostruktuer-membraan relaasje tusken materiaal eigenskippen.
3. Foarútsjoch
Yn 'e ôfrûne jierren is de ûntwikkeling fan feilige en ytbere fiedingsferpakkingsmaterialen mei gebrûk fan duorsume natuerlike polymeren as grûnstoffen in ûndersykshotspot wurden op it mêd fan fiedselferpakking. Yn dit papier wurdt natuerlike polysaccharide brûkt as de wichtichste grûnstof. Troch it gearstallen fan HPMC en HPS wurde de kosten fan grûnstoffen fermindere, de ferwurkingsprestaasjes fan HPMC by lege temperatueren wurde ferbettere, en de soerstofbarriêreprestaasjes fan 'e gearstalde membraan wurde ferbettere. Troch de kombinaasje fan rheologyske analyze, iodine fervje optyske mikroskoop analyze en gearstalde film mikrostruktuer en wiidweidige prestaasjes analyze, de faze morfology, faze oergong, faze skieding en kompatibiliteit fan de kâld-hot omkearde-fase gel gearstalde systeem waard studearre. De relaasje tusken de mikrostruktuer en makroskopyske eigenskippen fan it gearstalde systeem waard fêststeld. Neffens de relaasje tusken de makroskopyske eigenskippen en de mikromorfologyske struktuer fan it HPMC / HPS gearstalde systeem, kin de fazestruktuer en kompatibiliteit fan it gearstalde systeem wurde kontrolearre om it gearstalde materiaal te kontrolearjen. It ûndersyk yn dit papier hat wichtige liedende betsjutting foar it eigentlike produksjeproses; de formaasje meganisme, beynfloedzjende faktoaren en wetten fan kâlde en waarme omkearde gearstalde gels wurde besprutsen, dat is in fergelykbere gearstalde systeem fan kâlde en waarme omkearde gels. It ûndersyk fan dit papier leveret in teoretysk model om teoretyske begelieding te leverjen foar de ûntwikkeling en tapassing fan spesjale temperatuerregele tûke materialen. De ûndersyksresultaten fan dit papier hawwe goede teoretyske wearde. It ûndersyk fan dit papier omfettet de krusing fan iten, materiaal, gel en gearstalling en oare dissiplines. Troch de beheining fan tiid en ûndersyksmetoaden hat it ûndersyk fan dit ûnderwerp noch in protte ûnfoltôge punten, dy't út 'e folgjende aspekten ferdjippe en ferbetterje kinne. útwreidzje:
Teoretyske aspekten:
- Om de effekten te ûndersiikjen fan ferskate ketenferhâldingen, molekulêre gewichten en farianten fan HPS op 'e rheologyske eigenskippen, membraaneigenskippen, fazemorfology en kompatibiliteit fan it gearstalde systeem, en om de wet te ferkennen fan syn ynfloed op it gelfoarmingsmeganisme fan 'e ferbining systeem.
- Ûndersykje de effekten fan HPMC hydroxypropyl substitúsje graad, methoxyl substitution graad, molekulêre gewicht en boarne op 'e rheologyske eigenskippen, gel eigenskippen, membraan eigenskippen en systeem kompatibiliteit fan it gearstalde systeem, en analysearje it effekt fan HPMC gemyske modifikaasje op gearstalde kondensaasje. Ynfloed regel fan gel formaasje meganisme.
- De ynfloed fan sâlt, pH, plasticizer, cross-linking agent, antibacteriële agent en oare gearstalling systemen op rheological eigenskippen, gel eigenskippen, membraan struktuer en eigenskippen en harren wetten waarden studearre.
Oanfraach:
- Optimalisearje de formule foar de ferpakkingsapplikaasje fan smaakpakketten, grientepakketten en fêste soppen, en bestudearje it behâldeffekt fan krûden, grienten en soppen yn 'e opslachperioade, de meganyske eigenskippen fan materialen, en de feroaringen yn produktprestaasjes as ûnderwurpen wurde oan eksterne krêften , en Wateroplosberens en hygiënyske yndeks fan it materiaal. It kin ek tapast wurde op granulearre iten lykas kofje en molke tee, lykas ytbere ferpakking fan koeken, tsiis, desserts en oare iten.
- Optimalisearje it formule-ûntwerp foar de tapassing fan kapsules fan botanyske medisinen, studearje fierder de ferwurkingsbetingsten en de optimale seleksje fan helpmiddels, en meitsje holle kapsuleprodukten ta. Fysike en gemyske yndikatoaren lykas friability, disintegration tiid, swiere metalen ynhâld, en mikrobiële ynhâld waarden hifke.
- Foar it farsk-hâldende tapassing fan fruchten en grienten, fleisprodukten, ensfh., Selektearje neffens de ferskate ferwurkingsmetoaden fan spuiten, dippen en skilderjen de passende formule, en bestudearje de rotte fruitrate, fochtferlies, fiedingsferbrûk, hurdens fan grienten nei ferpakking yn 'e opslachperioade, glans en smaak en oare yndikatoaren; de kleur, pH, TVB-N wearde, thiobarbituric acid en oantal microorganisms fan fleis produkten nei ferpakking.
Post tiid: Oct-17-2022